專利名稱：一種車輛加速噪聲的噪聲源識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛加速噪聲的噪聲源識(shí)別方法，屬于車輛噪聲控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
汽車噪聲是噪聲污染的主要來源，包括我國(guó)在內(nèi)的許多國(guó)家都制定了嚴(yán)格的法規(guī)來控 制汽車噪聲(如我國(guó)最近制定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1495—2002),降低汽車噪聲作為當(dāng)今汽車技 術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要課題得到了世界各國(guó)及各主要整車制造企業(yè)和零部件企業(yè)的廣泛重視。 對(duì)聲源的準(zhǔn)確識(shí)別是降低車外加速噪聲的矣鍵。
目前的噪聲測(cè)試，包括針對(duì)IS0362的測(cè)試和聲全息測(cè)試，分別采用了不同的裝置和$ 法。前者如B&K的PULSE系統(tǒng)(Vehicle pass-by noise test, www.bksv.com)，在車上采 集發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度及C緒總線參數(shù)信號(hào)，在地面采集車速信號(hào)、響應(yīng)點(diǎn)聲壓信號(hào)， 通過無線局域網(wǎng)收發(fā)器進(jìn)行通訊。該測(cè)試不采集車輛上的噪聲源、振源信息，主要是記錄 車外加速噪聲與車輛運(yùn)行速度、油門操作之間的關(guān)系，因而也不能進(jìn)行車外噪聲源的識(shí)別。 聲全息測(cè)試(高速運(yùn)動(dòng)物體表面聲場(chǎng)分析方法，發(fā)明專利00132123.4中國(guó))可以測(cè)試出 車輛表面聲場(chǎng)，但是不能識(shí)別出聲場(chǎng)對(duì)應(yīng)的車上的噪聲源、振動(dòng)源。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是一種車輛加速噪聲的噪聲源識(shí)別方法，利用車輛在行駛中測(cè)量得到的 噪聲源、振動(dòng)源、行駛狀態(tài)信息以及地面響應(yīng)點(diǎn)的噪聲信號(hào)對(duì)車輛加速行駛過程中的主要 噪聲源進(jìn)行識(shí)別，并求出各個(gè)噪聲源對(duì)響應(yīng)點(diǎn)噪聲的影響關(guān)系，從而為降低噪聲提供有效 依據(jù)。
本發(fā)明提出的車輛加速噪聲的噪聲源識(shí)別方法，包括以下步驟
(1) 在被測(cè)車輛上設(shè)置用于測(cè)量車輛噪聲源的聲壓信號(hào)、振動(dòng)源的振動(dòng)加速度信號(hào) 和車輛車速信號(hào)v(O的傳感器，
分別將兩個(gè)定位裝置置于車輛行駛道路中的加速起始線和加速終止線上，用于獲取車 輛位置信號(hào)，
將兩個(gè)傳聲器置于與兩個(gè)定位裝置中點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的測(cè)試道路兩側(cè)，用于測(cè)量響應(yīng)點(diǎn)噪聲 聲壓信號(hào)，
將溫度計(jì)和風(fēng)速計(jì)置于上述傳聲器旁邊，用于測(cè)量環(huán)境溫度和實(shí)時(shí)風(fēng)速；
(2) 使被測(cè)車輛沿測(cè)試道路的中心線行駛，車輛加速前上述傳感器、定位裝置、傳 聲器同時(shí)采集信號(hào)，當(dāng)車輛的前部到達(dá)測(cè)試道路的加速起始線時(shí)，全油門加速行駛通過， 當(dāng)車輛通過加速終止線時(shí)，加速過程結(jié)束，從加速行駛時(shí)車輛的不同車速中選擇""^個(gè)車速， 使車輛以該車速在測(cè)試道路上進(jìn)行勻速行駛，記錄信號(hào)，分別選擇多個(gè)不同車速，重復(fù)勻 速行駛，記錄信號(hào)；
