技术领域
[0001] 本
发明涉及汽车噪声识别技术,具体涉及一种汽车空气声隔声弱点优化方法。
背景技术
[0002] 近年来,随着汽车工业的发展,消费者对于汽车NVH(噪声、振动、舒适性)性能的要求越来越高,尤其是汽车隔声方面的性能。汽车噪声主要包含汽车
加速行驶产生的
发动机噪声与排气口噪声、汽车高速行驶产生的
风噪声、汽车低速行驶产生的轮胎噪声等,其中的空气声主要分布在中
频率段,是人
耳听觉最为敏感的
频率范围。良好的整车隔声性能可以营造更加舒适的驾驶环境,有效降低长途驾驶人员的疲劳感,优化驾乘体验,提高汽车产品的市场竞争
力。目前,整车隔声问题尤其是汽车空气声隔声问题已经越来越凸显,但还没有一种专
门针对汽车空气声隔声弱点的识别方法。如何能够对汽车空气声隔声弱点进行识别,从而有针对性地进行定点优化,达到以最低成本解决整车空气声隔声差问题,实现降本增效,已经成为各大主机厂亟需解决的问题。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提出一种汽车空气声隔声弱点优化方法,以对汽车空气声隔声弱点进行识别和优化。
[0004] 本发明所述的一种汽车空气声隔声弱点优化方法,分别针对汽车上的多个噪声源进行汽车空气声隔声弱点优化,每个噪声源的汽车空气声隔声弱点优化过程包括如下步骤:S1,对汽车上的噪声源进行噪声
信号采集,在噪声源的外围布置
传声器,在噪声源的工作状态下,通过
数据采集设备采集传声器的噪声信号;
S2,对被测汽车进行车内声学成像测试,在被测汽车上布置声学成像系统,在被测汽车的噪声源处布置发声装置,利用发声装置发出白噪声或播放步骤S1中采集的噪声信号,运用声学成像系统进行车内声学成像测试;
S3,对步骤S2中的车内声学成像测试获得的测试数据进行处理和分析,得到各频率段的车内声源声学成像;
S4,整车隔声弱点优化,对噪声源到车内声音传递损失进行测试,并将测试结果与目标值对比分析;若测试结果中存在比目标值差的频率段,则依据步骤S3中的车内声源声学成像,找到该频率段内车内声源声学成像显示的声源
位置,该声源位置即为该频率段下的隔声弱点区域,对隔声弱点区域进行隔声优化。
[0005] 进一步,所述数据采集设备包括与所述传声器相连的第一数采前端以及与所述第一数采前端相连的第一计算机。
[0006] 进一步,所述发声装置包括声源、与所述声源相连的功率
放大器、与所述
功率放大器相连的第二数采前端以及与所述第二数采前端相连的第二计算机。
[0007] 进一步,所述声源为体积声源。
[0008] 进一步,所述声源为用于模拟噪声源的发声
模拟器,所述发声模拟器与相应的噪声源的外形尺寸一致,所述发声模拟器的每个面上均设有数个扬声器。
[0009] 进一步,所述声学成像系统包括球形麦克风阵列、与所述球形麦克风阵列相连的第三数采前端以及与所述第三数采前端相连的第三计算机,所述球形麦克风阵列上设有与所述第三计算机相连的摄像头,所述球形麦克风阵列位于被测汽车的几何中心处,所述第三数采前端和所述第三计算机均位于被测汽车外部。
[0010] 进一步,多个所述噪声源包括动力系统、轮胎和排气口。
[0011] 进一步,步骤S2中,被测汽车在消声试验室中进行车内声学成像测试。
[0012] 进一步,步骤S3具体为:使用测试与分析
软件对步骤S2中的车内声学成像测试获得的测试数据进行处理和分析,首先选取时域数据截取时间≥2s,对时域数据进行A计权,再对选取的时域数据进行
