CN108716985A - 一种声源模拟测试装置 - Google Patents

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张俊超
郭鑫
何伟娇
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Abstract

本发明涉及汽车排气***测试技术领域，具体公开了一种声源模拟测试装置，其中，所述声源模拟测试装置包括：鼓风机、阻性绝对***、声源箱、消声室、控制装置和采集装置，所述鼓风机和所述阻性绝对***的入口连接，所述声源箱的入口和所述阻性绝对***的出口连接，所述声源箱的出口与所述消声室的入口连接，所述消声室内设置有测试用消声样件和麦克风，所述采集装置和所述麦克风连接，所述声源箱内设置有喇叭，所述控制装置分别和所述喇叭以及所述采集装置连接。本发明提供的声源模拟测试装置考虑了发动机、气流的影响，提高了降噪性能的验证速度。

Description

一种声源模拟测试装置
技术领域
本发明涉及汽车排气***测试技术领域，尤其涉及一种声源模拟测试装置。
背景技术
目前汽车排气***的NVH性能测试如***损失测试、怠速噪声测试、加速噪声测试等主要依靠发动机台架配合消声室完成或者直接在整车转鼓实验室里完成测试。虽然实验准确度能够保证，但是实验成本高、实验时间长，且经常受发动机资源短缺的制约。尤其是整车转鼓实验室的造价非常高，许多企业不具备测试条件。因此，台架和整车转鼓均不适合研发阶段需要大量进行方案筛选、快速测试和低测试成本的要求。而目前存在的一些简易测试平台则只能采用白噪声声源进行***传递损失的测试，而无法考虑发动机、气流的影响。
因此，在测试硬件资源十分短缺的情况下，如何提供一种声源模拟测试装置以用于汽车排气***开发阶段的NVH性能测试和研究成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种声源模拟测试装置，以解决现有技术中的问题。
作为本发明的一个方面，提供一种声源模拟测试装置，其中，所述声源模拟测试装置包括：鼓风机、阻性绝对***、声源箱、消声室、控制装置和采集装置，
所述鼓风机和所述阻性绝对***的入口连接，所述声源箱的入口和所述阻性绝对***的出口连接，所述声源箱的出口与所述消声室的入口连接，所述消声室内设置有测试用消声样件和麦克风，所述采集装置和所述麦克风连接，所述声源箱内设置有喇叭，所述控制装置分别和所述喇叭以及所述采集装置连接，
所述鼓风机能够根据不同的测试工况提供不同流速和流量的气流，所述阻性绝对***能够对所述鼓风机产生的噪声进行消除，所述喇叭能够在所述控制装置的控制下发出测试需要的各类噪声，所述气流以及所述喇叭发出的各类噪声通过所述声源箱进入到所述消声室，所述测试用消声样件能够对带有各类噪声的气流进行消声，所述麦克风能够采集所述测试用消声样件消声后的声音，并能够将采集到的声音发送至所述采集装置，所述采集装置能够将所述声音发送至所述控制装置，所述控制装置能够对采集到的所述声音进行分析，以得到所述测试用消声样件的消声分析结果。
优选地，所述声源模拟测试装置还包括连接管，所述连接管位于所述鼓风机和所述阻性绝对***之间，所述连接管能够将所述鼓风机的出口和所述阻性绝对***的入口连接。
优选地，所述声源模拟测试装置还包括流量调节阀，所述流量调节阀设置在所述鼓风机的气流出口处，所述流量调节阀能够调节所述鼓风机提供的气流的流量大小。
优选地，所述声源模拟测试装置还包括管道流体测量装置，所述管道流体测量装置设置在所述鼓风机和所述阻性绝对***之间的连接管上，所述管道流体测量装置能够测量所述连接管内的气流的压力、温度和流量。
