汽车NVH分析与控制技术.ppt

吉林大学汽车工程学院吉林大学汽车工程学院吉林大学汽车工程学院吉林大学汽车工程学院吉林大学汽车工程学院吉林大学汽车工程学院吉林大学汽车工程学院吉林大学汽车工程学院吉林大学汽车工程学院吉林大学汽车工程学院一、声学基础
1、基本概念
1）声功率
指单位时间内声源辐射出来的总的声波能量，它表示声源的基本物理特性，单位是瓦（W）。
2）声压
声波在空气中传播过程中，引起空气质点振动，致使空气密度发生变化，空气压强就在大气压强附近迅速起伏变化，这个压强起伏部分称为声压。
p=pf-p0
3）声能密度
介质在单位体积内所包含的声能成为声能密度，它和声压之间的关系为：4)声强
单位时间内通过垂直于指定传播方向单位面积上的声音能量称为声强，单位为：W/m2。声强的大小与离开声源的距离有关。
对于自由场：I=p2rms/ρc
对于扩散场从某一方向通过单位面积的声强为：
I=p2rms/4ρc
5）点声源
如果声源的尺度远小于声源与接收器之间的距离，该声源就可以看成点声源。其声强随距离的变化关系为：
I=W/4r2
可见，声强反比于声源和接受器间的距离的平方，距离增加一倍则衰减6dB。2、噪声的量度与计算
1）声压级和声强级
声压和声强一样，都是用以10为底的对数标度来度量的称为声压级和声强级，单位用分贝（dB)表示。
声压级定义为：
Lp=20log(prms/p0)
式中：prms-为声压有效值；
p0-为基准声压等于2×10-5Pa
声强级定义为：
Lp=10log(I/I0)
式中：I-为待测声强；
I0-为基准声强等于10-12W/m2
声压级与声强级的关系：
LI=Lp+10log(400/ρ0c)
因ρ0c≈400Ns/m2，等号右边的第二项很小，所以声强级与声压级数值近似相等。
2)分贝的计算
当同时存在多个声源，或同一声源中存在多种频率成分时则需要求其合成声压（级）及声强（级）。
多个声源时，其合成的有效声压：
当存在几个相同声源时，其合成声压级为：从表2-1中可以看出，如果两个声源中的一个声压级超过另一个10dB以上时，较弱的声源可以忽略不计。可见，对有多个噪声源的汽车进行噪声控制时，必须首先识别和治理最主要的噪声源才会对汽车的整体噪声发生作用。
3）频谱
大多数噪声源发出的声音通常包含许多频率成分，进行噪声测量时，由传声器测得的噪声信号标定后为声压（级）的时间历程，为了便于了解噪声中包含的频率成份，可对上述声压—时间历程信号进行FFT变换，得到噪声信号的频谱，从频谱图中可以分析出噪声能量随频率的分布规律，并为噪声控制提供依据。图2-2噪声谱分析示意图4）倍频程与1/3倍频程
倍频程数n的定义为：n=log2(fH/fL)，当n=1时为倍频程，当n=1/3时为1/3倍频程。
中心频率定义为：f0=(fHfL)1/2
带宽
1/n倍频程是指以某个频率为中心的滤波器的带宽，并可以由以下公式计算获得：
带宽=[(2(1/n)-1)*中心频率]
上下限
对1/3倍频某个中心频率的滤波器，
上限频率为=中心频率*21/6,
下限频率=中心频率/21/6
倍频程和1/3倍频程的关系
图2-4倍频程和1/3倍频程的比较5）频域计权
在噪声的物理量度中，声压级是评价噪声强度的常用量，声压级越高，噪声越强。但人耳对噪声的感觉，不仅与声压级有关，还与频率、持续的时间等因素有关。人耳对高频率噪声较敏感，对低频率噪声较迟钝。声压级相同而频率不同的声音，很可能听起来是不一样的。
为了反映噪声的各种复杂因素对人的主观影响程度，需要有一个对噪声的评价指标。常用的评价指标有响度级和A计权声压级。其中最常用的是A计权。
A计权－是为模仿响度级为40phon的等响曲线的倒置曲线，它对低频声(500Hz以下)有较大衰减；
B计权－70phon等响曲线；
C计权－100phon等响曲线，主要用于评价特别响或低频为主的噪声；
线性计权－对原始测量信号没有施加任何计权的噪声级。图2-6频率计权曲线6）声学测试环境
媒质中有声波存在的区域叫声场。声场大致可分为自由场、混响场和压力场。
自由场：声波在任何方向无反射，声场各点接受的声音，仅有来自声源的直达声而无反射声。
开阔的旷野，周围较大范围内无反射物，可以近似为自由场。消声室是一种人为的自由场。消声室的四壁、顶棚和地板都有吸声能力很强的吸声材料或吸声尖劈，消声室可用来对声源、音响设备进行较准确的测量，是理想的声学测量设备。
混响场：声能量均匀分布，并在各个传播方向上做无规则传播的声场，称混响场。如混响室，混响室可用于测量材料的隔声、吸声性能、声源声功率。
压力场：当声波波长比所处腔体空间大时，声压分布均匀，此时称为压力场。当传声器插入声压级校准器中时，即是压力场。
本底噪声：是指被测对象噪声不存在时周围的环境噪声。试验时