(3) 計(jì)算車輛在測(cè)試道路行駛過程的特定時(shí)刻，車輛與上述傳聲器之間的距離
順=
I
、'》
+丄2
其中，v(f)為車輛在f的車速，f。為車輛通過加速起始線的時(shí)刻，S。為加速起始線與上
4述傳聲器之間的距離，丄為傳聲器至測(cè)試道路中心線的距離;
(4) 根據(jù)上述車速信號(hào)v(0和車輛與上述傳聲器之間的距離^0，對(duì)傳聲器的聲壓信 號(hào)進(jìn)行處理，消除多普勒效應(yīng)，過程如下-
根據(jù)^時(shí)刻車輛與上述傳聲器之間的距離40 ，計(jì)算該時(shí)刻車輛發(fā)出的噪聲傳播到傳
聲器的時(shí)間/,:
其中c為當(dāng)時(shí)的聲速，車輛的噪聲將在/ +《.時(shí)刻傳播到響應(yīng)點(diǎn)傳聲器處，利用時(shí)域插
值法將上述傳聲器采集的聲壓信號(hào)換算成噪聲發(fā)射時(shí)刻的響應(yīng)點(diǎn)噪聲聲壓信號(hào)；
(5) 從車輛通過加速起始線的時(shí)刻/。開始，將車輛每行駛設(shè)定距離所記錄的噪聲源 的聲壓信號(hào)、振動(dòng)源的振動(dòng)加速度信號(hào)和響應(yīng)點(diǎn)聲壓信號(hào)作為一個(gè)信號(hào)區(qū)間，得到該信號(hào) 區(qū)間內(nèi)噪聲源和振動(dòng)源到響應(yīng)點(diǎn)的傳遞函數(shù)矩陣H(/)為
其中A(/)為車輛上第z'個(gè)噪聲源或振動(dòng)源到響應(yīng)點(diǎn)的傳遞函數(shù)，fl,(/)為車輛上第
噪聲源或振動(dòng)源的噪聲聲壓信號(hào)或振動(dòng)加速度信號(hào)的傅立葉變換結(jié)果，p,(/)為車輛上第/ 個(gè)噪聲源或振動(dòng)源在響應(yīng)點(diǎn)產(chǎn)生的噪聲聲壓信號(hào)的傅立葉變換結(jié)果，重復(fù)該過程，得到全 部不同信號(hào)區(qū)間的傳遞函數(shù)矩陣好(/);
(6) 利用上述全部不同信號(hào)區(qū)間的傳遞函數(shù)矩陣H(/)，拼接出車輛加速行駛過程的
響應(yīng)聲壓時(shí)域信號(hào)P(/)為
尸(o=i:《(,)=i #(《(/))=i驕(4," (/) A,圓(/))
其中，s(f)為第；個(gè)信號(hào)區(qū)間的響應(yīng)聲壓時(shí)域信號(hào)，s(/)為第；個(gè)信號(hào)區(qū)間的響應(yīng) 聲壓頻域信號(hào)，々"(/)為第z'個(gè)信號(hào)區(qū)間的噪聲源聲壓信號(hào)和振動(dòng)源振動(dòng)加速度信號(hào)的頻
域信號(hào)，H,，n^(/)為根據(jù)上面的方法計(jì)算出的第/個(gè)信號(hào)區(qū)間的傳遞函數(shù)矩陣；
(7) 利用上述車輛加速行駛過程的傳遞函數(shù)矩陣，計(jì)算車輛上各噪聲源和振動(dòng)源對(duì)
響應(yīng)點(diǎn)聲壓信號(hào)的靈敏度和貢獻(xiàn)度.-
響應(yīng)點(diǎn)總噪聲對(duì)第/7個(gè)噪聲源的靈敏度4^,(丄p - A)為
<formula>formula see original document page 5</formula>
A)
其中p。為標(biāo)準(zhǔn)參考?jí)毫Γ琺為一個(gè)信號(hào)區(qū)間內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)，[4W表示第P個(gè)噪聲源 的聲壓級(jí)人減小A后的噪聲源信號(hào)矩陣，A為設(shè)定的聲壓級(jí)減少量， 噪聲源或振動(dòng)源對(duì)響應(yīng)點(diǎn)聲壓信號(hào)的貢獻(xiàn)度為
<formula>formula see original document page 5</formula>其中4，"(/)為剔除第P個(gè)噪聲源或振動(dòng)源后的剩余的噪聲源聲壓信號(hào)和振動(dòng)源振 動(dòng)加速度信號(hào)的頻域信號(hào)，巧，("一)x(")為剔除第p個(gè)噪聲源或振動(dòng)源后的傳遞函數(shù)矩陣。 本發(fā)明提出的車輛加速噪聲的噪聲源識(shí)別方法，其優(yōu)點(diǎn)是
