第六章_振動(dòng)與噪聲試驗(yàn)

1、第六章 振動(dòng)與噪聲試驗(yàn)車輛行駛時(shí)產(chǎn)生的噪聲與振動(dòng)嚴(yán)重影響乘員的舒適性，同時(shí)還關(guān)系到行駛安全、環(huán)境污染等問題。由于道路的不平度、汽車各總成旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的不平衡、空氣動(dòng)力擾動(dòng)以及各總成的振動(dòng)等而引起的車輛振動(dòng)，影響汽車的平順性，也造成汽車某些部件的早期疲勞失效和其他性能指標(biāo)（如操縱穩(wěn)定性等）下降。引起噪聲的原因也十分復(fù)雜，諸如發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒噪聲、機(jī)械噪聲、進(jìn)排氣系統(tǒng)和風(fēng)扇引起的空氣動(dòng)力噪聲、傳動(dòng)系噪聲、輪胎噪聲等。隨著科學(xué)技本的發(fā)展，帶來了汽車振動(dòng)與噪聲試驗(yàn)技術(shù)的長(zhǎng)足進(jìn)步。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，許多數(shù)字分析方法得以實(shí)現(xiàn)，在汽車振動(dòng)與噪聲的分析中引進(jìn)了頻譜分析、數(shù)字濾波、模態(tài)分析、有限元、時(shí)間序列分析、小波分

2、析等，并在傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法基礎(chǔ)上又增加了組合激勵(lì)、聲振、激光測(cè)振、全息圖像、聲強(qiáng)法等新的試驗(yàn)技術(shù)與手段。大大地豐富了振動(dòng)與噪聲的試驗(yàn)技術(shù)。第一節(jié) 汽車振動(dòng)試驗(yàn)汽車整車的振動(dòng)試驗(yàn)主要有平順性試驗(yàn)和振動(dòng)性試驗(yàn)。平順性試驗(yàn)在第5章的11.7汽車平順性中敘述。1、懸架系統(tǒng)固有頻率和阻尼比的測(cè)定 懸架系統(tǒng)的偏頻率、阻尼比和測(cè)量的固有頻率是有關(guān)汽車平順性的重要設(shè)計(jì)參數(shù)，也是重要的試驗(yàn)內(nèi)容。1）試驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定懸架系統(tǒng)固有頻率和阻尼比。2）試驗(yàn)方法汽車懸架系統(tǒng)固有頻率和阻尼比測(cè)定方法在GB 4783-84的標(biāo)準(zhǔn)中已有明確規(guī)定。傳感器都是安裝在前、后及其上方的車身（或車架）上的相應(yīng)位置。具體的測(cè)試方法是一種滾下法：

3、即將汽車的兩個(gè)前輪（或兩個(gè)后輪）壓在半梯形的凸塊上，凸塊高度60120mm，然后將汽車從凸塊上推下來，并使左右兩車輪同時(shí)落地，與此同時(shí)記錄汽車整個(gè)落地受振的過程，試驗(yàn)重復(fù)三次。3）數(shù)據(jù)處理（1）時(shí)間歷程法利用車身和車軸測(cè)出的自由衰減曲線（圖6-1-1）計(jì)算出衰減率。圖6-1-1 車身和車軸所測(cè)出的加速度自由衰減曲線a)車身部分；b)車軸部分式中：自由衰減振動(dòng)曲線上第2、3峰峰值； 自由衰減振動(dòng)曲線上第3、4峰峰值。 按下式算出阻尼比； （6-1-1）（2）頻率分析法將車身測(cè)出的加速度歷程信號(hào)經(jīng)富氏變換（信號(hào)分析儀）后，所獲得的自功率譜圖上的峰值即為車身的固有頻率。以車軸的加速度信號(hào)為輸出，可求

4、得頻率響應(yīng)函數(shù)，再利用其幅頻特性曲線的峰值，可近似地求出阻尼比，其式為： （6-1-2）2、汽車定置的振動(dòng)試驗(yàn)試驗(yàn)時(shí)汽車原地不動(dòng)所以路面的激勵(lì)、輪胎、傳動(dòng)軸等的不平衡不可能形成振源。1)試驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)出所關(guān)心的汽車部位對(duì)發(fā)功機(jī)激勵(lì)所產(chǎn)生的響應(yīng)和振動(dòng)傳遞特性。 2)測(cè)試部位和方法0一般是根據(jù)實(shí)際需要而定，但若按振動(dòng)的評(píng)價(jià)方法來分，測(cè)試部位大體可以分兩大類：一類是進(jìn)行主觀感覺評(píng)價(jià)的部位，諸如保險(xiǎn)桿、發(fā)動(dòng)機(jī)附件及發(fā)動(dòng)機(jī)罩等；另一類是進(jìn)行定量評(píng)價(jià)的部位，諸如駕駛室前圍、后圍、底板，駕駛員座墊、座椅，轉(zhuǎn)向盤，后視鏡本體和支架，加速踏板、離合器踏板、制動(dòng)器踏板，變速桿、駐車制動(dòng)桿等。 起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，使其預(yù)熱至水

5、溫達(dá)到70以上，然后進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)用兩種方法：一種是反復(fù)起動(dòng)和停轉(zhuǎn)(每次相當(dāng)于快速掃描)發(fā)動(dòng)機(jī)，使其產(chǎn)生激勵(lì)；另一種方法是從怠速緩慢升高到測(cè)點(diǎn)所需的激勵(lì)頻率的相應(yīng)轉(zhuǎn)速或至發(fā)動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，并同時(shí)作相應(yīng)的測(cè)試。 3)評(píng)價(jià)方法一般可用測(cè)得的振動(dòng)加速度譜圖進(jìn)行相對(duì)比較，或與已有的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。有時(shí)也用時(shí)間歷程曲線進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。3、汽車行駛的振動(dòng)試驗(yàn)1)試驗(yàn)?zāi)康牧私馄囈圆煌囁傩旭倳r(shí)，我們所關(guān)心部位的響應(yīng)。2)測(cè)試部位和方法一般而言，測(cè)試部位和汽車定置的振動(dòng)試驗(yàn)的測(cè)試部位相同，而測(cè)試方法最明顯的不同之處是行駛振動(dòng)試驗(yàn)應(yīng)該在專用的汽車試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行，但也可以在二級(jí)以上的良好瀝青路面上進(jìn)行，并作相當(dāng)?shù)臏y(cè)試

6、。對(duì)轉(zhuǎn)向盤、變速桿、駐車制動(dòng)桿等的測(cè)量與評(píng)價(jià)建議按ISO/DIS 5394測(cè)量和評(píng)價(jià)人體承受傳到手上的振動(dòng)的準(zhǔn)則進(jìn)行。3)評(píng)價(jià)將各試驗(yàn)工況下各測(cè)試部位振動(dòng)加速度均方根值與以往的試驗(yàn)比較。繪制振動(dòng)加速度均方根值的車速特性。將各部位反映出的振動(dòng)加速度均方根值隨車速變化的關(guān)系一方面作自身分析，另一方面與以往的試驗(yàn)比較。繪制振動(dòng)加速度均方根值的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速特性。4、汽車起步、制動(dòng)時(shí)的振動(dòng)試驗(yàn)1)試驗(yàn)?zāi)康?評(píng)價(jià)汽車起步、制動(dòng)時(shí)一些部位的振動(dòng)特性。 2)測(cè)試部位和方法測(cè)試部位與汽車行駛振動(dòng)試驗(yàn)部位原則上相同，但應(yīng)增加制動(dòng)點(diǎn)頭、整車擺頭、離合器顫動(dòng)等主觀評(píng)價(jià)試驗(yàn)，其制動(dòng)減速分別達(dá)到0.98m/s2、1.96

7、m/s2、2.94 m/s2、3.92 m/s2時(shí)來評(píng)價(jià)、比較。在試驗(yàn)方法上，以起步擋反復(fù)起步、制動(dòng)；從最高車速制動(dòng)到停車；發(fā)動(dòng)機(jī)從怠速增加到額定轉(zhuǎn)速等工況，并同時(shí)記錄各部位、各工作的振動(dòng)信號(hào)。3)評(píng)價(jià)各測(cè)試部位振動(dòng)加速度的均方根值；各測(cè)試部位振動(dòng)加速度的均方根值與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系。以上所述是整車振動(dòng)試驗(yàn)的大致方法，試驗(yàn)時(shí)希望能根據(jù)具體情況而定，并增加一些感興趣的測(cè)試。5、汽車零部件總成的振動(dòng)試驗(yàn)汽車零部件總成的振動(dòng)試驗(yàn)隨各零部件總成的不同而不同，只有請(qǐng)讀者查閱有關(guān)汽車試驗(yàn)技術(shù)的手冊(cè)資料、標(biāo)準(zhǔn)等。第二節(jié) 信號(hào)處理1、信號(hào)處理的一般內(nèi)容與方法為了揭示被試汽車及其零部件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特征，需要從不同

