CN115420807A - 一种车内吸声量现车测试方法、***及车辆 - Google Patents

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CN115420807A CN202211052802.8A CN202211052802A CN115420807A CN 115420807 A CN115420807 A CN 115420807A CN 202211052802 A CN202211052802 A CN 202211052802A CN 115420807 A CN115420807 A CN 115420807A
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刘宗财
孙召进
赵艳菊
于一航
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Abstract

本发明公开了一种车内吸声量现车测试方法、***及车辆，涉及车辆测试技术领域，包括：基于无指向性声源和麦克风阵列，获取车内不同设定位置的声压级；根据声压级结合车内吸声量经验公式，并利用声音线性衰减率以及车体参数，计算得到车内吸声量。本发明试验效率高、成本低、适用范围广；能够解决实验室无法进行试车效果验证、传统试验方法存在较大误差的问题。

Description

一种车内吸声量现车测试方法、***及车辆
技术领域
本发明涉及车辆测试技术领域，尤其涉及一种车内吸声量现车测试方法、***及车辆。
背景技术
随着车辆运行速度的不断提高，车辆噪声的控制受到了巨大的挑战，而良好的车辆噪声有利于提高乘坐舒适性。如何在整车重量限制要求内采用有效的降噪结构实现车辆噪声的有效控制是近年来整车降噪的控制重点。在采用高隔声性能降噪结构的基础上，增加具有高吸声性能的内饰材料、内饰结构，有助于进一步实现整车降噪目标。
对于吸声材料和结构的降噪效果，通常采用混响实验室法、驻波管法进行材料级的吸声系数测试，根据吸声系数间接评估降噪效果，其所用的测试对象为尺寸严格的标准试验样件或者结构。利用整车噪声仿真软件实现的降噪效果评估因为受到材料结构装车后的实际安装位置、施工工艺、材料结构形状的影响，与实车结果也存在一定的差异。
而现行的测试方法主要通过测试车辆内部声压级衰减(混响时间)来计算得到车内吸声量，试验方法参照混响室法测试材料吸声系数的方法，采用中断声源法开展测试。但是由于轨道车辆为长形筒状结构，其长度方向尺寸远大于宽度方向和高度方向，声波在其内部传播的时候，沿长度方向衰减明显而在宽度方向由于墙壁的反射衰减不明显，单纯的依据传统混响室方法测试得到的混响时间因为声源位置、传感器位置不同而出现较大误差。通常采用增加测试位置的方法进行改善，既在车内不同位置采用多个声源同步发声来提高车内噪声的声压均匀性以减少误差，并且采用多个位置测试结果取平均值的方法进一步减少误差，但该方法需要多个声源并且需要搭配同步声源控制***，设备成本较高、测试过程周期长、数据量大、处理繁琐。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种车内吸声量现车测试方法、***及车辆，通过利用无指向性声源持续性发声，利用麦克风阵列测试车内不同指定位置的声压级，并根据车内吸声量经验公式，利用声音线性衰减率、车体参数计算得到相应的车内吸声量；试验效率高、成本低、适用范围广；能够解决实验室无法进行试车效果验证、传统试验方法存在较大误差的问题。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明提供了一种车内吸声量现车测试方法，包括：
基于无指向性声源和麦克风阵列，获取车内不同设定位置的声压级；
根据声压级结合车内吸声量经验公式，并利用声音线性衰减率以及车体参数，计算得到车内吸声量。
作为进一步的技术方案，所述无指向性声源布置于车辆端部，沿车辆纵向中心线方向间隔布置N个麦克风传感器，其中，N为整数。
