第六章_振动与噪声试验

1、第六章 振动与噪声试验车辆行驶时产生的噪声与振动严重影响乘员的舒适性，同时还关系到行驶安全、环境污染等问题。由于道路的不平度、汽车各总成旋转机构的不平衡、空气动力扰动以及各总成的振动等而引起的车辆振动，影响汽车的平顺性，也造成汽车某些部件的早期疲劳失效和其他性能指标（如操纵稳定性等）下降。引起噪声的原因也十分复杂，诸如发动机的燃烧噪声、机械噪声、进排气系统和风扇引起的空气动力噪声、传动系噪声、轮胎噪声等。随着科学技本的发展，带来了汽车振动与噪声试验技术的长足进步。随着计算机的发展，许多数字分析方法得以实现，在汽车振动与噪声的分析中引进了频谱分析、数字滤波、模态分析、有限元、时间序列分析、小波分

2、析等，并在传统的试验方法基础上又增加了组合激励、声振、激光测振、全息图像、声强法等新的试验技术与手段。大大地丰富了振动与噪声的试验技术。第一节 汽车振动试验汽车整车的振动试验主要有平顺性试验和振动性试验。平顺性试验在第5章的11.7汽车平顺性中叙述。1、悬架系统固有频率和阻尼比的测定 悬架系统的偏频率、阻尼比和测量的固有频率是有关汽车平顺性的重要设计参数，也是重要的试验内容。1）试验目的测定悬架系统固有频率和阻尼比。2）试验方法汽车悬架系统固有频率和阻尼比测定方法在GB 4783-84的标准中已有明确规定。传感器都是安装在前、后及其上方的车身（或车架）上的相应位置。具体的测试方法是一种滚下法：

3、即将汽车的两个前轮（或两个后轮）压在半梯形的凸块上，凸块高度60120mm，然后将汽车从凸块上推下来，并使左右两车轮同时落地，与此同时记录汽车整个落地受振的过程，试验重复三次。3）数据处理（1）时间历程法利用车身和车轴测出的自由衰减曲线（图6-1-1）计算出衰减率。图6-1-1 车身和车轴所测出的加速度自由衰减曲线a)车身部分；b)车轴部分式中：自由衰减振动曲线上第2、3峰峰值； 自由衰减振动曲线上第3、4峰峰值。 按下式算出阻尼比； （6-1-1）（2）频率分析法将车身测出的加速度历程信号经富氏变换（信号分析仪）后，所获得的自功率谱图上的峰值即为车身的固有频率。以车轴的加速度信号为输出，可求

4、得频率响应函数，再利用其幅频特性曲线的峰值，可近似地求出阻尼比，其式为： （6-1-2）2、汽车定置的振动试验试验时汽车原地不动所以路面的激励、轮胎、传动轴等的不平衡不可能形成振源。1)试验目的测出所关心的汽车部位对发功机激励所产生的响应和振动传递特性。 2)测试部位和方法0一般是根据实际需要而定，但若按振动的评价方法来分，测试部位大体可以分两大类：一类是进行主观感觉评价的部位，诸如保险杆、发动机附件及发动机罩等；另一类是进行定量评价的部位，诸如驾驶室前围、后围、底板，驾驶员座垫、座椅，转向盘，后视镜本体和支架，加速踏板、离合器踏板、制动器踏板，变速杆、驻车制动杆等。 起动发动机，使其预热至水

5、温达到70以上，然后进行试验，试验用两种方法：一种是反复起动和停转(每次相当于快速扫描)发动机，使其产生激励；另一种方法是从怠速缓慢升高到测点所需的激励频率的相应转速或至发动机的额定转速，并同时作相应的测试。 3)评价方法一般可用测得的振动加速度谱图进行相对比较，或与已有的数据进行比较。有时也用时间历程曲线进行分析评价。3、汽车行驶的振动试验1)试验目的了解汽车以不同车速行驶时，我们所关心部位的响应。2)测试部位和方法一般而言，测试部位和汽车定置的振动试验的测试部位相同，而测试方法最明显的不同之处是行驶振动试验应该在专用的汽车试验场内进行，但也可以在二级以上的良好沥青路面上进行，并作相当的测试

6、。对转向盘、变速杆、驻车制动杆等的测量与评价建议按ISO/DIS 5394测量和评价人体承受传到手上的振动的准则进行。3)评价将各试验工况下各测试部位振动加速度均方根值与以往的试验比较。绘制振动加速度均方根值的车速特性。将各部位反映出的振动加速度均方根值随车速变化的关系一方面作自身分析，另一方面与以往的试验比较。绘制振动加速度均方根值的发动机转速特性。4、汽车起步、制动时的振动试验1)试验目的 评价汽车起步、制动时一些部位的振动特性。 2)测试部位和方法测试部位与汽车行驶振动试验部位原则上相同，但应增加制动点头、整车摆头、离合器颤动等主观评价试验，其制动减速分别达到0.98m/s2、1.96

7、m/s2、2.94 m/s2、3.92 m/s2时来评价、比较。在试验方法上，以起步挡反复起步、制动；从最高车速制动到停车；发动机从怠速增加到额定转速等工况，并同时记录各部位、各工作的振动信号。3)评价各测试部位振动加速度的均方根值；各测试部位振动加速度的均方根值与发动机转速的关系。以上所述是整车振动试验的大致方法，试验时希望能根据具体情况而定，并增加一些感兴趣的测试。5、汽车零部件总成的振动试验汽车零部件总成的振动试验随各零部件总成的不同而不同，只有请读者查阅有关汽车试验技术的手册资料、标准等。第二节 信号处理1、信号处理的一般内容与方法为了揭示被试汽车及其零部件的运动规律和特征，需要从不同

