CN109587618A - 一种主动降噪***稳定性测试方法及测试*** - Google Patents

一种主动降噪***稳定性测试方法及测试*** Download PDF

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陈少江
余文杰
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Abstract

本发明公开了一种主动降噪***稳定性测试方法及测试***，测试方法包括如下步骤：获得所述主动降噪***的噪声源，所述主动降噪***根据所述噪声源输出降噪信号；采集测试位置处经所述主动降噪***控制后的噪声信号，并对噪声信号进行分析；判断前一时刻与后一时刻的声压级相差是否超过设定值；若判断为是，重置所述主动降噪***，使所述主动降噪***输出下一时刻的降噪信号；若判断为否，所述主动降噪***继续输出当前时刻降噪信号。通过该主动降噪***稳定性测试方法可检测各种工况下该主动降噪***是否稳定，并根据反馈的结果来判断该主动降噪***出现不稳定的工况，从而提高该主动降噪***的工作范围以及工作可靠性。

Description

一种主动降噪***稳定性测试方法及测试***
技术领域
本发明涉及汽车主动噪声控制计算技术领域，具体涉及一种主动降噪***稳定性测试方法及测试***。
背景技术
随着汽车保有量的与日俱增，汽车已成为现代社会城市噪声污染的主要来源之一。近年来，我国汽车工业的迅速发展和高等级公路的大量修建，使汽车的平均行驶速度不断提高，导致汽车噪声越来越高，而车内噪声对于汽车的乘坐舒适性和用户满意程度的影响，也因此逐渐受到人们的关注。有关实验表明，车内噪声很容易使驾驶员和乘客产生紧张、心情烦躁、疲劳、注意力不集中等心理反应，降低了汽车的乘坐舒适性，对人的健康产生慢性危害，并且给汽车的行驶带来安全隐患。故汽车用户对汽车品质的要求也越来越高，对汽车噪声的控制对于汽车的用户体验具有较大影响。
相关研究表明，机动车内的低频噪声对人的健康影响最大，机动车辆室内低频噪声主要由发动机产生的低频周期噪声引起的。现有技术中，多采用”被动控制”方法对其进行控制，采取的措施大多能对车内的中、高频噪声进行有效的控制，但对低频噪声控制效果基本上都不明显。由于噪声主动控制技术作为一种能够有效地控制车室内低频噪声的方法，已逐渐成为汽车噪声控制的发展趋势。因此，有必要对噪声主动控制技术***的稳定性进行相关研究及可靠性验证。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的问题，提供一种主动降噪***稳定性测试方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种主动降噪***稳定性测试方法，其特征在于：所述测试方法包括如下步骤：
获得所述主动降噪***的噪声源，所述主动降噪***根据所述噪声源输出降噪信号；
采集测试位置处经所述主动降噪***控制后的噪声信号，并对噪声信号进行分析；
判断前一时刻与后一时刻的声压级相差是否超过设定值；
若判断为是，重置所述主动降噪***，使所述主动降噪***输出下一时刻的降噪信号；
若判断为否，所述主动降噪***继续输出当前时刻降噪信号。
优选地，采集各种工况下车内噪声信号，并对各种工况下噪声信号进行整合形成所述噪声源。
优选地，所述主动降噪***的输出降噪信号经功率放大得到扬声器激励信号，通过扬声器输出。
本发明还提供一种主动降噪***稳定性测试***，包括与所述主动降噪***电性连接的稳定性检测***。
优选地，所述主动降噪***包括：
噪声信息获取模块，用于获取各种工况下车内噪声信号；
控制信号构造模块，与所述噪声信息获取模块电性连接，用于将所述噪声信息获取模块获取的噪声信号进行整合，获得噪声源；
第一控制器模块，与所述控制信号构造模块电性连接，根据所述控制信号构造模块整合后的噪声源输出降噪信号；
扬声器模块，所述扬声器模块与所述第一控制器模块电性连接，所述第一控制器模块输出降噪信号经功率放大得到扬声器激励信号，通过所述扬声器模块输出；
所述稳定性检测***包括：
噪声数据获取模块，用于采集测试位置处经所述主动降噪***控制后的噪声信号；
数据实时分析模块，与所述噪声数据获取模块电性连接，用于对所述噪声数据获取模块采集的数据进行处理分析；
分析信息反馈模块，与所述数据实时分析模块电性连接，根据所述数据实时分析模块分析处理后的数据判断前一时刻与后一时刻的声压级相差是否超过设定值；