优选地，所述声源模拟测试装置还包括第一连接法兰、第二连接法兰和第三连接法兰，所述第一连接法兰设置在所述阻性绝对***的入口处，所述第一连接法兰能够将所述阻性绝对***的入口与所述连接管连接，所述第二连接法兰设置在所述阻性绝对***的出口处，所述第二连接法兰能够将所述阻性绝对***和所述声源箱连接，所述第三连接法兰位于所述消声室内，所述第三连接法兰能够将所述声源箱的出口与位于所述消声室内的测试用消声样件连接。
优选地，所述阻性绝对***包括进气法兰、进气管、消声孔管、消声棉、消声垫、外筒体、内打孔筒体、出气管和出气法兰，所述进气法兰设置在所述进气管的入口处，所述进气法兰与所述第一连接法兰连接，所述进气管和所述消声孔管连接，所述消声孔管和所述出气管连接，所述出气管的出口处连接所述出气法兰，所述出气法兰与所述第二连接法兰连接，所述消声棉环绕所述消声孔管设置，所述内打孔筒体环绕设置在所述消声棉的外侧，所述外筒体套设在所述内打孔筒体的外侧，所述消声垫设置在所述内打孔筒体和所述外筒体之间。
优选地，所述声源箱包括声源箱进气法兰、声源箱进气管、声源箱外箱体、声源箱消声垫、声源箱内打孔箱体、声源箱出气管和声源箱出气法兰，所述声源箱外箱体套设所述声源箱内打孔箱体的外侧，所述声源箱消声垫位于所述声源箱内打孔箱体和所述声源箱外箱体之间，所述声源箱形成中空的腔体，所述腔体包括入口端和出口端，所述声源箱进气法兰与所述声源箱进气管的入口连接，所述声源箱进气法兰与所述第二连接法兰连接，所述声源箱进气管与所述入口端连接，所述出口端连接所述声源箱出气管，所述声源箱出气管的出口与所述声源箱出气法兰连接，所述声源箱出气法兰与所述第三连接法兰连接。
优选地，所述声源模拟测试装置还包括功率放大器，所述功率放大器的输入端与所述控制装置连接，所述功率放大器的输出端与所述喇叭连接，所述功率放大器能够将所述控制装置发出测试需要的各类噪声进行放大。
优选地，所述声源箱内设置两个喇叭，两个所述喇叭对称固定在所述声源箱内的隔板上，两个喇叭均与所述功率放大器的输出端连接，所述消声室内设置两个麦克风。
优选地，所述采集装置包括数据采集分析仪。
本发明提供的声源模拟测试装置，通过控制装置控制喇叭发出测试需要的各类噪声，用于进行***匹配发动机的降噪性能的测试，提高降噪性能的验证速度，使前期***NVH的研究摆脱发动机短缺的限制，同时能够实现开发阶段的大量设计方案筛选。另外，本发明提供的声源模拟测试装置，采用鼓风机提供气流，气流流量容易调节，控制精准，通用性好。且发明提供的声源模拟测试装置采用阻性绝对***消除了鼓风机工作时产生的部分机械振动噪声和全部高频气流噪声；测试样件直接放在一个消声室内完成最终的噪声性能测试，消声室能够最大程度的排除鼓风机及环境噪声对测试的影响。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的声源模拟测试装置的结构示意图。
图2为本发明提供的阻性绝对***的具体结构示意图。
图3为本发明提供的声源箱的具体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
作为本发明的一个方面，提供一种声源模拟测试装置，其中，如图1所示，所述声源模拟测试装置包括：鼓风机1、阻性绝对***6、声源箱9、消声室13、控制装置16和采集装置15，
所述鼓风机1和所述阻性绝对***6的入口连接，所述声源箱9的入口和所述阻性绝对***6的出口连接，所述声源箱9的出口与所述消声室13的入口连接，所述消声室13内设置有测试用消声样件11和麦克风12，所述采集装置15和所述麦克风12连接，所述声源箱9内设置有喇叭8，所述控制装置16分别和所述喇叭8以及所述采集装置15连接，