8、角度对试验信号进行加工。其内容有：幅值域概率分布函数、均值、方差、均方值或均方根值等；时间域自相关函数、互相关函数等；频率域频谱、自功率谱、传递函数、相干函数等。实际处理时，根据分析问题的需要，可仅选择上述处理结果进行再处理（二次处理），以获取更深入的信息，如车速特性、回归方程、模态参数识别、倒频谱分析等。总之，处理内容和项目，完全应视研究目的和试验对象的特点而定。当今最常用的处理方法是采用数子技术进行处理，即利用数字计算机编制特定功能程序对离散数字序列运算，处理结果以数组形式输出。实施前，需首先利用模/数(A/D)转换器(俗称数采板)，把连续电模拟信号离散为数字序列后，输入计算机进行运算。为

9、了便于使用，常把A/D转换器及其他的处理功能器件(例如抗混滤波器)与通用的微处理路集成一体，并配有微型示波器、模拟输出接口、数字输出接口等构成专用数据分析系统。它可与绘图仪、打印机及其他通用计算机联接，输出图形、数组或二次处理，使用十分方便，受到工程界普遍欢迎。2、 信号处理仪（表6-2-1）表6-2-1 信号处理仪器名称功能工作原理信号处理仪器或系统具有正逆傅里叶函数变换和功率谱，自、互相关函数，自、互功率谱密度函数，各种传递函数，相干函数，概率密度与累计分布函数，几种窗函数，几种多次平均方式，功率谱阵计算以及某些特定统计函数运算、基本数I学运算等功能。它们能表示的坐标参数极其丰富，可以是时

10、域、时延域，也可是频域、幅值域；坐标尺度可以是线性、百分比、对数、阶次，也可以是频率、转速、倍频程、分贝 (dB)或各种工程单位。现代信号处理各种平面或立体特殊显示方法，包括有，临界转速图(Campbell图)、奈奎斯特图(Nyguist图)、功率谱阵图、冲击响应谱图、各种振动模态显示图以及各种机械阻抗导纳图等信号处理仪又称振动信号处理仪或振动数据处理机，它是以电子计算机为中心的、以快速傅里叶变换(FFT)为主要内容的数字信号处理设备。它具有运算功能多、表示参数丰富；运算速度快、实时能力强；分辨能力强、精度高及操作与显示、复制与存储、扩展与再处理的功能强等优点。振动信号处理机型可分为处理机(单

11、机型式)和处理系统(有较大内存和丰富的外围设备)两大类 振动信号处理机具有单一或若干通道的信号输入端，它们有参数丰富、性能质量比高、附设少、实时能力强；有触发及转速跟踪，软硬件结合以硬件为主的特点。它们适用于现场(便携式)或固定地点的信号处理。这类处理机存贮量有限、再处理功能差 振动信号处理系统具有存储量大、外设齐全，再处理功能强(例如结构振动分析、材料振动疲劳分析、机械故障诊断、噪声的特殊分析等)；具有软硬件结合以软件为主、处理与控制兼用等特点。但是它们的价格比较高，质量较重，适用于固定地点或处理中心 振动信号处理机(系统)，一般都具有十几种或几十种，乃至几百种运算功能；再若系统的运算程序可

12、任意自编，在某种意义上说，运算功能可以是无限的实时频谱分析仪它对连续信号、冲击信号、瞬态信号等能在几十毫秒内很快地分析出来，并以模拟量和数字量输出实时频谱分析仪是一种把振动和噪声分析技术与数字技术结合在一起的仪器，有的还应用快速傅里叶(FFT)分析计算技术。较早的实时频谱分析仪，有滤波器多节并联式和时间压缩型频谱分析仪，它们实际上也是用一系列带通滤波器分析。不过它们将信号分配到各个滤波器时，不是用机械转换的方法，而是用电子高速扫描技术，因此它能在很短时间内，将信号迅速扫描过各个滤波器，并能跟踪变化的信号，在荧光屏上连续更新不同时刻的频谱；还可以将结果输出到记录仪器或电子计算机作进一步处理。这种

13、实时频谱分析仪较难进行两个信号相互关系的比较，使应用受到了限制 电子计算机已应用于实时频谱分析仪，即通过快速傅里叶变换(FFT)对输入信号作分析处理，因而使其分析功能和分析速度都有显著提高频谱仪频谱仪主要用于周期性复合信号波的分析，在非周期信号和瞬态信号(用循环磁带周期重放)分析中也可应用。通过仪器的频谱分析，求得分析信号的频谱成分和幅度大小，这样就可进一步分析信号的频率成分、强度和信号的其他性质频谱仪又称幅值频谱分析仪，它的基本工作原理是利用：电谐振原理；带通滤波器(倍频程滤波器或跟踪滤波器)；数字相关滤波器。其中数字相关式频谱仪具有较高的分析精度。跟踪滤波器式频谱仪带有自动记录幅值频谱的X

14、Y记录仪，其分析方式有手动扫频和自动扫频 一般地，对于频谱仪来说，最重要的特性有： 频率分辨率f。它是频谱仪所能准确地区分开的两个相邻频谱成分的最小频差 分析时间T。它等于从信号加到分析仪输入端开始，到仪表给出可靠示值为止的一段时间 离散频谱成分的幅值测量的相对误差和频率测量的相对误差 有的频谱仪还可进行功率谱的分析第三节 汽车噪声测量与试验技术汽车噪声的测量力法，一般可分为下列三种方法：1）调查法调查法要求最少的时间和设备，可用于同类噪声源间的比较，一般只用声级计测量有限个代表点的声级，对准确程度要求不高，对环境也不作详细的分析。2)工程方法工程法要求比较准确的声压级测量，并辅以频率分析。对