第二控制器模块，分别与所述分析信息反馈模块和所述第一控制器模块电性连接，根据所述分析信息反馈模块反馈的信息控制所述第一控制器模块的动作。
进一步地，所述稳定性检测模块还包括第一信息记录模块，所述第一信息记录模块与所述分析信息反馈模块电性连接，当所述分析信息反馈模块反馈前一时刻与后一时刻的声压级相差超过设定值时，所述第一信息记录模块记录工况运行的时间以及发生突变时刻，并自动统计发生突变的次数。
进一步地，所述稳定性检测模块还包括第二信息记录模块，当所述分析信息反馈模块反馈前一时刻与后一时刻的声压级相差未超过设定值时，所述第二信息记录模块记录实时信号。
优选地，所述测试***还包括封闭设置的消声室、放置在所述消声室中的第一麦克风和第二麦克风、设置在所述消声室的墙体上的第一扬声器和第二扬声器、设置在所述消声室中具有头枕的座椅，所述第一扬声器作为噪声源发出噪声信号，所述第二扬声器用于所述主动降噪***，发出降噪信号，所述第一麦克风设置在所述消声室的顶棚位置处，用于所述主动降噪***，所述第二麦克风分别设置在所述头枕的左右两侧，用于所述稳定性检测***，采集降噪后所述头枕位置处的噪声信号。
进一步地，人在所述消声室中的所述座椅上坐立时，人的面部朝向前方，所述第一扬声器设置在所述消声室的前面的墙体上并伸入到所述消声室中，所述第二扬声器有两个，两个所述第二扬声器分别放置在所述消声室的左右两侧的墙体上并伸入到所述消声室中。
进一步地，所述消声室包括前、后、左、右四面墙体和屋顶，四面所述墙体和所述屋顶的材料相同。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的主动降噪***稳定性测试方法可检测各种工况下该主动降噪***是否稳定，并根据反馈的结果来判断该主动降噪***出现不稳定的工况，从而提高该主动降噪***的工作范围以及工作可靠性。
附图说明
附图1为本发明的主动降噪***的组成图；
附图2为本发明的第一控制器模块的组成图；
附图3为本发明的稳定性检测***的组成图；
附图4为本发明的试验装置的主视图（外部）；
附图5为本发明的试验装置的主视图（透视）；
附图6为本发明的主动降噪***稳定性测试流程图。
具体实施方式
下面结合附图来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
如图1所示，本发明的主动降噪***包括噪声信息获取模块A01、控制信号构造模块A02、第一控制器模块A03和扬声器模块A04。噪声信息获取模块A01用于获取各种工况下车内噪声信号；控制信号构造模块A02与噪声信息获取模块A01电性连接，用于将噪声信息获取模块A01获取的噪声信号进行整合，获得噪声源；第一控制器模块A03与控制信号构造模块A02电性连接，根据控制信号构造模块A02整合后的噪声源输出降噪信号；扬声器模块A04与第一控制器模块A03电性连接，第一控制器模块A03输出信号经功率放大得到扬声器激励信号，通过扬声器模块A04输出。
第一控制器模块A03包括降噪模型输入模块C01、第一控制工况确定模块C02以及选取控制阶次模块C03，如图2所示。
本发明的主动降噪***稳定性测试***包括稳定性检测***，稳定性检测***与主动降噪***电性连接。如图3所示，稳定性检测***包括噪声数据获取模块K01、数据实时分析模块K02、分析信息反馈模块K03以及第二控制器模块K04，噪声数据获取模块K01用于采集测试位置处经主动降噪***控制后的噪声信号；数据实时分析模块K02与噪声数据获取模块K01电性连接，用于对噪声数据获取模块K01采集的数据进行处理分析；分析信息反馈模块K03与数据实时分析模块K02电性连接，根据数据实时分析模块K02分析处理后的数据判断前一时刻与后一时刻的声压级相差是否超过设定值；第二控制器模块K04分别分析信息反馈模块K03和第一控制器模块A03电性连接，用于根据信息反馈模块K03反馈发出的信息输出指令给第一控制器模块A03，控制第一控制器模块A03的动作，当分析信息反馈模块K03反馈前一时刻与后一时刻的声压级相差超过设定值时，第二控制器模块K04发送指令给第一控制器模块A03，当分析信息反馈模块K03反馈前一时刻与后一时刻的声压级相差未超过设定值时，第二控制器模块K04不发送指令给第一控制器模块A03。
稳定性检测***还包括第一信息记录模块K05，第一信息记录模块K05与分析信息反馈模块K03电性连接，当分析信息反馈模块K03反馈前一时刻与后一时刻的声压级相差超过设定值时，第一信息记录模块K05记录工况运行的时间以及发生突变时刻，并自动统计发生突变的次数。