1、 利用本發(fā)明方法，可利用車輛行駛過程中測(cè)量得到的噪聲源和振動(dòng)源信號(hào)以及車 輛行駛狀態(tài)信號(hào)、地面噪聲監(jiān)測(cè)位置的聲壓信號(hào)等，進(jìn)行噪聲源的識(shí)別，并可以識(shí)別出車 輛加速行駛時(shí)車外加速通過噪聲的噪聲源位置。
2、 利用本發(fā)明方法，可以得到響應(yīng)點(diǎn)噪聲信號(hào)與各個(gè)噪聲源之間的定量關(guān)系，因此 本發(fā)明的識(shí)別結(jié)果可以作為改善車外加速行駛噪聲的可靠依據(jù)。
圖1是本發(fā)明方法中用于獲取相關(guān)信息的各種傳感器的布置示意圖。 圖2是本發(fā)明方法的流程框圖。
圖1中，l是定位裝置，2是車輛加速起始線，3是被測(cè)車輛，4是傳聲器，5是車輛 行駛道路，6是車輛加速終止線。 '
具體實(shí)施例方式
在進(jìn)行國(guó)標(biāo)規(guī)定的車外加速通過噪聲的識(shí)別時(shí)，需要采集車輛上的噪聲、振動(dòng)信號(hào)和 車輛的行駛信息，另外還需要在地面采集監(jiān)測(cè)位置的響應(yīng)點(diǎn)聲壓信號(hào)、車輛位置信號(hào)、環(huán) 境信號(hào)等。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例以對(duì)一前置后驅(qū)型汽車進(jìn)行車外加速通過噪聲聲源識(shí)別測(cè)試為 例說明車輛上各信號(hào)的采集過程。
在車輛上利用采集裝置采集各噪聲源和振動(dòng)源的噪聲信號(hào)和振動(dòng)信號(hào)、車輛的行駛信
息(如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速、節(jié)氣門開度等，實(shí)例中采集的是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào))，利用無線 收發(fā)器將車輛上的信號(hào)傳輸?shù)降孛娴牟杉b置或接收地面采集裝置發(fā)送來的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)地
面和車輛上的信號(hào)同步采集和實(shí)時(shí)通訊。利用傳聲器采集車倆上的噪聲源的噪聲聲壓信 號(hào)，根據(jù)車輛結(jié)構(gòu)將傳聲器固定在被測(cè)噪聲源附近(距離聲源距離不超過lOOmm)。利用 加速度傳感器來測(cè)量車輛上各個(gè)振動(dòng)源的振動(dòng)信號(hào)，加速度傳感器同樣根據(jù)車輛結(jié)構(gòu)固定 在振動(dòng)源附近(距離振動(dòng)源不超過100mra)。
下面根據(jù)實(shí)例說明傳感器的安放位置。將車輛的噪聲源分為空氣聲源和結(jié)構(gòu)振動(dòng)源。 對(duì)于空氣聲源用傳聲器測(cè)量其噪聲聲壓信號(hào)，對(duì)于結(jié)構(gòu)振動(dòng)源利用加速度傳感器測(cè)量其振 動(dòng)加速度信號(hào)。車輛的空氣聲源主要可分為機(jī)械聲、燃燒聲、氣流聲和輪胎聲等。機(jī)械聲 主要為發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)齒輪室、發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼、變速器、主減速器所產(chǎn)生；燃燒噪聲主要為發(fā) 動(dòng)機(jī)缸體和氣缸蓋產(chǎn)生的輻射噪聲；氣流聲源主要為散熱風(fēng)扇、空氣濾清器、進(jìn)氣管、排 氣歧管、排氣尾管以及車身外側(cè)；輪胎噪聲來自于4個(gè)車輪，因此在上述各位置附近安裝 傳聲器來測(cè)量相應(yīng)位置的噪聲聲壓信號(hào)。