CN112254978B - 车辆通过噪声源强及指向性的测量评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种轻型车辆通过噪声源强及指向性的测量评估方法,包括以下步骤:(1)车辆通过噪声检测:设置至少一个传感器组,所述传感器组的n个传感器的位置连线呈半圆形,位于所述半圆形的两端的传感器的位置连线在水平方向上;每个所述传感器均朝向所述圆弧形的圆心设置,且呈不同的安装角度;测试车辆行驶通过传感器组的圆心位置,利用传感器组检测噪声,最终得到的结果为一个数组;(2)对车辆通过噪声的源强及指向性进行评估。本发明通过设计呈半圆形排列的传感器组,测试得到不同角度的辐射噪声,并给出了评估车辆源强及指向性的评估计算方法,解决了现有技术无法对噪声指向性进行精确评估的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于噪声检测和评估技术领域,具体涉及一种轻型车辆通过噪声源强及指向性的测量评估方法。
背景技术
车辆行驶时产生的辐射噪音会对环境造成很大的影响。现有技术中通常会使用单车源强来评估车辆在道路上行驶时产生的辐射噪声。源强包含两个指标,一是辐射声级,二是方向性。在ISO362-1、ISO362-2、ISO362-3、ISO13325、GB1495等标准中均给出了车辆通过噪声(Pass-by)的测量方法,通过在车辆行驶路线的两侧布置传感器测量噪声,可用于评估单车源强。除了上述标准外,目前国内外也有许多学者使用声全息技术,在路侧设置声阵列,用于测量车辆的通过噪声。
上述现有技术中的车辆通过噪声测量和评估方法,虽然可获得传感器位置处的噪音值,但却无法得到车辆行驶断面不同角度的辐射噪声级,即无法获得单车源强的指向性,无法对其指向性进行精确评估。而在实际应用中,仅评估某一方向的噪声往往是不全面的,其无法表达在各个角度上的噪音对环境带来的影响。在这种情况下,如何探索一种能够同时实现车辆通过噪声源强及指向性评估的方法,是现有技术急需解决的技术问题。
发明内容
本发明解决的是现有技术中的车辆通过噪声测量和评估方法无法得到车辆行驶断面不同角度的辐射噪声级,法获得单车源强的指向性的技术问题,进而提供一种能够同时实现轻型车辆通过噪声源强及指向性评估、评估结果较为精确的轻型车辆通过噪声源强及指向性的测量评估方法。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为:
车辆通过噪声源强及指向性的测量评估方法,包括以下步骤:
(1)车辆通过噪声检测:设置至少一个传感器组,所述传感器组具有多个噪声传感器,所述多个噪声传感器的位置连线呈半圆形,分别位于所述半圆形的两端的噪声传感器的位置连线在水平方向上;每个所述噪声传感器均朝向所述半圆形的圆心设置,且呈不同的安装角度;测试车辆行驶通过所述传感器组对应的圆心位置,利用传感器组检测噪声,最终得到的结果为一个数组,表示为:
u=[SPL(θ1) SPL(θ2) … SPL(θn)]
数组中的每个数表示一个噪声传感器测量得到的声级,其中θi为沿所述半圆形排列的第i个传感器的安装角度,1≤i≤n;n为所述传感器组的噪声传感器的个数;
(2)按照以下表达式中的G(θ)对车辆通过噪声的源强及指向性进行评估:
上式中,β为主次瓣宽度和强度,计算方法为:
步骤(1)中测试车辆在行驶过程中保持匀速行驶或者加速行驶。
步骤(1)中设置有两个传感器组,两个传感器组的噪声传感器的位置和安装角度均相同,最终得到的数组中的数值为两个传感器组中位于同一位置和安装角度的噪声传感器的检测值的平均值;两个传感器组之间的间距大于10m。
所述传感器组的多个噪声传感器在所述半圆形上均匀分布。
所述噪声传感器测得的时间轴线上的最大峰值减去1dB作为测量结果。
步骤(1)中,每种工况下的测试次数最少为3次。
步骤(1)中,对传感器组检测噪声的结果的有效性进行判定,当检测结果同时符合以下两个条件时,判定结果有效:(I)一个传感器组的每个位置处的噪声传感器任意两次测量结果之间的差值均小于2dB;(II)每一个传感器组中沿所述半圆形的中轴线对称布置的任意两个噪声传感器的测量结果的差值均小于2dB;当检测结果不符合上述两个条件中的任意一个时,则需要重新进行测试。
