李孟宇,陳 克,于海偉
(1.沈陽(yáng)理工大學(xué)汽車與交通學(xué)院,遼寧 沈陽(yáng)110159;2.喀左縣職業(yè)教育中心,遼寧 朝陽(yáng)122300)
汽車車內(nèi)噪聲是影響駕乘人舒適性的重要評(píng)價(jià)指標(biāo),發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)會(huì)通過(guò)懸置系統(tǒng)傳遞至駕駛室引發(fā)低頻結(jié)構(gòu)振動(dòng),從而產(chǎn)生車內(nèi)噪聲[1,2]。識(shí)別出經(jīng)懸置傳遞的振動(dòng)對(duì)車內(nèi)噪聲影響程度并有針對(duì)性的優(yōu)化改進(jìn),是有效降低車內(nèi)噪聲的關(guān)鍵。
本文針對(duì)一輛具有三點(diǎn)懸置的SUV車型進(jìn)行試驗(yàn)研究,在怠速工況下測(cè)得三個(gè)懸置點(diǎn)被動(dòng)側(cè)的振動(dòng)加速度和車內(nèi)噪聲聲壓數(shù)據(jù),基于相干性理論處理試驗(yàn)數(shù)據(jù),以相干系數(shù)為指標(biāo),量化識(shí)別噪聲源。
試驗(yàn)對(duì)象為某國(guó)產(chǎn)SUV汽車,測(cè)試設(shè)備為L(zhǎng)MS公司生產(chǎn)的數(shù)采前端設(shè)備、PCB公司的三向加速度傳感器和GRAS公司的ICP式聲壓傳感器,具體參數(shù)如表1所示。
表1 傳感器型號(hào)與技術(shù)參數(shù)
依據(jù)《聲學(xué)汽車車內(nèi)噪聲測(cè)量方法》(GB18679-2002)進(jìn)行傳感器布置與試驗(yàn),在懸置點(diǎn)被動(dòng)側(cè)布置加速度傳感器,在車內(nèi)駕駛員右耳處布置聲壓傳感器,具體布置如圖1所示。
圖1 振動(dòng)與噪聲測(cè)點(diǎn)布置
將試驗(yàn)車輛轉(zhuǎn)速控制為1 000 r/min,應(yīng)用LMS測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行振動(dòng)與噪聲信號(hào)采集,其中,數(shù)據(jù)采集與處理參數(shù)如下:采樣頻率6 400 Hz,采樣時(shí)間10 s,低通濾波器(200 Hz),進(jìn)行5組試驗(yàn)。采集處理后的車內(nèi)噪聲自功率譜如圖2所示。
圖2 車內(nèi)噪聲自功率譜
從圖2的車內(nèi)噪聲A計(jì)權(quán)聲壓自譜函數(shù)可知:怠速工況下,懸置被動(dòng)側(cè)振動(dòng)對(duì)車內(nèi)噪聲的影響主要集中在200 Hz以下的低頻段,在33 Hz和194 Hz頻率處車內(nèi)噪聲最明顯,分別達(dá)到40.34 dB和39.68 dB,是相干分析識(shí)別噪聲源的重點(diǎn)研究頻率。
(1)相干性理論
相干函數(shù)在頻域上用于評(píng)價(jià)系統(tǒng)輸入與輸出信號(hào)的因果性,相干系數(shù)(f)的計(jì)算公式為[3]
式中(f)為常相干系數(shù);Sx(yf)為信號(hào)x(t)和y(t)的互譜密度函數(shù);Sx(xf)和Sy(yf)分別為x(t)和y(t)的自譜密度函數(shù)。
(2)相干性分析
本次試驗(yàn)以三個(gè)懸置點(diǎn)的振動(dòng)加速度為輸入,以車內(nèi)噪聲聲壓值為輸出,建立的三輸入單輸出系統(tǒng)模型如圖3所示。
圖3 三輸入單輸出系統(tǒng)模型
試驗(yàn)車輛怠速1 000 r/min可視為穩(wěn)態(tài)工況,可以進(jìn)行相干分析,在圖3系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行常相干計(jì)算,求出的頻域下的常相干函數(shù)如圖4所示。
圖4 懸置振動(dòng)與車內(nèi)噪聲相干系數(shù)
觀察圖4常相干函數(shù)可以得出,在33 Hz下,左懸置振動(dòng)與車內(nèi)噪聲的相干系數(shù)為0.94,右懸置為0.89,后懸置為0.98;在194 Hz下左懸置振動(dòng)加速度與車內(nèi)噪聲的相干系數(shù)為0.98,右懸置為0.89,后懸置為0.98.經(jīng)相干性計(jì)算結(jié)果可知,車內(nèi)噪聲在33 Hz下的主要噪聲源是后懸置振動(dòng),在194 Hz下的主要噪聲源是左懸置和后懸置振動(dòng)。
綜合分析可得,后懸置在兩處頻率下相干系數(shù)均為0.98,是主要噪聲源,左懸置相干系數(shù)分別為0.94和0.98,是次要噪聲源。
試驗(yàn)結(jié)果表明:車內(nèi)噪聲在33 Hz和194 Hz頻率下聲壓值較高,以懸置點(diǎn)振動(dòng)加速度為輸入,車內(nèi)噪聲為輸出的相干性分析計(jì)算出輸入和輸出信號(hào)間的相干系數(shù),以相干系數(shù)為量化指標(biāo)分析,后懸置振動(dòng)是主要噪聲源,左懸置振動(dòng)次之。試驗(yàn)測(cè)試結(jié)合相干性分析識(shí)別噪聲源的研究方法為該理論結(jié)合試驗(yàn)的應(yīng)用研究提供借鑒。
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