CN113358211B - 噪声测试方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种噪声测试方法及装置,涉及工程机械领域,用以实现对整车噪声的预测。该噪声测试方法包括以下步骤:设定测点;在数字样机阶段,根据预存储的各噪声源参数,计算各噪声源相对于测点的声压级;在物理样机阶段,计算下述情形下物理样机的噪声值:考虑全部噪声源、依次排除其中一个噪声源且保留其他噪声源、排除全部噪声源的噪声。上述技术方案提供的噪声测试方法,在数字样机阶段、物理样机阶段都能够以整车的方式实现对噪声的测量,并且数字样机阶段、物理样机阶段的测试结果相互耦合,为车辆的整体噪声预测提供了有效的方式。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械领域,具体涉及一种噪声测试方法及装置。
背景技术
工程车辆发动机功率大、噪声高,冷却风扇直径大、转速高、噪声大,导致整机辐射噪声大,造成环境噪声污染,严重时影响人体身心安全。因此,中国、欧盟等国家和地区均发布了严格的工程机械噪声限值要求,来控制工程机械产品的噪声污染。如中国的《GB1495-2002汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》,该标准设定了工程车辆通过噪声的强制要求,要求产品噪声不能达到标准要求。如果产品的噪声超标则不能通过认证,产品不能销售。
但是,相关技术中没有工程车辆噪声预测的标准规范,现有标准也不考虑评价噪声的指向性与相干性。相关技术中,工程车辆噪声设计方法流程为:样机下线—噪声测试及噪声源识别—主要噪声源降噪设计及改进—检测改进后整机噪声测试是否满足。如果改进后的样机噪声测试满足要求,则整改完成。如果改进样机噪声测试不满足要求,则重复上述流程,直至噪声满足需求为止。当然,也可以利用商用声学仿真软件对消声器、风扇等零部件进行噪声仿真及设计。
发明人发现,相关技术中至少存在下述问题:相关技术不能确定各零部件噪声与通过噪声之间的关系,缺乏整机噪声计算预测方法,不能得到噪声分布,无法有效地得知噪声的指向性与相关性,无法提出零部件噪声控制要求,不能从设计阶段对整机噪声进行控制,往往需要样机下线后几轮整改才能使噪声满足要求,不仅延长了产品开发周期,而且浪费了人力物力资源,提高了产品开发成本。如果采用商业声学仿真软件进行整车级噪声仿真时,由于噪声源较多,不同噪声源的频率特性不同,需要综合采用有限元、统计能量法等仿真方法,建模计算需要时间较长,且仿真需要获取参数众多,部分参数难以获取。因此整车级噪声仿真并没有在工程机械行业得以应用。
发明内容
本发明提出一种噪声测试方法及装置,用以实现对整车噪声的预测。
本发明实施例提供了一种噪声测试方法,包括以下步骤:
设定测点;
在数字样机阶段,根据预存储的各噪声源参数,计算各噪声源相对于测点的声压级;
在物理样机阶段,计算下述情形下所述物理样机的噪声值:考虑全部噪声源、依次排除其中一个噪声源且保留其他噪声源、排除全部噪声源的噪声。
在一些实施例中,所述噪声源包括发动机、进排气组件、风扇。
在一些实施例中,在数字样机阶段,按照以下公式(1)计算各噪声源相对于测点的声压级:
P=Lw(y)-10*log102π[S(x)]2+L0
其中,P为某噪声源相对于侧点的声压级,Lw(y)为噪声源的声功率级,S(x)为噪声源离测点的距离,L0为修正量。
在一些实施例中,所述测点包括两个,分别为第一测点和第二测点;对于各个所述噪声源,按照下述公式(2)计算各所述噪声源相对于所述第一测点的声压级;
Pl=Lw(y)-10*log102π[Sl(x)]2+L0
其中,Pl为噪声源对第一侧点的贡献的声压级,Lw(y)为噪声源的声功率级,Sl(x)为噪声源与第一测点的距离,L0为修正量;
按照下述公式(3)计算各所述噪声源相对于所述第二测点的声压级,其中:
Pr=Lw(y)-10*log102π[Sr(x)]2+L0
其中,Pr为噪声源相对于对第二侧点的声压级,Sr(x)为噪声源与第二测点的距离,L0为修正量。
在一些实施例中,根据计算得到的各所述噪声源相对于所述第一测点的声压级,根据下述公式(4)计算所有的噪声源相对于所述第一测点的总声压级Pl(x):
其中,Pl(n)为根据上述公式(2)计算得到的一个所述噪声源相对于所述第一测点的声压级。
