CN109405961A - 一种轨道车辆地板结构声的计算方法、装置及系统 - Google Patents

一种轨道车辆地板结构声的计算方法、装置及系统 Download PDF

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刘晓波
李登科
蒋济雄
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Abstract

本发明公开了一种轨道车辆地板结构声的计算方法、装置、系统及计算机可读存储介质，该方法包括：预先将待检测板体划分为多个子区域，并在各个子区域中分别设置一个加速度计；采集各个加速度计测量得到的振动加速度信号；依据各个振动加速度信号得到与每个子区域对应的声辐射功率；将各个声辐射功率进行叠加，得到与待检测板体对应的声辐射功率。本申请在测量待检测板体的结构声时，通过采集每个子区域的振动加速度信号，并根据每个振动加速度信号得到与每个子区域对应的声辐射功率，然后再通过将各个子区域的声辐射功率进行叠加即可得到整个待检测板体的声辐射功率，采用本申请中的计算方法能够提高测量精确度。

Description

一种轨道车辆地板结构声的计算方法、装置及系统
技术领域
本发明实施例涉及轨道交通技术领域，特别是涉及一种轨道车辆地板结构声的计算方法、装置、系统及计算机可读存储介质。
背景技术
轨道交通车辆作为一种大运量、快捷、安全、准点、节能、环保的大众公共交通工具，已经成为各大中型城市公共交通的重要组成部分。随着轨道交通线路在各大中型城市陆续开通，人们对司乘空间和车外环境的噪声关注度越来越高，要求也越来越高。
在轨道车辆的声学研究中，除了测试整车的车内噪声外，还需要知道车内噪声中各个壁板的声辐射贡献量，尤其是地板的声辐射贡献量，以了解车内噪声的主要来源。通常，采用一般的声学测量仪器(如传感器)直接对地板或壁板的结构声(也即声辐射量)进行测量，但是这种方式容易受其它方向噪声源的干扰，很难精确测量出待检测板体的结构声。
鉴于此，如何提供一种解决上述技术问题的轨道车辆地板结构声的计算方法、装置、系统及计算机可读存储介质成为本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种轨道车辆地板结构声的计算方法、装置、系统及计算机可读存储介质，在使用过程中能够提高测量精确度。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种轨道车辆地板结构声的计算方法，包括：
预先将待检测板体划分为多个子区域，并在各个所述子区域中分别设置一个加速度计；
采集各个所述加速度计测量得到的振动加速度信号；
依据各个所述振动加速度信号得到与每个所述子区域对应的声辐射功率；
将各个所述声辐射功率进行叠加，得到与所述待检测板体对应的声辐射功率。
可选的，所述将各个所述声辐射功率进行叠加，得到与所述待检测板体对应的声辐射功率的过程为：
将各个所述声辐射功率按照第一关系式进行叠加，得到与所述待检测板体对应的声辐射功率；所述第一关系式为：
其中，Lw表示待检测板体的声辐射功率，Lwi表示第i个子区域的声辐射功率，n表示所述子区域的总数量。
可选的，所述依据各个所述振动加速度信号得到与每个所述子区域对应的声辐射功率的过程为：
对每个所述振动加速度信号分别进行傅里叶变换，得到相应的加速度频域信号；
对所述加速度频域信号进行分析计算，得到与相应的子区域对应的速度信号；
依据所述速度信号及第二关系式得到相应的子区域对应的振动速度级；所述第二关系式为其中，表示第i个子区域的振动速度级，vi表示与第i个子区域对应的速度信号，vo表示基准速度；
依据所述振动速度级及第三关系式得到与相应的子区域对应的声辐射功率；所述第三关系式为其中，σ表示声辐射系数，Si表示第i个子区域的声辐射面积。
可选的，所述在各个所述子区域中分别设置一个加速度计的过程为：
在各个所述子区域的中心位置处分别设置一个加速度计。
本发明实施例相应的提供了一种轨道车辆地板结构声的计算装置，包括：
设置模块，用于预先将待检测板体划分为多个子区域，并在各个所述子区域中分别设置一个加速度计；
采集模块，用于采集各个所述加速度计测量得到的振动加速度信号；
计算模块，用于依据各个所述振动加速度信号得到与每个所述子区域对应的声辐射功率；
叠加模块，用于将各个所述声辐射功率进行叠加，得到与所述待检测板体对应的声辐射功率。
可选的，所述叠加模块，具体用于将各个所述声辐射功率按照第一关系式进行叠加，得到与所述待检测板体对应的声辐射功率；所述第一关系式为：
其中，Lw表示待检测板体的声辐射功率，Lwi表示第i个子区域的声辐射功率，n表示所述子区域的总数量。