8、角度對(duì)試驗(yàn)信號(hào)進(jìn)行加工。其內(nèi)容有：幅值域概率分布函數(shù)、均值、方差、均方值或均方根值等；時(shí)間域自相關(guān)函數(shù)、互相關(guān)函數(shù)等；頻率域頻譜、自功率譜、傳遞函數(shù)、相干函數(shù)等。實(shí)際處理時(shí)，根據(jù)分析問題的需要，可僅選擇上述處理結(jié)果進(jìn)行再處理（二次處理），以獲取更深入的信息，如車速特性、回歸方程、模態(tài)參數(shù)識(shí)別、倒頻譜分析等?？傊?，處理內(nèi)容和項(xiàng)目，完全應(yīng)視研究目的和試驗(yàn)對(duì)象的特點(diǎn)而定。當(dāng)今最常用的處理方法是采用數(shù)子技術(shù)進(jìn)行處理，即利用數(shù)字計(jì)算機(jī)編制特定功能程序?qū)﹄x散數(shù)字序列運(yùn)算，處理結(jié)果以數(shù)組形式輸出。實(shí)施前，需首先利用模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器(俗稱數(shù)采板)，把連續(xù)電模擬信號(hào)離散為數(shù)字序列后，輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算。為

9、了便于使用，常把A/D轉(zhuǎn)換器及其他的處理功能器件(例如抗混濾波器)與通用的微處理路集成一體，并配有微型示波器、模擬輸出接口、數(shù)字輸出接口等構(gòu)成專用數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。它可與繪圖儀、打印機(jī)及其他通用計(jì)算機(jī)聯(lián)接，輸出圖形、數(shù)組或二次處理，使用十分方便，受到工程界普遍歡迎。2、 信號(hào)處理儀（表6-2-1）表6-2-1 信號(hào)處理儀器名稱功能工作原理信號(hào)處理儀器或系統(tǒng)具有正逆傅里葉函數(shù)變換和功率譜，自、互相關(guān)函數(shù)，自、互功率譜密度函數(shù)，各種傳遞函數(shù)，相干函數(shù)，概率密度與累計(jì)分布函數(shù)，幾種窗函數(shù)，幾種多次平均方式，功率譜陣計(jì)算以及某些特定統(tǒng)計(jì)函數(shù)運(yùn)算、基本數(shù)I學(xué)運(yùn)算等功能。它們能表示的坐標(biāo)參數(shù)極其豐富，可以是時(shí)

10、域、時(shí)延域，也可是頻域、幅值域；坐標(biāo)尺度可以是線性、百分比、對(duì)數(shù)、階次，也可以是頻率、轉(zhuǎn)速、倍頻程、分貝 (dB)或各種工程單位?，F(xiàn)代信號(hào)處理各種平面或立體特殊顯示方法，包括有，臨界轉(zhuǎn)速圖(Campbell圖)、奈奎斯特圖(Nyguist圖)、功率譜陣圖、沖擊響應(yīng)譜圖、各種振動(dòng)模態(tài)顯示圖以及各種機(jī)械阻抗導(dǎo)納圖等信號(hào)處理儀又稱振動(dòng)信號(hào)處理儀或振動(dòng)數(shù)據(jù)處理機(jī)，它是以電子計(jì)算機(jī)為中心的、以快速傅里葉變換(FFT)為主要內(nèi)容的數(shù)字信號(hào)處理設(shè)備。它具有運(yùn)算功能多、表示參數(shù)豐富；運(yùn)算速度快、實(shí)時(shí)能力強(qiáng)；分辨能力強(qiáng)、精度高及操作與顯示、復(fù)制與存儲(chǔ)、擴(kuò)展與再處理的功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。振動(dòng)信號(hào)處理機(jī)型可分為處理機(jī)(單

11、機(jī)型式)和處理系統(tǒng)(有較大內(nèi)存和豐富的外圍設(shè)備)兩大類 振動(dòng)信號(hào)處理機(jī)具有單一或若干通道的信號(hào)輸入端，它們有參數(shù)豐富、性能質(zhì)量比高、附設(shè)少、實(shí)時(shí)能力強(qiáng)；有觸發(fā)及轉(zhuǎn)速跟蹤，軟硬件結(jié)合以硬件為主的特點(diǎn)。它們適用于現(xiàn)場(chǎng)(便攜式)或固定地點(diǎn)的信號(hào)處理。這類處理機(jī)存貯量有限、再處理功能差 振動(dòng)信號(hào)處理系統(tǒng)具有存儲(chǔ)量大、外設(shè)齊全，再處理功能強(qiáng)(例如結(jié)構(gòu)振動(dòng)分析、材料振動(dòng)疲勞分析、機(jī)械故障診斷、噪聲的特殊分析等)；具有軟硬件結(jié)合以軟件為主、處理與控制兼用等特點(diǎn)。但是它們的價(jià)格比較高，質(zhì)量較重，適用于固定地點(diǎn)或處理中心 振動(dòng)信號(hào)處理機(jī)(系統(tǒng))，一般都具有十幾種或幾十種，乃至幾百種運(yùn)算功能；再若系統(tǒng)的運(yùn)算程序可

12、任意自編，在某種意義上說，運(yùn)算功能可以是無限的實(shí)時(shí)頻譜分析儀它對(duì)連續(xù)信號(hào)、沖擊信號(hào)、瞬態(tài)信號(hào)等能在幾十毫秒內(nèi)很快地分析出來，并以模擬量和數(shù)字量輸出實(shí)時(shí)頻譜分析儀是一種把振動(dòng)和噪聲分析技術(shù)與數(shù)字技術(shù)結(jié)合在一起的儀器，有的還應(yīng)用快速傅里葉(FFT)分析計(jì)算技術(shù)。較早的實(shí)時(shí)頻譜分析儀，有濾波器多節(jié)并聯(lián)式和時(shí)間壓縮型頻譜分析儀，它們實(shí)際上也是用一系列帶通濾波器分析。不過它們將信號(hào)分配到各個(gè)濾波器時(shí)，不是用機(jī)械轉(zhuǎn)換的方法，而是用電子高速掃描技術(shù)，因此它能在很短時(shí)間內(nèi)，將信號(hào)迅速掃描過各個(gè)濾波器，并能跟蹤變化的信號(hào)，在熒光屏上連續(xù)更新不同時(shí)刻的頻譜；還可以將結(jié)果輸出到記錄儀器或電子計(jì)算機(jī)作進(jìn)一步處理。這種

13、實(shí)時(shí)頻譜分析儀較難進(jìn)行兩個(gè)信號(hào)相互關(guān)系的比較，使應(yīng)用受到了限制 電子計(jì)算機(jī)已應(yīng)用于實(shí)時(shí)頻譜分析儀，即通過快速傅里葉變換(FFT)對(duì)輸入信號(hào)作分析處理，因而使其分析功能和分析速度都有顯著提高頻譜儀頻譜儀主要用于周期性復(fù)合信號(hào)波的分析，在非周期信號(hào)和瞬態(tài)信號(hào)(用循環(huán)磁帶周期重放)分析中也可應(yīng)用。通過儀器的頻譜分析，求得分析信號(hào)的頻譜成分和幅度大小，這樣就可進(jìn)一步分析信號(hào)的頻率成分、強(qiáng)度和信號(hào)的其他性質(zhì)頻譜儀又稱幅值頻譜分析儀，它的基本工作原理是利用：電諧振原理；帶通濾波器(倍頻程濾波器或跟蹤濾波器)；數(shù)字相關(guān)濾波器。其中數(shù)字相關(guān)式頻譜儀具有較高的分析精度。跟蹤濾波器式頻譜儀帶有自動(dòng)記錄幅值頻譜的X

14、Y記錄儀，其分析方式有手動(dòng)掃頻和自動(dòng)掃頻 一般地，對(duì)于頻譜儀來說，最重要的特性有： 頻率分辨率f。它是頻譜儀所能準(zhǔn)確地區(qū)分開的兩個(gè)相鄰頻譜成分的最小頻差 分析時(shí)間T。它等于從信號(hào)加到分析儀輸入端開始，到儀表給出可靠示值為止的一段時(shí)間 離散頻譜成分的幅值測(cè)量的相對(duì)誤差和頻率測(cè)量的相對(duì)誤差 有的頻譜儀還可進(jìn)行功率譜的分析第三節(jié) 汽車噪聲測(cè)量與試驗(yàn)技術(shù)汽車噪聲的測(cè)量力法，一般可分為下列三種方法：1）調(diào)查法調(diào)查法要求最少的時(shí)間和設(shè)備，可用于同類噪聲源間的比較，一般只用聲級(jí)計(jì)測(cè)量有限個(gè)代表點(diǎn)的聲級(jí)，對(duì)準(zhǔn)確程度要求不高，對(duì)環(huán)境也不作詳細(xì)的分析。2)工程方法工程法要求比較準(zhǔn)確的聲壓級(jí)測(cè)量，并輔以頻率分析。對(duì)