所述鼓风机1能够根据不同的测试工况提供不同流速和流量的气流，所述阻性绝对***6能够对所述鼓风机1产生的噪声进行消除，所述喇叭8能够在所述控制装置16的控制下发出测试需要的各类噪声，所述气流以及所述喇叭8发出的各类噪声通过所述声源箱9进入到所述消声室13，所述测试用消声样件11能够对带有各类噪声的气流进行消声，所述麦克风12能够采集所述测试用消声样件11消声后的声音，并能够将采集到的声音发送至所述采集装置15，所述采集装置15能够将所述声音发送至所述控制装置16，所述控制装置16能够对采集到的所述声音进行分析，以得到所述测试用消声样件11的消声分析结果。
本发明提供的声源模拟测试装置，通过控制装置控制喇叭发出测试需要的各类噪声，用于进行***匹配发动机的降噪性能的测试，提高降噪性能的验证速度，使前期***NVH的研究摆脱发动机短缺的限制，同时能够实现开发阶段的大量设计方案筛选。另外，本发明提供的声源模拟测试装置，采用鼓风机提供气流，气流流量容易调节，控制精准，通用性好。且发明提供的声源模拟测试装置采用阻性绝对***消除了鼓风机工作时产生的部分机械振动噪声和全部高频气流噪声；测试样件直接放在一个消声室内完成最终的噪声性能测试，消声室能够最大程度的排除鼓风机及环境噪声对测试的影响。
具体地，为了使得鼓风机1提供的气流能够进入到阻性绝对***6内，所述声源模拟测试装置还包括连接管3，所述连接管3位于所述鼓风机1和所述阻性绝对***6之间，所述连接管3能够将所述鼓风机1的出口和所述阻性绝对***6的入口连接。
进一步具体地，为了实现对气流的流量的调节，所述声源模拟测试装置还包括流量调节阀2，所述流量调节阀2设置在所述鼓风机1的气流出口处，所述流量调节阀2能够调节所述鼓风机1提供的气流的流量大小。
为了实现对气流的压力、温度以及流量等参数的测量，所述声源模拟测试装置还包括管道流体测量装置4，所述管道流体测量装置4设置在所述鼓风机1和所述阻性绝对***6之间的连接管3上，所述管道流体测量装置4能够测量所述连接管3内的气流的压力、温度和流量。
为了实现连接与固定，所述声源模拟测试装置还包括第一连接法兰5、第二连接法兰7和第三连接法兰10，所述第一连接法兰5设置在所述阻性绝对***6的入口处，所述第一连接法兰5能够将所述阻性绝对***6的入口与所述连接管3连接，所述第二连接法兰7设置在所述阻性绝对***6的出口处，所述第二连接法兰7能够将所述阻性绝对***6和所述声源箱9连接，所述第三连接法兰10位于所述消声室13内，所述第三连接法兰10能够将所述声源箱9的出口与位于所述消声室13内的测试用消声样件11连接。
作为所述阻性绝对***6的具体实施方式，如图2所示，所述阻性绝对***6包括进气法兰61、进气管62、消声孔管63、消声棉64、消声垫65、外筒体66、内打孔筒体67、出气管68和出气法兰69，所述进气法兰61设置在所述进气管62的入口处，所述进气法兰61与所述第一连接法兰5连接，所述进气管62和所述消声孔管63连接，所述消声孔管63和所述出气管68连接，所述出气管68的出口处连接所述出气法兰69，所述出气法兰69与所述第二连接法兰7连接，所述消声棉64环绕所述消声孔管63设置，所述内打孔筒体67环绕设置在所述消声棉64的外侧，所述外筒体66套设在所述内打孔筒体67的外侧，所述消声垫65设置在所述内打孔筒体67和所述外筒体66之间。
作为所述声源箱9的具体实施方式，如图3所示，所述声源箱9包括声源箱进气法兰91、声源箱进气管92、声源箱外箱体93、声源箱消声垫94、声源箱内打孔箱体95、声源箱出气管95和声源箱出气法兰96，所述声源箱外箱体93套设所述声源箱内打孔箱体95的外侧，所述声源箱消声垫94位于所述声源箱内打孔箱体95和所述声源箱外箱体93之间，所述声源箱9形成中空的腔体，所述腔体包括入口端和出口端，所述声源箱进气法兰91与所述声源箱进气管92的入口连接，所述声源箱进气法兰91与所述第二连接法兰7连接，所述声源箱进气管92与所述入口端连接，所述出口端连接所述声源箱出气管95，所述声源箱出气管95的出口与所述声源箱出气法兰96连接，所述声源箱出气法兰96与所述第三连接法兰10连接。
