專利名稱：一種噪聲頻響函數(shù)的測(cè)量方法及測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種噪聲測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法，具體地說(shuō)是涉及一種汽車進(jìn)排氣系統(tǒng)零部件噪聲頻響函數(shù)測(cè)量系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
隨著消費(fèi)者對(duì)駕駛舒適性的要求，各大汽車公司對(duì)汽車NVH(Noise、Vibration, Harshness)性能越來(lái)越重視。在整車的噪聲中，中低車速情況下，噪聲最大的貢獻(xiàn)來(lái)源于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)排氣系統(tǒng)。目前，針對(duì)汽車進(jìn)排氣系統(tǒng)或零部件的噪聲評(píng)價(jià)一般是通過(guò)測(cè)試該系統(tǒng)或零件的傳遞損失或插入損失。傳遞損失可以評(píng)價(jià)單獨(dú)的消聲元件消聲效果，可以分析消聲元件在每個(gè)頻率消聲效果，若需要測(cè)量零部件精確的消聲效果，在消聲室做此試驗(yàn)時(shí)需在尾部安裝駐波管，占用空間較大，試驗(yàn)成本較高。傳遞損失的測(cè)量是通過(guò)測(cè)被測(cè)零件進(jìn)出口處聲壓計(jì)算聲功率的差值，至少需要在被測(cè)零件前后各安裝2個(gè)麥克風(fēng)，操作復(fù)雜，計(jì)算繁瑣。插入損失的測(cè)試是在整車上測(cè)量整個(gè)進(jìn)排氣系統(tǒng)的消聲效果，試驗(yàn)操作繁瑣。該試驗(yàn)分兩次測(cè)量，分別測(cè)量安裝消聲系統(tǒng)與不安裝消聲系統(tǒng)只安裝管路情況下的噪聲聲壓，計(jì)算兩次的聲壓差。需發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后測(cè)量，試驗(yàn)操作較繁瑣。該試驗(yàn)在評(píng)價(jià)整個(gè)進(jìn)排氣系統(tǒng)上效果較好，但無(wú)法單獨(dú)評(píng)價(jià)單個(gè)消聲元件的噪聲特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種噪聲頻響函數(shù)的測(cè)量方法及測(cè)量系統(tǒng)，解決目前傳遞損失測(cè)試方法的高昂成本及復(fù)雜的操作，以及解決插入損失測(cè)試方法的繁瑣，且插入損失無(wú)法單獨(dú)測(cè)試零部件噪聲特性的問(wèn)題。本發(fā)明測(cè)量方法所使用的設(shè)備成本低廉，操作方便，可快速的定性分析消聲元件的消聲特性，得出的頻響函數(shù)曲線精確可靠。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)其目的而采用的技術(shù)方案是一種噪聲頻響函數(shù)的測(cè)量方法，包括以下步驟步驟A、同時(shí)分別測(cè)量被測(cè)零件在不同頻率下進(jìn)口處的聲壓和出口處的聲壓；步驟B、對(duì)相同頻率時(shí)進(jìn)口處的聲壓和出口處的聲壓進(jìn)行比值運(yùn)算；步驟C、綜合整個(gè)測(cè)量頻帶的進(jìn)口處的聲壓和出口處的聲壓進(jìn)行比值得到所測(cè)零件的頻響函數(shù)曲線。進(jìn)一步的，上述的一種噪聲頻響函數(shù)的測(cè)量方法中所述的步驟B中，比值運(yùn)算就是時(shí)域下進(jìn)口處的聲壓和出口處的聲壓的互相關(guān)函數(shù)，然后經(jīng)過(guò)FFT的變化得到頻率下的互功率譜。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種噪聲頻響函數(shù)的測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)備成本低廉，操作方便，可快速的定性分析消聲元件的消聲特性，得出的頻響函數(shù)曲線精確可靠。