15、聲學(xué)環(huán)境要作分析，以求出其對(duì)測(cè)量的影響，測(cè)點(diǎn)和頻率范圍要依據(jù)噪聲源的特性和工作環(huán)境選取。一般的車輛或發(fā)動(dòng)機(jī)等降噪測(cè)量、評(píng)價(jià)消聲性能的一般試驗(yàn)中的噪聲測(cè)量，均屬于工程方法。 3)精密方法精密方法可以對(duì)聲源給出較為全面的描述。聲壓級(jí)的測(cè)量應(yīng)相當(dāng)準(zhǔn)確，并補(bǔ)以適當(dāng)?shù)念l譜分析、信號(hào)分析，對(duì)測(cè)試環(huán)境影響要做定量分析，該方法一般可在控制的聲學(xué)環(huán)境（如消聲室、混響室）中進(jìn)行。汽車及各零部件（如輪胎、齒輪）噪聲形成機(jī)理的研究一般均采用這種方法。但相比之下，在汽車噪聲測(cè)量與分析中精密方法應(yīng)用的較少。在整車和總成部件噪聲測(cè)量中主要有聲壓級(jí)測(cè)量、頻譜分析、聲強(qiáng)測(cè)量、聲功率測(cè)量等內(nèi)容。所有涉及的內(nèi)容都應(yīng)考慮儀器設(shè)備種類

16、、精度要求、聲學(xué)環(huán)境、測(cè)量的規(guī)程、數(shù)據(jù)的處理及注意的事項(xiàng)等幾個(gè)方而的問題。1、 聲壓測(cè)試技術(shù)聲壓測(cè)量是目前應(yīng)用最普遍的聲學(xué)測(cè)量技術(shù)，在此基礎(chǔ)之上還可以對(duì)聲源的聲功率、材料的吸聲系數(shù)、屏障的隔聲量、消聲器的消聲量、房間混響時(shí)間等聲學(xué)參數(shù)或性能進(jìn)行間接測(cè)量。1）基本測(cè)量系數(shù) 聲壓測(cè)量中最常用的是聲級(jí)計(jì)。聲級(jí)計(jì)主要由傳聲器、前置放大器、衰減器、測(cè)量放大器、計(jì)數(shù)網(wǎng)絡(luò)和表頭組成。聲級(jí)計(jì)可以單獨(dú)使用，也可與其他儀器配合使用。在聲級(jí)計(jì)上一般提供信號(hào)外接插孔，將放大器后的信號(hào)輸出供磁帶記錄儀、頻譜分析儀、電平記錄儀等記錄分析。 傳聲器是聲電換能裝置，根據(jù)工作原理不同可分為聲壓式、壓差式和組合式。其中電容式傳聲

17、器在聲學(xué)測(cè)量中應(yīng)用最普遍。電容式傳聲器由膜片固定在封閉腔上構(gòu)成，在腔壁上有一小平衡孔，用以保持腔內(nèi)平均壓強(qiáng)與周圍環(huán)境大氣壓強(qiáng)P0相等，膜片受力僅取決于外側(cè)的聲壓p，膜片與其后幾十微米處的極板構(gòu)成一個(gè)微小電容，在兩極間加上固定的極化電壓。在聲壓p的擾動(dòng)下，膜片發(fā)生振動(dòng)，兩極板間的距離發(fā)生改變亦使兩極間電容改變，所以聲壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙輦髀暺鞯妮敵鲭妷盒盘?hào)。描述傳聲器的技術(shù)特性指標(biāo)主要有靈敏度、頻率特性和指向特性。靈敏度定義為傳聲器膜片上受到1Pa聲壓時(shí)在負(fù)載阻抗上產(chǎn)生的電壓，單位為V/Pa。根據(jù)測(cè)量方法不同分為聲壓靈敏度和聲場(chǎng)靈敏度，前者為輸出電壓與實(shí)際聲場(chǎng)（被傳聲器干擾后的聲場(chǎng)）作用于膜片上的聲

18、壓之比，后者為輸出電壓與傳聲器未放入聲場(chǎng)時(shí)原聲場(chǎng)（未被傳聲器干擾的聲場(chǎng)）在該點(diǎn)的聲壓之比。應(yīng)該注意兩種靈敏度的應(yīng)用場(chǎng)合和校正方法都不一樣，實(shí)際上在聲波頻率較低時(shí)，即傳聲器的尺寸和聲波波長(zhǎng)相比可以忽略，傳聲器置入聲場(chǎng)的干擾可忽略，則聲壓靈敏度和聲場(chǎng)靈敏度在數(shù)值上一樣。若在擴(kuò)散場(chǎng)或高混響場(chǎng)內(nèi)測(cè)量時(shí)，應(yīng)使用聲壓靈敏度，它的校正要在耦合腔內(nèi)進(jìn)行。一般電容傳聲器的靈敏度為150mV/Pa。頻率特性是指?jìng)髀暺黛`敏感度與頻率之間的關(guān)系曲線。在各種傳聲器中，電容傳聲器的頻率特性最寬而平直，其頻率下限主要取決于負(fù)載電阻，電阻越大頻率下限越低，其頻率上限主要取決于傳聲器振動(dòng)系統(tǒng)的共振頻率。電容式傳聲器的使用頻率下

19、限可達(dá)3Hz，上限可達(dá)140kHz。指向特性是當(dāng)聲波以q角入射時(shí)，傳聲器靈敏度Eq與軸向入射（q=0）時(shí)軸向靈敏度E0的比值，常用指向性因數(shù)來表述。指向性因數(shù)定義為沿傳聲器軸向傳來的某頻率的聲波所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)平方與從各個(gè)方向同時(shí)射來的同頻率、同均方根聲壓的聲波所引起的電勢(shì)平方之比。電容式傳聲器可以看作是無指向性傳聲器，但當(dāng)傳聲器直徑與聲波波長(zhǎng)相比不可忽略時(shí)，電容式傳聲器呈現(xiàn)比較明顯的指向性，聲波頻率越高，其指向性越明顯。使用傳聲器時(shí)另一個(gè)值得注意的問題是極化電壓。不同廠家不同型號(hào)的電容傳聲器所使用的極化電壓差別很大，例如圖產(chǎn)CH11、CHl2型極化電壓為直流200V，而CH33的極化電壓僅為直

20、流28 V 。國(guó)外的電容傳聲器極化電壓也有200V、60V和28V等好幾種。如果在低極化電壓的聲級(jí)計(jì)配接器上使用高極化電壓的傳聲器，則傳聲器靈敏度大大降低，甚至不能工作。如果在高極化電壓的聲級(jí)計(jì)配接器上使用低極化電壓的傳聲器，則電容式傳聲器膜片很容易被高壓擊穿。因此，為聲級(jí)計(jì)更換傳聲器應(yīng)特別注意極化電壓是否相符。設(shè)置計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是為了進(jìn)行計(jì)權(quán)聲級(jí)的測(cè)量，實(shí)際上計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)就是具有計(jì)權(quán)曲線給定的頻響特性的濾波器。在許多聲級(jí)計(jì)上還設(shè)置有倍頻帶濾波器。通過選擇開關(guān)可以使某個(gè)倍頻帶的帶通濾波器參加工作，從而表頭指示的為該倍頻帶的聲級(jí)，記錄下各個(gè)倍頻帶的測(cè)量值可給出噪聲的倍頻程譜。 以上為聲級(jí)計(jì)的基本測(cè)量系統(tǒng)，

21、實(shí)際上使用的聲級(jí)計(jì)品種型號(hào)繁多、各有特點(diǎn)，可分為普通聲級(jí)計(jì)、精密聲級(jí)計(jì)、脈沖精密聲級(jí)計(jì)和積分聲級(jí)計(jì)等幾大類。使用時(shí)應(yīng)根據(jù)測(cè)量噪聲的特點(diǎn)和要求進(jìn)行認(rèn)真選擇。2）聲壓級(jí)的測(cè)量進(jìn)行聲壓級(jí)測(cè)量時(shí)，首先應(yīng)對(duì)將測(cè)量的噪聲作大致了解，根據(jù)噪聲特性和測(cè)量要求選擇適當(dāng)?shù)穆暭?jí)計(jì)。例如對(duì)于穩(wěn)態(tài)噪聲可選擇普通聲級(jí)計(jì)或精密聲級(jí)計(jì)，對(duì)于非平穩(wěn)的或脈沖噪聲可選擇脈沖聲級(jí)計(jì)，對(duì)于波動(dòng)的或定常連續(xù)的噪聲可選擇積分聲級(jí)計(jì)，若要求測(cè)量精度值高于1dB，就應(yīng)選精密型聲級(jí)計(jì)。進(jìn)一步還應(yīng)考慮測(cè)量環(huán)境，如溫度、濕度、風(fēng)力、振動(dòng)、電磁場(chǎng)等條件，以便確定適用的聲級(jí)計(jì)、傳聲器和輔件等。在測(cè)量過程中應(yīng)注意考慮以下四點(diǎn)影響：傳聲器的指向性。在許多場(chǎng)