作为进一步的技术方案，地铁车辆的N取值为两个转向架之间的距离；动车组车辆的N取值为两个内端门之间距离。
作为进一步的技术方案，开启无指向性声源，稳定设定时间后，同时测试麦克风阵列中多个测点位置的线性声压级。
作为进一步的技术方案，开启无指向声源进行试验前，先进行背景噪声测试：
开启无指向声源并稳定后，测试车内不同位置的声压级，分析最远端位置处噪声的设定倍频程，要求其设定倍频程噪声比对应的背景噪声相应频段声压级高出设定值；
满足要求时，继续完成后续测试；不满足要求时，增大无指向性声源的声音能量，直至满足上述要求后开始测试。
作为进一步的技术方案，所述车内吸声量经验公式为：
Figure BDA0003824383700000031
其中，Asi为第i个设定倍频程的车内吸声量，W为车辆横截面内的车辆宽度值，H为车辆横截面内的车辆高度值，L为车辆车内内端墙之间的长度值，DRi为第i个设定倍频程的噪声空间衰减率，B为修正系数。
作为进一步的技术方案，通过线性拟合车内麦克风阵列的不同位置噪声对应第i个设定倍频程噪声的衰减曲线，得到拟合曲线的斜率即为DRi。
作为进一步的技术方案，分别计算各点位置相同设定倍频程的声压级，建立横坐标为测点位置、纵坐标为声压级的关系曲线，利用线性拟合得到拟合曲线。
第二方面，本发明还提供了一种车内吸声量现车测试***，包括无指向性声源和多个麦克风传感器，麦克风传感器用于接收无指向性声源发出的噪声信号。
第三方面，本发明还提供了一种车辆，安装有所述的测试***，无指向性声源设于车辆端部，麦克风传感器沿车辆纵向中心线方向间隔布置。
上述本发明的有益效果如下：
(1)本发明过利用无指向性声源、麦克风阵列组成的测试***，测试不同指定位置的噪声声压级，并利用经验公式计算得到其吸声量，试验过程中无需增加多个无指向性声源及其配套的声源同步控制***，所需麦克风阵列为沿长度方向线性分布的通用型无指向性麦克风，试验设备成本投入及维护成本低。
(2)本发明在试验过程中仅需在某一确定位置进行一次试验设备的布置，并进行多次测试，利用经验公式进行吸声量计算，相比传统的试验方法，不需进行多个位置的测试，试验周期短、试验数据量小，数据处理方式简便，有效的提高试验效率。
(3)本发明通过测试整车车内吸声量，实现对实车安装状态下单一结构/组合结构的内饰吸声材料、吸声结构等不同降噪方案的综合降噪效果的评估，评估结构真实有效，有效的解决了传统混响实验室、阻抗管测吸声系数方法技能对标准试验样件进行测试的限制，同时有效的提高了利用整车仿真方法评估结果受安装位置、样件结构等因素影响误差大的问题，为整车降噪设计提供有效的技术支撑。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明根据一个或多个实施方式的流程图；
图2(a)和图2(b)是本发明根据一个或多个实施方式的地铁车辆测点布置示意图；
图3(a)和图3(b)是本发明根据一个或多个实施方式的(b)动车组车辆测点布置示意图；
图4(a)是本发明根据一个或多个实施方式的某车辆800Hz车内噪声空间衰减曲线；
图4(b)是本发明根据一个或多个实施方式的某车辆2500Hz车内噪声空间衰减曲线示意图；
图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。
其中，1、无指向性声源，2、麦克风传感器。
具体实施方式
实施例一：
本实施例提供了一种车内吸声量现车测试方法，包括：
基于无指向性声源和麦克风阵列，获取车内不同设定位置的声压级；
根据声压级结合车内吸声量经验公式，并利用声音线性衰减率以及车体参数，计算得到车内吸声量。
具体的，如图1所示，包括以下步骤：
步骤一：选择安静的试验环境，进行试验车辆整备。
为了保证车内噪声测试结果的准确性，减少外部环境噪声的影响，需要选择环境噪声安静的测试区域作为整车试验的试验场地，通常可选取环境安静的厂房或者无干扰噪声的户外开阔场地。
测试现场四周墙壁以及厂房顶部的高度距离测试车辆车体表面应至少满足7.5米的间距，如果距离不满足要求应在对应墙壁上粘贴厚度至少为30mm的吸声材料，辐射面积为整车测试车辆相应的长度方向，减少反射噪声对测试结果的影响。