稳定性检测***还包括第二信息记录模块K06，第二信息记录模块K06与分析信息反馈模块K03电性连接，当分析信息反馈模块K03反馈前一时刻与后一时刻的声压级相差未超过设定值时，第一信息记录模块K06记录实时信号。
该主动降噪***稳定性测试***还包括进行稳定性检测的试验装置，如图4和图5所示，试验装置包括封闭设置的消声室1、放置在消声室1中的第一麦克风2和第二麦克风3、设置在消声室1的墙体上的第一扬声器4和第二扬声器5、设置在消声室1中具有头枕的座椅6。
消声室1包括前、后、左、右四面墙体和屋顶，四面墙体和屋顶的材料相同。人在位于消声室1中的座椅6上坐立时，人的面部朝向前方，人的身体的左右两侧分别为消声室1的左、右墙体。
第一扬声器4设置在消声室1的前面的墙体上，并从前面的墙体伸入到消声室1中，第一扬声器4作为噪声源，发出噪声信号。第二扬声器5用于主动降噪***，通过第一控制器模块A03控制发声，该声音用于降噪；第二扬声器5有两个，两个第二扬声器5分别放置在消声室1的左右两侧的墙体上，并分别从左右两侧的墙体伸入到消声室1中。本实施例中，第一扬声器4和第二扬声器5均采用5寸的无源音响。
第一麦克风2设置在消声室1的顶棚位置处，用于主动降噪***。第二麦克风3分别设置在位于消声室1中的座椅6的头枕的左右两侧，用于稳定性检测***，以采集降噪后头枕位置处的噪声信号，为稳定性检测***提供实时的噪声信息。
图6示出了本发明的主动降噪***进行稳定性测试的流程示意图，其主要包括如下流程步骤：
（1）通过噪声信息获取模块A01采集各种工况下的车内噪声信号，以此信号作为主动降噪***的输入噪声信号。
测试工况包括车辆发动机启动后的静态和动态工况，静态工况至少包括怠速开关空调、定置、原地POT；动态工况至少包括匀速40-100km/h、缓加速POT、急加速WOT、Tip in/out。每个工况至少测试三组数据，每组至少测试10s，且测试时背景噪声要低于所测试工况噪声至少10dB（A）。
获取各工况下车内的噪声信号时，测点选在驾驶员头枕的左右两侧，通过对两个测点位置的噪声信号进行比对，可保证测试数据的准确性及可用性。
（2）在控制信号构造模块A02中对步骤（1）所获得的测试数据进行整合处理，得到主动降噪***的噪声源。试验时，该噪声源通过第一扬声器4输出到消声室1中。
将控制信号构造模块A02整合后的信号，经过功率放大后，得到扬声器激励信号，把该扬声器信号作为主动降噪***的噪声源。
信号在整合处理过程中要保证上一个工况与下一个工况之间切换时，两种声音信号的连续。待数据整理结束后，转换成主动降噪***可识别的文件格式。
（3）第一控制器模块A03根据噪声源得到控制后的输出降噪信号给扬声器模块A04。
第一控制器模块A03中的阶次控制模块C03，可选择降低信号的2阶、4阶、6阶中某一个阶次噪声或者多个阶次噪声，构造后的信号输出给扬声器模块A04。
（4）步骤（3）的输出信号经过功率放大后，得到扬声器激励信号，控制扬声器模块A04输出信号降噪，此处的降噪信号分别通过两个第二扬声器5进入到消声室1中。
（5）通过噪声数据获取模块K01实时采集消声室1中头枕左右两侧位置处控制后的噪声信号，此处的噪声信号通过两个第二麦克风3获得。
（6）在数据实时分析模块K02中对步骤（5）获得的噪声信号进行分析处理。
在数据实时分析模块K02中进行实时的傅里叶数据变换，对实时的傅里叶变换分析数据进行分析。
（7）在分析信息反馈模块K03中判断前一时刻与后一时刻的声压级相差是否超过设定值。
检测20-500Hz以内最大峰值降噪时实时的差值，计算公式如下式1所示；
Fa=Ft2- Ft1 （1）
式中：Fa表示降噪效果实时的差值，Ft1表示前一时刻傅里叶变换后最大峰值处的噪声值，Ft2表示在Ft1后的后一时刻傅里叶变换后最大峰值处的噪声值。本实施例中，前一时刻为前0.05s，后一时刻为后0.05s。
若该处的差值大于设定值时，本实施例中，设定值为2dB (A)，分析信息反馈模块K03输出反馈信息给第二控制器模块K04，同时第一信息记录模块K05记录工况运行的时间以及发生突变时刻，并自动统计发生突变的次数。
若该处的差值不大于设定值时，说明主动降噪***起到降噪作用，分析信息反馈模块K03不反馈信号，第二信息记录模块K06记录实时信息，第一控制器模块A03继续输出当前时刻噪声信号进行降噪处理。