15、声学环境要作分析，以求出其对测量的影响，测点和频率范围要依据噪声源的特性和工作环境选取。一般的车辆或发动机等降噪测量、评价消声性能的一般试验中的噪声测量，均属于工程方法。 3)精密方法精密方法可以对声源给出较为全面的描述。声压级的测量应相当准确，并补以适当的频谱分析、信号分析，对测试环境影响要做定量分析，该方法一般可在控制的声学环境（如消声室、混响室）中进行。汽车及各零部件（如轮胎、齿轮）噪声形成机理的研究一般均采用这种方法。但相比之下，在汽车噪声测量与分析中精密方法应用的较少。在整车和总成部件噪声测量中主要有声压级测量、频谱分析、声强测量、声功率测量等内容。所有涉及的内容都应考虑仪器设备种类

16、、精度要求、声学环境、测量的规程、数据的处理及注意的事项等几个方而的问题。1、 声压测试技术声压测量是目前应用最普遍的声学测量技术，在此基础之上还可以对声源的声功率、材料的吸声系数、屏障的隔声量、消声器的消声量、房间混响时间等声学参数或性能进行间接测量。1）基本测量系数 声压测量中最常用的是声级计。声级计主要由传声器、前置放大器、衰减器、测量放大器、计数网络和表头组成。声级计可以单独使用，也可与其他仪器配合使用。在声级计上一般提供信号外接插孔，将放大器后的信号输出供磁带记录仪、频谱分析仪、电平记录仪等记录分析。 传声器是声电换能装置，根据工作原理不同可分为声压式、压差式和组合式。其中电容式传声

17、器在声学测量中应用最普遍。电容式传声器由膜片固定在封闭腔上构成，在腔壁上有一小平衡孔，用以保持腔内平均压强与周围环境大气压强P0相等，膜片受力仅取决于外侧的声压p，膜片与其后几十微米处的极板构成一个微小电容，在两极间加上固定的极化电压。在声压p的扰动下，膜片发生振动，两极板间的距离发生改变亦使两极间电容改变，所以声压信号转变为电容传声器的输出电压信号。描述传声器的技术特性指标主要有灵敏度、频率特性和指向特性。灵敏度定义为传声器膜片上受到1Pa声压时在负载阻抗上产生的电压，单位为V/Pa。根据测量方法不同分为声压灵敏度和声场灵敏度，前者为输出电压与实际声场（被传声器干扰后的声场）作用于膜片上的声

18、压之比，后者为输出电压与传声器未放入声场时原声场（未被传声器干扰的声场）在该点的声压之比。应该注意两种灵敏度的应用场合和校正方法都不一样，实际上在声波频率较低时，即传声器的尺寸和声波波长相比可以忽略，传声器置入声场的干扰可忽略，则声压灵敏度和声场灵敏度在数值上一样。若在扩散场或高混响场内测量时，应使用声压灵敏度，它的校正要在耦合腔内进行。一般电容传声器的灵敏度为150mV/Pa。频率特性是指传声器灵敏感度与频率之间的关系曲线。在各种传声器中，电容传声器的频率特性最宽而平直，其频率下限主要取决于负载电阻，电阻越大频率下限越低，其频率上限主要取决于传声器振动系统的共振频率。电容式传声器的使用频率下

19、限可达3Hz，上限可达140kHz。指向特性是当声波以q角入射时，传声器灵敏度Eq与轴向入射（q=0）时轴向灵敏度E0的比值，常用指向性因数来表述。指向性因数定义为沿传声器轴向传来的某频率的声波所产生的电动势平方与从各个方向同时射来的同频率、同均方根声压的声波所引起的电势平方之比。电容式传声器可以看作是无指向性传声器，但当传声器直径与声波波长相比不可忽略时，电容式传声器呈现比较明显的指向性，声波频率越高，其指向性越明显。使用传声器时另一个值得注意的问题是极化电压。不同厂家不同型号的电容传声器所使用的极化电压差别很大，例如图产CH11、CHl2型极化电压为直流200V，而CH33的极化电压仅为直

20、流28 V 。国外的电容传声器极化电压也有200V、60V和28V等好几种。如果在低极化电压的声级计配接器上使用高极化电压的传声器，则传声器灵敏度大大降低，甚至不能工作。如果在高极化电压的声级计配接器上使用低极化电压的传声器，则电容式传声器膜片很容易被高压击穿。因此，为声级计更换传声器应特别注意极化电压是否相符。设置计权网络是为了进行计权声级的测量，实际上计权网络就是具有计权曲线给定的频响特性的滤波器。在许多声级计上还设置有倍频带滤波器。通过选择开关可以使某个倍频带的带通滤波器参加工作，从而表头指示的为该倍频带的声级，记录下各个倍频带的测量值可给出噪声的倍频程谱。 以上为声级计的基本测量系统，

21、实际上使用的声级计品种型号繁多、各有特点，可分为普通声级计、精密声级计、脉冲精密声级计和积分声级计等几大类。使用时应根据测量噪声的特点和要求进行认真选择。2）声压级的测量进行声压级测量时，首先应对将测量的噪声作大致了解，根据噪声特性和测量要求选择适当的声级计。例如对于稳态噪声可选择普通声级计或精密声级计，对于非平稳的或脉冲噪声可选择脉冲声级计，对于波动的或定常连续的噪声可选择积分声级计，若要求测量精度值高于1dB，就应选精密型声级计。进一步还应考虑测量环境，如温度、湿度、风力、振动、电磁场等条件，以便确定适用的声级计、传声器和辅件等。在测量过程中应注意考虑以下四点影响：传声器的指向性。在许多场