可选的，所述计算模块包括：
变换单元，用于对每个所述振动加速度信号分别进行傅里叶变换，得到相应的加速度频域信号；
分析单元，用于对所述加速度频域信号进行分析计算，得到与相应的子区域对应的速度信号；
第一计算单元，用于依据所述速度信号及第二关系式得到相应的子区域对应的振动速度级；所述第二关系式为其中，表示第i个子区域的振动速度级，vi表示与第i个子区域对应的速度信号，vo表示基准速度；
第二计算单元，用于依据所述振动速度级及第三关系式得到与相应的子区域对应的声辐射功率；所述第三关系式为其中，σ表示声辐射系数，Si表示第i个子区域的声辐射面积。
可选的，所述设置模块，具体用于预先将待检测板体划分为多个子区域，并在各个所述子区域的中心位置处分别设置一个加速度计。
本发明实施例还提供了一种轨道车辆地板结构声的计算系统，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述轨道车辆地板结构声的计算方法的步骤。
本发明实施例该提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述轨道车辆地板结构声的计算方法的步骤。
本发明实施例提供了一种轨道车辆地板结构声的计算方法、装置、系统及计算机可读存储介质，该方法包括：预先将待检测板体划分为多个子区域，并在各个子区域中分别设置一个加速度计；采集各个加速度计测量得到的振动加速度信号；依据各个振动加速度信号得到与每个子区域对应的声辐射功率；将各个声辐射功率进行叠加，得到与待检测板体对应的声辐射功率。
可见，本申请在测量待检测板体的结构声时，通过采集每个子区域的振动加速度信号，并根据每个振动加速度信号得到与每个子区域对应的声辐射功率，然后再通过将各个子区域的声辐射功率进行叠加即可得到整个待检测板体的声辐射功率，采用本申请中的计算方法能够避免其他方向噪声源对测量结果的干扰，从而提高测量精确度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种轨道车辆地板结构声的计算方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种待检测板体的子区域划分示意图；
图3为图2中的第1个子区域的振动速度频谱曲线图；
图4为图2中的待检测板体的声辐射功率频谱曲线图；
图5为本发明实施例提供的一种轨道车辆地板结构声的计算装置的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种轨道车辆地板结构声的计算系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种轨道车辆地板结构声的计算方法、装置、系统及计算机可读存储介质，在使用过程中能够提高测量精确度。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种轨道车辆地板结构声的计算方法的流程示意图。该方法，包括：
S110：预先将待检测板体划分为多个子区域，并在各个子区域中分别设置一个加速度计；
需要说明的是，本申请中的待检测板体可以为车辆客室内地板，也可以是墙板或中顶板，具体以地板为例进行详细说明：
其中，车辆地板下方悬挂设备引起地板振动，从而产生声辐射，可以将悬挂设备的地板区域对应的地板作为待检测板体，由于待检测板体的面积较大，所以为了确保测量的精确度可以将待检测板体划分为多个子区域，具体可以均匀划分，在各个子区域中均设置一个加速度计，为了确保测量的准确度可以将加速度计设置于子区域的中心位置处。
S120：采集各个加速度计测量得到的振动加速度信号；
由于地板在振动过程中会产生振动加速度，故通过各个加速度计能够检测出相应的子区域的地板的振动加速度信号，并采集每个加速度计测量到的振动加速度信号。
S130：依据各个振动加速度信号得到与每个子区域对应的声辐射功率
具体的，可以通过对每个振动加速度信号进行分析处理，然后得到与每个加速度信号(也即与每个子区域)对应的声辐射功率，由于与每个子区域对应的振动加速度信号只跟相应子区域的地板的振动情况有关，所以振动加速度信号能够准确的反应相应子区域的振动情况，进一步能够准确的计算出相应子区域的声辐射功率，不受其他方向噪声源的影响。
其中，依据各个振动加速度信号得到与每个子区域对应的声辐射功率的过程，具体可以包括以下步骤：
S1301：对每个振动加速度信号分别进行傅里叶变换，得到相应的加速度频域信号；
由于通过加速度计采集到的振动加速度信号为时域信号，所以需要通过傅里叶变换将采集到的振动加速度信号转换为加速度频域信号，其中，具体如何通过傅里叶变换将时域信号转换为频域信号为现有技术，本申请在此不再赘述。
