聲壓法和聲強(qiáng)法在車(chē)身隔聲性能測(cè)量中的 應(yīng)用和對(duì)比
- 2018-09-15 10:39:00
- 陸啟蒙 原創(chuàng)
- 8120
為了改善汽車(chē)的車(chē)內(nèi)噪聲,需要對(duì)汽車(chē)車(chē)身的隔聲量進(jìn)行分析。只有車(chē)身的前圍(或稱(chēng)防火墻)、
頂棚、后蓋、車(chē)門(mén)、地板、前后風(fēng)擋玻璃等各面的隔聲量提高后,車(chē)身各面才能有效地阻隔發(fā)動(dòng)機(jī)和車(chē)外
其他噪聲進(jìn)入車(chē)內(nèi)。利用聲壓測(cè)量法或聲強(qiáng)測(cè)量法都可以得到車(chē)身各面關(guān)鍵部位的聲壓衰減頻譜圖和
總的隔聲量,經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析后我們就可以采取對(duì)應(yīng)措施改進(jìn)隔聲薄弱部位。
1 1 隔聲量的定義和測(cè)量評(píng)價(jià)
1 1. .1 1 隔聲量的定義
根據(jù)文[2]關(guān)于隔聲定義的描述,隔聲材料(隔聲構(gòu)件或隔聲結(jié)構(gòu))一側(cè)的入射聲能與另一側(cè)的透射聲能相差的分貝數(shù)就是該隔聲材料的隔聲量,以符號(hào) R (dB) 表示。
R=10lg(I i I t )=20lg(P i P t )
(1)式(1)中 I i 和 P i 分別為隔聲材料前的聲強(qiáng)和聲壓, I t和 P t 分別為經(jīng)過(guò)隔聲材料衰減后的聲強(qiáng)和聲壓。如下圖1所示表示方法??梢?jiàn)隔聲量表示隔聲材料本身固有的隔聲能力。
1 1. .2 2 隔聲量的測(cè)量評(píng)價(jià)
為了考察汽車(chē)車(chē)身的隔聲性能,在車(chē)內(nèi)放置一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)聲源,再在車(chē)內(nèi)各部位布置幾個(gè)傳聲器,打開(kāi)聲源,通過(guò)適當(dāng)調(diào)整聲源位置,確保車(chē)內(nèi)聲場(chǎng)盡可能均勻分布的情況下,使幾個(gè)測(cè)點(diǎn)的傳聲器測(cè)得的聲壓值近似相等。然后按下式計(jì)算車(chē)內(nèi)平均聲壓級(jí)
L ˉ p =10lg 1n ∑i=1n100.1L pi
(2)式(2)中 L ˉ p 為車(chē)內(nèi)平均聲壓級(jí), L pi為車(chē)內(nèi)第 i 個(gè)測(cè)點(diǎn)聲壓級(jí), n 為測(cè)點(diǎn)數(shù)。
關(guān)上四個(gè)車(chē)門(mén),在車(chē)身外表面各測(cè)點(diǎn)法向布置傳聲器,依次測(cè)量各測(cè)點(diǎn)的聲壓。若選取測(cè)量的頻率范圍為100~6 300 Hz,采用1/3倍頻程,的中心頻率點(diǎn)。那么,車(chē)外各點(diǎn)的共20個(gè)中心頻率的平均隔
聲量定義如下Rˉ =1m ∑j=1m(R j )=1m ∑j=1m[10lg(P j P ' j )]
(3)式(3)中 Rˉ
為平均隔聲量, R j 為第j 個(gè)中心頻率的隔聲量, P j 為車(chē)內(nèi)第 j 個(gè)中心頻率的平均聲壓, P ' j 為車(chē)外測(cè)點(diǎn)的第 j 個(gè)中心頻率的聲壓, m 為中心頻率的個(gè)數(shù)。車(chē)身各點(diǎn)的隔聲量測(cè)量結(jié)果最后以表格或曲線(xiàn)的形式表達(dá)。曲線(xiàn)繪制的縱坐標(biāo)為隔聲量(聲壓級(jí)dB ),橫坐標(biāo)為1/3倍頻程頻率( Hz )。
2 聲壓測(cè)量法
2 2. .1 1 聲壓法建模
利用ME’scope軟件編輯汽車(chē)車(chē)身外表面數(shù)模,如圖2所示,為了分別單獨(dú)處理和分析車(chē)身左車(chē)門(mén)、
右車(chē)門(mén)、前圍板、后備箱、地板、頂棚及前后風(fēng)擋玻璃等各部位的隔聲量試驗(yàn)結(jié)果,試驗(yàn)前將整車(chē)車(chē)身外
表面大致分為6個(gè)子結(jié)構(gòu):左面、右面、前面、后面、下面、上面,按此分法最后創(chuàng)建成6個(gè)子結(jié)構(gòu)的三維