频谱分析,得到1/3倍频程对应的各频率段的车内声源声学成像,统计各频率段下车内声源声压级最大的位置并提取相应声压级大小,绘制各频率段最大声压级图。
[0013] 进一步,步骤 S4具体为:整车隔声弱点优化,对噪声源到车内声音传递损失进行测试,并将测试结果与目标值对比分析;若测试结果中存在比目标值差的频率段,则依据步骤S3各频率段最大声压级图找到该频率段内最大声压级,并依据步骤S3中的车内声源声学成像找到最大声压级对应的声源位置,该声源位置即为该频率段下的隔声弱点区域,对隔声弱点区域进行隔声优化。
[0014] 本发明的优点在于利用体积声源回放或发声模拟器将汽车上的多个噪声源进行模拟回放,从而实现将汽车上的各类空气声从整车噪声中分离出来,再利用声学成像系统对整车隔声弱点区域进行快速准确识别,从而有针对性地对隔声弱点区域进行优化,实现降本增效。
附图说明
[0015] 图1为对动力系统进行噪声信号采集时的传声器布置示意图;图2为对轮胎进行噪声信号采集时的传声器布置示意图之一;
图3为对轮胎进行噪声信号采集时的传声器布置示意图之二;
图4为对排气口进行噪声信号采集时的传声器布置示意图;
图5为用体积声源回放法测试汽车空气声隔声弱点时的工作示意图;
图6为用
动力总成发声模拟法测试动力系统空气声隔声弱点时的工作示意图;
图7为动力总成发声模拟器的结构示意图;
图8为声学成像测试系统连接示意图;
图9为某被测汽车采用动力总成发声模拟器法测得的各频率段最大声压级图;
图10为某被测汽车
机舱-车内声音传递损失测试结果与目标值对比示意图。
具体实施方式
[0016] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0017] 一种汽车空气声隔声弱点优化方法,分别针对汽车上的多个噪声源进行汽车空气声隔声弱点优化,在本
实施例中以动力系统、轮胎和排气口作为噪声源为例进行详细说明。在本实施例中使用的设备包括噪声信号采集系统、发声装置、声学成像系统、消声试验室。
[0018] 其中噪声信号采集系统包括传声器和数据采集设备,数据采集设备包括与传声器相连的第一数采前端以及与第一数采前端相连的第一计算机。传声器为自由场麦克风,用于噪声信号的采集。
[0019] 发声装置包括声源、与声源相连的功率放大器12、与功率放大器12相连的第二数采前端13以及与第二数采前端13相连的第二计算机14;声源用于发出白噪声(200-8000Hz)或回放噪声信号;功率放大器12用于调节声源
能量大小;第二数采前端13和第二计算机14用于控制声源发出白噪声(200-8000Hz)或回放噪声信号,白噪声能够补充噪声信号中未采集到、缺失的频率段。声源可以选用体积声源;声源还可以为用于模拟噪声源的发声模拟器,发声模拟器与相应的噪声源的外形尺寸一致,发声模拟器的每个面上均设有数个扬声器。本实施例中涉及的发声模拟器是动力总成发声模拟器,如图7所示,动力总成发声模拟器的外形与动力总成外形尺寸一致,动力总成发声模拟器每一个面可在不同位置布置不同数量的扬声器,这些扬声器通过BNC线与第二数采前端相连,再与第二计算机相连,通过第二计算机控制,实现扬声器发声。动力总成发声模拟器的优势在于通过第二计算机的控制,每一个扬声器可以单独发声也可以共同发声,既可以发出白噪声(200-8000Hz)又可以发出动力系统处采集的噪声信号,同时动力总成发声模拟器不需要通过安装点与
车身相连接,仅以
支架支撑于地面上,在对动力系统进行噪声回放时,避免了结构声影响,能够将动力系统噪声中空气声分离出来。
[0020] 如图8所示,声学成像系统包括球形麦克风阵列16、阵列固定
