声压法和声强法在车身隔声性能测量中的 应用和对比

2018-09-15 10:39:00
陆启蒙
原创
1708
摘要:在汽车车身的隔声性能试验中,对声压和声强的两种测量法,进行了比较分析。结果表明,这两种测量方法各有其特点,对汽车车身隔声量的改进及降噪圴有较好的指导作用。

为了改善汽车的车内噪声,需要对 汽车车身的隔声量进行分析。只有车身的前围(或称防火墙)、
顶棚、后盖、车门、地板、前后风挡玻璃等各面的隔声量提高后,车身各面才能有效地阻隔发动机和车外
其他噪声进入车内。利用声压测量法或声强测量法都可以得到车身各面关键部位的声压衰减频谱图和
总的隔声量,经过数据分析后我们就可以采取对应措施改进隔声薄弱部位。

1 1 隔声量的定义和测量评价

1 1. .1 1 隔声量的定义

根据文[2]关于隔声定义的描述,隔声材料(隔声构件或隔声结构)一侧的入射声能与另一侧的透射声能相差的分贝数就是该隔声材料的隔声量,以符号 R (dB) 表示。

R=10lg(I i I t )=20lg(P i P t )

(1)式(1)中 I i 和 P i 分别为隔声材料前的声强和声压, I t 和 P t 分别为经过隔声材料衰减后的声强和声压。如下图1所示表示方法。可见隔声量表示隔声材料本身固有的隔声能力。

声压法和声强法在车身隔声性能测量中的 应用和对比

1 1. .2 2 隔声量的测量评价

为了考察汽车车身的隔声性能,在车内放置一个标准声源,再在车内各部位布置几个传声器,打开声源,通过适当调整声源位置,确保车内声场尽可能均匀分布的情况下,使几个测点的传声器测得的声压值近似相等。然后按下式计算车内平均声压级

L ˉ p =10lg 1n ∑i=1n100.1L pi

(2)式(2)中 L ˉ p 为车内平均声压级, L pi为车内第 i 个测点声压级, n 为测点数。

关上四个车门,在车身外表面各测点法向布置传声器,依次测量各测点的声压。若选取测量的频率范围为100~6 300 Hz,采用1/3倍频程,的中心频率点。那么,车外各点的共20个中心频率的平均隔
声量定义如下Rˉ =1m ∑j=1m(R j )=1m ∑j=1m[10lg(P j P ' j )]

(3)式(3)中 Rˉ

为平均隔声量, R j 为第j 个中心频率的隔声量, P j 为车内第 j 个中心频率的平均声压, P ' j 为车外测点的第 j 个中心频率的声压, m 为中心频率的个数。车身各点的隔声量测量结果最后以表格或曲线的形式表达。曲线绘制的纵坐标为隔声量(声压级dB ),横坐标为1/3倍频程频率( Hz )。

2 声压测量法

2 2. .1 1 声压法建模

利用ME’scope软件编辑汽车车身外表面数模,如图2所示,为了分别单独处理和分析车身左车门、
右车门、前围板、后备箱、地板、顶棚及前后风挡玻璃等各部位的隔声量试验结果,试验前将整车车身外
表面大致分为6个子结构:左面、右面、前面、后面、下面、上面,按此分法最后创建成6个子结构的三维
模型。

2 2. .2 2 声压法测量隔声量的数据处理和分析

如1.2节测量方法所述,测试完成后,对车身外表面每个测点的数据文件以试验准备阶段确定的测点编号来命名,这样就把各点的声压数据与图2车:

声压法和声强法在车身隔声性能测量中的 应用和对比

身结构中的所有点关联起来了;而车内平均声压级经式(2)计算得出后作为一个单独的数据文件保存起来。然后利用式(3)统一处理后得到车外每个点的隔声量频谱图。

先直接对六个子结构数模中各点声压分布等值线逐一分析,可以找出车身上漏声问题比较突出的部位。例如,从下图3可看出前围左端中部真空助力泵所在区域在低频段漏声较明显;同样对于前围子结构而言,如图4所示在中频段前围上部存在漏声现象。图3和图4揭示了与发动机距离最近的前
围所在上部存在漏声问题。

声压法和声强法在车身隔声性能测量中的 应用和对比

再来分析地板子结构的声压分布,从图5可看出:地板中前部和后部燃油箱处声压最大,且均在低频段表现突出。经过具体分析,发现地板中前部为排气隔热罩所在位置,隔热罩与车身地板之间有较大空隙。由室内 声学可知,一封闭空间内的空气柱具有一定质量和刚度,故亦有其自身的固有频率。当传入车内的噪声频率与室内空气柱的固有频率接近时,将会引起空气柱的共振,使该频率下的噪声级剧增,这种现象就是空腔共鸣现象。车身的空腔共鸣频率可由下式粗略估算:

f n =C2æèçöø÷n xl x2+æèç çöø÷ ÷n yl y2+æèçöø÷n zl z2

(4)式中 f n —简正频率(Hz); C —声速(m/s);l x , l y , l z —矩形空腔的几何尺寸(m);n x , n y , n z —0,1,2,3等正整数。

根据上述声压分布结果对漏声严重的部位进行产品改进后,从图6和图7可看到前围和地板的隔声量都有明显提高。前围和地板的平均隔声量分别提高了10.1 dBA和8.2 dBA:前围部位从24.2 dBA提

声压法和声强法在车身隔声性能测量中的 应用和对比

高到了 34.3 dBA,地板部位从 25.4 dBA 提高到了33.6 dBA。

3 3 声强测量法

3 3. .1 1 声强法建模

用细绳编成网格,根据实际分析需要,将车身各面的外表面所在平面均匀划分为矩形网格,每个网格的中心是一个测点。仍按1.2中的办法在车内布置声源和传声器,关好四个车门后,在各矩形网格中心的测点用声强探头逐点测量,数据处理后得出声强分布图,识别出声强较大的区域。

3 3. .2 2 声强法测量隔声量数据处理和分析

从图8和图9的声强等值线同样可以得出前围上部和右侧真空助力泵所在位置隔声需要改善;车

声压法和声强法在车身隔声性能测量中的 应用和对比

身地板后部油箱附近及中部隔声有待加强。这些现象与声压分布测量得出的结论基本一致。

如上图10所示,对前围和地板等隔声薄弱部位改进后,测得怠速工况下车内噪声明显降低了。

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