測(cè)量系統(tǒng)包括被測(cè)的零件、測(cè)量噪聲信號(hào)的測(cè)量裝置、噪聲信號(hào)源和尾管，所述的噪聲信號(hào)源和尾管分別設(shè)置在被測(cè)的零件的兩端，所述的測(cè)量噪聲信號(hào)的測(cè)量裝置包括設(shè)置在所述的噪聲信號(hào)源的出口的第一麥克風(fēng)和設(shè)置在尾管處的第二麥克風(fēng)，所述的第一麥克風(fēng)和第二麥克風(fēng)的輸出信號(hào)與噪聲數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接。在所述的噪聲數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)完成對(duì)所述的第一麥克風(fēng)的輸出信號(hào)和第二麥克風(fēng)的輸出信號(hào)進(jìn)行比值運(yùn)算，獲得所述的被測(cè)零件的頻響函數(shù)曲線。進(jìn)一步的，上述的一種噪聲頻響函數(shù)的測(cè)量系統(tǒng)中所述的噪聲數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括功率放大器、A/D變換器、安裝有完成兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行比值運(yùn)算并顯示頻響函數(shù)曲線的噪聲軟件的電腦，所述的第一麥克風(fēng)的輸出信號(hào)和第二麥克風(fēng)的輸出信號(hào)分別經(jīng)過(guò)功率放大器放大后進(jìn)入A/D變換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)輸入到電腦中進(jìn)行處理。進(jìn)一步的，上述的一種噪聲頻響函數(shù)的測(cè)量系統(tǒng)中所述的噪聲信號(hào)源包括白噪聲、粉紅噪聲、正弦信號(hào)和20-2000HZ掃頻信號(hào)四種基礎(chǔ)聲源。更進(jìn)一步的，上述的一種噪聲頻響函數(shù)的測(cè)量系統(tǒng)中所述的噪聲信號(hào)源包括激勵(lì)聲源和功率放大器，所述的激勵(lì)聲源的輸出接功率放大器，功率放大器的輸出接被測(cè)零件前端。所述的激勵(lì)聲源采用兩塊整體鑄造的金屬外殼，發(fā)聲端為喇叭設(shè)計(jì)，內(nèi)部填充多孔材料包裹發(fā)音喇叭。更進(jìn)一步的，上述的一種噪聲頻響函數(shù)的測(cè)量系統(tǒng)中所述的被測(cè)的零件、測(cè)量噪聲信號(hào)的測(cè)量裝置、噪聲信號(hào)源和尾管的連接處都用多孔隔聲材料密封。本發(fā)明的積極效果是，采用測(cè)試方法合理簡(jiǎn)便、測(cè)試效率高；不需在消聲室測(cè)試， 對(duì)外界環(huán)境要求較低；試驗(yàn)成本低，所采用設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便?？煽s短零件開(kāi)發(fā)周期， 節(jié)省開(kāi)發(fā)成本，適用于各車型進(jìn)排氣系統(tǒng)零部件噪聲性能開(kāi)發(fā)。下面通過(guò)結(jié)合具體實(shí)施例與附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行較為詳細(xì)的描述。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1測(cè)量系統(tǒng)的示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例1測(cè)試的相干函數(shù)。圖3是本發(fā)明實(shí)施例1測(cè)量的結(jié)果。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 是一種如圖1所示的噪聲頻響函數(shù)的測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法和測(cè)量過(guò)程。 本發(fā)明提出了一種新的測(cè)試方法，測(cè)試被測(cè)零件進(jìn)出口處的聲壓，對(duì)聲壓進(jìn)行比值運(yùn)算得到所測(cè)零件的頻響函數(shù)曲線，從頻響函數(shù)曲線上可以看出被測(cè)零件的噪聲特性。本實(shí)施例用到以下設(shè)備噪聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、測(cè)量噪聲信號(hào)的麥克風(fēng)、已安裝噪聲軟件的筆記本或者其它電腦、功率放大器、激勵(lì)聲源、尾管。