脚架15、通过数采
连接线与球形麦克风阵列16相连的第三数采前端17以及通过网线与第三数采前端17相连的第三计算机18,球形麦克风阵列16上设有与第三计算机18相连的摄像头,球形麦克风阵列位于被测汽车的几何中心处,第三数采前端和第三计算机均位于被测汽车外部。阵列固定脚架用于支撑球形麦克风阵列,第三数采前端是声学成像系统的测试前端,球形麦克风阵列用于车内声学成像信号采集,第三计算机用于车内声学成像测试及数据分析。
[0021] 汽车空气声隔声弱点优化过程包括如下步骤:S1,对汽车上的噪声源进行噪声信号采集,在噪声源的外围布置传声器,在噪声源的工作状态下,通过数据采集设备采集传声器的噪声信号;具体如下:
对动力系统进行噪声信号采集:如图1所示,在发动机1的每个面均布置2个传声器2,共计12个传声器2,传声器2之间均具有一定间距,且传声器2距离发动机1表面5cm以上。动力系统噪声信号采集在带转毂消声室或者道路上均可,测试工况需包含定转速工况、2挡(自动挡车型为1挡或L挡)全负荷加速工况、3挡(自动挡车型为2挡)全负荷加速工况。其中定转速工况包含空挡定转速、2挡定转速、3挡定转速,每一个挡位均需包含空
油门、1000rpm、
1500rpm、2000rpm、2500rpm、3000rpm、3500rpm、4000rpm、4500rpm、5000rpm转速,2挡全负荷加速与3挡全负荷加速工况时
发动机转速应包含1000-6000rpm转速下的动力系统噪声。
[0022] 对轮胎进行噪声信号采集:前轮噪声信号和后轮噪声信号可分别采集,如图2和图3所示,在每个被测轮胎3的前、后、内、外四个方向分别布置一个传声器2,采集前轮噪声信号时,将前轮安装于转毂上,发动机熄火,
变速器挂空挡(如果是自动挡则发动机需工作,变速器需挂在D挡,避免变速器干摩擦损坏变速器),采集时转毂倒拖测试车辆,分别将转毂设定为50km/h、60km/h、80km/h及其它有轮胎
辐射噪声问题的车速,待速度稳定后进行噪声信号采集。采集后
轮辐射噪声时,参照前轮辐射噪声采集步骤。
[0023] 对排气口进行噪声信号采集:如图4所示,将传声器的参考轴与地面平行且高度和排气口参考点高度一致,并和通过排气口气流方向且垂直地面的平面成45°±5°的夹
角。传声器2朝向排气口4,距离排气口0.5m。测试工况需包含
怠速工况、2挡全负荷加速工况及其它有排气口噪声问题的工况。其中怠速工况时MT车辆测试空挡
空调关、空调开工况(风扇处于最小挡),AT车辆测试P、N、D挡空调关、空调开工况(风扇处于最小挡),2挡全负荷加速工况时发动机转速应包含850-6000rpm的排气口噪声。测试时除车内测试人员外,车辆应保持空载。
[0024] S2,对被测汽车进行车内声学成像测试,在被测汽车上布置声学成像系统,在被测汽车的噪声源处布置发声装置,利用发声装置发出白噪声或播放步骤S1中采集的噪声信号,运用声学成像系统进行车内声学成像测试;具体如下:步骤S2开始前,需要进行设备连接和调试,在设备连接前,需将被测汽车6座椅拆除、拆除仪表板塑料件部分、拆除中控
扶手箱,保留转向系统,使被测汽车6可以行驶移动,然后将被测汽车6放置在消声试验室5中;然后完成发声装置
和声学成像系统的连接和调试;
针对动力系统进行车内声学成像测试:一种采用体积声源法,如图5所示,即将体积声源11的发声口10分别放置于动力系统主要声源部位(发动机缸体、进气口、皮带轮、变速器、
增压器)或将体积声源11的发声口10分别放置于动力系统噪声采集时传声器的布置位置,通过第二数采前端13、第二计算机14以及功率放大器12控制体积声源11发出白噪声(200-
