CN112665877B - 一种基于传递路径分析方法的汽车空气路径噪声测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于传递路径分析方法的汽车空气路径噪声测试方法，包括以下步骤：建立一个考虑中间响应点的传递路径分析模型，需要确定中间响应点的数量和布置位置，需要把激励源等效成多个点声源，需要确定总响应点的数量和布置位置；在半消音室内进行静态试验，测试频率响应函数；在整车四驱转毂半消音室内进行动态试验，测试工况数据；通过传统传递路径分析方法分别计算不考虑中间响应点和考虑中间响应点的总贡献量。本发明可以准确有效的测试车辆运行时路噪中高频空气路径噪声的贡献量，为解决电动汽车突出的路噪中高频空气路径噪声问题提供指导。

Description

一种基于传递路径分析方法的汽车空气路径噪声测试方法

技术领域

本发明属于汽车空气路径噪声的测试领域，特别涉及一种基于传递路径分析方法的汽车空气路径噪声测试方法。

背景技术

汽车的路噪问题随着纯电动汽车的普及越来越突出，路噪传入车内可以分为低频结构路径噪声和高频空气路径噪声。针对低频结构路径噪声的研究已经有很多，本发明只针对高频空气路径噪声。

自传递路径分析概念被提出以来，它便成了解决汽车NVH问题的有效手段。近些年来，随着人们对NVH问题的日益关注，TPA技术也得以快速发展。尽管TPA方法已经发展多年，国内外学者也提出了许多新颖的传递路径分析方法，但是传统传递路径分析方法仍然是最准确的方法。该在使用过程中主要是进行三方面的工作，即频率响应函数的测试、工况数据的测试和载荷的识别。

人耳对频率为4000Hz左右的噪声最为敏感，因此异常的高频空气路径噪声对乘客的舒适性产生较大的影响。因此，高频空气路径噪声是一个需要着重关注的问题。汽车路噪的高频空气路径噪声可以通过两种方式传入车内：第一种方式是通过车身上的缝隙和孔洞直接传递到车内；第二种方式是传递到车身板结构上，一部分被反射回去，另一部分透过板结构和声学包而传递到车内。因此，能快速准确地找出空气路径噪声泄漏量较大的路径或者找到产生异常噪声的问题路径是目前汽车NVH工作亟待解决的问题。

目前大部分研究人员仅对车辆路噪中的结构路径噪声研究，完全忽略了空气路径噪声(余雄鹰,闵福江,文伟,赵立峰,刘勇.轮胎/路面噪声的结构传递路径分析[J].汽车工程,2013,35(11):1030-1034.)。但是随着电动汽车的普及，高频空气路径噪声已经成为了NVH研究的重点。本技术就是解决高频空气路径噪声的传递路径分析问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于传递路径分析方法的汽车空气路径噪声测试方法，提出了一个考虑中间响应点的传递路径分析模型，该模型能够快速准确的测试出路噪中各高频空气噪声路径的贡献量。

为了实现上述目的，本发明提供的一种基于传递路径分析方法的汽车空气路径噪声测试方法，包括以下步骤：

建立一个考虑中间响应点的传递路径分析模型，把整车等效成“等效点声源—中间响应点—总响应点”的传递路径分析模型，确定中间响应点的数量和布置位置，把激励源等效成多个点声源，确定总响应点的数量和布置位置，总响应点一般设置在主驾驶员位置上的右耳处或者副驾驶员位置处右耳处；

在半消音室内进行静态试验，测试各个等效点声源到各个中间响应点的频率响应函数，各个中间响应点到总响应点的频率响应函数以及各个等效点声源到总响应点的频率响应函数；

在整车四驱转毂半消音室内进行动态试验，测试工况数据；

根据所述频率响应函数和所述工况数据，通过传统传递路径分析方法进行计算，得到各个路径的贡献量。

进一步地，总响应点设置在主驾驶员位置上的右耳处或者副驾驶员位置处右耳处。

进一步地，在汽车的前挡风玻璃、车顶、地板、前右车门、前左玻璃、前左车门、前右玻璃、右A柱、左A柱、后右车窗前、后右车窗后、后右车门、后左车窗前、后左车窗后、后左车门和后挡风玻璃上均设置有中间响应点。

