CN110715724A - 一种基于台架噪声和声传函测算车内噪声的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于车辆测试技术领域，公开了一种基于台架噪声和声传函测算车内噪声的方法，包括如下步骤：测出各位置的A计权声压级LpA_k；计算出各测点不计权声压级Lp_k；计算出各测点声压P_k；计算测点的声强在声音传播方向上的大小I_k；计算出各辐射面的声功率W_k；得到k个声传函F_k；计算得出声传函测点处点声源的体积加速度Q_k；求出声传函测点处点声源在驾驶员内耳对应的响应p’_k；得出预测的车内某点的声压P_i；可将P_i转换为A计权声压级LpA_i；求出车内噪声LpA_i。本发明中，通过设定将台架噪声的一个声源分解转换为对应的点声源，以测算车内噪声响应，能够在项目早期简单高效地对车内噪声进行测算。

Description

一种基于台架噪声和声传函测算车内噪声的方法

技术领域

本发明涉及车辆测试技术领域，尤其涉及一种基于台架噪声和声传函测算车内噪声的方法。

背景技术

随着新能源汽车的迅速发展，因没有传统发动机的掩蔽效应，电机、泵等噪声源对车内噪声影响更加明显。如果在项目早期台架试验中预测到噪声问题，则可以制定解决方案并及时调整。如果在项目后期工程样车试验才发现噪声问题，则受于改动成本、空间、量产节点的压力，可能难以解决。因此在汽车NVH正向开发过程中，如何测算车内噪声响应便成了一项重要课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于台架噪声和声传函测算车内噪声的方法，能够在项目早期简单高效地对车内噪声进行预测。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于台架噪声和声传函测算车内噪声的方法，包括：

步骤一、消声室台架噪声测试，以距离声源中心R在声源k个方向各布置1个传声器，测出各位置的A计权声压级LpA_k；

步骤二、根据公式Lp_k＝LpA_k-A，计算出各测点不计权声压级Lp_k，式中，A为A计权的参数；

步骤三、根据公式

计算出各测点声压P_k；

步骤四、根据公式

计算测点的声强在声音传播方向上的大小I_k，式中，ρ为空气密度，c为声音在空气中传播的速度；

步骤五、将距离声源中心R的球形辐射面平分为k部分，将声源划分为k个面声源，设定各部分内声音辐射均匀，根据公式

计算出各辐射面的声功率W_k；

步骤六、在声源安装位置对应的k个方向各布置1个传声器，在车内设定位置布置1个体积加速度声源，得到k个声传函F_k；

步骤七、设定声源噪声均通过声传函测点向外辐射，将台架噪声的k个面声源转化为对应的声传函测点处点声源，根据公式

计算得出声传函测点处点声源的体积加速度Q_k；

步骤八、根据公式

求出声传函测点处点声源在驾驶员内耳对应的响应p’_k，式中，p_k为声传函测试中各传声器声压，Q为激励处体积加速度；

步骤九、设定各辐射点响应不相关，根据公式能量求和，得出预测的车内某点的声压P_i；

步骤十、根据公式

可将P_i转换为A计权声压级LpA_i；

步骤十一、根据以上公式得到公式

将台架噪声LpA_k、测试距离R、空气密度ρ和声传函F_k代入上述公式，求出车内噪声LpA_i。

作为优选，将声源分解为上、下、前、后、左和右6个点，步骤一中k为上、下、前、后、左或右。

作为优选，将声源分解为5个点或8个点。

作为优选，不对声源进行分解，用一个点进行预测。

作为优选，在步骤四中，设定台架测试的消声室为自由声场。

作为优选，在步骤八中，设定声传函获取过程中采用互易法，声源与接受者可逆。

本发明的有益效果：

通过设定将台架噪声的一个声源分解为若干面声源，再转换为对应的点声源，并与声传函测试结果有效结合测算车内噪声响应，能够在项目早期简单高效地对车内噪声进行测算，在测算时工作量小，处理灵活，简单有效。能够适用于多种测算情景，例如：声源在不同位置对车内噪声的影响预测比较，此时，只需测出不同位置声传函即可，不需做安装支架接入汽车电源电控；声学材料改变效果及风险评估，增加或减少车身的声学材料，则可能会引起声传函变化，代入台架噪声可以更直接地看出车内响应变化，对于项目决策是否增加或减少声学材料具有重要意义；声源处理后车内噪声变化评估，在台架试验中对声源做一些处理，则声源特性会有变化，结合声传函可以测算车内噪声变化，而不用反复在汽车上拆装声源而产生巨大工作量。

附图说明

图1是本发明实施例所述的基于台架噪声和声传函测算车内噪声的方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的零部件或具有相同或类似功能的零部件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