車輛結(jié)構(gòu)振動(dòng)源主要為動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與車身的連 接位置、行駛系統(tǒng)與車身的連接位置以及其他懸置結(jié)構(gòu)，因此主要的振動(dòng)源測(cè)量點(diǎn)為發(fā)動(dòng) 機(jī)懸置、變速器懸置、傳動(dòng)軸懸置、主減速器懸置、排氣管懸置、懸架與車身的連接位置 以及懸架與軸殼的連接位置等，在這些位置安放加速度傳感器來測(cè)量其振動(dòng)加速度信號(hào)。 對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)懸置、主減速器懸置等結(jié)構(gòu)，在測(cè)量振動(dòng)加速度信號(hào)時(shí)要同時(shí)測(cè)量其三向加速 度信號(hào)。
在地面需要采集響應(yīng)點(diǎn)的噪聲聲壓信號(hào)、車輛的位置信號(hào)、環(huán)境信息(包括風(fēng)速、溫 度等)。在實(shí)驗(yàn)道路兩側(cè)的測(cè)試位置安放傳聲器(推薦安放位置在道路中心線兩側(cè)7. 5m處， 傳聲器距地面高度1.2m)，用來測(cè)量測(cè)試位置的噪聲聲壓信號(hào)；在道路旁安放溫度計(jì)和風(fēng) 速計(jì)用來測(cè)量環(huán)境溫度和實(shí)時(shí)風(fēng)速，用來對(duì)測(cè)得的聲壓信號(hào)進(jìn)行校正；在車輛進(jìn)行加速行 駛的起始位置和終止位置(推薦加速起始點(diǎn)和終止點(diǎn)在噪聲測(cè)試位置兩側(cè)20m處)各安置
6一組定位裝置，當(dāng)車輛行駛通過定位裝置的位置時(shí)，車輛會(huì)遮擋激光，因而會(huì)在定位裝置 中產(chǎn)生階躍信號(hào)，從而確定車頭到達(dá)定位裝置的時(shí)刻，利用兩組定位裝置就可以確定車輛 通過加速起始位置和終止位置的時(shí)刻，從而對(duì)車輛的位置進(jìn)行計(jì)算；利用無線收發(fā)裝置將 地面采集裝置所采集到的信號(hào)傳輸?shù)杰嚿喜杉b置或接收車輛上傳輸來的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)車上 和地面的同步采集和實(shí)時(shí)通訊，具體采用車上發(fā)送地面接收方式還是地面發(fā)送車上接收方 式由操作者根據(jù)實(shí)際情況決定，實(shí)例中用的是地面發(fā)送信號(hào)，車輛上接收信號(hào)進(jìn)行同步采 集的方式。
測(cè)試過程中，獲取相關(guān)信息的各種傳感器的布置如附圖1所示，以對(duì)一前置后驅(qū)車輛 進(jìn)行的噪聲源識(shí)別為例說明測(cè)試過程。
(1) 測(cè)試場(chǎng)地條件
根據(jù)國(guó)家法規(guī)的規(guī)定測(cè)量條件，測(cè)試場(chǎng)地周圍50m半徑范圍內(nèi)無大的聲反射物，如圍 欄、巖石、橋梁或建筑物等，實(shí)驗(yàn)路面和其余場(chǎng)地表面干燥，實(shí)驗(yàn)路面基本水平、堅(jiān)實(shí)、 平整，測(cè)試時(shí)響應(yīng)點(diǎn)風(fēng)速不超過5m/s，背景噪聲(A計(jì)權(quán)聲壓級(jí))至少比被測(cè)車輛噪聲低 10dbB，加速區(qū)域長(zhǎng)20m。 -
(2) 測(cè)試裝置安裝
調(diào)試被測(cè)車輛3處于正常行駛狀態(tài)，在車輛上布置車上采集裝置如前所述，傳感器位 置包括前面所說的各個(gè)主要噪聲源和振動(dòng)源，保證傳感器信號(hào)有效、準(zhǔn)確，操作者在車上 進(jìn)行采集操作。
在實(shí)驗(yàn)道路5兩側(cè)距中心線7. 5m處布置傳聲器4如圖所示，傳聲器距地面高度1. 2ra， 在傳聲器兩側(cè)各10m處定為加速起始線2和加速終止線7，分別安放定位裝置1,保證定 位裝置所發(fā)出的激光能夠在車輛通過加速起始線2和加速終止線7時(shí)被車身遮住，產(chǎn)生相 應(yīng)的階躍信號(hào)以確定通過起始和終止位置的時(shí)刻，從而計(jì)算車輛到傳聲器的位置^0。利 用采集裝置采集激光定位裝置、傳聲器、風(fēng)速計(jì)和溫度計(jì)的信號(hào)，并將采集到的信號(hào)利用 無線收發(fā)裝置傳輸?shù)杰囕v上，由操作者在車上進(jìn)行同步采集和記錄。
