早期的噪音測試分析設(shè)備簡單,只能用聲級(jí)計(jì)、加速度傳感器等來進(jìn)行簡單的噪音振動(dòng)測量。當(dāng)電子技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)迅速發(fā)展后,出現(xiàn)了頻譜分析、相干分析、相關(guān)分析等,以后又出現(xiàn)了聲強(qiáng)測量、小波分析、聲全息方法等新的測試和分析技術(shù),這些技術(shù)極大提高了分析噪音振動(dòng)譜和識(shí)別噪音振動(dòng)源的手段。試驗(yàn)測試方法結(jié)果直觀,數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,能直接反應(yīng)汽車結(jié)構(gòu)特性,但在結(jié)構(gòu)優(yōu)化控制上不足,常需根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來修改結(jié)構(gòu)。常用的試驗(yàn)測試分析方法有分別運(yùn)轉(zhuǎn)消去法、鉛覆蓋法、頻譜分析法、聲強(qiáng)測量法等。
1、分別運(yùn)轉(zhuǎn)消去法汽車行駛時(shí),有上百個(gè)部件在同時(shí)工作,要判斷那部分輻射的噪音最大,早期一般使用消去法。首先測出汽車、發(fā)動(dòng)機(jī)等試驗(yàn)對(duì)象在一定條件下的整體運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪音,然后對(duì)可能發(fā)出較大噪音的部分,通過脫開某個(gè)部件等方法暫時(shí)停止其工作,再按同樣的條件測定試驗(yàn)對(duì)象的工作噪音,按能量相減的關(guān)系,從兩次噪音測量結(jié)果中即可算出脫開部件的噪音大小。類似地,可測量出汽車各個(gè)主要部件的噪音,經(jīng)過比較從而識(shí)別出汽車的主要噪音源。分別運(yùn)轉(zhuǎn)消法的優(yōu)點(diǎn)是簡單易行,直觀性強(qiáng),無需采用先進(jìn)設(shè)備與技術(shù),但該法費(fèi)工費(fèi)時(shí),聲源定位粗略,拆除某些部件后可能對(duì)機(jī)器相關(guān)聯(lián)部分有較大影響,從而使測量數(shù)據(jù)有較大誤差。
2、鉛覆蓋法用鉛板做出一個(gè)與機(jī)器各部分表面相接近的密封隔聲罩,罩的內(nèi)壁襯有玻璃纖維等吸聲材料,以減輕罩內(nèi)的混響。測試時(shí),用該罩將機(jī)器覆蓋嚴(yán)密,其隔聲量至少要在10dB以上。然后根據(jù)聲源識(shí)別要求,將某部分打開形成小窗口,使輻射表面的某個(gè)部分暴露出來,這樣可在一定距離處測到機(jī)器暴露部分輻射的聲壓級(jí)。依次打開不同部分測量其噪音,從而達(dá)到噪音源識(shí)別的目的。鉛覆蓋法避免了分別運(yùn)轉(zhuǎn)消去法的一些部件停止轉(zhuǎn)動(dòng)帶來的不利影響,可以達(dá)到較高的精度,聲源定位也比較精細(xì),但該法特別費(fèi)時(shí),試驗(yàn)費(fèi)用較高,另外在低頻段由于覆蓋物的隔聲效果較差,因而容易有較大的測量誤差。
各種噪音源都有不同的頻率特性,如發(fā)動(dòng)機(jī)噪音與氣缸內(nèi)燃油燃燒的發(fā)火頻率有關(guān),風(fēng)扇噪音與扇葉頻率有關(guān),進(jìn)、排氣噪音與進(jìn)、排氣門的開閉頻率有關(guān),齒輪噪音與基節(jié)頻率有關(guān)等。噪音的頻譜分析法就是利用汽車上各個(gè)噪音源產(chǎn)生的噪音頻率不同來判斷哪個(gè)是主要噪音源的分析方法。在汽車的噪音譜中有時(shí)會(huì)遇到噪音譜峰值所對(duì)應(yīng)的頻率由幾個(gè)噪音源共同發(fā)出的噪音所組成,此時(shí)為正確判斷噪音源的主次關(guān)系,可適當(dāng)配合其它方法或改變汽車、發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)工況,重新獲取噪音頻譜,分析這些頻譜成分的變化,從而識(shí)別出主要噪音源。此外,由于聲音來源于振動(dòng),故聲輻射表面的振動(dòng)譜與輻射噪音之間有很好的相關(guān)性。因此,在難以準(zhǔn)確測定組成聲源的噪音譜時(shí),往往可利用該組成聲源表面的振動(dòng)譜代替其噪音譜來與總噪音譜進(jìn)行分析比較,以便確定主要噪音源。
頻譜分析法是噪音測量中最常用的信號(hào)分析方法,在此基礎(chǔ)上還發(fā)展出相關(guān)分析法、相干分析法、倒譜分析法、數(shù)字濾波、時(shí)頻分析、小波分析等等。
4、聲強(qiáng)測量法現(xiàn)代聲強(qiáng)測試方法是1977年提出并在上世紀(jì)80~90年代迅速發(fā)展起來的新技術(shù),目前在聲學(xué)研究和噪音控制工程中的應(yīng)用日益廣泛。聲強(qiáng)測量法識(shí)別噪音源是利用聲強(qiáng)的矢量性特點(diǎn)和聲強(qiáng)探頭的方向靈敏度來進(jìn)行的。
當(dāng)聲強(qiáng)探頭在聲源附近移動(dòng)時(shí),聲波入射角與傳聲器膜片外法向方向?yàn)?0°時(shí)具有最小的方向靈敏度,輸出聲強(qiáng)為0。當(dāng)聲強(qiáng)探頭改變位置并使其夾角小于或大于90°時(shí),聲強(qiáng)探頭輸出正或負(fù)聲強(qiáng),且隨夾角增加在0~180°范圍內(nèi)聲強(qiáng)絕對(duì)值增加。因此,用聲強(qiáng)測量法能區(qū)分出聲波入射的方向,從而找出噪音聲源,并可測量可能聲源的位置。聲強(qiáng)測量法不需要特殊的聲學(xué)環(huán)境,適宜作現(xiàn)場測量。由于聲強(qiáng)是矢量,不僅能反映噪音的大小還表示噪音的輻射方向,因此測量汽車或發(fā)動(dòng)機(jī)表面聲強(qiáng)分布就可以知道聲音的輻射情況。但聲強(qiáng)測量的測試效率較低,一方面為準(zhǔn)確確定噪音源不得不選擇適當(dāng)?shù)臏y點(diǎn)和側(cè)面,進(jìn)行細(xì)致的、多方面的聲強(qiáng)分布研究;而另一方面噪音大時(shí)多對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)滿負(fù)荷工作狀態(tài),由于降溫和通風(fēng)設(shè)施欠缺不允許被試發(fā)動(dòng)機(jī)長時(shí)間工作于滿負(fù)荷下,而反復(fù)啟動(dòng)一則效率低,二則工況難以一致,給測量帶來了許多不便,甚至使試驗(yàn)無法進(jìn)行。