试验位置确定后，将试验车辆停放到相应位置，并进行车辆整备；要求试验车辆的车门处于关闭状态，车窗也处于关闭状态，车辆处于断电状态。对于整备状态的车辆，车内吸声材料、吸声结构等处于正常安装状态，内饰板、电气柜等处于关闭状态。去掉座椅、地板等位置的车辆防护材料，使车辆处于正常使用状态。
对于开展试验验证的尚未完工的车辆，车内试验材料应保证固定安装，不出现试验过程中的移动、掉落等。对于编组完成的车辆，通常选定具有代表性的某一节车辆进行测试；对于未编组的车辆，需要将车辆的两端进行封闭，使车内形成一个封闭的空间。对于车内有内端门的车辆，试验开始前，需要关闭车辆内端门(若内端门在车辆运行过程中为常开模式，则试验时不需要关闭)。
步骤二：车内布置声源及麦克风阵列，开展车内噪声测试。
车辆整备完成后，在选定的车辆上布置无指向性声源1和麦克风阵列。无指向性声源1是指能向各方向发出幅值相同的声波的一类声源；麦克风阵列由一定数目的声学传感器(麦克风传感器2)组成。试验过程中无需增加多个无指向性声源(常用3个以上)及其配套的声源同步控制***，所需麦克风阵列为沿长度方向线性分布的通用型无指向性麦克风，试验设备成本投入及维护成本低。
无指向性声源1通常布置在车辆的端部，结合车辆车外噪声源的分布特点，如图2(a)和图2(b)所示，地铁车辆通常将无指向性声源1布置在车内转向架区域的正上方；如图3(a)和图3(b)所示，动车组车辆则布置在车内第一排座椅位置处的车体中心线处，声源几何中心高度距离地板面一定距离，例如1.6m；沿着车辆纵向(以车辆长度方向为纵向)中心线方向布置N个麦克风传感器2。
地铁车辆的N取值为两个转向架之间的距离，以米为单位，取整值；动车组车辆的N取值为两个内端门之间距离，以米为单位，取整值。在本实施例中，麦克风测点高度为1.6m，距离无指向性声源1的几何中心依次为1m、2m、3m...Nm，竖直向上，测点编号分别为S1、S2、S3....SN。
对于动车组测量的测点布置，当最远端测点SN距离内端门的距离△L小于车辆横断面宽度尺寸W的1/2时，应取消该位置的测点，仅保留S1～SN-1的共计N-1个测点。
无指向性声源1和测点布置完成后，开启无指向声源，稳定一段时间后，利用多通道测试***同时测试麦克风阵列中多个测点位置的线性声压级dB，频段范围应包含50～6500Hz的频段范围。在本实施例中，无指向性声源1采用粉红色噪声，共测试3次，每次的测试时间长度为30秒。多通道测试***采用现有结构，此处不再赘述。
测试过程中，为了减少外界噪声对试验结果的影响，需要对试验数据的有效性进行检验。
具体方法：开启无指向性声源1前，需先进行背景噪声测试；无指向性声源1开启并稳定后，测试车内不同位置的声压级，分析最远端位置处噪声的1/3倍频程，要求其1/3倍频程噪声比对应的背景噪声相应频段声压级高出10dB。若满足要求，则继续完成后续2次测试；如果不满足要求，则需要增大无指向性声源的声音能量，直至满足上述要求后开始测试。
为了提高试验结果的准确性，可将无指向性声源1布置到车内另一端的转向架正上方，再次布置麦克风阵列，重复上述测试步骤。对于内饰结构差异明显的车辆，可进行声源换位的重复测试。
步骤三：根据经验公式，计算得到车内吸声量；
车内不同位置处的噪声声压级测试完成后，利用经验公式计算得到车内吸声量：
Figure BDA0003824383700000081
式(1)中，Asi为第i个1/3倍频程的车内吸声量，W为车辆横截面内的车辆宽度值，H为车辆横截面内的车辆高度值，L为车辆车内内端墙之间的长度值，DRi为第i个1/3倍频程的噪声空间衰减率，B为修正系数，通常取值为8.7。
第i个1/3倍频程的噪声空间衰减率DRi的获取，通过线性拟合车内麦克风阵列N的不同位置的噪声对应第i个1/3倍频程噪声的衰减曲线，其拟合曲线的斜率即为DRi。
具体方法为，分别计算第1、2、3...N点位置某相同1/3倍频程的声压级，建立横坐标为测点位置、纵坐标为声压级的关系曲线，利用线性拟合得到拟合曲线，该曲线的斜率即为DRi。