在一些实施例中,根据下述公式(5),计算得到各个所述噪声源相对于所述第一测点的噪声贡献比fl(n):
在一些实施例中,根据计算得到的各所述噪声源相对于所述第二测点的声压级,根据下述公式(6)计算所有的噪声源相对于所述第二测点的总声压级Pr(x):
其中,Pr(n)为根据上述公式(3)计算得到的一个所述噪声源相对于所述第一测点的声压级。
在一些实施例中,根据下述公式(7),计算得到各个所述噪声源相对于所述第二测点的噪声贡献比fr(n):
在一些实施例中,采用下述步骤测量考虑全部噪声源情形下的噪声值:
保持所述物理样机处于原车状态下,测量所述物理样机相对于所述第一测点的噪声值La1以及所述物理样机相对于所述第二测点的噪声值La2。
在一些实施例中,采用下述步骤测量排除其中一个噪声源且保留其他噪声源情形下的噪声值,其中,所述其中一个噪声源包括发动机:
将所述物理样机的发动机采用隔音材料完全包裹,且保持所述物理样机除了发动机之外的其他部件处于原车状态;
测量将所述发动机完全包裹后的所述物理样机相对于所述第一测点的噪声值Lb1以及所述物理样机相对于所述第二测点的噪声值Lb2。
在一些实施例中,所述隔音材料包括以下其中之一:隔音垫、铅板。
在一些实施例中,采用下述步骤测量排除其中一个噪声源且保留其他噪声源情形下的噪声值,其中,所述其中一个噪声源包括进排气组件:
对所述进排气组件的消声器进行消声处理,且保持所述物理样机除了所述进排气组件的消声器之外的其他部件处于原车状态;
测量对所述消声器进行消声处理后的所述物理样机相对于所述第一测点的噪声值Lc1以及所述物理样机相对于所述第二测点的噪声值Lc2。
在一些实施例中,所述对所述进排气组件的消声器进行消声处理包括:
将所述消声器用橡胶管引出,所述橡胶管的长度大于所述消声器的长度10倍以上,且所述橡胶管的外部采用隔音棉包裹;或者,将所述消声器与消声包连通,所述消声包的体积大于所述消声器的体积的10倍以上。
在一些实施例中,采用下述步骤测量排除其中一个噪声源且保留其他噪声源情形下的噪声值,其中,所述其中一个噪声源包括风扇:
将所述风扇拆除,且保持所述物理样机除了所述风扇之外的其他部件处于原车状态;
测量风扇拆除后的所述物理样机相对于所述第一测点的噪声值Ld1以及所述物理样机相对于所述第二测点的噪声值Ld2。
在一些实施例中,采用下述步骤测量排除全部噪声源的噪声情形下的噪声值:
将所述物理样机的发动机熄火、变速箱置于空挡,使得所述物理样机以出线时的速度滑行;
测量所述物理样机相对于所述第一测点的噪声值Le1以及所述物理样机相对于所述第二测点的噪声值L22。
在一些实施例中,采用以下公式(8)计算得到工程车辆的各噪声源相对于第一测点所占车外噪声能量比ki1:
其中,ki1的单位为%;Li1为排除其中一个噪声源且保留其他噪声源情形下测量得到的相对于第一测点的噪声值。
在一些实施例中,采用以下公式(9)计算得到工程车辆的各噪声源相对于第二测点所占车外噪声能量比ki2:
其中,ki2的单位为%;Li2为排除其中一个噪声源且保留其他噪声源情形下测量得到的相对于第二测点的噪声值。
在一些实施例中,噪声测试方法还包括以下步骤:检测所述各个噪声源的相干性。
在一些实施例中,所述检测所述各个噪声源的相干性包括以下步骤:
以设定点为端点、以所述测点和所述设定点的连线为其中一条射线,分散设定多条射线;
在每个所述射线上布置多个所述传声器,以测量在物理样机阶段,下述情形下所述物理样机的噪声值:考虑全部噪声源、排除其中一个噪声源且保留其他噪声源、排除全部噪声源的噪声;
根据位于同一条所述射线上,相邻两个所述传声器测量得到的噪声值的衰减值,判断所述声源间的相干性。
在一些实施例中,噪声测试方法还包括以下步骤:对比各条射线上的各个所述传声器测量得到的噪声值,确定所述噪声源的噪声传播方向。
在一些实施例中,根据以下公式(10)计算得到所述噪声源的声功率级Lw(y):
其中,La1为保持所述物理样机处于原车状态下,测量得到的所述物理样机相对于所述第一测点的噪声值,La2为保持所述物理样机处于原车状态下,测量得到的所述物理样机相对于所述第二测点的噪声值;Li1为排除其中一个噪声源且保留其他噪声源情形下测量得到的相对于第一测点的噪声值;Li2为排除其中一个噪声源且保留其他噪声源情形下测量得到的相对于第二测点的噪声值;Sl(x)为噪声源离第一测点的距离,Sr(x)为噪声源离第二测点的距离。
