羅方贊

摘要：本文首先介紹了板件聲學靈敏度的概念，然后分析了轎車車身噪聲控制中的聲學靈敏度數學模型得出貢獻系數數學模型，最后通過白車身結構噪聲分析實驗對其進行驗證。在白車身對聲源響應的測量實驗中，通過力錘激勵和體積聲源激勵兩種方式，記錄各點響應，通過測量獲得聲學靈敏度、板件強迫振動響應傳遞函數、板件振動輻射聲壓傳遞函數三個參數，通過分析計算，最終得出各測點的板件貢獻量。

Abstract： This paper introduced the conception of body panel acoustic sensitivity， then it analyzed acoustic sensitivity mathematical model in car body noise control and deduced contribution coefficient mathematical model， finally， verified it by structure noise analysis experiments of body-in-white. In measurement experiments that body-in-white response to sound source， through two methods， force hammer excitation and volume sound source excitation， record the points of the excitation responding， we got three parameters by measurements， they are acoustic sensitivity， transfer function of body panel forced oscillation response， and? transfer function of body panel oscillation radiate sound pressure， at last we obtained contribution of body panel of each measurement points by analytical calculation.

關鍵詞：白車身;板件聲學靈敏度;結構噪聲;聲場傳遞向量

Key words： body-in-white;body panel acoustic sensitivity;structure noise;acoustics transfer vector

中圖分類號：U467.49? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2020）20-0043-02

0? 引言

板件聲學靈敏度又稱聲場傳遞向量（ATV），即：當聲場是線性系統(tǒng)時，結構表面振動速度的線性輸入和聲場內某點聲壓輸出的關系。板件聲學靈敏度測試是靈敏度測試的一個重要方面，是改善車內聲學環(huán)境的常用方法。[1]轎車乘員艙主要由薄壁板件組成，因此研究薄板的振動特性對結構輻射噪聲有著十分重要的意義。薄板在激勵的作用下做穩(wěn)態(tài)振動時，會在媒質中產生擾動場，其運動會帶動其周圍媒質運動，即帶動均勻的、粘性不起主要作用的、無旋流動的理想氣體做運動，將振動能量傳遞出去。車身結構輻射噪聲由所有板件振動引起，車身板件不同區(qū)域對于乘員艙內部任意位置聲壓的貢獻是不相同的。在研究時，一般忽略各單元的振動相位不同給車內聲場帶來的影響，近似的認為振動大的部位是車內噪聲的主要聲源。在實際設計中，依據這種經驗進行修改，有時不能得到理想的結果。依據板件聲學貢獻分析，而進行板件結構修改當前正被汽車生產企業(yè)廣泛采用。根據板件貢獻量的正負貢獻區(qū)域，對不同壁板進行相應的聲學處理，以改善車內聲學環(huán)境，同時減少附加聲學處理的重量，滿足輕量化的要求。[2]

1? 理論原理

1.1 理論原理

板件聲學靈敏度測試是靈敏度測試的一個重要方面，是改善車內聲學環(huán)境的一種常見方法。[3]

ATV表征線性聲場中，聲場內某點聲壓級和表面振動速度之間建立的線性輸入——輸出關系，并對各板件的聲音貢獻量進行量化計算。而在試驗測試中，建立聲壓——激勵力傳遞函數的ATV更方便。結合試驗測試情況，根據板件在外力激勵下，在車內形成噪聲的過程，可以將公式聲學靈敏度H（？棕）=■分解為：

其中：H（？棕）：聲學靈敏度，結構表面振動速度的線性輸入和聲場內某點聲壓輸出的關系，在本研究中指由發(fā)動機右懸置安裝點力錘激勵下，乘員艙內駕駛員右耳位置的聲壓響應確定的聲壓傳涵。

HVF：板件強迫振動響應傳遞函數，結構表面振動速度的線性輸入和車身板件輸出的關系，本研究中指由發(fā)動機右懸置安裝點力錘激勵下，乘員艙內各板塊測點的振動響應確定的振動傳涵。

HPV：板件振動輻射聲壓傳遞函數，車身板件輸入和聲場內某點聲壓輸出的關系，根據互異性的原理，本研究中指由乘員艙內駕駛員右耳位置的聲源激勵下，乘員艙內各板塊測點的振動響應確定的聲振傳涵。