进一步地，所述激励源为轮胎，把每个轮胎等效成前后两个点声源。

进一步地，在所述确定中间响应点的数量和布置位置时，在可能存在噪声贡献量较大的位置布置中间响应点，一个位置设置一个中间响应点。

进一步地，所述在半消音室内进行静态试验，测试各个等效点声源到各个中间响应点的频率响应函数，各个中间响应点到总响应点的频率响应函数以及各个等效点声源到总响应点的频率响应函数，包括：

在每个中间响应点的位置上、每个等效点声源的位置上和每个总响应点的位置上均布置自由场麦克风，并且记录每个麦克风的位置；

把体积声源的管口布置在总响应点处，测试各个中间响应点到总响应点的频率响应函数和总响应点到各个等效点声源的频率响应函数；

把体积声源的管口分别布置在各个等效点声源处，测试各个等效点声源到各个中间响应点的频率响应函数。

进一步地，所述在整车四驱转毂半消音室内进行动态试验，测试工况数据，包括：

在半消音室内设置整车四驱转毂试验台；

把试验车辆固定在驱动转毂试验台上，使车身保持静止；

在各个中间响应点、各个等效点声源和各个总响应点处布置自由场麦克风，试验车辆挂入空挡，四轮驱动转毂带动车轮转动，在某一运转工况下，测试工况数据，所述工况数据为各个位置上的麦克风的响应。

进一步地，所述传递路径包括每个等效点声源到中间响应点的前半段传递路径和每个中间响应点到总响应点的后半段传递路径，通过传统传递路径分析方法分别对前半段传递路径和后半段传递路径进行计算。

进一步地，在得到各个路径的贡献量后，还包括以下步骤：

把计算得到的各个路径的贡献量依据传递路径分析方法理论合成得到总贡献量；

把所述总贡献量与工况下总响应点处的测试值相比较以验证该方法的准确性。

本发明与现有技术相比，能准确的测试出路噪中空气路径噪声的贡献量。通过中间响应点的设置可以准确地测试出空气路径噪声穿过车身某结构进入车内的贡献量，能准确的定位车身结构和声学包声学性能较差的位置，同时也能验证整车的隔声性能。这对NVH工作尤其是整车声学包的开发和性能验证有非常重要的意义。

附图说明

图1是轮胎激励源等效点声源。

图2是总响应点处麦克风位置示意图。

图3是不考虑中间响应点的传递路径分析模型。

图4是不考虑中间相应点的计算结果。

图5是考虑中间响应点的传递路径分析模型。

图6是考虑中间响应点的计算结果。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本实施例提供的一种基于传递路径分析方法的汽车空气路径噪声测试方法，具体实施步骤如下：

步骤1：根据试验车辆确定一个考虑中间响应点的传递路径分析模型，把整车等效成“等效点声源—中间响应点—总响应点”的传递路径分析模型，首先确定中间响应点的数量和布置位置，中间响应点的数量越多计算结果越准确，但是工作量也随之增加。然后把激励源等效成多个点声源，但可以理解的是，不同的车型有不同的外形结构、尺寸，需要根据不同车型进行等效。如本次试验分别把每个轮胎激励源等效成前后两个点声源。最后，确定总响应点的数量和布置位置，总响应点一般设置在主驾驶员位置上的右耳处或者副驾驶员位置处右耳处。

中间响应点的数量和布置位置需要根据不同的车型实际确定，原则上是在可能存在噪声贡献量较大的位置布置中间响应点，一般来说一个位置设置一个中间响应点。

本实施例中，中间响应点共有16个，分别是：前挡风玻璃、车顶、地板、前右车门、前左玻璃、前左车门、前右玻璃、右A柱、左A柱、后右车窗前、后右车窗后、后右车门、后左车窗前、后左车窗后、后左车门、后挡风玻璃。所有的中间响应点均布置在车身外表面且距离表面5cm的位置。路噪激励源的等效点声源共8个，分别是：左前轮胎前、左前轮胎后、右前轮胎前、右前轮胎后、左后轮胎前、左后轮胎后、右后轮胎前、右后轮胎后，具体的等效方式如图1，轮胎的前、后等效点声源距离地面的位置均为10cm。总响应点设置在主驾驶员右耳位置，如图2所示，主驾驶员右耳位置设置在距离坐垫上表面70cm高，距离座椅中轴线20cm，距离靠背10cm的位置处。