本发明实施例还提供一种噪声测量装置,包括传声器阵列,包括多个传声器;各个所述传声器阵列布置在多条射线上,其中,各所述射线以设定点为端点,所述测点和所述设定点的连线为其中一条射线,其余的所述射线相对于所述其中一条射线对称布置。
上述技术方案提供的噪声测量方法,在数字样机阶段可以通过计算确定各零部件噪声源与通过噪声之间的关系,在设计阶段实现了整机噪声计算预测方法,并且通过计算可以得到噪声源所贡献的噪声值,进而为零部件噪声控制提供参照;在物理样机阶段,可以进一步计算分析得到各零部件噪声源与通过噪声之间的关系。上述噪声测量方法,改变了相关技术中需要样机下线后几轮整改才能使噪声满足要求的现状,缩短了产品开发周期,节约了人力物力资源,降低了产品开发成本。即,在新产品设计阶段可依据整机噪声指标对各零部件进行指标分解,在设计阶段实现对零部件的噪声控制。并且,上述技术方案提供的噪声测试方法,在数字样机阶段、物理样机阶段都是以整车的方式实现对噪声的测量,并且数字样机阶段、物理样机阶段的测试结果相互耦合,为车辆的整体噪声预测提供了有效的方式。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明一些实施例提供的噪声测试方法流程示意图;
图2为本发明一些实施例提供的噪声测试方法中测点的布置示意图;
图3为本发明一些实施例提供的噪声测试方法中包裹发动机的示意图;
图4a为本发明一些实施例提供的噪声测试方法中对进排气组件进行消声的示意图;
图4b为本发明另一些实施例提供的噪声测试方法中对进排气组件进行消声的示意图;
图5为本发明一些实施例提供的噪声测试方法中拆除风扇的示意图;
图6为本发明一些实施例提供的噪声测试方法中排除全部噪声源的噪声的示意图;
图7为根据本发明一些实施例提供的噪声测试方法得到的噪声指向性示意图。
附图标记:
1、发动机;2、进排气组件;3、风扇;4、传声器;5、隔音材料;6、橡胶管;7、消声包;8、轮胎。
具体实施方式
下面结合图1~图7对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。
在工程车辆研发过程中,所设计得到的产品的噪声需要满足相关的工程机械噪声限值要求。
工程车辆的噪声源主要包括发动机1、风扇3、进排气组件2。发动机1的功率大,所以噪声高。风扇3用于冷却,其直径大、转速高,所以也噪声大。进排气组件2在进气、排气过程中产生的噪声,也不容忽视。这些因素共同导致整机辐射噪声大。本发明实施例提供的噪声测试方法,可以在整车状态下,预测车辆各个主要噪声声源的噪声情况,从而为整车的噪声预测提供参考。
参见图1,本发明实施例还提供一种噪声测试方法,包括以下步骤:
步骤S100、设定测点。测点是测试的参考位置,即在某一或者某几个特定的位置测量工程车辆的噪声值。测点可以设置一个或者多个。参见图2,图2为噪声测试装置的俯视示意图,在一些实施例中,各测点相对于车辆的纵向中轴线对称布置。在图2中设置了两个测点:M1和M2。
整车的设计包括两大阶段:数字样机阶段和物理样机阶段。在数字样机阶段,先对构建的数字模型进行整体的噪声参数预测,在预测得到的噪声参数满足相关规定的噪声限值后,再制造物理样机;然后对物理样机整体进行噪声参数测试。在测试得到的物理样机的噪声参数满足要求后,设计工作完成。随后进行整车的制造生产。
下面对每个阶段如何进行整车噪声预测做详细的介绍。
步骤S200、在数字样机阶段,根据预存储的各噪声源参数,计算各噪声源相对于测点的声压级。
在构建数字样机时,所采用的参数为目前已有产品的尺寸信息和各种参数。比如,目前市面上已有某型号的工程车辆,那么该型号的工程车辆以及前代产品的整体参数、各个噪声源(还是以发动机1、风扇3、进排气组件2为例)的参数都是已知的。如果所要设计的是第一代工程车辆,那么只要该工程车辆所采用的噪声源是已有产品,其参数也都是已知的。这些参数都存在于数字样机阶段的数据库中或者由零部件厂商提供噪声信息,根据需要选择使用。
在上述的步骤S100中已经设定了测点的位置,该测点的位置可以对应到数字样机模型中,并且作为数字样机阶段进行预测的参数。
如上文介绍的,在一些实施例中,以设定两个测点为例,那么每个噪声源对于每个测点的声压级都需要分别计算。
以噪声源包括发动机1、风扇3、进排气组件2为例。测点包括第一测点M1和第二测点M2。那么需要测试的是:发动机1相对于第一测点M1的声压级、发动机1相对于第二测点M2的声压级;风扇3相对于第一测点M1的声压级、风扇3相对于第二测点M2的声压级;进排气组件2相对于第一测点M1的声压级、进排气组件2相对于第二测点M2的声压级。