1.2 貢獻系數Ri

定義貢獻系數Ri為單元i的聲學靈敏度Hi，s（？棕）在總聲學靈敏度HP（？棕）上的投影，表示振動板件對總的聲壓貢獻程度，則可得：■

其中Hi，s（？棕）表示Hi，s（？棕）的模，HP（？棕）表示HP（？棕）的模，cos表示Hi，s（？棕）和HP（？棕）夾角的余弦值。

貢獻系數Ri的物理意義：當Ri為正，則板件測試單元的聲學靈敏度（聲壓）與總聲學靈敏度（總聲壓）同相，該測試單元為正貢獻區(qū)，隨著激勵增大，面板振動幅值增大，總聲壓隨之升高，是結構修改和阻尼降噪的關注區(qū)域;當Ri為負，則板件測試單元的聲學靈敏度（聲壓）與總聲學靈敏度（總聲壓）反相，該測試單元為負貢獻區(qū)，它的振動有衰減總聲壓的作用，對此區(qū)域要積極利用其特性來降噪，同時避免在其他結構修改后，使其轉變?yōu)檎舾袇^(qū)域;貢獻度Ri較小的區(qū)域為低貢獻區(qū)，此處對總聲壓的作用并不敏感，在結構修正中不是重點考察區(qū)域，作為觀察區(qū)域。

2? 實車測量

本次試驗樣車為某車型白車身，包含前風擋玻璃，不含四門兩蓋（左右側的車門、發(fā)動機蓋、后備箱蓋），車內的聲腔與車外是自由聯通的，可看作是自由聲場。

試驗時將樣品用橡皮繩懸掛在搭建好的測量支架上，樣品呈自由狀態(tài)，盡量消除影響樣品振動特性的因素。將低頻體積聲源放置于駕駛員位置，聲源中心與該處人耳（靠內側）平齊。

試驗需要通過測量獲得聲學靈敏度H（？棕）、板件強迫振動響應傳遞函數HVF板件振動輻射聲壓傳遞函數HPV三個參數，分兩輪測試獲得。

第一輪測試，先對發(fā)動機右懸置安裝點進行力錘激勵，記錄各響應點的頻響函數，獲得聲學靈敏度H（？棕）和板件強迫振動響應傳遞函數HVF。其中H（？棕）為發(fā)動機右懸置安裝點力錘激勵下，乘員艙內駕駛員右耳位置的聲壓傳遞函數，HVF為發(fā)動機右懸置安裝點力錘激勵下，車身壁板響應點振動傳遞函數。第二輪測試，利用體積聲源進行激勵，記錄各響應點的響應函數，從而獲得板件振動輻射聲壓傳遞函數HPV，即中低頻體積聲源激勵下，車身壁板響應點振動傳遞函數。

依據公式H（？棕）=HPVHVF，對測試獲得數據H（？棕），HVF，HPV進行分析計算，最終得出各測點的板件貢獻量。

3? 數據分析及結果

3.1 聲學靈敏度H（？棕）

板塊聲學靈敏度曲線見圖1。

由圖1可知，測試頻段范圍內存在多個共振頻率，本研究針對116Hz共振頻率進行分析。

3.2 分析頻率116Hz的貢獻量合成

116Hz測點貢獻量計算結果見表1、表2。

3.3 試驗結果分析

對上述試驗數據及分析進行綜合分析，得出如下結論：對116Hz的板塊貢獻量合成可知：對聲學靈敏度影響較大的正貢獻點主要集中在前地板板塊，因而前地板板塊為正貢獻區(qū);負貢獻點主要集中在頂蓋板塊，該區(qū)域為為負貢獻區(qū);防火墻板塊對該頻率的貢獻量合成很微小，為觀察區(qū)域。

4? 結論

該項目的實施，建立了基于板件聲學靈敏度的白車身試驗與分析能力，擴展了現有振動噪聲試驗分析功能。該項目的應用，掌握了板件聲學靈敏度分析技術，并將其應用到實際開發(fā)試驗工作中去，有助于車內噪聲的控制與研究。

參考文獻：

[1]陳卓群.汽車車內結構噪聲分析與控制方法研究[D].保定：華北電力大學，2014.

[2]陳明.試驗模態(tài)的車身結構[J].汽車工程師，2010（1）：43-45.

[3]陳永新，譚繼錦，陳劍，汪文江.轎車白車身模態(tài)試驗研究[J].汽車技術，2007，11：45-48.