图3是不考虑中间响应点的传递路径分析模型，等效点声源产生的噪声直接传递到车内主驾驶员右耳位置的总响应点，等效点声源有8个，即共有8条传递路径，该模型主要是为了验证等效点声源的设置是正确的。本实施例中，为了验证本发明中对轮胎激励源等效方式是正确的，首先计算不考虑中间响应点的传递路径分析模型。计算结果如图4所示，在630Hz以上的频率段计算得到的合成总贡献量与总响应点处直接测试值相差很小，在1dB左右，可以证明该激励源的等效方式是正确的。

本发明的“等效点声源—中间响应点-总响应点”的传递路径分析模型包括每个等效点声源分别到每个中间响应点的前半段传递路径和每个中心响应点分别到总响应的后半段传递路径，为了简化说明，如图5所示，图中示出了本实施例中的四个等效点声源：x_rff、x_rfr分别是右前车轮的前、后两个等效点声源，x_rrf、x_rrr是右后轮的前、后两个等效点声源；三个中间响应点：x¹、x²、x³,分别代表“前挡风玻璃中间响应点”、“车顶中间响应点”和“地板中间响应点”，y是车内的总响应点，布置在主驾驶员右耳的位置。设置“中间响应点”的目的是为了更准确地表示噪声通过某一结构传入车内。

如图5所示，等效点声源x_rfr发出的噪声通过前半段传递路径到达到三个“中间响应点”x¹、x²、x³，其中分别是等效点声源x_rfr到各个中间响应点的前半段传递路径的传递函数。同样的，其他三个点声源x_rff、x_rrf、x_rrr也通过各自的传递路径分别到达各个中间响应点。三个中间响应点x¹、x²、x³又通过后半段传递路径到达总响应点y，其中H¹、H²、H³分别是后半段传递路径的传递函数。通过中间响应点的设置，把一条完整的传递路径通过两段来表示，这样能清晰的表示空气路径噪声通过了某一确定部位传入车内，可以更准确地表达各个空气路径的贡献量。

把整个模型看成一个线性系统，根据经典控制理论，可以得到：

y＝x¹H¹+x²H²+x³H³

写成矩阵形式：

其中：

分别是三个等效点声源到中间响应点x¹的传递函数，分别是三个等效点声源到中间响应点x²的传递函数，/>分别是三个等效点声源到中间响应点x³的传递函数。

本发明的关键在于识别矩阵[H₀]和矩阵[H]。以传统传递路径分析方法通过以下静态试验直接测试频率响应函数，得到矩阵[H₀]和矩阵[H]。矩阵[X]是等效点声源的某个工况数据，通过以下动态试验直接测试得到的。

步骤2：通过静态试验测试频率响应函数。在半消音室内在每个中间响应点的位置上、每个等效点声源的位置上和总响应点的位置上均布置自由场麦克风，并且记录每个麦克风的位置，把体积声源的管口放置在主驾驶员右耳总响应点的位置，体积声源发声以测试总响应点到各个中间响应点和总响应点到各个等效点声源的频率响应函数。把体积声源分别放置在每个等效点声源处，体积声源发声以测试各个等效点声源到各个中间响应点的频率响应函数。

本步骤中，因为需要做静态实验和动态实验，而静态实验和动态实验分别在两个实验室做，为了减小误差保证实验的一致性，需要记录好静态实验时的麦克风位置，以在动态实验中还原相同的位置。

步骤3：通过动态试验测试工况数据。在整车四驱转毂半消音室内，把试验车辆固定在四驱转毂试验台上；在各个中间响应点、各个等效点声源和总响应点处布置自由场麦克风。车辆固定在试验台上，车身保持不动，四轮驱动转毂带动车轮转动，当车速为90kph时记录各个位置麦克风的响应，即工况数据，用于计算贡献量。