步骤(1)中测试车辆行驶过程中保持匀速行驶时,对传感器组检测噪声的结果的有效性进行判定时,还应包括以下条件:一个传感器组的每个位置处的噪声传感器与另一传感器组相同位置处的噪声传感器的测量结果的差值均小于2dB。
对两个传感器组的相同位置处的噪声传感器的测量结果取平均值,作为该测试角度所对应的声级,结果只保留1位小数。
本发明所述的车辆通过噪声源强及指向性的测量评估方法,通过设计呈半圆形排列的传感器组,测试得到不同角度的辐射噪声,并给出了评估车辆源强及指向性的评估计算方法,解决了现有技术无法对噪声指向性进行精确评估的技术问题。本发明中所述的测量评估方法,存在的技术难点在于利用G(θ)对车辆通过噪声的源强及指向性进行评估,其中涉及到的β函数不能求解。对此,本申请通过将传感器组的噪声传感器的位置排列成半圆形,测试车辆行驶通过圆心位置,在40km/h以上的行驶速度下,此时轮胎/路面噪声起主要辐射作用,同时本申请人发现在这种半圆形排列方式下,轮胎/路面噪声辐射的主要方向为0和180°,且根据车辆辐射噪声原理,可认为车辆行驶时辐射噪声是一个关于行驶方向地面法线方向对称的声场分布特征,可以此结合发动机噪声,通过车辆行驶的噪声数据,判断出声场辐射的最大方向、主瓣、旁瓣数量和宽度,利用球谐函数确定函数的表达式,得到指向性函数中的β值。
为了使本发明所述的车辆通过噪声源强及指向性的测量评估方法的技术方案更加清楚明白,以下结合具体附图及具体实施例,对本发明进行进一步详细说明。
附图说明
如图1所示为不同安装角度传感器测量结果的示意图;
如图2所示拟合评估结果G(θ)在半圆形区域的分布图;
如图3所示是不同安装角度传感器测量结果和拟合评估结果的对比示意图。
具体实施方式
本实施方式提供了一种车辆通过噪声源强及指向性的测量评估方法,包括以下步骤:
(1)车辆通过噪声检测:设置至少一个传感器组,作为优选的实施方式,本实施方式中设置有两个传感器组,每个所述传感器组的多个噪声传感器的位置连线呈半圆形,位于所述半圆形的两端的噪声传感器的位置连线在水平方向上;每个所述传感器均朝向所述圆弧形的圆心设置,且呈不同的安装角度;两个所述传感器组的噪声传感器所在的半圆形平面相互平行,两个传感器组之间的距离大于10米,本实施例中所述距离为15米。本实施方式中,每组传感器组设置有10个噪声传感器,即n=10,10个噪声传感器在所述半圆形上均匀分布,每相邻两个噪声传感器的安装角度相差30°,从半圆形的一端计起,10个所述噪声传感器的测量角度依次为0°、20°、40°、60°、80°、100°、120°、140°、160°、180°。作为可选择的实施方式,所述噪声传感器可根据需要设置任意多个,作为优选的实施方式,每相邻两个传感器的安装角度相差20-30°。
测试车辆行驶通过传感器组的圆心位置,且是以垂直于传感器组所在的半圆形平面通过所述传感器组。本实施方式中所述的传感器组中,位于最下方的两个传感器,即位于0°和180°的噪声传感器的离地高度为1.2米,用于小型车辆的测试。对于大型车辆,所述离地高度设置为1.5米。
本实施方式中所述测试车辆行驶过程中保持匀速行驶,行驶速度为60km/h,作为优选的实施方式,所述测试车辆的行驶速度大于或者等于40km/h。例如其行驶速度可为40km/h、60km/h、80km/h、100km/h、120km/h或者是相应路段规定的限速中的一种或几种。测试车辆通过的过程中,利用传感器组检测噪声。为了保证结果的准确性,使用的噪声传感器应满足I型传声器精度要求,测试可以采用Z计权或者A计权进行,采用的计权方法需要记录说明;噪声传感器采集到的信号经分析模块分析后输出结果,得到随时间变化的声级值。检测时,每一次测得的时间轴线上的最大峰值减去1dB作为测量结果。且每种工况测量次数最少为3次。对传感器的检测结果的有效性进行判定,当检测结果同时符合以下两个条件时,判定结果有效:(I)一个传感器组的每个位置处的噪声传感器每次测量结果之间,以及与另一传感器组相同位置处的噪声传感器的测量结果的差值均小于2dB;(II)、每一个传感器组中沿所述半圆形的中轴线对称布置的任意两个噪声传感器的测量结果的差值均小于2dB。当检测结果不符合上述两个条件中的任意一个时,则需要重新进行测试。
经测试得到有效的检测结果后,对两个传感器组相同位置处传感器每次有效测量的结果取平均,得到每个角度的测量结果,结果只保留1位小数。最终得到一个数组,表示为:
u=[SPL(θ1) SPL(θ2) … SPL(θn)],
上述数组中的每个数SPL(θi)表示一个测试角度所对应的声级,单位为dB。其中θi为沿所述半圆形排列的第i个传感器的安装角度,1≤i≤10。n为所述传感器组的噪声传感器的个数,n=10。
本实施例中所述的数组为:
SPL=[79.6,78.7,76.1,72.9,69.3,69.8,72.2,76.4,78.5,79.2];
本实施方式中测试结果如图1所示。
(2)按照以下表达式中的G(θ)对车辆通过噪声的源强及指向性进行评估:
上式中,G(θ)为拟合评估结果。β为主次瓣宽度和强度,计算方法为:
将上述α的数值带入主次瓣宽度和强度的计算公式,计算得到
β=0.5492。
因此,本实施方式中G(θ)的计算公式为:
本实施方式中拟合评估结果G(θ)在半圆形区域的分布如图2所示。拟合结果和测试结果的对比如图3所示,如图可知本发明拟合结果与测试结构的差异较小,评估结果具有较高的准确性。
本实施方式中所述的评估方法是用于匀速行驶的车辆的噪声评估,作为可选择的实施方式,所述评估方法也可用于加速行驶的车辆的噪声评估,当用于加速行驶的车辆的噪声评估时,对传感器的检测结果的有效性进行判定应同时满足以下条件:(I)一个传感器组的每个位置处的噪声传感器每次测量结果之间的差值均小于2dB;(II)、每一个传感器组中沿所述半圆形的中轴线对称布置的任意两个噪声传感器的测量结果的差值均小于2dB。当检测结果不符合上述两个条件中的任意一个时,则需要重新进行测试。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以权利要求为准。
Claims (9)
1.车辆通过噪声源强及指向性的测量评估方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)车辆通过噪声检测:设置至少一个传感器组,所述传感器组具有多个噪声传感器,所述多个噪声传感器的位置连线呈半圆形,分别位于所述半圆形的两端的噪声传感器的位置连线在水平方向上;每个所述噪声传感器均朝向所述半圆形的圆心设置,且呈不同的安装角度;测试车辆行驶通过所述传感器组对应的圆心位置,利用传感器组检测噪声,最终得到的结果为一个数组,表示为:
数组中的每个数表示一个噪声传感器测量得到的声级,其中θi为沿所述半圆形排列的第i个传感器的安装角度, 1≤i≤n; n为所述传感器组的噪声传感器的个数;
(2)按照以下表达式中的G(θ)对车辆通过噪声的源强及指向性进行评估:
上式中,β为主次瓣宽度和强度,计算方法为:
2.根据权利要求1所述的车辆通过噪声源强及指向性的测量评估方法,其特征在于,步骤(1)中测试车辆在行驶过程中保持匀速行驶或者加速行驶。
3.根据权利要求2所述的车辆通过噪声源强及指向性的测量评估方法,其特征在于,步骤(1)中设置有两个传感器组,两个传感器组的噪声传感器的位置和安装角度均相同,最终得到的数组中的数值为两个传感器组中位于同一位置和安装角度的噪声传感器的检测值的平均值;两个传感器组之间的间距大于10m。
4.根据权利要求3所述的车辆通过噪声源强及指向性的测量评估方法,其特征在于,所述传感器组的多个噪声传感器在所述半圆形上均匀分布。
5.根据权利要求4所述的车辆通过噪声源强及指向性的测量评估方法,其特征在于,所述噪声传感器测得的时间轴线上的最大峰值减去1dB作为测量结果。
6.根据权利要求5所述的车辆通过噪声源强及指向性的测量评估方法,其特征在于,步骤(1)中,每种工况下的测试次数最少为3次。
8.根据权利要求7所述的车辆通过噪声源强及指向性的测量评估方法,其特征在于,步骤(1)中测试车辆行驶过程中保持匀速行驶时,对传感器组检测噪声的结果的有效性进行判定时,还应包括以下条件:一个传感器组的每个位置处的噪声传感器与另一传感器组相同位置处的噪声传感器的测量结果的差值均小于2dB。
9.根据权利要求5所述的车辆通过噪声源强及指向性的测量评估方法,其特征在于,对两个传感器组的相同位置处的噪声传感器的测量结果取平均值,作为这两个传感器组的相同位置处所对应的声级,结果只保留1位小数。
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