(3) 測(cè)試過程
首先進(jìn)行車輛加速行駛測(cè)試，測(cè)試某一檔位下車外加速噪聲源時(shí)，被測(cè)車輛3沿實(shí)驗(yàn) 道路5的中心線行駛，車輛接近測(cè)試路段時(shí)由車上的操作者控制采集系統(tǒng)開始采集信號(hào)， 當(dāng)車頭到達(dá)加速起始線2時(shí)，全力踩下油門踏板，被測(cè)車輛3沿道路中心線全油門加速行 駛通過，當(dāng)車輛通過加速終止線7時(shí)，松開油門踏板，加速過程結(jié)束。如此進(jìn)行3至4次 測(cè)試。然后進(jìn)行勻速行駛測(cè)試，根據(jù)加速過程中被測(cè)車輛的車速變化范圍，選擇其中幾個(gè) 車速，讓被測(cè)車輛3以這些車速進(jìn)行勻速行駛通過被測(cè)路段，記錄信號(hào)?？傆?jì)加速行駛和 勻速行駛次數(shù)不少于要分析的噪聲源和振動(dòng)源個(gè)數(shù)之和。
如實(shí)例中的被測(cè)車輛3，測(cè)試分析其3檔的加速行駛通過噪聲，在車輛上共布置33 個(gè)傳感器來測(cè)量其噪聲源和振動(dòng)源信號(hào)。首先進(jìn)行4次車輛的加速行駛通過實(shí)驗(yàn)，車輛在 通過加速路段時(shí)車速?gòu)?5km/h變化到65km/h左右。然后讓被測(cè)車輛38分別以車速15、 20、 25、 30、 35、 40、 45、 50、 55、 60、 65km/h勻速行駛通過被測(cè)路段，并記錄信號(hào)， 每種車速測(cè)試3次。共進(jìn)行勻速行駛實(shí)驗(yàn)33次，加速行駛試驗(yàn)4次，總計(jì)37次，大于要 分析的噪聲源和振動(dòng)源總數(shù)。
當(dāng)要測(cè)量多個(gè)檔位下加速行駛噪聲源時(shí)，應(yīng)按上述要求對(duì)每種檔位分別進(jìn)行測(cè)量實(shí)
驗(yàn)o
汽車加速噪聲的噪聲源識(shí)別的具體過程如圖2所示 1、計(jì)算車輛速度和位置
利用采集的車速信號(hào)和位置信號(hào)計(jì)算車輛行駛過程中的車速變化情況和行駛位置信息。
實(shí)例中記錄了車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)"(O ，車速v(O可按照如下公式計(jì)算得到V(0 = _J^_.M
60./,/d
其中，v(O為車輛在f的車速，n")為車輛在該時(shí)刻的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，~為該時(shí)刻的變 速器傳動(dòng)比，。為該時(shí)刻的主減速器傳動(dòng)比，及為車輛驅(qū)動(dòng)輪輪胎半徑，
車輛在f時(shí)刻到響應(yīng)點(diǎn)傳聲器的距離為
順=
+丄2
其中，/。為車輛通過加速起始線的時(shí)刻，^為,。時(shí)刻車輛到傳聲器的距離，即加速起
始位置到響應(yīng)點(diǎn)傳聲器的距離，丄為響應(yīng)點(diǎn)傳聲器到道路中心線的距離；
利用車速和車輛位置信息，對(duì)響應(yīng)點(diǎn)聲壓信號(hào)進(jìn)行處理，消除多普勒效應(yīng)。 由車輛在f時(shí)刻的位置，可以計(jì)算出在此時(shí)刻車輛發(fā)出的噪聲傳播到響應(yīng)點(diǎn)傳聲器的
時(shí)間〔為
其中s(r)為車輛在^時(shí)刻到響應(yīng)點(diǎn)傳聲器的距離，c為當(dāng)時(shí)的聲速，因此此時(shí)刻車輛的 噪聲將在r+^時(shí)刻傳播到響應(yīng)點(diǎn)傳聲器處，由此利用時(shí)域插值的方法將響應(yīng)點(diǎn)傳聲器采集 的聲壓信號(hào)換算為噪聲發(fā)射時(shí)刻的噪聲聲壓信號(hào)。