S1302：对加速度频域信号进行分析计算，得到与相应的子区域对应的速度信号；
具体的，可以通过对每个加速度频域信号取1/3倍频程和A计权，然后在进行积分运算，进而得到与每个加速度频域信号对应的速度信号，也即得到与每个子区域对应的速度信号。
S1303：依据速度信号及第二关系式得到相应的子区域对应的振动速度级；第二关系式为其中，表示第i个子区域的振动速度级，vi表示与第i个子区域对应的速度信号，vo表示基准速度；
其中，vo＝5*10-8m/s。
S1304：依据振动速度级及第三关系式得到与相应的子区域对应的声辐射功率；第三关系式为其中，σ表示声辐射系数，Si表示第i个子区域的声辐射面积。
其中，σ具体可以根据其中，Ui表示第i个子区域的周长，c表示介质声音传播速度，fg表示辐射板的临界频率，f表示1/3倍频程(如图3和图4的横坐标所示)的计算频率。其中，当计算频率f大于临界频率fg时，σ＝1。
S140：将各个声辐射功率进行叠加，得到与待检测板体对应的声辐射功率。
可以理解的是，在计算出每个子区域对应的声辐射功率后，将各个子区域的声辐射功率进行叠加即可得到待检测板体的声辐射功率，也即总的声辐射功率。
其中，上述将各个声辐射功率进行叠加，得到与待检测板体对应的声辐射功率的过程，具体可以为：
将各个声辐射功率按照第一关系式进行叠加，得到与待检测板体对应的声辐射功率；第一关系式为：
其中，Lw表示待检测板体的声辐射功率，Lwi表示第i个子区域的声辐射功率，n表示子区域的总数量。
另外，还需要说明的是，当车辆底架上悬挂的设备横向悬挂在地板中间时，可以只对地板一侧的区域进行划分，具体请参照图2，计算出地板单侧区域(1、2、3、4子区域)的声辐射功率后，再进行两倍叠加，从而得到悬挂设备对应的地板区域(也即待检测板体)的声辐射功率，其中，图2中的第1个子区域的振动速度频谱曲线图如图3所示，图2中与待测量板体对应的声辐射功率频谱曲线图如图4所示。
当然，待检测板体的具体区域大小可以根据实际情况进行确定，本申请不做具体限定。
还需要说明的是，上述S110中在各个子区域中分别设置一个加速度计的过程，具体可以为：
在各个子区域的中心位置处分别设置一个加速度计。
其中，将加速度计设置在子区域的中心位置处能够测量出该子区域的平均振动加速度，而平均振动加速度能够准确的反应该子区域的振动情况，进而能够准确反应声辐射情况。
可见，本申请在测量待检测板体的结构声时，通过采集每个子区域的振动加速度信号，并根据每个振动加速度信号得到与每个子区域对应的声辐射功率，然后再通过将各个子区域的声辐射功率进行叠加即可得到整个待检测板体的声辐射功率，采用本申请中的计算方法能够避免其他方向噪声源对测量结果的干扰，从而提高测量精确度。
在上述实施例的基础上，本发明实施例相应的提供了一种轨道车辆地板结构声的计算装置，具体请参照图5。该装置包括：
设置模块21，用于预先将待检测板体划分为多个子区域，并在各个子区域中分别设置一个加速度计；
采集模块22，用于采集各个加速度计测量得到的振动加速度信号；
计算模块23，用于依据各个振动加速度信号得到与每个子区域对应的声辐射功率；
叠加模块24，用于将各个声辐射功率进行叠加，得到与待检测板体对应的声辐射功率。
进一步的，叠加模块24，具体用于将各个声辐射功率按照第一关系式进行叠加，得到与待检测板体对应的声辐射功率；第一关系式为：
其中，Lw表示待检测板体的声辐射功率，Lwi表示第i个子区域的声辐射功率，n表示子区域的总数量。
更进一步的，计算模块23包括：
变换单元，用于对每个振动加速度信号分别进行傅里叶变换，得到相应的加速度频域信号；
分析单元，用于对加速度频域信号进行分析计算，得到与相应的子区域对应的速度信号；
第一计算单元，用于依据速度信号及第二关系式得到相应的子区域对应的振动速度级；第二关系式为为其中，表示第i个子区域的振动速度极，vi表示与第i个子区域对应的速度信号，vo表示基准速度；
第二计算单元，用于依据振动速度级及第三关系式得到与相应的子区域对应的声辐射功率；第三关系式为其中，σ表示声辐射系数，Si表示第i个子区域的声辐射面积。
更进一步的，设置模块21，具体用于预先将待检测板体划分为多个子区域，并在各个子区域的中心位置处分别设置一个加速度计。
需要说明的是，本发明实施例中所提供的轨道车辆地板结构声的计算装置具有与上述实施例中的轨道车辆地板结构声的计算方法相同的有益效果，对于本发明实施例中所涉及到的轨道车辆地板结构声的计算方法的具体介绍请参照上述实施例，本实施例不再赘述。
在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种轨道车辆地板结构声的计算系统，具体请参照图6。该系统包括：
存储器31，用于存储计算机程序；