22、合下测量，声波的入射方向是变化的或难以确定的，例如汽车驶过时的声音。车间内机器噪声的测量（存在各种反射声或多个声源）等，都无法确切知道声波的入射方向。当声波频率低于3000Hz，使用电容式传声器可以不考虑指向性问题，否则应设法改善传声器的指向性。常用的方法是使用无规入射校正器，或更换直径较小的传声器。声反射作用的影响。声级计本身的外壳形状对测量结果的影响一般较小，但测量者作为声反射物对测量结果有显著影响，在200700Hz之间影响最明显，使测量误差达23dB。人距传声器越近，干扰越严重。临近声级计的其他反射物也影响测量结果。因此，在测量时应设法使人、声级计和传声器三者分开。可以使用延伸杆或延伸

23、电缆把传声器与壳体分开，但注意延伸电缆不能过长，否则分布电容太大，影响灵敏度。也可以使用三脚架固定传声器或声级计，避免人体接近。必须手持声级计测量时，应保证传声器距人体 0.8m以上。 背景噪声的影响。在进行正式测量之前必须先测量背景噪声，然后与测量试验对象的噪声进行比较。若声压级相差10dB以上，可忽略背景噪声的影响；若声压级相差在310dB之间，则应进行背景噪声修正；若声压级相差低于3dB，测量无效，应该采取设立声屏障、关闭背景噪声源，选取适当测点等措施使背景噪声降低。风的影响。若测量现场有风，则会严重影响测量精度。在低速风时可使用防风罩。在固定方向的高速风时可使用鼻锥，在局部气流作用时，

24、可适当选取测点避开强气流。2、 声功率的测量计算方法噪声源声压级的测量受很多因素制约，尤其声场的影响最大。以能量为基础，用噪声源的声功率级来描述声源辐射噪声的强度，则在本质上就和测量距离及声学环境无关，便于同类产品或不同类产品之间相互比较及声源在任意声场内噪声分布的预估。目前不少的汽车或机械产品都把声功率级作为质量考核的指标之一。噪声源的声功率级，一般是由规定环境内所测得的声压级计得到。不同声学环境，声功率的测量方法和计算公式也不相同。声强测量的应用，使声功率级的测量走出了环境的限制，测量方法和数据处理都有所简化。1）自由声场和半自由声场中声功率级的测量与计算该方法是在满足自由场条件的消声室或

25、满足半自由场条件的半消声室，室外开阔地域及大的空房间中测量声噪声源的声功率级。通常采用的仪器有精密声级计和倍频程（或1/3倍频程）滤波器等，在室外测量时还应备有防风罩。仪器在测量前和测量过程中应进行校准，校准仪器的精度应不低于0.5dB。被测对象的安装，对自由场（消声室），则安装在自由场的中心附近；对于半自由声场，则安装在唯一的反射面（即地面）上，并应距周围其他反射而足够远。由于声源辐射声功率大小与其安装条件和安装方式有关，一般应接近实际使用状态进行安装。安装基台具有较高的力阻抗，并与外界保持声隔离。为了获得准确数据，在测量表面上，测点数应尽量的多。对于自由声场，测量表面为一一球面，其圆心为声

26、源中心，半径为测量距离r。该半径r应大于声源最大尺寸或感兴趣频率的最大波长（至少应取1m），并保证球面上各离消声室吸声表面距离至少等于12感兴趣频率的相应波长。对于半自由声场，测量表面为一半球面，其圆心为声源中心底面，半径为测量距离r，或距离声源基准箱（定义为包络声源的最小六面体，且底面在反射面上）。假想平面距离为d的六面体，其中前者用于小型的总成部件，后者用于整车和较大型的总成部件。在测量表面和测点布置好后即可利用声级计测量各测点处的声压级。则测量表面上的平均声压级p为： (6-3-1)式中：n测量点总数。根据测量表面上的平均声压级、测量表面积S，利用下式即可求出声源的声功率级： (6-3-

27、2)式中：参考面积， =1m2。对于测量表面为球面或半球面的情形，上述公式简化为： (6-3-3)式中：r测量点与声源中心的距离，m； K常数，对自由声场K11，对半自由声场K8。如果环境本底噪声对测量有影响，则应对平均声压级修正后再计算声功率级。2)扩散场中声功率级的测量与计算扩散场中声功率级测量是在混响室内进行。因为在混响中各点的声压级基本上为恒定值，所以混响场中只能作声功率级的测定。在满足混响场中的测量条件下，采用精密声级计测量各测点声压级并按式6-3-1取得平均声压级，则声源声功率级可用下式计算得出： （6-3-4）式中：混响时间，s；、参考时间及体积1s，1m3；V混响室体积，m3；

28、修正系数，其中为大气压（mbar）。3)半扩散场中声功率级的测量与计算半扩散场是最普通的测试环境，适合于汽车整车、发动机等较大型设备的噪声检查。在该条件下测量噪声源的声功率级，其测量表面的选取和测点布置与半自由声场中相同。在声功率计算时，除要进行本底修正外，还需进行声场反射影响的修正。(1)基准声源修正法在声功率级测量时，可以采用置换法，首先在消声室中测定基准声源的声功率级W0在半扩散场中测量计算出噪声源的平均声压级p；然后将基准声源放到被试噪声声源的同一位置(置换噪声源)，什在相同的测点上测量计算出平均声压级p0；则p-p0为半扩散场中的混响修正值。因此，被试噪声源声功率级为W： （6-3-