本實(shí)施例使用的噪聲軟件是常規(guī)的噪聲軟件，由奇瑞汽車股份有限公司提供，其軟件名稱為RFR test. 9A。噪聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸出端與功率放大器輸入端相連，功率放大器輸出端與激勵(lì)聲源相連，筆記本發(fā)出的聲音信號(hào)經(jīng)過(guò)功率放大器調(diào)理后驅(qū)動(dòng)激勵(lì)聲源。麥克風(fēng)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入端相連，麥克風(fēng)信號(hào)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)處理后傳送到筆記本中，由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件處理。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由軟件進(jìn)行如下步驟的處理步驟A、同時(shí)分別測(cè)量被測(cè)零件在不同頻率下進(jìn)口處的聲壓和出口處的聲壓；步驟B、對(duì)相同頻率時(shí)進(jìn)口處的聲壓和出口處的聲壓進(jìn)行比值運(yùn)算；這里，比值運(yùn)
4算就是時(shí)域下進(jìn)口處的聲壓和出口處的聲壓的互相關(guān)函數(shù)，然后經(jīng)過(guò)FFT的變化得到頻域下的互功率譜。步驟C、綜合整個(gè)測(cè)量頻帶的進(jìn)口處的聲壓和出口處的聲壓進(jìn)行比值得到所測(cè)零件的頻響函數(shù)曲線。本實(shí)施例中聲音激勵(lì)采用功率放大器、激勵(lì)聲源，激勵(lì)用的聲信號(hào)采用軟件處理的掃頻信號(hào)。通過(guò)高性能屏蔽電纜連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、麥克風(fēng)、筆記本、功率放大器及激勵(lì)聲源。聲源的選擇根據(jù)測(cè)試的需要有4種基本聲源；本實(shí)施例中集成有4種基礎(chǔ)聲源1、白噪聲，2、粉紅噪聲，3、正弦信號(hào)，4、20-2000Hz掃頻信號(hào)。激勵(lì)聲源采用兩塊整體鑄造的金屬外殼，發(fā)聲端為錐形設(shè)計(jì)，內(nèi)部填充多孔材料包裹發(fā)音喇叭，激勵(lì)聲源與被測(cè)零件、被測(cè)零件與尾管連接處、麥克風(fēng)固定處采用隔聲材料包裹，這些設(shè)計(jì)都可以極大的隔絕外界聲音信號(hào)對(duì)測(cè)試系統(tǒng)準(zhǔn)確性的影響。測(cè)試時(shí)在激勵(lì)聲源發(fā)聲口處安裝一個(gè)麥克風(fēng)，消聲元件后尾管處安裝一個(gè)麥克風(fēng)。以尾管處的麥克風(fēng)為參考，用聲源發(fā)聲口處的麥克風(fēng)作響應(yīng)，用數(shù)據(jù)采集軟件對(duì)聲壓信號(hào)進(jìn)行比值計(jì)算，可以得到該被測(cè)零件的頻響函數(shù)曲線。不管是單頻還是其他信號(hào)，本實(shí)施例中在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行的計(jì)算都是輸入噪聲于輸出噪聲的互功率譜。而輸入噪聲信號(hào)和輸出噪聲信號(hào)無(wú)需單獨(dú)進(jìn)行譜的轉(zhuǎn)化。從曲線上可以直接看出被測(cè)零件的頻率特性，峰值所在頻率就是該被測(cè)零件消聲效果最好的頻率，可用來(lái)驗(yàn)證消聲零件的消聲頻率是否符合要求。如圖1所示的結(jié)構(gòu)示意圖，經(jīng)過(guò)軟件處理過(guò)的掃頻聲音信號(hào)經(jīng)過(guò)過(guò)濾放大器調(diào)理后輸入到噪聲信號(hào)的激勵(lì)聲源1。激勵(lì)聲源1出口與被測(cè)零件2連接，本實(shí)施例中被測(cè)器件為汽車的消音器。被測(cè)零件2另一端與尾管3連接。各連接處用多孔隔聲材料密封。尾管3方向指向空曠處，以避免回聲反射干擾試驗(yàn)結(jié)果。第一麥克風(fēng)4和第二麥克風(fēng)5分別安裝在消音器與激勵(lì)聲源1和消音器與尾管3連接處。