车外噪声向车内传递可以将声音能量分为4个部分，第一部分被车身反射回去，第二部分被声学材料收，第三部分能量穿过车身上的孔洞直接传递到车内，第四部分能量是透射过车身而传递到车内。第三部分和第四部分能量就是传递到车内的噪声。噪声传递到车内后，人耳处的噪声响应还受到乘员舱内饰结构及隔吸声性能的影响。

当前国内外的研究人员一般是通过CAE的方法对车内噪声的进行预测，指导工程师来优化设计，在车外向车内传递的声音传递过程中，一般需要用统计能量法SEA进行分析800Hz以上的噪声响应，如果分析(200-800)Hz的频率，通常还需要建立FE-SEA混合模型，进而对车内噪声进行预测和优化。混合建模难度比较高，并且需要获取流阻率、特征模量、粘性特征模量、扭曲度、杨氏模量等9大参数，最终还需要等开发后期的样车试验验证调整，工作量很大。

本发明提出了一种基于台架噪声和声传函测算车内噪声的方法，通过测出台架中声源周围的声压级和安装位置到车内耳处的声传函，即可测算车内的噪声响应。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明提供了一种基于台架噪声和声传函测算车内噪声的方法，包括如下步骤：

步骤一、消声室台架噪声测试，以距离声源中心R在声源k个方向各布置1个传声器，测出各位置的A计权声压级LpA_k。

在此步骤中，可以将声源分解为上、下、前、后、左和右6个点，k为上、下、前、后、左或右，也可以将声源分解为5个点或8个点，或者不对声源进行分解，用一个点进行预测。

此步骤中，A计权声压级为按40方等响曲线倒置修正，在汽车行业中普遍应用。

步骤二、根据公式Lp_k＝LpA_k-A，计算出各测点不计权声压级Lp_k，式中，A为A计权的参数。

步骤三、根据公式计算出各测点声压P_k。

步骤四、根据公式计算测点的声强在声音传播方向上的大小I_k，式中，ρ为空气密度；c为声音在空气中传播的速度。

在此步骤中，设定台架测试的消声室为自由声场。

步骤五、将距离声源中心R的球形辐射面平分为k部分，将声源划分为k个面声源，设定各部分内声音辐射均匀，根据公式

计算出各辐射面的声功率W_k；

步骤六、在声源安装位置对应的k个方向各布置1个传声器，在车内设定位置布置1个体积加速度声源，得到k个声传函F_k；

步骤七、设定声源噪声均通过声传函测点向外辐射，将台架噪声的k个面声源转化为对应的声传函测点处点声源，根据公式

计算得出声传函测点处点声源的体积加速度Q_k；

步骤八、根据公式

求出声传函测点处点声源在驾驶员内耳对应的响应p’_k，式中，p_k为声传函测试中各传声器声压，Q为激励处体积加速度。

在此步骤中，设定声传函获取过程中采用互易法，即声源与接受者可逆，除上述基于互易法的测量方式外，还可以不基于互易法。

步骤九、设定各辐射点响应不相关，根据公式

能量求和，得出预测的车内某点的声压P_i；

步骤十、根据公式

可将P_i转换为A计权声压级LpA_i；

步骤十一、根据以上公式得到公式

将台架噪声LpA_k、测试距离R、空气密度ρ和声传函F_k代入上述公式，求出车内噪声LpA_i。

本发明的基于台架噪声和声传函测算车内噪声的方法中，通过设定将台架噪声的一个声源分解为若干面声源，再转换为对应的点声源，并与声传函测试结果有效结合测算车内噪声响应，能够在项目早期简单高效地对车内噪声进行测算，在测算时工作量小，处理灵活，简单有效。能够适用于多种测算情景，例如：声源在不同位置对车内噪声的影响预测比较，此时，只需测出不同位置声传函即可，不需做安装支架接入汽车电源电控；声学材料改变效果及风险评估，增加或减少车身的声学材料，则可能会引起声传函变化，代入台架噪声可以更直接地看出车内响应变化，对于项目决策是否增加或减少声学材料具有重要意义；声源处理后车内噪声变化评估，在台架试验中对声源做一些处理，则声源特性会有变化，结合声传函可以测算车内噪声变化，而不用反复在汽车上拆装声源而产生巨大工作量。