29、5）采用这种基准声源修正方法，不仅简单，而且比较准确，但测点距声场半反射面应不小于1m。(2)声场修正法首先在测量表面上测量各测点的声压级，并求取它们的平均值，即测量表面上平均声压级，然后按下式即可计算出声源的声功率级： （6-3-6）式中：r测点距声源中心距离，m； R房间常数，a房间平均吸声系数，S房间总表面积。在上述各种方法中，所测声级如为总声压级、计权声压级或频带声压级，则计算得到的声功率也相应为总声功率级、计权声功率或频带声功率级。4）声功率测量的声强法 常规的声功率测量方法只能在一定的声学环境中进行，而采用声强法测量声功率则可以在有稳定本底噪声及机器近场内进行，测量工作简便易行。声

30、强和声功率关系为W= (为各测量表面面积元）。当声源用一定的测量表面包围时，声源的声功率W就等于包围声源的测量面积元与此面积元上声强通量积之和，如图6-3-1所示。图6-3-1 声强法当声源位于测量表面外侧时，通过此封闭面的净声强通量为零（高斯定理）。即凡处于封闭测量表面以外的声源，对测量封闭表面内声源的声功率没有影响，但此封闭表面内不应存在吸声物质。在采用声强测量仪测量声强前，应首先确定测量表面。表面与声源的距离可以是任意的，只要保证测量面内无其他声源或吸声物质即可。测量表面上测点的分布视各点声强均匀程度而定，如各测量点声强差别较大，应适当增加测量点数。在声强测量与声功率计算时，可把测量表面

31、分为若干个面积元，并分别测取各面积元上测点的声强，并求出它近似的平均值，则声功率可由下式求出： （6-3-7）式中：第i个面积元的平均声强； 第i个测量面积元；第i个测量面积元法线与该点声强方向的夹角。如测量面取半球面，所取各测量面积元面积都相同，声源中心与半球中心重合，并且使用声强探头进行法向测量，上式可简化为：W=SI，S是测量面积，I是测量表面上的平均声强，I=，n是测量面积元数。取得各分点测量面或总测量表面平均声强，可以采用上述测取各离散点声强而后平均的方法，也可以采用适当调长分析仪平均处理时间，而后用探头扫描整个表面，从而直接测量平均声强的方法。但在后一种方法中，探头移动速度应均匀。

32、3、汽车噪声源的识别目前，用于噪声源识别的方法主要有消去法、频谱分析法、声强测量法、信号分析法(偏、相干函数、倒谱、谱阵等)等。 1)消去法 首先把附带全部装备的试验对象(如汽车、发动机等)在一定条件下测定其总的工作噪声，然后去除其中的一部分装备或控制这部分噪声传出，再按同样试验条件测量试验对象的工作噪声，从两次试验的声变化值中算出其噪声贡献。 消去法去除部件噪声影响的措施有两种，即拆除该零件和采用隔声材料屏蔽该零件。在实际中，只采用一种措施往往满足不了试验的需要，常同时将两种方法并用。 (1)消去法在整车噪声源识别中的应用 整车噪声的测量是在其匀速行驶或加速行驶状况下进行的。在分解各组成声源

33、时，首先应测量整车噪声，而后应用消去法顺序消去各组成声源的噪声。一般可消去风扇噪声（应注意发动机冷却水温）、排气噪声（应注意各部分的密封及附加件的防振）、燃烧噪声；分离发动机噪声、传动系噪声、轮胎噪声等。 (2)消去法在发动机噪声源识别中的应用 发动机噪声测量一般在试验室内、发动机稳定工作条件下进行。首先在带有全部装备情况下测量总噪声，而后用顺序消去方法求得各组成声源噪声。如可顺序消去风扇噪声、进气噪声、活塞敲击噪声、配气机构噪声、燃烧噪声（反拖）进行测量。在只考虑发动机各表面辐射情况时，可辅以铅板覆盖方法。 2)频谱分析方法 汽车或发动机各组成声源的噪声形成机理不同，使每个声源的噪声特点有相

34、当差别，能量分布的频谱范围，中、低、高频各不相同。如果了解各组成声源噪声频谱特点，则从整车或发动机的总噪声谱可以分析出各组成部分的噪声贡献，从而找出主要声源。 首先用1/3（1/1）倍频程分析仪或各种窄带分析仪器（常用FFT分析仪)，测量整车或发动机在一定条件下工作的噪声谱。其中仪器窄带分析仪器具有更好的频率分辨率，有利于正确判断各组成部分噪声贡献。汽车各主要噪声源噪声主要频率区域参见表6-3-1所列。由于汽车各噪声源的频率范围不仅与其结构有关，而且和运转工况的关系很大，应辅以一定的计算方法来推测。表6-3-1 汽车各主要声源频率范围噪声源频率范围备注燃烧500 8000汽油机集中在500 4

35、000Hz，柴油机范围广活塞敲击2000 8000与转速和缸数有关进、排气门500 2000与转速和气门有关冷却风扇200 2000与转速和叶片数有关进气50 5000周期进气<200Hz,进气涡流> 1kHz排气50 5000排气涡流> 1kHz喷油泵>2000与转速和分泵数有关齿轮<4000与转速、齿数有关轮胎<5000子午线胎5001000Hz,斜交胎2500Hz左右车身<300车身结构5 30Hz，板件 30 300Hz求出这些声源的基频和各次谐波频率，并与总噪声谱比较来判定各组成噪声的影响。3)信号分析方法在整车和各总成部件的噪声测量中，常采