從起始時(shí)刻^。開始，將車輛每行駛一小段距離(一般為0.25m)所記錄的噪聲源、振 動(dòng)源信號(hào)和響應(yīng)點(diǎn)聲壓信號(hào)作為一個(gè)信號(hào)區(qū)間，車上噪聲源和振動(dòng)源到響應(yīng)點(diǎn)的傳遞函數(shù) H(/)為
其中A(/)為第/個(gè)激勵(lì)源(噪聲源或振動(dòng)源)到響應(yīng)點(diǎn)的傳遞函數(shù)，a,(/)為第/個(gè)激 勵(lì)源的信號(hào)(噪聲聲壓信號(hào)或振動(dòng)加速度信號(hào))的傅立葉變換結(jié)果，p,(/)為第/個(gè)激勵(lì)源 在響應(yīng)點(diǎn)產(chǎn)生的噪聲聲壓信號(hào)的傅立葉變換結(jié)果。
車輛行駛時(shí)地面左右側(cè)響應(yīng)點(diǎn)的聲壓信號(hào)是車上各振源、聲源激勵(lì)所引起的響應(yīng)的疊 加，響應(yīng)點(diǎn)聲壓信號(hào)即為
P(/) = "' (/A (/) + "2 (/) W) +…+ "" (/風(fēng)(/) 其中^(/)至^(/)分別為"個(gè)噪聲源和振動(dòng)源信號(hào)的傅立葉變換結(jié)果，/^/)至&(/) 分別為這"個(gè)噪聲源和振動(dòng)源到響應(yīng)點(diǎn)的傳遞函數(shù)，P(/)為響應(yīng)點(diǎn)聲壓信號(hào)的傅立葉變換 結(jié)果。
對(duì)于一組有W個(gè)激勵(lì)信號(hào)源(噪聲源和振動(dòng)源)和w個(gè)響應(yīng)點(diǎn)的"激勵(lì)-響應(yīng)"信號(hào) (對(duì)應(yīng)一個(gè)信號(hào)區(qū)間)，共有附個(gè)方程和附X"個(gè)未知數(shù)。設(shè)共存在A組"激勵(lì)-響應(yīng)"信
號(hào)，則響應(yīng)點(diǎn)聲壓信號(hào)科表示為
式中 ,CO (z'<"， 為第/個(gè)聲源參考點(diǎn)到第7個(gè)響應(yīng)點(diǎn)的傳遞函數(shù)，《。,,(/)
(o<A:， /<")為第o次測(cè)量中的第f個(gè)聲源參考點(diǎn)信號(hào)的傅立葉變換結(jié)果， (0<yt， 7</ )為第o次測(cè)量中的第y個(gè)響應(yīng)點(diǎn)信號(hào)的傅立葉變換結(jié)果。 可利用主成分分析法求解傳遞函數(shù)矩陣，傳遞函數(shù)矩陣可以表示為其中c/,為特征向量矩陣，d,為對(duì)角陣，z&為主成分矩陣，A，(/)為響應(yīng)信號(hào)。
(6)合成整個(gè)加速行駛過程的響應(yīng)點(diǎn)聲壓變化情況 當(dāng)求出各個(gè)信號(hào)區(qū)間的傳遞函數(shù)矩陣后，利用某一組激勵(lì)信號(hào)，合成計(jì)算相應(yīng)的響應(yīng) 信號(hào)，從而疊加出整個(gè)車輛加速行駛過程的響應(yīng)聲壓變化情況為
尸w=i;《w=t驕(《(/))=i:驕(《(/))
,=1
其中，尸(f)為加速行駛過程的響應(yīng)時(shí)域信號(hào)，《w為第/個(gè)信號(hào)區(qū)間的響應(yīng)時(shí)域信號(hào)， 《(/)為第/個(gè)信號(hào)區(qū)間的響應(yīng)頻域信號(hào)，4，。(/)為第z'個(gè)信號(hào)區(qū)間的激勵(lì)頻域信號(hào)，
H,，nxm(/)為根據(jù)上面的方法計(jì)算出的第Z'個(gè)信號(hào)區(qū)間的傳遞函數(shù)矩陣
(7)利用車輛加速行駛過程的傳遞函數(shù)矩陣，可以計(jì)算各個(gè)噪聲源、振動(dòng)源對(duì)響應(yīng) 點(diǎn)聲壓信號(hào)的靈敏度和貢獻(xiàn)度。
響應(yīng)點(diǎn)總噪聲對(duì)第p個(gè)噪聲源的靈敏度丄,。,。,(、-A)可用如下公式計(jì)算
1[驕(#([4^^))'^(/))]2
附
10