本文中,声压级是指:声波在某一点产生的逾量瞬时压强的均方根值与参考均方根值的比值取常用对数,再乘以20。扩声系统完成调试后,是指在扩声系统服务区内各点可能的最大峰值声压级的平均值。
在一些实施例中,在数字样机阶段,按照以下公式(1)计算各噪声源相对于测点的声压级P:
P=Lw(y)-10*log102π[S(x)]2+L0 公式(1)
其中,P为某噪声源相对于侧点的声压级,Lw(y)为噪声源的声功率级,S(x)为噪声源离测点的距离,L0为修正量。
如上文介绍的,各个噪声源相对于第一测点M1和第二测点M2的声压级分别计算,在计算各个噪声源相对于第一测点M1的声压级时,采用的Sl(x)为噪声源和第一测点M1的距离,具体采用下述的公式(2)计算得到:
Pl=Lw(y)-10*log102π[Sl(x)]2+L0 公式(2)
其中,Pl为噪声源对第一侧点M1的贡献的声压级,Lw(y)为噪声源的声功率级,Sl(x)为噪声源与第一测点M1的距离,L0为修正量。
发动机1相对于第一测点M1的声压级、风扇3相对于第一测点M1的声压级、进排气组件2相对于第一测点M1的声压级分别采用公式(2)计算得到。
在一些实施例中,根据计算得到的各噪声源相对于第一测点M1的声压级之后,根据下述公式(4)计算所有的噪声源相对于第一测点M1的总声压级Pl(x):
其中,Pl(n)为根据上述公式(2)计算得到的一个噪声源相对于第一测点M1的声压级。在考虑多个噪声源的情况下,Pl(n)的数量和噪声源的数量一一对应。
上述技术方案提供的公式(4),并非简单的加法,而是采用了特殊的计算方式,这种方式,运用简单明了的公式计算得到总声压级,取代复杂繁琐的试验仿真,在产品设计阶段可依据整机噪声指标对各零部件声源进行指标分解,并以此进行零部件选型和设计,实现产品设计阶段的整机噪声预测和控制。
在一些实施例中,根据下述公式(5),计算得到各个噪声源相对于第一测点M1的噪声贡献比fl(n):
上述的公式(5),采用了特定的计算公式计算百分比,该方案运用简单明了的公式计算得到噪声贡献比,取代复杂繁琐的试验仿真,在产品设计阶段可依据整机噪声指标对各零部件声源进行指标分解,并以此进行零部件选型和设计,实现产品设计阶段的整机噪声预测和控制。
计算得到各个噪声源相对于第一测点M1的噪声贡献比fl(n)之后,就可以评估各个噪声源在整车中的噪声情况,进而评估在以第一测点M1为参照时整车的噪声值是否满足要求。
下面继续介绍如何计算得到各个噪声源相对于第二测点M2的声压级。
在计算各个噪声源相对于第二测点M2的声压级时,采用的Sr(x)为噪声源和第二测点M2的距离,具体采用下述的公式(3)计算得到:
Pr=Lw(y)-10*log102π[Sr(x)]2+L0 公式(3)
其中,Pr为噪声源相对于对第二侧点M2的声压级,Sr(x)为噪声源与第二测点M2的距离,L0为修正量。
发动机1相对于第二测点M2的声压级、风扇3相对于第二测点M2的声压级、进排气组件2相对于第二测点M2的声压级需要分别采用公式(3)计算得到。
在一些实施例中,根据计算得到的各噪声源相对于第二测点M2的声压级,根据下述公式(6)计算所有的噪声源相对于第二测点M2的总声压级Pr(x):
其中,Pr(n)为根据上述公式(3)计算得到的一个噪声源相对于第一测点M1的声压级。在考虑多个噪声源的情况下,Pr(n)的数量和噪声源的数量一一对应。
在一些实施例中,根据下述公式(7),计算得到各个噪声源相对于第二测点M2的噪声贡献比fr(n):
在步骤S200测试得到的噪声参数满足要求之后,进行步骤S300,即物理样机阶段的预测。当产品处于物理样机阶段时,整车通过噪声测试装置的示意图如图2所示。假设工程车辆前进方向为x向,车辆左侧为y向,垂直地面为z向。以车头前端中心到地面投影为零点,将整机噪声源分为发动机噪声、风扇噪声、进排气噪声和轮胎噪声四个主要噪声源,可以用下列步骤和公式预测各声源贡献量以及声源指向性、相干性。
步骤S300、在物理样机阶段,计算下述情形下物理样机的噪声值:考虑全部噪声源、依次排除其中一个噪声源且保留其他噪声源、排除全部噪声源的噪声。
第一种情形:考虑全部噪声源。此情况是在对物理样机不做任何处理的情况下进行噪声测试。即将物理样机直接放在在试验场地的设定位置,然后进行噪声测试。