处理器32，用于执行计算机程序时实现如上述轨道车辆地板结构声的计算方法的步骤。
例如，本实施例中的处理器32用于实现预先将待检测板体划分为多个子区域，并在各个子区域中分别设置一个加速度计；采集各个加速度计测量得到的振动加速度信号；依据各个振动加速度信号得到与每个子区域对应的声辐射功率；将各个声辐射功率进行叠加，得到与待检测板体对应的声辐射功率。
在上述实施例的基础上，本发明实施例该提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述轨道车辆地板结构声的计算方法的步骤。
该计算机可读存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种轨道车辆地板结构声的计算方法，其特征在于，包括：
预先将待检测板体划分为多个子区域，并在各个所述子区域中分别设置一个加速度计；
采集各个所述加速度计测量得到的振动加速度信号；
依据各个所述振动加速度信号得到与每个所述子区域对应的声辐射功率；
将各个所述声辐射功率进行叠加，得到与所述待检测板体对应的声辐射功率。
2.根据权利要求1所述的轨道车辆地板结构声的计算方法，其特征在于，所述将各个所述声辐射功率进行叠加，得到与所述待检测板体对应的声辐射功率的过程为：
将各个所述声辐射功率按照第一关系式进行叠加，得到与所述待检测板体对应的声辐射功率；所述第一关系式为：
其中，Lw表示待检测板体的声辐射功率，Lwi表示第i个子区域的声辐射功率，n表示所述子区域的总数量。
3.根据权利要求2所述的轨道车辆地板结构声的计算方法，其特征在于，所述依据各个所述振动加速度信号得到与每个所述子区域对应的声辐射功率的过程为：
对每个所述振动加速度信号分别进行傅里叶变换，得到相应的加速度频域信号；
对所述加速度频域信号进行分析计算，得到与相应的子区域对应的速度信号；
依据所述速度信号及第二关系式得到相应的子区域对应的振动速度级；所述第二关系式为其中，表示第i个子区域的振动速度级，vi表示与第i个子区域对应的速度信号，vo表示基准速度；
依据所述振动速度级及第三关系式得到与相应的子区域对应的声辐射功率；所述第三关系式为其中，σ表示声辐射系数，Si表示第i个子区域的声辐射面积。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的轨道车辆地板结构声的计算方法，其特征在于，所述在各个所述子区域中分别设置一个加速度计的过程为：
在各个所述子区域的中心位置处分别设置一个加速度计。
5.一种轨道车辆地板结构声的计算装置，其特征在于，包括：
设置模块，用于预先将待检测板体划分为多个子区域，并在各个所述子区域中分别设置一个加速度计；
采集模块，用于采集各个所述加速度计测量得到的振动加速度信号；
计算模块，用于依据各个所述振动加速度信号得到与每个所述子区域对应的声辐射功率；
叠加模块，用于将各个所述声辐射功率进行叠加，得到与所述待检测板体对应的声辐射功率。
6.根据权利要求5所述的轨道车辆地板结构声的计算装置，其特征在于，所述叠加模块，具体用于将各个所述声辐射功率按照第一关系式进行叠加，得到与所述待检测板体对应的声辐射功率；所述第一关系式为：
其中，Lw表示待检测板体的声辐射功率，Lwi表示第i个子区域的声辐射功率，n表示所述子区域的总数量。
7.根据权利要求6所述的轨道车辆地板结构声的计算装置，其特征在于，所述计算模块包括：
变换单元，用于对每个所述振动加速度信号分别进行傅里叶变换，得到相应的加速度频域信号；
分析单元，用于对所述加速度频域信号进行分析计算，得到与相应的子区域对应的速度信号；
第一计算单元，用于依据所述速度信号及第二关系式得到相应的子区域对应的振动速度级；所述第二关系式为其中，表示第i个子区域的振动速度级，vi表示与第i个子区域对应的速度信号，vo表示基准速度；
第二计算单元，用于依据所述振动速度级及第三关系式得到与相应的子区域对应的声辐射功率；所述第三关系式为其中，σ表示声辐射系数，Si表示第i个子区域的声辐射面积。
8.根据权利要5至7任意一项所述的轨道车辆地板结构声的计算装置，其特征在于，所述设置模块，具体用于预先将待检测板体划分为多个子区域，并在各个所述子区域的中心位置处分别设置一个加速度计。
9.一种轨道车辆地板结构声的计算系统，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任意一项所述轨道车辆地板结构声的计算方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任意一项所述轨道车辆地板结构声的计算方法的步骤。
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