采集到的聲音信號(hào)在筆記本上的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件中處理，第二麥克風(fēng)5采集到的信號(hào)作為參考，第一麥克風(fēng)4采集到的信號(hào)作為激勵(lì)，得到的曲線就是被測(cè)零件的頻響曲線。測(cè)試過(guò)程如下1、連接功率放大器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，連接聲源信號(hào)線到功率放大器，連接噪聲信號(hào)的激勵(lì)聲源1與被測(cè)零件2 (如汽車消音器)，連接汽車消音器與尾管3。分別安裝好第一麥克風(fēng)4和第二麥克風(fēng)5。所有連接處用隔聲材料密封以防止外界聲音干擾。2、測(cè)試時(shí)，啟動(dòng)聲音信號(hào)軟件，發(fā)出的聲音信號(hào)經(jīng)功率放大器調(diào)理后輸入激勵(lì)聲源，第一麥克風(fēng)4采集聲源、第二麥克風(fēng)5經(jīng)過(guò)消音器變換后的聲音。第一麥克風(fēng)4和第二麥克風(fēng)5的聲音信號(hào)輸入到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。以尾管3處的第二麥克風(fēng)5采集的信號(hào)作為參考信號(hào)，第一麥克風(fēng)4采集的聲音信號(hào)作為激勵(lì)信號(hào)，在筆記本的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件中進(jìn)行對(duì)比處理即得到所需的被測(cè)零件2(即消音器)的頻響函數(shù)曲線。曲線峰值所在頻率就是被測(cè)零件(消音器)主要起作用的頻率，峰值大小定性的代表此頻率的消聲效果大小。圖2為測(cè)試結(jié)果的相干函數(shù)，是輸入噪聲于輸出噪聲的相關(guān)函數(shù)(時(shí)域的統(tǒng)計(jì)函數(shù))的頻域下的函數(shù)，叫相干函數(shù)，它是反應(yīng)測(cè)試的頻響函數(shù)的準(zhǔn)確性。相干性為1說(shuō)明輸出完全由輸入引起，可以充分相信頻響函數(shù)的測(cè)量結(jié)果。從圖中可以看出50Hz以上相干函數(shù)值都在0. 9以上，測(cè)量結(jié)果非常準(zhǔn)確。
圖3為本被測(cè)零件的頻響函數(shù)，圖中顯示其主要消聲區(qū)域在166Hz附近。本圖是一種習(xí)慣顯示。實(shí)際上用輸入比上輸出或者用輸出比上輸入，只是一種習(xí)慣的看圖方法的問(wèn)題。本實(shí)施例中提供兩種看圖方法，實(shí)際的測(cè)試計(jì)算中也是可以選擇的。不管是輸入比上輸出還是輸出比上輸入，都不會(huì)改變被測(cè)系統(tǒng)的特性，也都是頻響函數(shù)。只是得到的曲線的看的方法不同。
權(quán)利要求
1.一種噪聲頻響函數(shù)的測(cè)量方法，包括以下步驟步驟A、同時(shí)分別測(cè)量被測(cè)零件在不同頻率下進(jìn)口處的聲壓和出口處的聲壓；步驟B、對(duì)相同頻率時(shí)進(jìn)口處的聲壓和出口處的聲壓進(jìn)行比值運(yùn)算；步驟C、綜合整個(gè)測(cè)量頻帶的進(jìn)口處的聲壓和出口處的聲壓進(jìn)行比值得到所測(cè)零件的頻響函數(shù)曲線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種噪聲頻響函數(shù)的測(cè)量方法，其特征在于所述的步驟B 中，比值運(yùn)算就是時(shí)域下進(jìn)口處的聲壓和出口處的聲壓的互相關(guān)函數(shù)，然后經(jīng)過(guò)FFT的變化得到頻率下的互功率譜。