图3(a)为1/3倍频程为800Hz的车内噪声空间衰减率曲线，DR值为其拟合曲线的斜率,取值0.681；图3(b)中为1/3倍频程为2500Hz的车内噪声空间衰减率曲线，DR值为其拟合曲线的斜率,取值0.59643。
重复上述方法依次计算得到50～6500Hz的频段范围内每一个1/3倍频段的DR值，带入式(1)计算得到相应的Asi，最后得到所有1/3倍频段的车内吸声量，评估降噪方案的实车效果。
本实施例利用麦克风阵列测试车内不同指定位置的声压级，并结合车内吸声量经验公式，利用声音线性衰减率DR、结构截面尺寸(宽度D、高度H等)等参数计算得到相应的整车车内吸声量，能够有效提高试验效率。
在试验过程中，仅需在某一确定位置进行一次试验设备的布置并进行多次测试，利用经验公式进行吸声量计算，相比传统的试验方法，不许进行多个位置的测试，试验周期短、试验数据量小，数据处理方式简便，有效的提高试验效率。
本实施例的测试方法除可以应用在地铁、轻轨、城际车、动车组等轨道车辆，还可以用于隧道、车站等具有典型的长筒型结构，具有较为广泛的适用性。
实施例二：
本实施例提供了一种车内吸声量现车测试***，包括无指向性声源和多个麦克风传感器，麦克风传感器布置于车辆内，并设于车辆端部；麦克风传感器用于接收无指向性声源发出的噪声信号，沿车辆长度方向上间隔布置多个。
麦克风传感器的个数根据实际情况设置，对于不同的车辆，其布置方式不同。
实施例三：
本实施例提供了一种车辆，安装有实施例二所述的测试***。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车内吸声量现车测试方法，其特征在于，包括：
基于无指向性声源和麦克风阵列，获取车内不同设定位置的声压级；
根据声压级结合车内吸声量经验公式，并利用声音线性衰减率以及车体参数，计算得到车内吸声量。
2.根据权利要求1所述的一种车内吸声量现车测试方法，其特征在于，所述无指向性声源布置于车辆端部，沿车辆纵向中心线方向间隔布置N个麦克风传感器，其中，N为整数。
3.根据权利要求2所述的一种车内吸声量现车测试方法，其特征在于，地铁车辆的N取值为两个转向架之间的距离；动车组车辆的N取值为两个内端门之间距离。
4.根据权利要求1或2所述的一种车内吸声量现车测试方法，其特征在于，开启无指向性声源，稳定设定时间后，同时测试麦克风阵列中多个测点位置的线性声压级。
5.根据权利要求4所述的一种车内吸声量现车测试方法，其特征在于，开启无指向声源进行试验前，先进行背景噪声测试：
开启无指向声源并稳定后，测试车内不同位置的声压级，分析最远端位置处噪声的设定倍频程，要求其设定倍频程噪声比对应的背景噪声相应频段声压级高出设定值；
满足要求时，继续完成后续测试；不满足要求时，增大无指向性声源的声音能量，直至满足上述要求后开始测试。
6.根据权利要求1所述的一种车内吸声量现车测试方法，其特征在于，所述车内吸声量经验公式为：
Figure FDA0003824383690000021
其中，Asi为第i个设定倍频程的车内吸声量，W为车辆横截面内的车辆宽度值，H为车辆横截面内的车辆高度值，L为车辆车内内端墙之间的长度值，DRi为第i个设定倍频程的噪声空间衰减率，B为修正系数。
7.根据权利要求6所述的一种车内吸声量现车测试方法，其特征在于，通过线性拟合车内麦克风阵列的不同位置噪声对应第i个设定倍频程噪声的衰减曲线，得到拟合曲线的斜率即为DRi。
8.根据权利要求6或7所述的一种车内吸声量现车测试方法，其特征在于，分别计算各点位置相同设定倍频程的声压级，建立横坐标为测点位置、纵坐标为声压级的关系曲线，利用线性拟合得到拟合曲线。
9.一种车内吸声量现车测试***，其特征在于，包括无指向性声源和多个麦克风传感器，麦克风传感器用于接收无指向性声源发出的噪声信号。
10.一种车辆，其特征在于，安装有如权利要求9所述的测试***，无指向性声源设于车辆端部，麦克风传感器沿车辆纵向中心线方向间隔布置。
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