下面对本发明基于台架噪声和声传函测算车内噪声的方法中，所涉及的一些专有名词作出解释说明：

(1)声压p：声波扰动引起介质压强的变化量，声压单位：帕(Pa)；

p＝p_声-p_静，其中：p_声为声音存在时介质压强，p_静为无声音时介质压强；

说明：声压易测量，人耳感受的也是声压，所以声学中一般用声压p替代振幅ξ来描述声音的强弱。

(2)有效声压p_e；

人耳不能感觉声压的瞬时起伏，只能感受声压的有效值，即声压对时间的均方值；

说明：声学所谈声压一般是指有效声压。

(3)有效声压叠加：

(4)声强：单位时间通过垂直于声波传播方向的单位面积的声能在一个振动周期内的平均值，用I表示；

说明：声强是矢量，单位为W/m²

(5)声功率：单位时间穿过某一平面或曲面总声能量；

说明：穿过波振面的声功率可直接用面积乘以声强。

(6)自由场：声音在任何方向上无反射，声场中任何一点只有来自声源的直达声，如高空、消声室。

(7)声级：人耳所能感受到的最小的声压2×10^-5Pa，痛阈声压20Pa，相差上百万倍，变化范围大，直接用声压或声强表示不方便；此外人耳感受到的声音的强度并不与声压或声强成正比，为此引入“相对倍数”加“取对数”方法表示声音的相对强弱，即所谓的“声级”。

(8)声压级：

其中，p_e0是参考声压2×10^-5Pa，是人耳所能听到的1000Hz最小声压，人耳正常听力范围：0～120dB

(9)声强级：

其中，I₀为参考声强级，10^-12W/m2，人耳能听到的最小的声强。

(10)声功率级：

其中，W是声源功率或穿过某一界面的总功率，W₀是参考功率，10^-12W。

(11)声级加法：两个声压级相加：

(12)频程(频带)定义：绝大多数声音含多个频率或是连续谱，无论从理论分析还是实际测量来讲，把每个频率的声音的声强都加以考查不方便，也不现实，为此，把连续频率分成频段，每一个频段称作频程或频带。有了频程或频带之后，不再考查每个频率的声强或声级，而是把整个频程内所有频率声波的综合声强或声级作为考查研究对象。

(13)计权声级：对倍频程频谱，考虑人耳对不同频率声音敏感程度不同，分别对各个频程声级进行修正，并按声级加法将各频程修正后声级叠加，称计权声级。计权声级更符合人耳听觉习惯。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于台架噪声和声传函测算车内噪声的方法，其特征在于，包括：

步骤一、消声室台架噪声测试，以距离声源中心R在声源k个方向各布置1个传声器，测出各位置的A计权声压级LpA_k；

步骤二、根据公式Lp_k＝LpA_k-A，计算出各测点不计权声压级Lp_k，式中，A为A计权的参数；

步骤三、根据公式

计算出各测点声压P_k；

步骤四、根据公式

计算测点的声强在声音传播方向上的大小I_k，式中，ρ为空气密度，c为声音在空气中传播的速度；

步骤五、将距离声源中心R的球形辐射面平分为k部分，将声源划分为k个面声源，设定各部分内声音辐射均匀，根据公式计算出各辐射面的声功率W_k；

步骤六、在声源安装位置对应的k个方向各布置1个传声器，在车内设定位置布置1个体积加速度声源，得到k个声传函F_k；

步骤七、设定声源噪声均通过声传函测点向外辐射，将台架噪声的k个面声源转化为对应的声传函测点处点声源，根据公式

计算得出声传函测点处点声源的体积加速度Q_k；

步骤八、根据公式

求出声传函测点处点声源在驾驶员内耳对应的响应p’_k，式中，p_k为声传函测试中各传声器声压，Q为激励处体积加速度；

步骤九、设定各辐射点响应不相关，根据公式

能量求和，得出预测的车内某点的声压P_i；

步骤十、根据公式

可将P_i转换为A计权声压级LpA_i；

步骤十一、根据以上公式得到公式

将台架噪声LpA_k、测试距离R、空气密度ρ和声传函F_k代入上述公式，求出车内噪声LpA_i。

2.根据权利要求1所述的基于台架噪声和声传函测算车内噪声的方法，其特征在于，将声源分解为上、下、前、后、左和右6个点，步骤一中k为上、下、前、后、左或右。

3.根据权利要求1所述的基于台架噪声和声传函测算车内噪声的方法，其特征在于，将声源分解为5个点或8个点。

4.根据权利要求1所述的基于台架噪声和声传函测算车内噪声的方法，其特征在于，不对声源进行分解，用一个点进行预测。

5.根据权利要求1所述的基于台架噪声和声传函测算车内噪声的方法，其特征在于，在步骤四中，设定台架测试的消声室为自由声场。

6.根据权利要求1所述的基于台架噪声和声传函测算车内噪声的方法，其特征在于，在步骤八中，设定声传函获取过程中采用互易法，声源与接受者可逆。

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