3.一種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的噪聲頻響函數(shù)測(cè)量方法的測(cè)量系統(tǒng)，包括被測(cè)的零件、測(cè)量噪聲信號(hào)的測(cè)量裝置、噪聲信號(hào)源和尾管，其特征在于所述的噪聲信號(hào)源和尾管分別設(shè)置在被測(cè)的零件的兩端，所述的測(cè)量噪聲信號(hào)的測(cè)量裝置包括設(shè)置在所述的噪聲信號(hào)源的出口的第一麥克風(fēng)和設(shè)置在尾管處的第二麥克風(fēng)，所述的第一麥克風(fēng)和第二麥克風(fēng)的輸出信號(hào)與噪聲數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接，在所述的噪聲數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)完成對(duì)所述的第一麥克風(fēng)的輸出信號(hào)和第二麥克風(fēng)的輸出信號(hào)進(jìn)行比值運(yùn)算，獲得所述的被測(cè)零件的頻響函數(shù)曲線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述的噪聲數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括功率放大器、A/D變換器、安裝有完成兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行比值運(yùn)算并顯示頻響函數(shù)曲線的噪聲軟件的電腦，所述的第一麥克風(fēng)的輸出信號(hào)和第二麥克風(fēng)的輸出信號(hào)分別經(jīng)過(guò)功率放大器放大后進(jìn)入A/D變換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)輸入到電腦中進(jìn)行處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述的噪聲信號(hào)源包括白噪聲、粉紅噪聲、正弦信號(hào)和20-2000HZ掃頻信號(hào)四種基礎(chǔ)聲源。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述的噪聲信號(hào)源包括激勵(lì)聲源和功率放大器，所述的激勵(lì)聲源的輸出接功率放大器，功率放大器的輸出接被測(cè)零件前端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述的激勵(lì)聲源采用兩塊整體鑄造的金屬外殼，發(fā)聲端為喇叭設(shè)計(jì)，內(nèi)部填充多孔材料包裹發(fā)音喇叭。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至7中任一所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述的被測(cè)的零件、測(cè)量噪聲信號(hào)的測(cè)量裝置、噪聲信號(hào)源和尾管的連接處都用多孔隔聲材料密封。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種噪聲頻響函數(shù)的測(cè)量方法和測(cè)量系統(tǒng)，該方法測(cè)試被測(cè)零件進(jìn)出口處的聲壓，對(duì)聲壓進(jìn)行比值運(yùn)算得到所測(cè)零件的頻響函數(shù)曲線，從頻響函數(shù)曲線上可以看出被測(cè)零件的噪聲特性。測(cè)量系統(tǒng)包括被測(cè)的零件、測(cè)量噪聲信號(hào)的測(cè)量裝置、噪聲信號(hào)源和尾管，所述的噪聲信號(hào)源和尾管分別設(shè)置在被測(cè)的零件的兩端，所述的測(cè)量噪聲信號(hào)的測(cè)量裝置包括設(shè)置在所述的噪聲信號(hào)源的出口的第一麥克風(fēng)和設(shè)置在尾管處的第二麥克風(fēng)，所述的第一麥克風(fēng)和第二麥克風(fēng)的輸出信號(hào)與噪聲數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接。本發(fā)明采用測(cè)試方法合理簡(jiǎn)便、測(cè)試效率高；不需在消聲室測(cè)試，對(duì)外界環(huán)境要求較低；試驗(yàn)成本低，所采用設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。可縮短零件開(kāi)發(fā)周期，節(jié)省開(kāi)發(fā)成本，適用于各車型進(jìn)排氣系統(tǒng)零部件噪聲測(cè)量。
文檔編號(hào)G01H1/00GK102175299SQ201110022750
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月20日
發(fā)明者常輝, 張愛(ài)東, 鄧曉龍, 陳晉閣 申請(qǐng)人:奇瑞汽車股份有限公司