22、合下測(cè)量，聲波的入射方向是變化的或難以確定的，例如汽車駛過時(shí)的聲音。車間內(nèi)機(jī)器噪聲的測(cè)量（存在各種反射聲或多個(gè)聲源）等，都無法確切知道聲波的入射方向。當(dāng)聲波頻率低于3000Hz，使用電容式傳聲器可以不考慮指向性問題，否則應(yīng)設(shè)法改善傳聲器的指向性。常用的方法是使用無規(guī)入射校正器，或更換直徑較小的傳聲器。聲反射作用的影響。聲級(jí)計(jì)本身的外殼形狀對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響一般較小，但測(cè)量者作為聲反射物對(duì)測(cè)量結(jié)果有顯著影響，在200700Hz之間影響最明顯，使測(cè)量誤差達(dá)23dB。人距傳聲器越近，干擾越嚴(yán)重。臨近聲級(jí)計(jì)的其他反射物也影響測(cè)量結(jié)果。因此，在測(cè)量時(shí)應(yīng)設(shè)法使人、聲級(jí)計(jì)和傳聲器三者分開?？梢允褂醚由鞐U或延伸

23、電纜把傳聲器與殼體分開，但注意延伸電纜不能過長(zhǎng)，否則分布電容太大，影響靈敏度。也可以使用三腳架固定傳聲器或聲級(jí)計(jì)，避免人體接近。必須手持聲級(jí)計(jì)測(cè)量時(shí)，應(yīng)保證傳聲器距人體 0.8m以上。 背景噪聲的影響。在進(jìn)行正式測(cè)量之前必須先測(cè)量背景噪聲，然后與測(cè)量試驗(yàn)對(duì)象的噪聲進(jìn)行比較。若聲壓級(jí)相差10dB以上，可忽略背景噪聲的影響；若聲壓級(jí)相差在310dB之間，則應(yīng)進(jìn)行背景噪聲修正；若聲壓級(jí)相差低于3dB，測(cè)量無效，應(yīng)該采取設(shè)立聲屏障、關(guān)閉背景噪聲源，選取適當(dāng)測(cè)點(diǎn)等措施使背景噪聲降低。風(fēng)的影響。若測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)有風(fēng)，則會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)量精度。在低速風(fēng)時(shí)可使用防風(fēng)罩。在固定方向的高速風(fēng)時(shí)可使用鼻錐，在局部氣流作用時(shí)，

24、可適當(dāng)選取測(cè)點(diǎn)避開強(qiáng)氣流。2、 聲功率的測(cè)量計(jì)算方法噪聲源聲壓級(jí)的測(cè)量受很多因素制約，尤其聲場(chǎng)的影響最大。以能量為基礎(chǔ)，用噪聲源的聲功率級(jí)來描述聲源輻射噪聲的強(qiáng)度，則在本質(zhì)上就和測(cè)量距離及聲學(xué)環(huán)境無關(guān)，便于同類產(chǎn)品或不同類產(chǎn)品之間相互比較及聲源在任意聲場(chǎng)內(nèi)噪聲分布的預(yù)估。目前不少的汽車或機(jī)械產(chǎn)品都把聲功率級(jí)作為質(zhì)量考核的指標(biāo)之一。噪聲源的聲功率級(jí)，一般是由規(guī)定環(huán)境內(nèi)所測(cè)得的聲壓級(jí)計(jì)得到。不同聲學(xué)環(huán)境，聲功率的測(cè)量方法和計(jì)算公式也不相同。聲強(qiáng)測(cè)量的應(yīng)用，使聲功率級(jí)的測(cè)量走出了環(huán)境的限制，測(cè)量方法和數(shù)據(jù)處理都有所簡(jiǎn)化。1）自由聲場(chǎng)和半自由聲場(chǎng)中聲功率級(jí)的測(cè)量與計(jì)算該方法是在滿足自由場(chǎng)條件的消聲室或

25、滿足半自由場(chǎng)條件的半消聲室，室外開闊地域及大的空房間中測(cè)量聲噪聲源的聲功率級(jí)。通常采用的儀器有精密聲級(jí)計(jì)和倍頻程（或1/3倍頻程）濾波器等，在室外測(cè)量時(shí)還應(yīng)備有防風(fēng)罩。儀器在測(cè)量前和測(cè)量過程中應(yīng)進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)儀器的精度應(yīng)不低于0.5dB。被測(cè)對(duì)象的安裝，對(duì)自由場(chǎng)（消聲室），則安裝在自由場(chǎng)的中心附近；對(duì)于半自由聲場(chǎng)，則安裝在唯一的反射面（即地面）上，并應(yīng)距周圍其他反射而足夠遠(yuǎn)。由于聲源輻射聲功率大小與其安裝條件和安裝方式有關(guān)，一般應(yīng)接近實(shí)際使用狀態(tài)進(jìn)行安裝。安裝基臺(tái)具有較高的力阻抗，并與外界保持聲隔離。為了獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，在測(cè)量表面上，測(cè)點(diǎn)數(shù)應(yīng)盡量的多。對(duì)于自由聲場(chǎng)，測(cè)量表面為一一球面，其圓心為聲

26、源中心，半徑為測(cè)量距離r。該半徑r應(yīng)大于聲源最大尺寸或感興趣頻率的最大波長(zhǎng)（至少應(yīng)取1m），并保證球面上各離消聲室吸聲表面距離至少等于12感興趣頻率的相應(yīng)波長(zhǎng)。對(duì)于半自由聲場(chǎng)，測(cè)量表面為一半球面，其圓心為聲源中心底面，半徑為測(cè)量距離r，或距離聲源基準(zhǔn)箱（定義為包絡(luò)聲源的最小六面體，且底面在反射面上）。假想平面距離為d的六面體，其中前者用于小型的總成部件，后者用于整車和較大型的總成部件。在測(cè)量表面和測(cè)點(diǎn)布置好后即可利用聲級(jí)計(jì)測(cè)量各測(cè)點(diǎn)處的聲壓級(jí)。則測(cè)量表面上的平均聲壓級(jí)p為： (6-3-1)式中：n測(cè)量點(diǎn)總數(shù)。根據(jù)測(cè)量表面上的平均聲壓級(jí)、測(cè)量表面積S，利用下式即可求出聲源的聲功率級(jí)： (6-3-

27、2)式中：參考面積， =1m2。對(duì)于測(cè)量表面為球面或半球面的情形，上述公式簡(jiǎn)化為： (6-3-3)式中：r測(cè)量點(diǎn)與聲源中心的距離，m； K常數(shù)，對(duì)自由聲場(chǎng)K11，對(duì)半自由聲場(chǎng)K8。如果環(huán)境本底噪聲對(duì)測(cè)量有影響，則應(yīng)對(duì)平均聲壓級(jí)修正后再計(jì)算聲功率級(jí)。2)擴(kuò)散場(chǎng)中聲功率級(jí)的測(cè)量與計(jì)算擴(kuò)散場(chǎng)中聲功率級(jí)測(cè)量是在混響室內(nèi)進(jìn)行。因?yàn)樵诨祉懼懈鼽c(diǎn)的聲壓級(jí)基本上為恒定值，所以混響場(chǎng)中只能作聲功率級(jí)的測(cè)定。在滿足混響場(chǎng)中的測(cè)量條件下，采用精密聲級(jí)計(jì)測(cè)量各測(cè)點(diǎn)聲壓級(jí)并按式6-3-1取得平均聲壓級(jí)，則聲源聲功率級(jí)可用下式計(jì)算得出： （6-3-4）式中：混響時(shí)間，s；、參考時(shí)間及體積1s，1m3；V混響室體積，m3；

28、修正系數(shù)，其中為大氣壓（mbar）。3)半擴(kuò)散場(chǎng)中聲功率級(jí)的測(cè)量與計(jì)算半擴(kuò)散場(chǎng)是最普通的測(cè)試環(huán)境，適合于汽車整車、發(fā)動(dòng)機(jī)等較大型設(shè)備的噪聲檢查。在該條件下測(cè)量噪聲源的聲功率級(jí)，其測(cè)量表面的選取和測(cè)點(diǎn)布置與半自由聲場(chǎng)中相同。在聲功率計(jì)算時(shí)，除要進(jìn)行本底修正外，還需進(jìn)行聲場(chǎng)反射影響的修正。(1)基準(zhǔn)聲源修正法在聲功率級(jí)測(cè)量時(shí)，可以采用置換法，首先在消聲室中測(cè)定基準(zhǔn)聲源的聲功率級(jí)W0在半擴(kuò)散場(chǎng)中測(cè)量計(jì)算出噪聲源的平均聲壓級(jí)p；然后將基準(zhǔn)聲源放到被試噪聲聲源的同一位置(置換噪聲源)，什在相同的測(cè)點(diǎn)上測(cè)量計(jì)算出平均聲壓級(jí)p0；則p-p0為半擴(kuò)散場(chǎng)中的混響修正值。因此，被試噪聲源聲功率級(jí)為W： （6-3-