36、用信号分析的方法识别噪声源。一般的使用方法有频谱分析法、倒谱分析法、相关分析法、常(偏)相干分析法、数字滤波和小波分析。(1)相干函数法 在相关理论中，两随机信号之间的相关关系可以用互相关函数来描述，或用相干函数表示这两个随机信号在频域的相关程度，判断出各声源来。在实际噪声测量中，常常是复杂的多输入单输出系统，而且输入噪声源又可能在物理上是相关的。此时不仅要求出单输入和输出间的常相干函数，还要求除去其他影响后的偏相干函数，以正确判断声源。 (2)倒谱分析法 噪声测量中测到的噪声信号y(t)往往不是声源信号本身，而是声源信号x(t)被其他信号调制经传递系统h(f)后到达测量点的输出信号y(t)。

37、在时域中，信号y(t)是x(t)和h(t)的卷积。卷积后波形比较复杂，因此常将其转入频域处理其功率谱后，再进行倒频谱处理。 倒谱分析在回声剔除、声源识别、边频分离、机械故障诊断等方面被广泛地应用。 (3)转速频率谱阵 转速频率谱阵是按等转速间隔排列的功率谱阵列，它能全面表示旋转机械运转范围的噪声特性，转速频率谱阵是坎贝尔图的一种形式。在转速频率谱阵中，特征分量(与阶数有关的频率)将出现在由原点出发的一根根的射线上，在该线上形成“山脉”状，从山脉中最高峰可以找到对应最大噪声的运转转速。同时，在转速频率谱阵中与阶数无关的噪声峰值则形成与转速平行（频率一定）的“山脉”，同样，也可以从最高峰找到机械系

38、统的对应最大噪声的运转转速。当两条山脉相交时，其交汇点为最危险点。 4)小波分析 整车加速噪声、发动机每一循环的噪声、制动噪声等都是一个非平稳过程，在处理非平稳过程的信号时，传统的FFT方法将面临困难。小波分析是近年来迅速发展起来的新兴学科，应用领域十分广泛，这种分析技术将取代传统的Fouricr分析，用它可分析、处理各种类型的信号，并已取得了显著的效果。在小波分析中，可以用不同的“标度”或“分辨率”观测信号，所以小波分析对处理非平稳过程的信号提供了有效的工具。 5)声强测量法声强测量法识别噪声源是利用声强的矢量性特点和声强探头的方向灵敏度来进行的。当声强探头在声源附近移动时，声波入射角与传声

39、器膜片外法向方向为90°时具有最小的方向灵敏度，输出声强为0。当声强探头改变位置并使其夹角小于或大于90°时，声强探头输出正或负声强，且随夹角增加(在0180°范围内)，声强绝对值增加。因此用声强法能区分出声波入射的方向，从而找出噪声声源。也可测量可能声源左右两边位置的声强谱，若某频率上声强峰值符号相反，即说明在两侧间有辐射该频率的声源存在。一般需再测量其振动谱，就可判断出声源。对于复杂声源，应首先设置测量网络，在网络上逐点测量声强并绘制声强矢量图、声强等高线和三维声强图，据此分析各主要噪声频率上的声源。如图6-3-2所示某发动机声强等高线和三维声强图。图6-3-

40、2 某发动机声强等高线和三维声强图第四节 整车、部件总成噪声的测量方法 汽车噪声测量方法是针对噪声的评价参数和测量目的而制定的。汽车经常处于不同的行驶工况，在每种行驶工况下，汽车所辐射出的噪声大小差别很大，汽车噪声测量工况应选取常用工况和最大噪声工况，国际标准ISO/R 362和我国国家标准GB 149679都采用加速行驶噪声和匀速行驶噪声评价整车噪声，此外也有用定置噪声等参考评价。对于整车而言，控制其噪声辐射必须从每个总成部件入手。汽车噪声的主要声源有发动机噪声、进排气噪声、冷却风扇噪声、轮胎噪声、传动系噪声、制动器噪声、车身振动噪声等。为了研究这些零部件或总成噪声辐射机理，评价其噪声水平，

41、进一步控制噪声，必须制定适当的测量方法。 完整的测试方法一般均包括测量场地、条件、使用仪器、使用工况、测点布置及数据处理等规定。汽车总成和零部件噪声测量有两种方法，即装车试验和专项台架试验。所谓装车试验，就是将被试验总成或零部件装于配套的汽车上，然后测量整车噪声变化，以考查其噪声大小或对整车噪声的影响。而专项台架试验，就是将研究对象装于专用试验台上，并模拟实际使用状态或规定工况，以测量其噪声。1、整车噪声测量整车噪声是由多个不同的声源构成的总的噪声，各声源所占总噪声的比例各不相同，如图6-4-1所示。图6-4-1 某国产载货车车外加速度噪声声源分解a) 声源分解图 ；b) 声源所占的比例1）整

42、车道路噪声测量在整车评价与声源分析工作中最常用的是整车道路噪声试验（表6-4-1）。2)整车室内噪声测量为了避免室外试验受环境影响的情况，整车噪声试验也可在半自由声场条件的大型半消声室内进行，并且在室内装备有模拟实际运行所需要的仪器、设备，如转鼓试验台、通风机及轮胎冷却风机等和适当的试验方法。消声室内全部设备在运转条件下本底噪声应低于60dB。在这种条件下测量的车辆噪声精度高、重复性和可比性好。室内整车噪声测量一般用于汽车振动和噪声控制的研究。3)整车噪声测量中的注意事项在道路试验中，环境影响比较大，应注意风速、风向、气温、地面吸声系数以及阳光照射的因素。在室内噪声测量中，试验方法应模拟实际运