在一些实施例中,采用下述步骤测量考虑全部噪声源情形下的噪声值:保持物理样机处于原车状态下,测量物理样机相对于第一测点M1的噪声值La1以及物理样机相对于第二测点M2的噪声值La2。
物理样机相对于每个测点的噪声值都是单独测量的。此处是以设置两个测点为例进行的说明。如果只有一个测点,那么只需要测量物理样机相对于这一个测点的噪声值。如果设置了三个或者以上数量的测点,那么就需要分别测量物理样机相对于每一个测点的噪声值。
测量得到的物理样机相对于第一测点M1的噪声值La1是物理样机相对于第一测点M1的总的噪声值。测量得到的物理样机相对于第二测点M2的噪声值La2是物理样机相对于第二测点M2的总的噪声值。通过总的噪声值La1、La2可以评估物理样机的总的噪声情况。
第二种情形为:计算各个噪声源自身的占比。即,计算依次排除其中一个噪声源且保留其他噪声源这种情形下的物理样机的噪声值。
下面介绍如何评估物理样机的各个噪声源所贡献的噪声值占的总的噪声值的占比。
第一种情况,考虑发动机1所贡献的噪声值。此情况下,采用下述方式测量排除发动机1的噪声之后,物理样机剩余的其他全部噪声源所贡献的噪声值。通过该值与第一种情形得到的物理样机相对于某一侧点的总噪声值的比较和计算,就可以得到发动机1所贡献的噪声在整个物理样机总噪声值中的占比。
具体测试方式为:参见图3,将物理样机的发动机1采用隔音材料完全包裹,且保持物理样机除了发动机1之外的其他部件处于原车状态;测量将发动机1完全包裹后的物理样机相对于第一测点M1的噪声值Lb1以及物理样机相对于第二测点M2的噪声值Lb2。
在计算发动机1所贡献的噪声值的占比时,对于各个测点也是需要单独测量和计算的。所以此处,单独测量计算发动机1完全包裹后的物理样机相对于第一测点M1的噪声值Lb1以及物理样机相对于第二测点M2的噪声值Lb2。
通过计算Lb1与La1的差值,可以得到发动机1相对于第一测点M1所贡献的噪声值。通过计算Lb2与La2的差值,可以得到发动机1相对于第二测点M2所贡献的噪声值。进而可以计算得到发动机1相对于每一个测点的噪声值在整个物理样机的噪声值中的占比。
参见图3,具体采用下述方式包裹发动机1,以屏蔽发动机1的噪声。采用隔音垫、铅板等隔音材料包裹发动机1。图3中,左侧示意了发动机1被包裹之前的状态,右侧示意了发动机1被包裹之后的状态。发动机1被包裹之后,整个发动机1的噪声能够被有效屏蔽掉,此情况下,再对物理样机的噪声进行测试,测试得到的是除了发动机1之外的其他噪声源,比如风扇3、进排气组件2以及物理样机其他结构产生的噪声。
下面介绍如何得到进排气组件所贡献的噪声值。
在一些实施例中,采用下述步骤测量排除进排气组件这个噪声源、且保留其他噪声源情形下的噪声值:对进排气组件2的消声器进行消声处理,且保持物理样机除了进排气组件2的消声器之外的其他部件处于原车状态;测量对消声器进行消声处理后的物理样机相对于第一测点M1的噪声值Lc1以及物理样机相对于第二测点M2的噪声值Lc2。
参见图4a和图4b,图4a和图4b示意了两种屏蔽进排气组件2噪声,即对进排气组件2的消声器进行消声处理的方式。
第一种为:参见图4a,将消声器用橡胶管6引出,橡胶管6的长度大于消声器的长度10倍以上,且橡胶管6的外部采用隔音棉包裹;
第二种为:参见图4b,将消声器与消声包7连通,消声包7的体积大于消声器的体积的10倍以上。
在计算进排气组件2所贡献的噪声值的占比时,对于各个测点也是需要单独测量和计算的。所以此处,单独测量计算进排气组件2完全包裹后的物理样机相对于第一测点M1的噪声值Lc1以及物理样机相对于第二测点M2的噪声值Lc2。
通过计算Lc1与La1的差值,可以得到进排气组件2相对于第一测点M1所贡献的噪声值。通过计算Lc2与La2的差值,可以得到进排气组件2相对于第二测点M2所贡献的噪声值。进而可以计算得到进排气组件2相对于每一个测点的噪声值在整个物理样机的噪声值中的占比。
下面介绍如何得到风扇3所贡献的噪声值。
参见图5,在一些实施例中,具体采用下述方式:将风扇3拆除,且保持物理样机除了风扇3之外的其他部件处于原车状态;测量风扇3拆除后的物理样机相对于第一测点M1的噪声值Ld1以及物理样机相对于第二测点M2的噪声值Ld2。
在计算得到Ld1和Ld2之后,通过计算La1和Ld1的差值,可以得到风扇3相对于第一测点M1所贡献的噪声值。通过计算La2和Ld2的差值,可以得到风扇3相对于第一测点M2所贡献的噪声值。进而可以计算得到风扇3相对于每一个测点的噪声值在整个物理样机的噪声值中的占比。