具体地，为了实现噪声的放大，所述声源模拟测试装置还包括功率放大器14，所述功率放大器14的输入端与所述控制装置16连接，所述功率放大器14的输出端与所述喇叭8连接，所述功率放大器14能够将所述控制装置16发出测试需要的各类噪声进行放大。
需要说明的是，所述控制装置16具体可以为数据处理计算机，所述控制装置16能够预先存储录制的发动机的录音，然后将录制的发动机的录音通过功率放大器14传送至喇叭8。
具体地，所述声源箱9内设置两个喇叭8，两个所述喇叭8对称固定在所述声源箱9内的隔板上，两个喇叭8均与所述功率放大器14的输出端连接，所述消声室13内设置两个麦克风12。
优选地，所述采集装置15包括数据采集分析仪。
需要说明的是，采用相应发动机不同工况（怠速和加速）下的噪声文件作为输入。直接由电脑选取和操作，简单方便。使用2个喇叭扬声器作为声源，使用功率放大器控制噪声大小；喇叭扬声器外边采用内壁面填充消声棉的锥形消声箱赖进一步降低鼓风机噪声的影响以及2个喇叭扬声器的声波干涉。
还需要说明的是，所述消声室选用小型消声室，测试用***样件直接放在一个小型消声室内完成最终的噪声性能测试，小型的半消声室能够最大程度的排除鼓风机及环境噪声对测试的影响；本发明提供的声源模拟测试装置能够实现降噪性能的快速测试，方便研发阶段进行大量方案的筛选；且本发明提供的声源模拟测试装置采用高保真的噪声录音文件替代发动机声源，利用鼓风机替代发动机排气的影响，利用小型半消声室替降低环境噪声对试验的影响，成本低，精度高。
下面结合图1至图3对本发明提供的声源模拟测试装置的工作过程进行详细说明。
声源模拟测试装置前端部安装鼓风机1作为风源，通过流量调节阀2控制气流流量，鼓风机1通过连接管3和管道流体测量***4连接，管道流体测量***4用来测量管道内气体的压力、温度、流量等参数。连接管3后通过第一连接法兰5连接一个阻性绝对***6，阻性绝对***6尺寸较大，可认为其具有足够大的消声容积，能够完全消除鼓风机产生的噪声。阻性绝对***6后端通过第二连接法兰7和声源箱9连接，声源箱9内部安装有2个喇叭扬声器8，用来产生测试需要的各类噪声。喇叭扬声器作为声源固定在音箱内的隔板上，两个喇叭扬声器在主管道两侧对称放置，产生均匀声场。声源箱9后端管道接入一个小型半消声室13内部，并在消声室13内部通过第三连接法兰10连接测试用***样件11。小型半消声室13能够最大程度的隔绝鼓风机的噪声和环境噪声对测试结果的影响。测试用***样件11后按照测试标准安置两个麦克12（安置位置为距离排气关口端中心点45°、500mm）风进行测试。
鼓风机1按照发动机实际工况下的排气流量进行设置，稳态工况设置定排气流量，急加速和急减速工况可根据时间-流量变化曲线进行加载。流量、压力、温度等流体参数可以直接通过管道流体测量***4直接读取。
声源模拟测试装置采用录制好的高保真发动机排气噪声，并建立了不同排量、不同类型发动机的排气噪声数据库。声源模拟测试装置可以播放发动机排气噪声，并可以对试验件进行***损失、传递损失、怠速噪声、急加速噪声以及急减速噪声测试，误差在可控制的范围内。同时，通过该装置可以对试验件主要消声频段进行分析，可以对发动机噪声主要集中在哪种频段进行分析。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种声源模拟测试装置，其特征在于，所述声源模拟测试装置包括：鼓风机、阻性绝对***、声源箱、消声室、控制装置和采集装置，
所述鼓风机和所述阻性绝对***的入口连接，所述声源箱的入口和所述阻性绝对***的出口连接，所述声源箱的出口与所述消声室的入口连接，所述消声室内设置有测试用消声样件和麦克风，所述采集装置和所述麦克风连接，所述声源箱内设置有喇叭，所述控制装置分别和所述喇叭以及所述采集装置连接，