其中^=240—spa為標(biāo)準(zhǔn)參考?jí)毫?，A為設(shè)定的聲壓級(jí)減少量，計(jì)算聲壓級(jí)時(shí)使用的 有效聲壓，即對(duì)某一段采樣時(shí)間內(nèi)(從時(shí)刻^到L，共計(jì)w個(gè)采樣點(diǎn))的瞬時(shí)聲壓取均方 根值。MIS]"表示第p個(gè)噪聲源的聲壓級(jí)^減小A后的噪聲源信號(hào)矩陣，即其他噪聲源信 號(hào)不變，僅該噪聲源信號(hào)變?yōu)樵瓉淼?0^2°倍
剛M，2，…,10-， ，…,a"]
在傳遞函數(shù)矩陣和激勵(lì)信號(hào)中剔除要分析的噪聲源或振動(dòng)源，對(duì)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行擬合計(jì)
算，由此可得該噪聲源或振動(dòng)源對(duì)響應(yīng)點(diǎn)聲壓信號(hào)的貢獻(xiàn)度為
t —
6
1 —
i
，("—l)x—-1),
xl00%
其中4vm(/)為剔除第p個(gè)噪聲源的激勵(lì)信號(hào)，為剔除第p
噪聲源的傳
遞信號(hào)矩陣。
9
權(quán)利要求
1、一種車輛加速噪聲的噪聲源識(shí)別方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)在被測(cè)車輛上設(shè)置用于測(cè)量車輛噪聲源的聲壓信號(hào)、振動(dòng)源的振動(dòng)加速度信號(hào)和車輛車速信號(hào)v(t)的傳感器，分別將兩個(gè)定位裝置置于車輛行駛道路中的加速起始線和加速終止線上，用于獲取車輛位置信號(hào)，將兩個(gè)傳聲器置于與兩個(gè)定位裝置中點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的測(cè)試道路兩側(cè)，用于測(cè)量響應(yīng)點(diǎn)噪聲聲壓信號(hào)，將溫度計(jì)和風(fēng)速計(jì)置于上述傳聲器旁邊，用于測(cè)量環(huán)境溫度和實(shí)時(shí)風(fēng)速；(2)使被測(cè)車輛沿測(cè)試道路的中心線行駛，車輛加速前上述傳感器、定位裝置、傳聲器同時(shí)采集信號(hào)，當(dāng)車輛的前部到達(dá)測(cè)試道路的加速起始線時(shí)，全油門加速行駛通過，當(dāng)車輛通過加速終止線時(shí)，加速過程結(jié)束，從加速行駛時(shí)車輛的不同車速中選擇一個(gè)車速，使車輛以該車速在測(cè)試道路上進(jìn)行勻速行駛，記錄信號(hào)，分別選擇多個(gè)不同車速，重復(fù)勻速行駛，記錄信號(hào)；(3)計(jì)算車輛在測(cè)試道路行駛過程的特定時(shí)刻，車輛與上述傳聲器之間的距離其中，v(t)為車輛在t的車速，t0為車輛通過加速起始線的時(shí)刻，s0為加速起始線與上述傳聲器之間的距離，L為傳聲器至測(cè)試道路中心線的距離；(4)根據(jù)上述車速信號(hào)v(t)和車輛與上述傳聲器之間的距離s(t)，對(duì)傳聲器的聲壓信號(hào)進(jìn)行處理，消除多普勒效應(yīng)，過程如下根據(jù)t時(shí)刻車輛與上述傳聲器之間的距離s(t)，計(jì)算該時(shí)刻車輛發(fā)出的噪聲傳播到傳聲器的時(shí)間ts其中c為當(dāng)時(shí)的聲速，車輛的噪聲將在t+ts時(shí)刻傳播到響應(yīng)點(diǎn)傳聲器處，利用時(shí)域插值法將上述傳聲器采集的聲壓信號(hào)換算成噪聲發(fā)射時(shí)刻的響應(yīng)點(diǎn)噪聲聲壓信號(hào)；(5)從車輛通過加速起始線的時(shí)刻t0開始，將車輛每行駛設(shè)定距離所記錄的噪聲源的聲壓信號(hào)、振動(dòng)源的振動(dòng)加速度信號(hào)和響應(yīng)點(diǎn)聲壓信號(hào)作為一個(gè)信號(hào)區(qū)間，得到該信號(hào)區(qū)間內(nèi)噪聲源和振動(dòng)源到響應(yīng)點(diǎn)的傳遞函數(shù)矩陣H(f)為其中hi(f)為車輛上第i個(gè)噪聲源或振動(dòng