8000Hz)或播放步骤S1中采集到的动力系统处的噪声信号,待噪声信号稳定后,运用声学成像系统对车内声学成像进行测试;另一种是采用动力总成发声模拟法,如图6所示,测试前,将被测车辆的动力总成拆除,在
发动机舱19内的动力总成位置放置动力总成发声模拟器
20,按照动力系统噪声信号采集时传声器布置位置,在动力总成模拟器20相应区域布置12个扬声器21,通过第二数采前端13、第二计算机14以及功率放大器12控制,每一个扬声器既能发出白噪声(200-8000Hz),又能回放步骤S1中对应位置传声器采集到的动力系统处的噪声信号。测试时,这些扬声器或单独发声或一起发声,实现动力系统噪声信号的回放,待噪声信号稳定后,运用声学成像系统对车内声学成像进行测试。
[0025] 针对轮胎进行车内声学成像测试:如图5和图6所示,将体积声源11的发声口10放置于步骤S1中轮胎噪声信号采集时传声器布置的位置,测试开始前,通过第二年计算机14、第二数采前端13以及功率放大器12控制,使体积声源发出白噪声(200-8000Hz)或回放步骤S1中轮胎处采集的噪声信号,待噪声信号稳定后,运用声学成像系统对车内声学成像进行测试。
[0026] 针对排气口进行车内声学成像测试:如图5和图6所示,将体积声源11的发声口10放置于排气口噪声采集时传声器布置的位置,通过第二计算机14、第二数采前端13以及功率放大器12控制,使体积声源发出白噪声(200-8000Hz)或回放步骤S1中排气口处采集的噪声信号,待噪声信号稳定后,运用声学成像系统对车内声学成像进行测试。
[0027] S3,对步骤S2中的车内声学成像测试获得的测试数据进行处理和分析,得到各频率段的车内声源声学成像;具体为:使用测试与分析软件对步骤S2中的车内声学成像测试获得的测试数据进行处理和分析,首先选取时域数据截取时间≥2s,对时域数据进行A计权,再对选取的时域数据进行频谱分析,得到1/3倍频程对应的各频率段的车内声源声学成像,统计各频率段下车内声源声压级最大的位置并提取相应声压级大小,绘制如图9所示的各频率段最大声压级图。
[0028] S4,整车隔声弱点优化,对噪声源到车内声音传递损失进行测试,并将测试结果与目标值对比分析;若测试结果中存在比目标值差的频率段,则依据步骤S3中的车内声源声学成像,找到该频率段内车内声源声学成像显示的声源位置,该声源位置即为该频率段下的隔声弱点区域,对隔声弱点区域进行隔声优化。具体为:整车隔声弱点优化,对噪声源到车内声音传递损失进行测试,并将测试结果与目标值对比分析;如图9中的被测汽车机舱-车内声音传递损失测试结果与目标值对比示意图所示,若测试结果中存在比目标值差的频率段,则依据步骤S3各频率段最大声压级图找到该频率段内最大声压级,并依据步骤S3中的车内声源声学成像找到最大声压级对应的声源位置,该声源位置即为该频率段下的隔声弱点区域,对隔声弱点区域进行隔声优化。噪声源到车内声音传递损失测试过程为,采集车内噪声,再计算车内噪声与噪声源发出的噪声的声压级的差值。
[0029] 对隔声弱点区域进行隔声优化的总体原则是1000Hz以内弱点区域需重点提升其隔声性能,即主要采用
密度较大的声学材料进行隔声,如EVA材料、硬质
棉毡材料;1000Hz以上隔声弱点区域,应首先检查隔声弱点区域气密性,在满足气密性要求前提下,再重点对隔声和吸声性能同时进行提升,即在采用密度较大的声学材料之外还需结合PU材料、吸音棉以及
纤维注塑棉毡等吸声材料来提升隔声性能。