模型。
2 2. .2 2 聲壓法測(cè)量隔聲量的數(shù)據(jù)處理和分析
如1.2節(jié)測(cè)量方法所述,測(cè)試完成后,對(duì)車(chē)身外表面每個(gè)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)文件以試驗(yàn)準(zhǔn)備階段確定的測(cè)點(diǎn)編號(hào)來(lái)命名,這樣就把各點(diǎn)的聲壓數(shù)據(jù)與圖2車(chē):
身結(jié)構(gòu)中的所有點(diǎn)關(guān)聯(lián)起來(lái)了;而車(chē)內(nèi)平均聲壓級(jí)經(jīng)式(2)計(jì)算得出后作為一個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)文件保存起來(lái)。然后利用式(3)統(tǒng)一處理后得到車(chē)外每個(gè)點(diǎn)的隔聲量頻譜圖。
先直接對(duì)六個(gè)子結(jié)構(gòu)數(shù)模中各點(diǎn)聲壓分布等值線(xiàn)逐一分析,可以找出車(chē)身上漏聲問(wèn)題比較突出的部位。例如,從下圖3可看出前圍左端中部真空助力泵所在區(qū)域在低頻段漏聲較明顯;同樣對(duì)于前圍子結(jié)構(gòu)而言,如圖4所示在中頻段前圍上部存在漏聲現(xiàn)象。圖3和圖4揭示了與發(fā)動(dòng)機(jī)距離最近的前
圍所在上部存在漏聲問(wèn)題。
再來(lái)分析地板子結(jié)構(gòu)的聲壓分布,從圖5可看出:地板中前部和后部燃油箱處聲壓最大,且均在低頻段表現(xiàn)突出。經(jīng)過(guò)具體分析,發(fā)現(xiàn)地板中前部為排氣隔熱罩所在位置,隔熱罩與車(chē)身地板之間有較大空隙。由室內(nèi)聲學(xué)可知,一封閉空間內(nèi)的空氣柱具有一定質(zhì)量和剛度,故亦有其自身的固有頻率。當(dāng)傳入車(chē)內(nèi)的噪聲頻率與室內(nèi)空氣柱的固有頻率接近時(shí),將會(huì)引起空氣柱的共振,使該頻率下的噪聲級(jí)劇增,這種現(xiàn)象就是空腔共鳴現(xiàn)象。車(chē)身的空腔共鳴頻率可由下式粗略估算:
f n =C2?è???÷n xl x2+?è? ???÷ ÷n yl y2+?è???÷n zl z2
(4)式中 f n —簡(jiǎn)正頻率(Hz); C —聲速(m/s);l x , l y , l z —矩形空腔的幾何尺寸(m);n x , n y , n z —0,1,2,3等正整數(shù)。
根據(jù)上述聲壓分布結(jié)果對(duì)漏聲嚴(yán)重的部位進(jìn)行產(chǎn)品改進(jìn)后,從圖6和圖7可看到前圍和地板的隔聲量都有明顯提高。前圍和地板的平均隔聲量分別提高了10.1 dBA和8.2 dBA:前圍部位從24.2 dBA提
高到了 34.3 dBA,地板部位從 25.4 dBA 提高到了33.6 dBA。
3 3 聲強(qiáng)測(cè)量法
3 3. .1 1 聲強(qiáng)法建模
用細(xì)繩編成網(wǎng)格,根據(jù)實(shí)際分析需要,將車(chē)身各面的外表面所在平面均勻劃分為矩形網(wǎng)格,每個(gè)網(wǎng)格的中心是一個(gè)測(cè)點(diǎn)。仍按1.2中的辦法在車(chē)內(nèi)布置聲源和傳聲器,關(guān)好四個(gè)車(chē)門(mén)后,在各矩形網(wǎng)格中心的測(cè)點(diǎn)用聲強(qiáng)探頭逐點(diǎn)測(cè)量,數(shù)據(jù)處理后得出聲強(qiáng)分布圖,識(shí)別出聲強(qiáng)較大的區(qū)域。
3 3. .2 2 聲強(qiáng)法測(cè)量隔聲量數(shù)據(jù)處理和分析
從圖8和圖9的聲強(qiáng)等值線(xiàn)同樣可以得出前圍上部和右側(cè)真空助力泵所在位置隔聲需要改善;車(chē)
身地板后部油箱附近及中部隔聲有待加強(qiáng)。這些現(xiàn)象與聲壓分布測(cè)量得出的結(jié)論基本一致。
如上圖10所示,對(duì)前圍和地板等隔聲薄弱部位改進(jìn)后,測(cè)得怠速工況下車(chē)內(nèi)噪聲明顯降低了。
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