29、5）采用這種基準(zhǔn)聲源修正方法，不僅簡(jiǎn)單，而且比較準(zhǔn)確，但測(cè)點(diǎn)距聲場(chǎng)半反射面應(yīng)不小于1m。(2)聲場(chǎng)修正法首先在測(cè)量表面上測(cè)量各測(cè)點(diǎn)的聲壓級(jí)，并求取它們的平均值，即測(cè)量表面上平均聲壓級(jí)，然后按下式即可計(jì)算出聲源的聲功率級(jí)： （6-3-6）式中：r測(cè)點(diǎn)距聲源中心距離，m； R房間常數(shù)，a房間平均吸聲系數(shù)，S房間總表面積。在上述各種方法中，所測(cè)聲級(jí)如為總聲壓級(jí)、計(jì)權(quán)聲壓級(jí)或頻帶聲壓級(jí)，則計(jì)算得到的聲功率也相應(yīng)為總聲功率級(jí)、計(jì)權(quán)聲功率或頻帶聲功率級(jí)。4）聲功率測(cè)量的聲強(qiáng)法 常規(guī)的聲功率測(cè)量方法只能在一定的聲學(xué)環(huán)境中進(jìn)行，而采用聲強(qiáng)法測(cè)量聲功率則可以在有穩(wěn)定本底噪聲及機(jī)器近場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行，測(cè)量工作簡(jiǎn)便易行。聲

30、強(qiáng)和聲功率關(guān)系為W= (為各測(cè)量表面面積元）。當(dāng)聲源用一定的測(cè)量表面包圍時(shí)，聲源的聲功率W就等于包圍聲源的測(cè)量面積元與此面積元上聲強(qiáng)通量積之和，如圖6-3-1所示。圖6-3-1 聲強(qiáng)法當(dāng)聲源位于測(cè)量表面外側(cè)時(shí)，通過此封閉面的凈聲強(qiáng)通量為零（高斯定理）。即凡處于封閉測(cè)量表面以外的聲源，對(duì)測(cè)量封閉表面內(nèi)聲源的聲功率沒有影響，但此封閉表面內(nèi)不應(yīng)存在吸聲物質(zhì)。在采用聲強(qiáng)測(cè)量?jī)x測(cè)量聲強(qiáng)前，應(yīng)首先確定測(cè)量表面。表面與聲源的距離可以是任意的，只要保證測(cè)量面內(nèi)無其他聲源或吸聲物質(zhì)即可。測(cè)量表面上測(cè)點(diǎn)的分布視各點(diǎn)聲強(qiáng)均勻程度而定，如各測(cè)量點(diǎn)聲強(qiáng)差別較大，應(yīng)適當(dāng)增加測(cè)量點(diǎn)數(shù)。在聲強(qiáng)測(cè)量與聲功率計(jì)算時(shí)，可把測(cè)量表面

31、分為若干個(gè)面積元，并分別測(cè)取各面積元上測(cè)點(diǎn)的聲強(qiáng)，并求出它近似的平均值，則聲功率可由下式求出： （6-3-7）式中：第i個(gè)面積元的平均聲強(qiáng)； 第i個(gè)測(cè)量面積元；第i個(gè)測(cè)量面積元法線與該點(diǎn)聲強(qiáng)方向的夾角。如測(cè)量面取半球面，所取各測(cè)量面積元面積都相同，聲源中心與半球中心重合，并且使用聲強(qiáng)探頭進(jìn)行法向測(cè)量，上式可簡(jiǎn)化為：W=SI，S是測(cè)量面積，I是測(cè)量表面上的平均聲強(qiáng)，I=，n是測(cè)量面積元數(shù)。取得各分點(diǎn)測(cè)量面或總測(cè)量表面平均聲強(qiáng)，可以采用上述測(cè)取各離散點(diǎn)聲強(qiáng)而后平均的方法，也可以采用適當(dāng)調(diào)長(zhǎng)分析儀平均處理時(shí)間，而后用探頭掃描整個(gè)表面，從而直接測(cè)量平均聲強(qiáng)的方法。但在后一種方法中，探頭移動(dòng)速度應(yīng)均勻。

32、3、汽車噪聲源的識(shí)別目前，用于噪聲源識(shí)別的方法主要有消去法、頻譜分析法、聲強(qiáng)測(cè)量法、信號(hào)分析法(偏、相干函數(shù)、倒譜、譜陣等)等。 1)消去法 首先把附帶全部裝備的試驗(yàn)對(duì)象(如汽車、發(fā)動(dòng)機(jī)等)在一定條件下測(cè)定其總的工作噪聲，然后去除其中的一部分裝備或控制這部分噪聲傳出，再按同樣試驗(yàn)條件測(cè)量試驗(yàn)對(duì)象的工作噪聲，從兩次試驗(yàn)的聲變化值中算出其噪聲貢獻(xiàn)。 消去法去除部件噪聲影響的措施有兩種，即拆除該零件和采用隔聲材料屏蔽該零件。在實(shí)際中，只采用一種措施往往滿足不了試驗(yàn)的需要，常同時(shí)將兩種方法并用。 (1)消去法在整車噪聲源識(shí)別中的應(yīng)用 整車噪聲的測(cè)量是在其勻速行駛或加速行駛狀況下進(jìn)行的。在分解各組成聲源

33、時(shí)，首先應(yīng)測(cè)量整車噪聲，而后應(yīng)用消去法順序消去各組成聲源的噪聲。一般可消去風(fēng)扇噪聲（應(yīng)注意發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫）、排氣噪聲（應(yīng)注意各部分的密封及附加件的防振）、燃燒噪聲；分離發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、傳動(dòng)系噪聲、輪胎噪聲等。 (2)消去法在發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲源識(shí)別中的應(yīng)用 發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲測(cè)量一般在試驗(yàn)室內(nèi)、發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定工作條件下進(jìn)行。首先在帶有全部裝備情況下測(cè)量總噪聲，而后用順序消去方法求得各組成聲源噪聲。如可順序消去風(fēng)扇噪聲、進(jìn)氣噪聲、活塞敲擊噪聲、配氣機(jī)構(gòu)噪聲、燃燒噪聲（反拖）進(jìn)行測(cè)量。在只考慮發(fā)動(dòng)機(jī)各表面輻射情況時(shí)，可輔以鉛板覆蓋方法。 2)頻譜分析方法 汽車或發(fā)動(dòng)機(jī)各組成聲源的噪聲形成機(jī)理不同，使每個(gè)聲源的噪聲特點(diǎn)有相

34、當(dāng)差別，能量分布的頻譜范圍，中、低、高頻各不相同。如果了解各組成聲源噪聲頻譜特點(diǎn)，則從整車或發(fā)動(dòng)機(jī)的總噪聲譜可以分析出各組成部分的噪聲貢獻(xiàn)，從而找出主要聲源。 首先用1/3（1/1）倍頻程分析儀或各種窄帶分析儀器（常用FFT分析儀)，測(cè)量整車或發(fā)動(dòng)機(jī)在一定條件下工作的噪聲譜。其中儀器窄帶分析儀器具有更好的頻率分辨率，有利于正確判斷各組成部分噪聲貢獻(xiàn)。汽車各主要噪聲源噪聲主要頻率區(qū)域參見表6-3-1所列。由于汽車各噪聲源的頻率范圍不僅與其結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且和運(yùn)轉(zhuǎn)工況的關(guān)系很大，應(yīng)輔以一定的計(jì)算方法來推測(cè)。表6-3-1 汽車各主要聲源頻率范圍噪聲源頻率范圍備注燃燒500 8000汽油機(jī)集中在500 4

35、000Hz，柴油機(jī)范圍廣活塞敲擊2000 8000與轉(zhuǎn)速和缸數(shù)有關(guān)進(jìn)、排氣門500 2000與轉(zhuǎn)速和氣門有關(guān)冷卻風(fēng)扇200 2000與轉(zhuǎn)速和葉片數(shù)有關(guān)進(jìn)氣50 5000周期進(jìn)氣 1kHz排氣50 5000排氣渦流 1kHz噴油泵2000與轉(zhuǎn)速和分泵數(shù)有關(guān)齒輪4000與轉(zhuǎn)速、齒數(shù)有關(guān)輪胎5000子午線胎5001000Hz,斜交胎2500Hz左右車身300車身結(jié)構(gòu)5 30Hz，板件 30 300Hz求出這些聲源的基頻和各次諧波頻率，并與總噪聲譜比較來判定各組成噪聲的影響。3)信號(hào)分析方法在整車和各總成部件的噪聲測(cè)量中，常采用信號(hào)分析的方法識(shí)別噪聲源。一般的使用方法有頻譜分析法、倒譜分析法、相關(guān)分析