下面介绍如何得到其他因素所贡献的噪声值,此处的其他因素比如为工程车辆轮胎摩擦造成的噪声值。
参见图6,具体测量方式如下:将物理样机的发动机1熄火、变速箱置于空挡,使得物理样机以出线时的速度滑行;测量物理样机相对于第一测点M1的噪声值Le1以及物理样机相对于第二测点M2的噪声值Le2。图6中,只示意了轮胎8,是用于示意不考虑发动机、风扇等噪声源的噪声。只考虑工程车辆本身无动力、滑行时工程车辆的噪声。
通过上文的各个步骤,得到了各个噪声源所贡献的噪声值,通过下文的计算,可以得到各个噪声源所贡献的噪声对整个工程车辆噪声的贡献比例。
在一些实施例中,采用以下公式(8)计算得到工程车辆的各噪声源相对于第一测点M1所占车外噪声能量比ki1:
其中,ki1的单位为%。Li1为排除其中一个噪声源且保留其他噪声源情形下测量得到的相对于第一测点的噪声值,即上文计算得到的Lb1、Lc1、Ld1、Le1。
在一些实施例中,采用以下公式(8)计算得到工程车辆的各噪声源相对于第二测点M2所占车外噪声能量比ki2:
其中,ki2的单位为%。Li2为排除其中一个噪声源且保留其他噪声源情形下测量得到的相对于第二测点M2的噪声值,即上文计算得到的Lb2、Lc2、Ld2、Le2。
上述各个情形下,噪声值都可以采用传声器4来进行测量。传声器4是将声信号转换为相应电信号的电声换能器,其具有采集记录的功能。传声器4的布置方式有多种,为了满足第一测点M1和第二测点M2的测量需要,需要在第一测点M1和第二测点M2分别布置传声器4。
进一步地,本发明实施例提供的噪声测试方法还包括以下步骤S400:检测各个噪声源的相干性。
相干性是指使两个或多个波动具有能够产生干涉效应的相位关联的属性。其包括时间相干性和空间相干性,前者指空间同一点在不同时刻的波之间存在稳定的相位关联,后者指同一时刻空间不同点的波之间存在着稳定的相位关联。
为了实现对噪声源的相干性的判断,在测试场地布置有多个传声器4,通过对比计算各个传声器4测量得到的噪声值、相同传声器4在不同时间得到的噪声值,可以得到噪声之间的相干性。
在一些实施例中,检测各个噪声源的相干性包括以下步骤:以设定点为端点、以测点和设定点的连线为其中一条射线,分散设定多条射线;在每个射线上布置多个传声器4,以测量在物理样机阶段,下述情形下物理样机的噪声值:考虑全部噪声源、依次排除其中一个噪声源且保留其他噪声源、排除全部噪声源的噪声;根据位于同一条射线上,相邻两个传声器4测量得到的噪声值的衰减值,判断声源间的相干性。具体比如,对比一次情形下,不同传声器4测量得到的数据。
上述技术方案,通过按照特定的方式布置传声器4,实现了对不同情形下噪声值的采集、以及对于不同时刻噪声值的采集。进而实现了对噪声源之间的相干性判断。
参见图1和图7,在一些实施例中,噪声测试方法还包括以下步骤S500:对比各条射线上的各个传声器4测量得到的噪声值,确定噪声源的噪声传播方向。
参见图7,图7是极坐标图,主要示意了辐射噪声的指向性。此图只显示了四分之一圆弧,外圈是角度,一圈360度。内圈40、20代表噪声值,两条线是不同频率下的曲线,根据各个角度两种频率下的噪声差值,比如此图不同角度起伏较大,可以达到10dB左右或以上,可以得到各声源间之间的相干效应。
在物理样机阶段的测试完成后,该物理样机的各个部件的参数信息可以更新存储在数字样机的数据库中,为下一代产品的研发提供参照,具体来说,在一些实施例中,根据以下公式(10)计算得到噪声源的声功率级Lw(y):
其中,La1为保持物理样机处于原车状态下,测量得到的物理样机相对于第一测点M1的噪声值,La2为保持物理样机处于原车状态下,测量得到的物理样机相对于第二测点M2的噪声值;Li1为排除其中一个噪声源且保留其他噪声源情形下测量得到的相对于第一测点的噪声值;Li2为排除其中一个噪声源且保留其他噪声源情形下测量得到的相对于第二测点的噪声值;Sl(x)为噪声源离第一测点M1的距离,Sr(x)为噪声源离第二测点M2的距离。各个参数的计算方式,具体参见上文描述的内容,此处不再赘述。
即,上述公式计算得到的值,可以作为下一代产品研发时,数字样机阶段公式(1)的修正量L0。
利用上述技术方案提供的噪声测量方法,实现了预测工程车辆的声源贡献量、指向性与相干性;并且实现了分解噪声源并且可以对噪声进行测试,通过梳理分析各零部件噪声与整机通过噪声之间的关系,建立产品整机机外辐射噪声计算方法。