)源到響應(yīng)點(diǎn)的傳遞函數(shù)，ai(f)為車輛上第i個(gè)噪聲源或振動(dòng)源的噪聲聲壓信號(hào)或振動(dòng)加速度信號(hào)的傅立葉變換結(jié)果，pi(f)為車輛上第i個(gè)噪聲源或振動(dòng)源在響應(yīng)點(diǎn)產(chǎn)生的噪聲聲壓信號(hào)的傅立葉變換結(jié)果，重復(fù)該過程，得到全部不同信號(hào)區(qū)間的傳遞函數(shù)矩陣H(f)；(6)利用上述全部不同信號(hào)區(qū)間的傳遞函數(shù)矩陣H(f)，拼接出車輛加速行駛過程的響應(yīng)聲壓時(shí)域信號(hào)P(t)為其中，Pi(t)為第i個(gè)信號(hào)區(qū)間的響應(yīng)聲壓時(shí)域信號(hào)，Pi(f)為第i個(gè)信號(hào)區(qū)間的響應(yīng)聲壓頻域信號(hào)，Ai，n(f)為第i個(gè)信號(hào)區(qū)間的噪聲源聲壓信號(hào)和振動(dòng)源振動(dòng)加速度信號(hào)的頻域信號(hào)，Hi，n×m(f)為根據(jù)上面的方法計(jì)算出的第i個(gè)信號(hào)區(qū)間的傳遞函數(shù)矩陣；(7)利用上述車輛加速行駛過程的傳遞函數(shù)矩陣，計(jì)算車輛上各噪聲源和振動(dòng)源對(duì)響應(yīng)點(diǎn)聲壓信號(hào)的靈敏度和貢獻(xiàn)度響應(yīng)點(diǎn)總噪聲對(duì)第p個(gè)噪聲源的靈敏度Ltotal(Lp-Δ)為其中p0為標(biāo)準(zhǔn)參考?jí)毫Γ琺為一個(gè)信號(hào)區(qū)間內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)，[A|S]#表示第p個(gè)噪聲源的聲壓級(jí)Ln減小Δ后的噪聲源信號(hào)矩陣，Δ為設(shè)定的聲壓級(jí)減少量，噪聲源或振動(dòng)源對(duì)響應(yīng)點(diǎn)聲壓信號(hào)的貢獻(xiàn)度為其中Ai，n-1(f)為剔除第p個(gè)噪聲源或振動(dòng)源后的剩余的噪聲源聲壓信號(hào)和振動(dòng)源振動(dòng)加速度信號(hào)的頻域信號(hào)，Hi，(n-1)×(m-1)為剔除第p個(gè)噪聲源或振動(dòng)源后的傳遞函數(shù)矩陣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種車輛加速噪聲的噪聲源識(shí)別方法，屬于車輛噪聲控制技術(shù)領(lǐng)域。在車輛加速行駛和勻速行駛中，采集車輛的噪聲源和振動(dòng)源信號(hào)、車速信號(hào)、響應(yīng)點(diǎn)聲壓信號(hào)、車輛位置信號(hào)等，計(jì)算噪聲源、振動(dòng)源到響應(yīng)點(diǎn)的傳遞函數(shù)矩陣，合成計(jì)算響應(yīng)點(diǎn)聲壓在加速過程中的變化情況，并計(jì)算各噪聲源、振動(dòng)源的靈敏度和貢獻(xiàn)度。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可利用車輛行駛過程中的噪聲源和振動(dòng)源信號(hào)以及車輛行駛狀態(tài)信號(hào)、地面響應(yīng)點(diǎn)的聲壓信號(hào)等，對(duì)加速通過噪聲的噪聲源進(jìn)行準(zhǔn)確的識(shí)別，并得到響應(yīng)點(diǎn)噪聲信號(hào)與各個(gè)噪聲源之間的定量關(guān)系，為改善車外加速行駛噪聲提供可靠依據(jù)。
文檔編號(hào)G01D21/02GK101464168SQ20091007718
公開日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2009年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月20日
發(fā)明者李克強(qiáng), 楊殿閣, 王建強(qiáng), 王彬星, 羅禹貢, 連小珉, 鄭四發(fā), 鵬 郝 申請(qǐng)人:清華大學(xué)