（8）第二控制器模块K04根据信息反馈模块K03反馈的信息，输出相关控制主动降噪***的指令，该指令直接输入到第一控制器模块A03中，使第一控制器模块A03中当前时刻的控制参数清零，即使主动降噪***重新开始工作，主动降噪***中的第一控制器模块A03根据下一时刻的噪声信号输出降噪信号，重复步骤（4）~（8）。
如此循环进行多次，每次循环都包括所有工况，待每次循环结束后，自动开始下一循环，待所有循环结束后，自动输出检测报告，以便分析该***的稳定性，对出现问题较多的工况进行细致分析，同时为主动降噪算法工程师提供相关的优化方向以及优化工况。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种主动降噪***稳定性测试方法，其特征在于：所述测试方法包括如下步骤：
获得所述主动降噪***的噪声源，所述主动降噪***根据所述噪声源输出降噪信号；
采集测试位置处经所述主动降噪***控制后的噪声信号，并对噪声信号进行分析；
判断前一时刻与后一时刻的声压级相差是否超过设定值；
若判断为是，重置所述主动降噪***，使所述主动降噪***输出下一时刻的降噪信号；
若判断为否，所述主动降噪***继续输出当前时刻降噪信号。
2.根据权利要求1所述的主动降噪***稳定性测试方法，其特征在于：采集各种工况下车内噪声信号，并对各种工况下噪声信号进行整合形成所述噪声源。
3.根据权利要求1所述的主动降噪***稳定性测试方法，其特征在于：所述主动降噪***的输出降噪信号经功率放大得到扬声器激励信号，通过扬声器输出。
4.一种主动降噪***稳定性测试***，其特征在于：包括与所述主动降噪***电性连接的稳定性检测***。
5.根据权利要求4所述的主动降噪***稳定性测试***，其特征在于：所述主动降噪***包括：
噪声信息获取模块，用于获取各种工况下车内噪声信号；
控制信号构造模块，与所述噪声信息获取模块电性连接，用于将所述噪声信息获取模块获取的噪声信号进行整合，获得噪声源；
第一控制器模块，与所述控制信号构造模块电性连接，根据所述控制信号构造模块整合后的噪声源输出降噪信号；
扬声器模块，所述扬声器模块与所述第一控制器模块电性连接，所述第一控制器模块输出降噪信号经功率放大得到扬声器激励信号，通过所述扬声器模块输出；
所述稳定性检测***包括：
噪声数据获取模块，用于采集测试位置处经所述主动降噪***控制后的噪声信号；
数据实时分析模块，与所述噪声数据获取模块电性连接，用于对所述噪声数据获取模块采集的数据进行处理分析；
分析信息反馈模块，与所述数据实时分析模块电性连接，根据所述数据实时分析模块分析处理后的数据判断前一时刻与后一时刻的声压级相差是否超过设定值；
第二控制器模块，分别与所述分析信息反馈模块和所述第一控制器模块电性连接，根据所述分析信息反馈模块反馈的信息控制所述第一控制器模块的动作。
6.根据权利要求5所述的主动降噪***稳定性测试***，其特征在于：所述稳定性检测模块还包括第一信息记录模块，所述第一信息记录模块与所述分析信息反馈模块电性连接，当所述分析信息反馈模块反馈前一时刻与后一时刻的声压级相差超过设定值时，所述第一信息记录模块记录工况运行的时间以及发生突变时刻，并自动统计发生突变的次数。
7.根据权利要求5所述的主动降噪***稳定性测试***，其特征在于：所述稳定性检测模块还包括第二信息记录模块，当所述分析信息反馈模块反馈前一时刻与后一时刻的声压级相差未超过设定值时，所述第二信息记录模块记录实时信号。
8.根据权利要求4所述的主动降噪***稳定性测试***，其特征在于：所述测试***还包括封闭设置的消声室、放置在所述消声室中的第一麦克风和第二麦克风、设置在所述消声室的墙体上的第一扬声器和第二扬声器、设置在所述消声室中具有头枕的座椅，所述第一扬声器作为噪声源发出噪声信号，所述第二扬声器用于所述主动降噪***，发出降噪信号，所述第一麦克风设置在所述消声室的顶棚位置处，用于所述主动降噪***，所述第二麦克风分别设置在所述头枕的左右两侧，用于所述稳定性检测***，采集降噪后所述头枕位置处的噪声信号。
9.根据权利要求8所述的主动降噪***稳定性测试***，其特征在于：人在所述消声室中的所述座椅上坐立时，人的面部朝向前方，所述第一扬声器设置在所述消声室的前面的墙体上并伸入到所述消声室中，所述第二扬声器有两个，两个所述第二扬声器分别放置在所述消声室的左右两侧的墙体上并伸入到所述消声室中。
10.根据权利要求8所述的主动降噪***稳定性测试***，其特征在于：所述消声室包括前、后、左、右四面墙体和屋顶，四面所述墙体和所述屋顶的材料相同。
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