所述鼓风机能够根据不同的测试工况提供不同流速和流量的气流，所述阻性绝对***能够对所述鼓风机产生的噪声进行消除，所述喇叭能够在所述控制装置的控制下发出测试需要的各类噪声，所述气流以及所述喇叭发出的各类噪声通过所述声源箱进入到所述消声室，所述测试用消声样件能够对带有各类噪声的气流进行消声，所述麦克风能够采集所述测试用消声样件消声后的声音，并能够将采集到的声音发送至所述采集装置，所述采集装置能够将所述声音发送至所述控制装置，所述控制装置能够对采集到的所述声音进行分析，以得到所述测试用消声样件的消声分析结果。
2.根据权利要求1所述的声源模拟测试装置，其特征在于，所述声源模拟测试装置还包括连接管，所述连接管位于所述鼓风机和所述阻性绝对***之间，所述连接管能够将所述鼓风机的出口和所述阻性绝对***的入口连接。
3.根据权利要求2所述的声源模拟测试装置，其特征在于，所述声源模拟测试装置还包括流量调节阀，所述流量调节阀设置在所述鼓风机的气流出口处，所述流量调节阀能够调节所述鼓风机提供的气流的流量大小。
4.根据权利要求2所述的声源模拟测试装置，其特征在于，所述声源模拟测试装置还包括管道流体测量装置，所述管道流体测量装置设置在所述鼓风机和所述阻性绝对***之间的连接管上，所述管道流体测量装置能够测量所述连接管内的气流的压力、温度和流量。
5.根据权利要求2所述的声源模拟测试装置，其特征在于，所述声源模拟测试装置还包括第一连接法兰、第二连接法兰和第三连接法兰，所述第一连接法兰设置在所述阻性绝对***的入口处，所述第一连接法兰能够将所述阻性绝对***的入口与所述连接管连接，所述第二连接法兰设置在所述阻性绝对***的出口处，所述第二连接法兰能够将所述阻性绝对***和所述声源箱连接，所述第三连接法兰位于所述消声室内，所述第三连接法兰能够将所述声源箱的出口与位于所述消声室内的测试用消声样件连接。
6.根据权利要求5所述的声源模拟测试装置，其特征在于，所述阻性绝对***包括进气法兰、进气管、消声孔管、消声棉、消声垫、外筒体、内打孔筒体、出气管和出气法兰，所述进气法兰设置在所述进气管的入口处，所述进气法兰与所述第一连接法兰连接，所述进气管和所述消声孔管连接，所述消声孔管和所述出气管连接，所述出气管的出口处连接所述出气法兰，所述出气法兰与所述第二连接法兰连接，所述消声棉环绕所述消声孔管设置，所述内打孔筒体环绕设置在所述消声棉的外侧，所述外筒体套设在所述内打孔筒体的外侧，所述消声垫设置在所述内打孔筒体和所述外筒体之间。
7.根据权利要求5所述的声源模拟测试装置，其特征在于，所述声源箱包括声源箱进气法兰、声源箱进气管、声源箱外箱体、声源箱消声垫、声源箱内打孔箱体、声源箱出气管和声源箱出气法兰，所述声源箱外箱体套设所述声源箱内打孔箱体的外侧，所述声源箱消声垫位于所述声源箱内打孔箱体和所述声源箱外箱体之间，所述声源箱形成中空的腔体，所述腔体包括入口端和出口端，所述声源箱进气法兰与所述声源箱进气管的入口连接，所述声源箱进气法兰与所述第二连接法兰连接，所述声源箱进气管与所述入口端连接，所述出口端连接所述声源箱出气管，所述声源箱出气管的出口与所述声源箱出气法兰连接，所述声源箱出气法兰与所述第三连接法兰连接。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的声源模拟测试装置，其特征在于，所述声源模拟测试装置还包括功率放大器，所述功率放大器的输入端与所述控制装置连接，所述功率放大器的输出端与所述喇叭连接，所述功率放大器能够将所述控制装置发出测试需要的各类噪声进行放大。
9.根据权利要求8所述的声源模拟测试装置，其特征在于，所述声源箱内设置两个喇叭，两个所述喇叭对称固定在所述声源箱内的隔板上，两个喇叭均与所述功率放大器的输出端连接，所述消声室内设置两个麦克风。
10.根据权利要求8所述的声源模拟测试装置，其特征在于，所述采集装置包括数据采集分析仪。
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