36、法、常(偏)相干分析法、數(shù)字濾波和小波分析。(1)相干函數(shù)法 在相關(guān)理論中，兩隨機(jī)信號(hào)之間的相關(guān)關(guān)系可以用互相關(guān)函數(shù)來描述，或用相干函數(shù)表示這兩個(gè)隨機(jī)信號(hào)在頻域的相關(guān)程度，判斷出各聲源來。在實(shí)際噪聲測(cè)量中，常常是復(fù)雜的多輸入單輸出系統(tǒng)，而且輸入噪聲源又可能在物理上是相關(guān)的。此時(shí)不僅要求出單輸入和輸出間的常相干函數(shù)，還要求除去其他影響后的偏相干函數(shù)，以正確判斷聲源。 (2)倒譜分析法 噪聲測(cè)量中測(cè)到的噪聲信號(hào)y(t)往往不是聲源信號(hào)本身，而是聲源信號(hào)x(t)被其他信號(hào)調(diào)制經(jīng)傳遞系統(tǒng)h(f)后到達(dá)測(cè)量點(diǎn)的輸出信號(hào)y(t)。在時(shí)域中，信號(hào)y(t)是x(t)和h(t)的卷積。卷積后波形比較復(fù)雜，因此常

37、將其轉(zhuǎn)入頻域處理其功率譜后，再進(jìn)行倒頻譜處理。 倒譜分析在回聲剔除、聲源識(shí)別、邊頻分離、機(jī)械故障診斷等方面被廣泛地應(yīng)用。 (3)轉(zhuǎn)速頻率譜陣 轉(zhuǎn)速頻率譜陣是按等轉(zhuǎn)速間隔排列的功率譜陣列，它能全面表示旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)范圍的噪聲特性，轉(zhuǎn)速頻率譜陣是坎貝爾圖的一種形式。在轉(zhuǎn)速頻率譜陣中，特征分量(與階數(shù)有關(guān)的頻率)將出現(xiàn)在由原點(diǎn)出發(fā)的一根根的射線上，在該線上形成“山脈”狀，從山脈中最高峰可以找到對(duì)應(yīng)最大噪聲的運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。同時(shí)，在轉(zhuǎn)速頻率譜陣中與階數(shù)無關(guān)的噪聲峰值則形成與轉(zhuǎn)速平行（頻率一定）的“山脈”，同樣，也可以從最高峰找到機(jī)械系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)最大噪聲的運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。當(dāng)兩條山脈相交時(shí)，其交匯點(diǎn)為最危險(xiǎn)點(diǎn)。 4)小波

38、分析 整車加速噪聲、發(fā)動(dòng)機(jī)每一循環(huán)的噪聲、制動(dòng)噪聲等都是一個(gè)非平穩(wěn)過程，在處理非平穩(wěn)過程的信號(hào)時(shí)，傳統(tǒng)的FFT方法將面臨困難。小波分析是近年來迅速發(fā)展起來的新興學(xué)科，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，這種分析技術(shù)將取代傳統(tǒng)的Fouricr分析，用它可分析、處理各種類型的信號(hào)，并已取得了顯著的效果。在小波分析中，可以用不同的“標(biāo)度”或“分辨率”觀測(cè)信號(hào)，所以小波分析對(duì)處理非平穩(wěn)過程的信號(hào)提供了有效的工具。 5)聲強(qiáng)測(cè)量法聲強(qiáng)測(cè)量法識(shí)別噪聲源是利用聲強(qiáng)的矢量性特點(diǎn)和聲強(qiáng)探頭的方向靈敏度來進(jìn)行的。當(dāng)聲強(qiáng)探頭在聲源附近移動(dòng)時(shí)，聲波入射角與傳聲器膜片外法向方向?yàn)?0時(shí)具有最小的方向靈敏度，輸出聲強(qiáng)為0。當(dāng)聲強(qiáng)探頭改變位

39、置并使其夾角小于或大于90時(shí)，聲強(qiáng)探頭輸出正或負(fù)聲強(qiáng)，且隨夾角增加(在0180范圍內(nèi))，聲強(qiáng)絕對(duì)值增加。因此用聲強(qiáng)法能區(qū)分出聲波入射的方向，從而找出噪聲聲源。也可測(cè)量可能聲源左右兩邊位置的聲強(qiáng)譜，若某頻率上聲強(qiáng)峰值符號(hào)相反，即說明在兩側(cè)間有輻射該頻率的聲源存在。一般需再測(cè)量其振動(dòng)譜，就可判斷出聲源。對(duì)于復(fù)雜聲源，應(yīng)首先設(shè)置測(cè)量網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)上逐點(diǎn)測(cè)量聲強(qiáng)并繪制聲強(qiáng)矢量圖、聲強(qiáng)等高線和三維聲強(qiáng)圖，據(jù)此分析各主要噪聲頻率上的聲源。如圖6-3-2所示某發(fā)動(dòng)機(jī)聲強(qiáng)等高線和三維聲強(qiáng)圖。圖6-3-2 某發(fā)動(dòng)機(jī)聲強(qiáng)等高線和三維聲強(qiáng)圖第四節(jié) 整車、部件總成噪聲的測(cè)量方法 汽車噪聲測(cè)量方法是針對(duì)噪聲的評(píng)價(jià)參數(shù)和測(cè)

40、量目的而制定的。汽車經(jīng)常處于不同的行駛工況，在每種行駛工況下，汽車所輻射出的噪聲大小差別很大，汽車噪聲測(cè)量工況應(yīng)選取常用工況和最大噪聲工況，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/R 362和我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 149679都采用加速行駛噪聲和勻速行駛噪聲評(píng)價(jià)整車噪聲，此外也有用定置噪聲等參考評(píng)價(jià)。對(duì)于整車而言，控制其噪聲輻射必須從每個(gè)總成部件入手。汽車噪聲的主要聲源有發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、進(jìn)排氣噪聲、冷卻風(fēng)扇噪聲、輪胎噪聲、傳動(dòng)系噪聲、制動(dòng)器噪聲、車身振動(dòng)噪聲等。為了研究這些零部件或總成噪聲輻射機(jī)理，評(píng)價(jià)其噪聲水平，進(jìn)一步控制噪聲，必須制定適當(dāng)?shù)臏y(cè)量方法。 完整的測(cè)試方法一般均包括測(cè)量場(chǎng)地、條件、使用儀器、使用工況、測(cè)點(diǎn)布置及

41、數(shù)據(jù)處理等規(guī)定。汽車總成和零部件噪聲測(cè)量有兩種方法，即裝車試驗(yàn)和專項(xiàng)臺(tái)架試驗(yàn)。所謂裝車試驗(yàn)，就是將被試驗(yàn)總成或零部件裝于配套的汽車上，然后測(cè)量整車噪聲變化，以考查其噪聲大小或?qū)φ囋肼暤挠绊?。而專?xiàng)臺(tái)架試驗(yàn)，就是將研究對(duì)象裝于專用試驗(yàn)臺(tái)上，并模擬實(shí)際使用狀態(tài)或規(guī)定工況，以測(cè)量其噪聲。1、整車噪聲測(cè)量整車噪聲是由多個(gè)不同的聲源構(gòu)成的總的噪聲，各聲源所占總噪聲的比例各不相同，如圖6-4-1所示。圖6-4-1 某國(guó)產(chǎn)載貨車車外加速度噪聲聲源分解a) 聲源分解圖 ；b) 聲源所占的比例1）整車道路噪聲測(cè)量在整車評(píng)價(jià)與聲源分析工作中最常用的是整車道路噪聲試驗(yàn)（表6-4-1）。2)整車室內(nèi)噪聲測(cè)量為了避免

42、室外試驗(yàn)受環(huán)境影響的情況，整車噪聲試驗(yàn)也可在半自由聲場(chǎng)條件的大型半消聲室內(nèi)進(jìn)行，并且在室內(nèi)裝備有模擬實(shí)際運(yùn)行所需要的儀器、設(shè)備，如轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)、通風(fēng)機(jī)及輪胎冷卻風(fēng)機(jī)等和適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)方法。消聲室內(nèi)全部設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)條件下本底噪聲應(yīng)低于60dB。在這種條件下測(cè)量的車輛噪聲精度高、重復(fù)性和可比性好。室內(nèi)整車噪聲測(cè)量一般用于汽車振動(dòng)和噪聲控制的研究。3)整車噪聲測(cè)量中的注意事項(xiàng)在道路試驗(yàn)中，環(huán)境影響比較大，應(yīng)注意風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、地面吸聲系數(shù)以及陽光照射的因素。在室內(nèi)噪聲測(cè)量中，試驗(yàn)方法應(yīng)模擬實(shí)際運(yùn)行工況與測(cè)量環(huán)境，尤其考慮聲像中心與測(cè)點(diǎn)位置的關(guān)系。在采用消去法分析聲源時(shí)，要注意消去順序，輔助措施不應(yīng)影響整車