43、行工况与测量环境，尤其考虑声像中心与测点位置的关系。在采用消去法分析声源时，要注意消去顺序，辅助措施不应影响整车噪声的测量。表 6-4-1 整 车 噪 声 测 量测量项目信号特征测量内容与目的测量环境与仪器试验方法加速噪声宽频、非稳态车外远场生压,整车评价与声源分析半自由场,声级计,发动机转速表或车速仪QC/T58-93匀速噪声非稳态车外远场生压,整车评价与声源分析半自由场,声级计,发动机转速表或车速仪QC/T57-93车内噪声稳态、低频车生压,整车评价与声源分析半混响场,声级计,低频程滤波器,发动机转速表或车速仪GB/T1496-79定置噪声非稳态,低频车内近场生压,整车评价与声源分析半自由

44、场,声级计,发动机转速表GB/T14345-932、发动机噪声测量1)发动机噪声分析(1)发动机噪声经验公式柴油机声功率级经验公式： (6-4-1)式中：W柴油机声功率级； b柴油机标定功率； b柴油机标定转速； n柴油机实际转速。 汽油机声功率级经验公式： (6-4-2)汽油机在最高转速时的声功率级与柴油机几乎相等，但低转速下比柴油机低。上述公式只是粗略的估计。 (2)发动机噪声源在发动机表面辐射噪声中，主要是发动机机体表面和油底壳辐射，其次是缸头、缸盖罩等。燃烧噪声声强与压力升高率的平方成正比，所以柴油机的噪声高于汽油机，燃烧噪声声压级与放热率的对数成正比，且燃烧噪声还与滞燃期、转速负荷等

45、有关。在过渡工况，燃烧噪声明显增加。机械噪声主要是活塞敲击、齿轮啮合、配气机构的摩擦、冲击、轴承工作等，机械噪声正比于发动机转速，另外结构的共振也引起噪声辐射。风扇噪声的主要影响因素是转速、叶片弦长、型线、夹角和叶片数，但导流罩的形状、风扇与导流的相对位置也很重要，尤其是护风圈与散热器的间隙严重影响噪声的辐射，还造成风量降低，合理的选择散热器也是减低噪声的手段之一。进、排气噪声是由压力脉动、气流通过气门时的涡流、边界层气流扰动、排气口喷注引起的。在整车试验中，还应注意尾管的影响、消声器壁面振动辐射的噪声也是重要声源之一。2）发动机噪声测量（表6-4-2）表 6-4-2 发 动 机 噪 声 测

46、量测量项目激励与噪声的传递环境,内容,仪器试验方法整机噪声燃烧,机械,流体动力的宽频噪声,脉冲激励。经发动机缸体，空气辐射半自由场；声功率测量；发动机试验台架及相应仪器；整机噪声评价，声源分析GB 15737-1995GB 1859-89表面辐射同上，主要噪声频率1.6 4kHz，经发动机表面辐射半自由场；声功率测量；声级计或声强仪，滤波器，发动机试验台架及相应仪器；整机噪声评价，声源分析GB 15737-1995GB 1859-89消去法或声强法燃烧噪声以中，低噪声为主。由气缸燃烧压力激励。经缸盖，缸套，活塞，活塞销，连杆，曲轴，轴承传递，由气缸盖罩进排气歧管，机体水套壁板，飞轮，正时齿轮，

47、曲轴箱 侧壁、油底壳、机体水套板辐射半自由场；声功率测量；声级计或声强仪，气缸压力传感器，信号分析，电荷放大器，发动机试验台架及相应仪器；声源分析1：消去法，先测预定工况噪声，而后用电力测功器反拖到测量工况，再次测量，其噪声；能量之差即燃烧噪声。该法测量准确度较低。 2：实验计算法，改变运转参数，如点火提前，求解方程组：即可求H和。 为发动机噪声； 为燃烧噪声。 为机械噪声；H为传递函数。机械噪声中，高频噪声。由活塞敲击，活塞、连杆、曲柄不平衡惯性力，曲轴振动，轴承缺陷，正时齿轮运动，凸轮轴运转，凸轮，挺柱，气门运动激励；经轴承，曲轴箱前板、凸轮轴轴承传递；由机体水套壁板、曲轴箱侧壁、油底壳、

48、正时齿轮盖、气缸盖罩辐射半自由场：声功率测量：声级计或声强仪、汽缸压力传感器、信号分析、电荷放大器、发动机实验台架及相应仪器；声源分析消去法或实验计算法获得，改变运转参数，如点火提前角，求解方程组： 即可求出H和冷却风扇噪声旋转噪声（脉冲声源），基频： n ,n为风扇转速、涡流噪声（四极子声源），宽带噪声，主要峰值频率：f v(v为气流速度)。声功率 （d为风扇直径）， 半自由场或自由场；声源率测量；声级计或声强仪、滤波器、转速仪等；冷却风扇噪声分析、评价参考冷却风扇性能实验方法，进行声强法或消去法测量进,排气噪声空气振动、管壁振动辐射噪声，以低频为主，基频： n，n为发动机转速。影响因素：转

49、速、负荷、进排气管。半自由场或自由场；声压测量；声级计或声强仪、滤波器、发动机实验台架及相应仪器；进、排气噪声分析、评价QC/T 6301999；声压法，测点位置在排气口方向、0 . 5 1m处；若有双排气口时，测点应在两个排气口中心处。一般原则是测点到排气口距离应大于3倍于管口直径，测量不应受到气流的影响，传声器膜片应朝向排气口。进排气消声器性能评价，测量插入损失的方法发动机整机噪声测量一般是在试验室内进行，若试验室为普通试验室，则其房间常数R应大于或等于4S（S为测量表面积）。测量时，将发动机安装于与测功机及周围地板分开的单一基础上，并将其排气用长管引出室外，以避免其他振动的传入和排气噪声