步骤4：根据所述频率响应函数和所述工况数据，通过传统传递路径分析方法进行计算，得到各个路径的贡献量。计算时，分别对前半段传递路径和后半段传递路径进行计算。

根据步骤2得到的各频率响应函数和步骤3得到的工况数据，通过传统传递路径分析方法即可计算得到各个路径的贡献量。

为了验证本发明实施例提供的测试方法的有效性，把计算得到的各个路径的贡献量合成得到总贡献量，计算结果如图6所示，在630Hz以上的高频段计算得到的总贡献量和直接测试得到的总贡献量趋势基本一致，幅值相差在3dB左右，证明该方法可以准确的测试出各个空气路径噪声的贡献量，即采用本实施例提供的一种基于传递路径分析方法的汽车空气路径噪声测试方法能够快速准确地测试出路噪中各高频空气噪声路径的贡献量。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地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 (7)

1.一种基于传递路径分析方法的汽车空气路径噪声测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立一个考虑中间响应点的传递路径分析模型，把整车等效成“等效点声源—中间响应点—总响应点”的传递路径分析模型，确定中间响应点的数量和布置位置，把激励源等效成多个点声源，确定总响应点的数量和布置位置，其中，传递路径分析模型包括每个等效点声源分别到每个中间响应点的前半段传递路径和每个中间响应点分别到总响应的后半段传递路径，所述激励源为轮胎，把每个轮胎等效成前后两个点声源，在所述确定中间响应点的数量和布置位置时，在可能存在噪声贡献量较大的位置布置中间响应点，所述传递路径包括每个等效点声源到中间响应点的前半段传递路径和每个中间响应点到总响应点的后半段传递路径，通过传统传递路径分析方法分别对前半段传递路径和后半段传递路径进行计算；

在半消音室内进行静态试验，测试各个等效点声源到各个中间响应点的频率响应函数，各个中间响应点到总响应点的频率响应函数以及各个等效点声源到总响应点的频率响应函数；

在整车四驱转毂半消音室内进行动态试验，测试工况数据；

根据所述频率响应函数和所述工况数据，通过传统传递路径分析方法进行计算，得到各个路径的贡献量。

2.根据权利要求1所述的一种基于传递路径分析方法的汽车空气路径噪声测试方法，其特征在于：总响应点设置在主驾驶员位置上的右耳处或者副驾驶员位置处右耳处。

3.根据权利要求1所述的一种基于传递路径分析方法的汽车空气路径噪声测试方法，其特征在于：在汽车的前挡风玻璃、车顶、地板、前右车门、前左玻璃、前左车门、前右玻璃、右A柱、左A柱、后右车窗前、后右车窗后、后右车门、后左车窗前、后左车窗后、后左车门和后挡风玻璃上均设置有中间响应点。

4.根据权利要求1所述的一种基于传递路径分析方法的汽车空气路径噪声测试方法，其特征在于：在所述确定中间响应点的数量和布置位置时，在可能存在噪声贡献量较大的位置布置中间响应点，一个位置设置一个中间响应点。

5.根据权利要求1所述的一种基于传递路径分析方法的汽车空气路径噪声测试方法，其特征在于，所述在半消音室内进行静态试验，测试各个等效点声源到各个中间响应点的频率响应函数，各个中间响应点到总响应点的频率响应函数以及各个等效点声源到总响应点的频率响应函数，包括：

在每个中间响应点的位置上、每个等效点声源的位置上和每个总响应点的位置上均布置自由场麦克风，并且记录每个麦克风的位置；

把体积声源的管口布置在总响应点处，测试各个中间响应点到总响应点的频率响应函数和总响应点到各个等效点声源的频率响应函数；

把体积声源的管口分别布置在各个等效点声源处，测试各个等效点声源到各个中间响应点的频率响应函数。

6.根据权利要求1所述的一种基于传递路径分析方法的汽车空气路径噪声测试方法，其特征在于，所述在整车四驱转毂半消音室内进行动态试验，测试工况数据，包括：

在半消音室内设置整车四驱转毂试验台；

把试验车辆固定在驱动转毂试验台上，使车身保持静止；

在各个中间响应点、各个等效点声源和各个总响应点处布置自由场麦克风，试验车辆挂入空挡，四轮驱动转毂带动车轮转动，在某一运转工况下，测试工况数据，所述工况数据为各个位置上的麦克风的响应。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种基于传递路径分析方法的汽车空气路径噪声测试方法，其特征在于，在得到各个路径的贡献量后，还包括以下步骤：

把计算得到的各个路径的贡献量依据传递路径分析方法理论合成得到总贡献量；

把所述总贡献量与工况下总响应点处的测试值相比较以验证该方法的准确性。