参见图2,本发明实施例还提供一种噪声测量装置,包括测点和传声器阵列。传声器阵列按照设定的方式布置于测点处和/或测点的周围。在一些实施例中,传声器阵列布置在多条射线上,其中,各射线以设定点为端点,测点和设定点的连线为其中一条射线,其余的射线相对于其中一条射线对称布置。
继续参见图2,在物理样机的测试场地中,在标准试验路面S设定的圆心处,以半径R为反射半径的范围内没有大的声反射源。R比如为50m。如此设置,使得工程车辆在测试时,传声器4测量得到的数据不过多受到外界环境的干扰。
上述技术方案提供的噪声测量装置,可以采用物理样机在各个情形下的噪声值,为噪声预测的正常进行提供了保证。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作,因而不能理解为对本发明保护内容的限制。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,但这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (21)
1.一种噪声测试方法,其特征在于,包括以下步骤:
设定测点;
在数字样机阶段,根据预存储的各噪声源参数,计算各噪声源相对于测点的声压级;
在物理样机阶段,计算下述情形下所述物理样机的噪声值:考虑全部噪声源、依次排除其中一个噪声源且保留其他噪声源、排除全部噪声源的噪声;
其中,在数字样机阶段,按照以下公式(1)计算各噪声源相对于测点的声压级:
P=Lw(y)-10*log102π[S(x)]2+L0
其中,P为某噪声源相对于测点的声压级,Lw(y)为噪声源的声功率级,S(x)为噪声源离测点的距离,L0为修正量。
2.根据权利要求1所述的噪声测试方法,其特征在于,所述噪声源包括发动机、进排气组件、风扇。
3.根据权利要求1所述的噪声测试方法,其特征在于,所述测点包括两个,分别为第一测点和第二测点;对于各个所述噪声源,按照下述公式(2)计算各所述噪声源相对于所述第一测点的声压级;
Pl=Lw(y)-10*log102π[Sl(x)]2+L0
其中,Pl为噪声源对第一测点的贡献的声压级,Lw(y)为噪声源的声功率级,Sl(x)为噪声源与第一测点的距离,L0为修正量;
按照下述公式(3)计算各所述噪声源相对于所述第二测点的声压级,其中:
Pr=Lw(y)-10*log102π[Sr(x)]2+L0
其中,Pr为噪声源相对于对第二测点的声压级,Sr(x)为噪声源与第二测点的距离,L0为修正量。
4.根据权利要求3所述的噪声测试方法,其特征在于,根据计算得到的各所述噪声源相对于所述第一测点的声压级,根据下述公式(4)计算所有的噪声源相对于所述第一测点的总声压级Pl(x):
其中,Pl(n)为根据上述公式(2)计算得到的一个所述噪声源相对于所述第一测点的声压级。
5.根据权利要求4所述的噪声测试方法,其特征在于,根据下述公式(5),计算得到各个所述噪声源相对于所述第一测点的噪声贡献比fl(n):
6.根据权利要求3所述的噪声测试方法,其特征在于,根据计算得到的各所述噪声源相对于所述第二测点的声压级,根据下述公式(6)计算所有的噪声源相对于所述第二测点的总声压级Pr(x):
其中,Pr(n)为根据上述公式(3)计算得到的一个所述噪声源相对于所述第一测点的声压级。
7.根据权利要求6所述的噪声测试方法,其特征在于,根据下述公式(7),计算得到各个所述噪声源相对于所述第二测点的噪声贡献比fr(n):
8.根据权利要求4所述的噪声测试方法,其特征在于,采用下述步骤测量考虑全部噪声源情形下的噪声值:
保持所述物理样机处于原车状态下,测量所述物理样机相对于所述第一测点的噪声值La1以及所述物理样机相对于所述第二测点的噪声值La2。
9.根据权利要求1所述的噪声测试方法,其特征在于,采用下述步骤测量排除其中一个噪声源且保留其他噪声源情形下的噪声值,其中,所述其中一个噪声源包括发动机:
将所述物理样机的发动机采用隔音材料完全包裹,且保持所述物理样机除了发动机之外的其他部件处于原车状态;
测量将所述发动机完全包裹后的所述物理样机相对于所述第一测点的噪声值Lb1以及所述物理样机相对于所述第二测点的噪声值Lb2。
10.根据权利要求9所述的噪声测试方法,其特征在于,所述隔音材料包括以下其中之一:隔音垫、铅板。
11.根据权利要求1所述的噪声测试方法,其特征在于,采用下述步骤测量排除其中一个噪声源且保留其他噪声源情形下的噪声值,其中,所述其中一个噪声源包括进排气组件:
对所述进排气组件的消声器进行消声处理,且保持所述物理样机除了所述进排气组件的消声器之外的其他部件处于原车状态;
测量对所述消声器进行消声处理后的所述物理样机相对于所述第一测点的噪声值Lc1以及所述物理样机相对于所述第二测点的噪声值Lc2。
12.根据权利要求11所述的噪声测试方法,其特征在于,所述对所述进排气组件的消声器进行消声处理包括:
将所述消声器用橡胶管引出,所述橡胶管的长度大于所述消声器的长度10倍以上,且所述橡胶管的外部采用隔音棉包裹;或者,将所述消声器与消声包连通,所述消声包的体积大于所述消声器的体积的10倍以上。
13.根据权利要求1所述的噪声测试方法,其特征在于,采用下述步骤测量排除其中一个噪声源且保留其他噪声源情形下的噪声值,其中,所述其中一个噪声源包括风扇:
将所述风扇拆除,且保持所述物理样机除了所述风扇之外的其他部件处于原车状态;
测量风扇拆除后的所述物理样机相对于所述第一测点的噪声值Ld1以及所述物理样机相对于所述第二测点的噪声值Ld2。
14.根据权利要求1所述的噪声测试方法,其特征在于,采用下述步骤测量排除全部噪声源的噪声情形下的噪声值:
将所述物理样机的发动机熄火、变速箱置于空挡,使得所述物理样机以出线时的速度滑行;
测量所述物理样机相对于所述第一测点的噪声值Le1以及所述物理样机相对于所述第二测点的噪声值Le2。
15.根据权利要求8所述的噪声测试方法,其特征在于,采用以下公式(8)计算得到工程车辆的各噪声源相对于第一测点所占车外噪声能量比ki1:
其中,ki1的单位为%;Li1为排除其中一个噪声源且保留其他噪声源情形下测量得到的相对于第一测点的噪声值。
16.根据权利要求8所述的噪声测试方法,其特征在于,采用以下公式(9)计算得到工程车辆的各噪声源相对于第二测点所占车外噪声能量比ki2:
其中,ki2的单位为%;Li2为排除其中一个噪声源且保留其他噪声源情形下测量得到的相对于第二测点的噪声值。
17.根据权利要求1所述的噪声测试方法,其特征在于,还包括以下步骤:
检测所述各个噪声源的相干性。
18.根据权利要求17所述的噪声测试方法,其特征在于,所述检测所述各个噪声源的相干性包括以下步骤:
以设定点为端点、以所述测点和所述设定点的连线为其中一条射线,分散设定多条射线;
在每个所述射线上布置多个所述传声器,以测量在物理样机阶段,下述情形下所述物理样机的噪声值:考虑全部噪声源、排除其中一个噪声源且保留其他噪声源、排除全部噪声源的噪声;
根据位于同一条所述射线上,相邻两个所述传声器测量得到的噪声值的衰减值,判断所述声源间的相干性。
19.根据权利要求18所述的噪声测试方法,其特征在于,还包括以下步骤:
对比各条射线上的各个所述传声器测量得到的噪声值,确定所述噪声源的噪声传播方向。
20.根据权利要求1或者3所述的噪声测试方法,其特征在于,根据以下公式(10)计算得到所述噪声源的声功率级Lw(y):
其中,La1为保持所述物理样机处于原车状态下,测量得到的所述物理样机相对于所述第一测点的噪声值,La2为保持所述物理样机处于原车状态下,测量得到的所述物理样机相对于所述第二测点的噪声值;Li1为排除其中一个噪声源且保留其他噪声源情形下测量得到的相对于第一测点的噪声值;Li2为排除其中一个噪声源且保留其他噪声源情形下测量得到的相对于第二测点的噪声值;Sl(x)为噪声源离第一测点的距离,Sr(x)为噪声源离第二测点的距离。
21.一种噪声测量装置,其特征在于,包括:
传声器阵列,包括多个传声器,各个所述传声器布置在多条射线上,其中,各所述射线以设定点为端点,所述测点和所述设定点的连线为其中一条射线,其余的所述射线相对于所述其中一条射线对称布置;
其中,所述噪声测量装置被构造为测量权利要求1~20任一所述的噪声测试方法中物理样机各个情形下的噪声值。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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TA01 | Transfer of patent application right | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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