50、的干扰。本底噪声应小于3dB（A）。发动机噪声主要包括空气动力噪声（进气、排气与风扇噪声）和表面噪声（燃烧与机械噪声），表面噪声的发生和传播如图6-4-2所示。图6-4-2 某柴油发动机发生与传播消声器测量点布置如图6-4-3所示。图6-4-3 消声器噪声测量点布置3、轮胎噪声测量 轮胎噪声是轮胎在滚动过程中形成的，主要包括三部分：空气扰动噪声、轮胎结构振动噪声及路面噪声。 1)轮胎噪声分析 轮胎快速滚动时对其周围空气形成扰动，辐射出噪声。由于轮胎胎面有各种不同的花纹，当轮胎胎面与地面接触时，胎面受压缩、拉伸，形成泵气、吸气效应。这种泵吸效应在轮胎滚动过程中周期性发生，在空气中形成疏密波，即辐

51、射出噪声。由于空气泵吸时的流速很高，这种噪声相当大，一般认为它是形成轮胎噪声重要的因素，其基频与汽车行驶速度、轮胎圆周上的沟槽数成正比，与轮胎的有效半径成反比。另外，轮胎结构的弹性振动也辐射噪声，其中轮胎的径向振动是最重要的因素，周向振动主要影响高频噪声。汽车在平滑路面上起步、紧急制动或急转弯时，轮胎与地面接触摩擦引发局部激振从而辐射噪声。 影响轮胎噪声辐射的因素有轮胎种类、结构、花纹和轮胎材料、轮胎滚动速度、载荷、冲气压力、路面状况等，其中最重要的因素是花纹形式与路面状况。各种花纹形式的轮胎与不同路面相互作用可使轮胎噪声级和噪声频谱有很大的变化。 2） 轮胎噪声测量方法(表6-4-3)表6-

52、4-3 轮 胎 噪 声 测 量测量项目测 量 环 境 与 仪 器试 验 方 法整车远场测量半自由场；声级计、轮速仪、倍频程滤波器消去法；被试车发动机熄火，变速器空挡，由牵引车等速拖行，牵引绳足够长。测点布置参考整车噪声测量点（该轮胎噪声中包括部分传动系噪声）。适合轮胎噪声对比试验整车近场测量半自由场；声级计、轮速仪、倍频程滤波器测量轮胎泵吸及振动所辐射噪声，传声器近场安装，被试车等速行驶。一般用于轮胎噪声形成机理的研究，适合轮胎噪声对比试验拖车近场测量半自由场；声级计、轮速仪、倍频程滤波器被试轮胎装于专用拖车内，传声器近场安装于半自由声场条件的车厢内侧。装有被试轮胎的拖车由牵引力等速拖行，可精

53、确测量轮胎噪声的大小和频谱。一般适用于轮胎研究部门应用室内试验测量半自由场；声级计、轮速仪、倍频程滤波器、加载装置、低噪声转鼓被试轮胎装于半消室内的加载装置上，轮胎以一定压力与转鼓接触，在转鼓接触下实际模拟汽车轮胎使用状况。测点在轮胎与转鼓接触面的后方或室内适当位置上，进行轮胎噪声形成机理、各种参数影响及某种轮胎辐射噪音能力的评价研究，精度高易于控制目前，在我国轮胎噪声还没有统一的测量方法。从国际上看，轮胎噪声测量方法大体有四种，即整车远场测量法、整车近场测量法、拖车近场测量法和室内试验测量法等。轮胎噪声测量主要是为了声源评价与分析。 3 )轮胎噪声测量中的注意事项 注意传声器的安装和位置，要

54、求传声器振动小，与轮胎和地面的距离选择恰当；为消除车辆行驶时传声器附近空气流动的影响，试验时传声器一定要带风罩。近场测量的信号，仅为轮胎泵吸及振动所辐射噪声，不是全部轮胎噪声。拖车近场测量法测量轮胎噪声时，为减少牵引车辆噪声影响，牵引车的排气消声器应采用屏蔽措施。轮胎噪声做近场测试时，一般传声器离路面20cm，离轮胎(径向)15cm，传声器用电缆接到声级计，如图6-4-4所示。图6-4-4 轮胎噪声室内试验1-驱动电动机；2-传动皮带；3-安全框架；4-吸声层；5-光滑墙面；6-被试轮胎；7-模拟地面（转鼓）4、传动系噪声测量传动系噪声源一般包括变速器、分动器、传动轴、差速器等。1)齿轮噪声分

55、析 变速器和驱动桥的噪声，主要是齿轮啮合过程中的冲击与摩擦产生振动并发出噪声，或发动机曲轴的扭振和工作齿轮承受交变负荷使齿轮间正常啮合关系遭到破坏，从而激发出噪声。齿轮的加工误差会使这种现象更为严重，会使轴产生弯曲振动，并在轴承上引起动负荷，最终传给箱体，使之辐射出噪声。 2)传动轴噪声分析 发动机的转矩波动和振动，变速器及驱动桥等振动的输入，万向节输入和输出转速、转矩的不均衡性，传动轴本身的不平衡等，都是引起传动轴振动噪声的重要原因。传动轴振动噪声的扩散传播主要有两个途径：一是经传动轴的中间支承、变速器和后桥传给车身及其他部件，引起更广泛的振动和噪声；二是经周围空气直接向外辐射噪声。一般传动轴的噪声能量是很小的，在传动系噪声中不占主导地位。传动轴振动主要是由于其质量不平衡和弹性弯曲所致，因此研究传动轴噪声时首先应考虑传动轴刚度和动平