43、噪聲的測(cè)量。表 6-4-1 整 車 噪 聲 測(cè) 量測(cè)量項(xiàng)目信號(hào)特征測(cè)量?jī)?nèi)容與目的測(cè)量環(huán)境與儀器試驗(yàn)方法加速噪聲寬頻、非穩(wěn)態(tài)車外遠(yuǎn)場(chǎng)生壓,整車評(píng)價(jià)與聲源分析半自由場(chǎng),聲級(jí)計(jì),發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表或車速儀QC/T58-93勻速噪聲非穩(wěn)態(tài)車外遠(yuǎn)場(chǎng)生壓,整車評(píng)價(jià)與聲源分析半自由場(chǎng),聲級(jí)計(jì),發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表或車速儀QC/T57-93車內(nèi)噪聲穩(wěn)態(tài)、低頻車生壓,整車評(píng)價(jià)與聲源分析半混響場(chǎng),聲級(jí)計(jì),低頻程濾波器,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表或車速儀GB/T1496-79定置噪聲非穩(wěn)態(tài),低頻車內(nèi)近場(chǎng)生壓,整車評(píng)價(jià)與聲源分析半自由場(chǎng),聲級(jí)計(jì),發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表GB/T14345-932、發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲測(cè)量1)發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲分析(1)發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲經(jīng)驗(yàn)公式柴油

44、機(jī)聲功率級(jí)經(jīng)驗(yàn)公式： (6-4-1)式中：W柴油機(jī)聲功率級(jí)； b柴油機(jī)標(biāo)定功率； b柴油機(jī)標(biāo)定轉(zhuǎn)速； n柴油機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速。 汽油機(jī)聲功率級(jí)經(jīng)驗(yàn)公式： (6-4-2)汽油機(jī)在最高轉(zhuǎn)速時(shí)的聲功率級(jí)與柴油機(jī)幾乎相等，但低轉(zhuǎn)速下比柴油機(jī)低。上述公式只是粗略的估計(jì)。 (2)發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲源在發(fā)動(dòng)機(jī)表面輻射噪聲中，主要是發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體表面和油底殼輻射，其次是缸頭、缸蓋罩等。燃燒噪聲聲強(qiáng)與壓力升高率的平方成正比，所以柴油機(jī)的噪聲高于汽油機(jī)，燃燒噪聲聲壓級(jí)與放熱率的對(duì)數(shù)成正比，且燃燒噪聲還與滯燃期、轉(zhuǎn)速負(fù)荷等有關(guān)。在過渡工況，燃燒噪聲明顯增加。機(jī)械噪聲主要是活塞敲擊、齒輪嚙合、配氣機(jī)構(gòu)的摩擦、沖擊、軸承工作等，機(jī)械噪聲

45、正比于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，另外結(jié)構(gòu)的共振也引起噪聲輻射。風(fēng)扇噪聲的主要影響因素是轉(zhuǎn)速、葉片弦長(zhǎng)、型線、夾角和葉片數(shù)，但導(dǎo)流罩的形狀、風(fēng)扇與導(dǎo)流的相對(duì)位置也很重要，尤其是護(hù)風(fēng)圈與散熱器的間隙嚴(yán)重影響噪聲的輻射，還造成風(fēng)量降低，合理的選擇散熱器也是減低噪聲的手段之一。進(jìn)、排氣噪聲是由壓力脈動(dòng)、氣流通過氣門時(shí)的渦流、邊界層氣流擾動(dòng)、排氣口噴注引起的。在整車試驗(yàn)中，還應(yīng)注意尾管的影響、消聲器壁面振動(dòng)輻射的噪聲也是重要聲源之一。2）發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲測(cè)量（表6-4-2）表 6-4-2 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 噪 聲 測(cè) 量測(cè)量項(xiàng)目激勵(lì)與噪聲的傳遞環(huán)境,內(nèi)容,儀器試驗(yàn)方法整機(jī)噪聲燃燒,機(jī)械,流體動(dòng)力的寬頻噪聲,脈沖激勵(lì)。經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體

46、，空氣輻射半自由場(chǎng)；聲功率測(cè)量；發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架及相應(yīng)儀器；整機(jī)噪聲評(píng)價(jià)，聲源分析GB 15737-1995GB 1859-89表面輻射同上，主要噪聲頻率1.6 4kHz，經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)表面輻射半自由場(chǎng)；聲功率測(cè)量；聲級(jí)計(jì)或聲強(qiáng)儀，濾波器，發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架及相應(yīng)儀器；整機(jī)噪聲評(píng)價(jià)，聲源分析GB 15737-1995GB 1859-89消去法或聲強(qiáng)法燃燒噪聲以中，低噪聲為主。由氣缸燃燒壓力激勵(lì)。經(jīng)缸蓋，缸套，活塞，活塞銷，連桿，曲軸，軸承傳遞，由氣缸蓋罩進(jìn)排氣歧管，機(jī)體水套壁板，飛輪，正時(shí)齒輪，曲軸箱 側(cè)壁、油底殼、機(jī)體水套板輻射半自由場(chǎng)；聲功率測(cè)量；聲級(jí)計(jì)或聲強(qiáng)儀，氣缸壓力傳感器，信號(hào)分析，電荷放大器，

47、發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架及相應(yīng)儀器；聲源分析1：消去法，先測(cè)預(yù)定工況噪聲，而后用電力測(cè)功器反拖到測(cè)量工況，再次測(cè)量，其噪聲；能量之差即燃燒噪聲。該法測(cè)量準(zhǔn)確度較低。 2：實(shí)驗(yàn)計(jì)算法，改變運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，如點(diǎn)火提前，求解方程組：即可求H和。 為發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲； 為燃燒噪聲。 為機(jī)械噪聲；H為傳遞函數(shù)。機(jī)械噪聲中，高頻噪聲。由活塞敲擊，活塞、連桿、曲柄不平衡慣性力，曲軸振動(dòng)，軸承缺陷，正時(shí)齒輪運(yùn)動(dòng)，凸輪軸運(yùn)轉(zhuǎn)，凸輪，挺柱，氣門運(yùn)動(dòng)激勵(lì)；經(jīng)軸承，曲軸箱前板、凸輪軸軸承傳遞；由機(jī)體水套壁板、曲軸箱側(cè)壁、油底殼、正時(shí)齒輪蓋、氣缸蓋罩輻射半自由場(chǎng)：聲功率測(cè)量：聲級(jí)計(jì)或聲強(qiáng)儀、汽缸壓力傳感器、信號(hào)分析、電荷放大器、發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)

48、架及相應(yīng)儀器；聲源分析消去法或?qū)嶒?yàn)計(jì)算法獲得，改變運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，如點(diǎn)火提前角，求解方程組： 即可求出H和冷卻風(fēng)扇噪聲旋轉(zhuǎn)噪聲（脈沖聲源），基頻： n ,n為風(fēng)扇轉(zhuǎn)速、渦流噪聲（四極子聲源），寬帶噪聲，主要峰值頻率：f v(v為氣流速度)。聲功率 （d為風(fēng)扇直徑）， 半自由場(chǎng)或自由場(chǎng)；聲源率測(cè)量；聲級(jí)計(jì)或聲強(qiáng)儀、濾波器、轉(zhuǎn)速儀等；冷卻風(fēng)扇噪聲分析、評(píng)價(jià)參考冷卻風(fēng)扇性能實(shí)驗(yàn)方法，進(jìn)行聲強(qiáng)法或消去法測(cè)量進(jìn),排氣噪聲空氣振動(dòng)、管壁振動(dòng)輻射噪聲，以低頻為主，基頻： n，n為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。影響因素：轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、進(jìn)排氣管。半自由場(chǎng)或自由場(chǎng)；聲壓測(cè)量；聲級(jí)計(jì)或聲強(qiáng)儀、濾波器、發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架及相應(yīng)儀器；進(jìn)、排氣噪聲分

49、析、評(píng)價(jià)QC/T 6301999；聲壓法，測(cè)點(diǎn)位置在排氣口方向、0 . 5 1m處；若有雙排氣口時(shí)，測(cè)點(diǎn)應(yīng)在兩個(gè)排氣口中心處。一般原則是測(cè)點(diǎn)到排氣口距離應(yīng)大于3倍于管口直徑，測(cè)量不應(yīng)受到氣流的影響，傳聲器膜片應(yīng)朝向排氣口。進(jìn)排氣消聲器性能評(píng)價(jià)，測(cè)量插入損失的方法發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)噪聲測(cè)量一般是在試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，若試驗(yàn)室為普通試驗(yàn)室，則其房間常數(shù)R應(yīng)大于或等于4S（S為測(cè)量表面積）。測(cè)量時(shí)，將發(fā)動(dòng)機(jī)安裝于與測(cè)功機(jī)及周圍地板分開的單一基礎(chǔ)上，并將其排氣用長(zhǎng)管引出室外，以避免其他振動(dòng)的傳入和排氣噪聲的干擾。本底噪聲應(yīng)小于3dB（A）。發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲主要包括空氣動(dòng)力噪聲（進(jìn)氣、排氣與風(fēng)扇噪聲）和表面噪聲（燃燒與機(jī)械

50、噪聲），表面噪聲的發(fā)生和傳播如圖6-4-2所示。圖6-4-2 某柴油發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生與傳播消聲器測(cè)量點(diǎn)布置如圖6-4-3所示。圖6-4-3 消聲器噪聲測(cè)量點(diǎn)布置3、輪胎噪聲測(cè)量 輪胎噪聲是輪胎在滾動(dòng)過程中形成的，主要包括三部分：空氣擾動(dòng)噪聲、輪胎結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲及路面噪聲。 1)輪胎噪聲分析 輪胎快速滾動(dòng)時(shí)對(duì)其周圍空氣形成擾動(dòng)，輻射出噪聲。由于輪胎胎面有各種不同的花紋，當(dāng)輪胎胎面與地面接觸時(shí)，胎面受壓縮、拉伸，形成泵氣、吸氣效應(yīng)。這種泵吸效應(yīng)在輪胎滾動(dòng)過程中周期性發(fā)生，在空氣中形成疏密波，即輻射出噪聲。由于空氣泵吸時(shí)的流速很高，這種噪聲相當(dāng)大，一般認(rèn)為它是形成輪胎噪聲重要的因素，其基頻與汽車行駛速度、輪

51、胎圓周上的溝槽數(shù)成正比，與輪胎的有效半徑成反比。另外，輪胎結(jié)構(gòu)的彈性振動(dòng)也輻射噪聲，其中輪胎的徑向振動(dòng)是最重要的因素，周向振動(dòng)主要影響高頻噪聲。汽車在平滑路面上起步、緊急制動(dòng)或急轉(zhuǎn)彎時(shí)，輪胎與地面接觸摩擦引發(fā)局部激振從而輻射噪聲。 影響輪胎噪聲輻射的因素有輪胎種類、結(jié)構(gòu)、花紋和輪胎材料、輪胎滾動(dòng)速度、載荷、沖氣壓力、路面狀況等，其中最重要的因素是花紋形式與路面狀況。各種花紋形式的輪胎與不同路面相互作用可使輪胎噪聲級(jí)和噪聲頻譜有很大的變化。 2） 輪胎噪聲測(cè)量方法(表6-4-3)表6-4-3 輪 胎 噪 聲 測(cè) 量測(cè)量項(xiàng)目測(cè) 量 環(huán) 境 與 儀 器試 驗(yàn) 方 法整車遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量半自由場(chǎng)；聲級(jí)計(jì)、輪速

52、儀、倍頻程濾波器消去法；被試車發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，變速器空擋，由牽引車等速拖行，牽引繩足夠長(zhǎng)。測(cè)點(diǎn)布置參考整車噪聲測(cè)量點(diǎn)（該輪胎噪聲中包括部分傳動(dòng)系噪聲）。適合輪胎噪聲對(duì)比試驗(yàn)整車近場(chǎng)測(cè)量半自由場(chǎng)；聲級(jí)計(jì)、輪速儀、倍頻程濾波器測(cè)量輪胎泵吸及振動(dòng)所輻射噪聲，傳聲器近場(chǎng)安裝，被試車等速行駛。一般用于輪胎噪聲形成機(jī)理的研究，適合輪胎噪聲對(duì)比試驗(yàn)拖車近場(chǎng)測(cè)量半自由場(chǎng)；聲級(jí)計(jì)、輪速儀、倍頻程濾波器被試輪胎裝于專用拖車內(nèi)，傳聲器近場(chǎng)安裝于半自由聲場(chǎng)條件的車廂內(nèi)側(cè)。裝有被試輪胎的拖車由牽引力等速拖行，可精確測(cè)量輪胎噪聲的大小和頻譜。一般適用于輪胎研究部門應(yīng)用室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)量半自由場(chǎng)；聲級(jí)計(jì)、輪速儀、倍頻程濾波器、加載裝

53、置、低噪聲轉(zhuǎn)鼓被試輪胎裝于半消室內(nèi)的加載裝置上，輪胎以一定壓力與轉(zhuǎn)鼓接觸，在轉(zhuǎn)鼓接觸下實(shí)際模擬汽車輪胎使用狀況。測(cè)點(diǎn)在輪胎與轉(zhuǎn)鼓接觸面的后方或室內(nèi)適當(dāng)位置上，進(jìn)行輪胎噪聲形成機(jī)理、各種參數(shù)影響及某種輪胎輻射噪音能力的評(píng)價(jià)研究，精度高易于控制目前，在我國(guó)輪胎噪聲還沒有統(tǒng)一的測(cè)量方法。從國(guó)際上看，輪胎噪聲測(cè)量方法大體有四種，即整車遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量法、整車近場(chǎng)測(cè)量法、拖車近場(chǎng)測(cè)量法和室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)量法等。輪胎噪聲測(cè)量主要是為了聲源評(píng)價(jià)與分析。 3 )輪胎噪聲測(cè)量中的注意事項(xiàng) 注意傳聲器的安裝和位置，要求傳聲器振動(dòng)小，與輪胎和地面的距離選擇恰當(dāng)；為消除車輛行駛時(shí)傳聲器附近空氣流動(dòng)的影響，試驗(yàn)時(shí)傳聲器一定要帶風(fēng)罩。

54、近場(chǎng)測(cè)量的信號(hào)，僅為輪胎泵吸及振動(dòng)所輻射噪聲，不是全部輪胎噪聲。拖車近場(chǎng)測(cè)量法測(cè)量輪胎噪聲時(shí)，為減少牽引車輛噪聲影響，牽引車的排氣消聲器應(yīng)采用屏蔽措施。輪胎噪聲做近場(chǎng)測(cè)試時(shí)，一般傳聲器離路面20cm，離輪胎(徑向)15cm，傳聲器用電纜接到聲級(jí)計(jì)，如圖6-4-4所示。圖6-4-4 輪胎噪聲室內(nèi)試驗(yàn)1-驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)；2-傳動(dòng)皮帶；3-安全框架；4-吸聲層；5-光滑墻面；6-被試輪胎；7-模擬地面（轉(zhuǎn)鼓）4、傳動(dòng)系噪聲測(cè)量傳動(dòng)系噪聲源一般包括變速器、分動(dòng)器、傳動(dòng)軸、差速器等。1)齒輪噪聲分析 變速器和驅(qū)動(dòng)橋的噪聲，主要是齒輪嚙合過程中的沖擊與摩擦產(chǎn)生振動(dòng)并發(fā)出噪聲，或發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的扭振和工作齒輪承受交

55、變負(fù)荷使齒輪間正常嚙合關(guān)系遭到破壞，從而激發(fā)出噪聲。齒輪的加工誤差會(huì)使這種現(xiàn)象更為嚴(yán)重，會(huì)使軸產(chǎn)生彎曲振動(dòng)，并在軸承上引起動(dòng)負(fù)荷，最終傳給箱體，使之輻射出噪聲。 2)傳動(dòng)軸噪聲分析 發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)和振動(dòng)，變速器及驅(qū)動(dòng)橋等振動(dòng)的輸入，萬向節(jié)輸入和輸出轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的不均衡性，傳動(dòng)軸本身的不平衡等，都是引起傳動(dòng)軸振動(dòng)噪聲的重要原因。傳動(dòng)軸振動(dòng)噪聲的擴(kuò)散傳播主要有兩個(gè)途徑：一是經(jīng)傳動(dòng)軸的中間支承、變速器和后橋傳給車身及其他部件，引起更廣泛的振動(dòng)和噪聲；二是經(jīng)周圍空氣直接向外輻射噪聲。一般傳動(dòng)軸的噪聲能量是很小的，在傳動(dòng)系噪聲中不占主導(dǎo)地位。傳動(dòng)軸振動(dòng)主要是由于其質(zhì)量不平衡和彈性彎曲所致，因此研究傳動(dòng)軸噪聲時(shí)首先應(yīng)考慮傳動(dòng)軸剛度和動(dòng)平