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噪声频谱和超声波检测在车内噪声控制方面的应用
舒浩敏
广汽三菱汽车有限公司 湖南省长沙市 410100
摘 要：目前各大汽车公司已经将车内噪声的控制作为了重要的研究内容进行研究,随着我国工业水平的快速发展,汽车制造行业也在不断的发展,汽车工业的发展已经将降低车内的噪声作为了重点需要解决的问题之一来对待.噪声频谱以及超声波检测在进行车内噪声控制方面有较为广泛的应用,本研究主要针对发动机后置客车车体后端的噪声传播的过程进行一系列的分析,将各项测试所得的数据进行细致的分析,这样能够指导汽车进行降噪材料的设计,然后将局部的结构进行更改和优化,最大限度的将车体后端的吸音以及隔音性能提高,减少车内的噪声.首先分析了车内噪声的主要来源以及具体的传播途径,其次分析了汽车后端噪声频谱的测试以及分析,对于各类降噪材料的对比测试以及改进进行了分析,最后分析了对于车体的密封性采用超声检测的方式进行检测.
关键词：噪声；车体；噪声频谱；超声波；车内噪声；控制；应用
1 引言
随着社会的快速发展,社会车辆的数量越来越多,对于驾乘人员的驾车舒适性不得不考虑,车辆内部的声学环境是影响驾乘人员舒适性的重要指标,各大汽车制造商也将车体内部的噪声控制作为重要的研究内容.车辆在行驶过程中或者是在停车期间,由于车辆的发动机,发电机或者空调等发生设备产生的噪音将直接影响驾乘人员的听觉,严重的会影响其身心健康,所以对于车辆内部的部分噪声来源进行细致的分析,并且采取有效的措施最大限度的将车体内部的噪声减少,是亟待解决的问题.噪声频谱以及超声检测在车内噪声控制方面有着广泛的应用,并且取得了良好的应用效果,现将研究情况报告如下.
2 车内噪声的主要来源以及传播途径分析
2.1 车内噪声的来源
车体内的噪声主要指的是汽车在行驶过程中车辆内部系统存在的各类噪声,噪声的主要来源有以下几个方面：汽车发动机本身的噪声、传动系统的噪声、汽车轮胎发出的噪声、履带的噪声、空气噪声等,除了行驶过程产生的一系列噪声,还包括空调系统产生的噪声,制动系统产生的一系列噪声等,都是汽车内部噪声的主要来源.
2.2 车内噪声的主要传播途径
车内系统产生的噪声通过两种主要途径进入车体内部,影响车内的声学环境,第一,声源经过孔缝直接传到车体内部；第二,由振动源将震动传递给车内部的壁板,然后声源直接作用到壁板上,导致壁板受到压迫而产生震动,从而产生辐射.经过实践研究发现,当噪声的频率处在400Hz以内的时候,噪声主要是以结构噪声的方式传到车内；而当噪声的频率大于800Hz的时候,这样高频的噪声则会以空气的方式进行传播.当车内部密封状况良好的时候,车内的噪声主要是车内部壁板的震动产生的辐射声,所以对于由于车内壁板所产生的低频噪声进行有效的处理,是降低车内噪声的主要途径.
3 关于汽车后端噪声频谱的测试以及分析
本研究以金龙汽车工业有限公司的车辆为标准进行分析,金龙客车在车辆的NVH方面创建了专门的实验室,并且科学的配置了人员和设备,充分利用实验室现有的条件就设计以及车体内部噪声的频谱和车体的密封性方面进行了部分测试和相应的改进,取得了初步的研究效果.此前,一些设计人员在进行车体改造的时候对于出口的车辆进行了一系列的研究.车体内部的噪声也符合我国的噪声标准,但是还是有客户反映车体内部的噪声大等问题,所以前期测试阶段需要针对车内噪声问题展开.首先,分析汽车后端噪声频谱的测试情况,车辆的发动机为后置发动机,车体后部的噪声来源主要是后桥和发动机舱,试验人员在车体的后补分别布设了四个测试点,分别是车外后桥的上方、发动机舱的上方、车内倒数第四排座位、车内的最后一排座位.
车辆其后桥上方的噪声频率主要集中分布在100-3200Hz,车体内部的噪声主要集中在100-900Hz.由此可以分析,在车内噪声大于900Hz的时候噪声会通过车体本身进行有效的隔离,所以传人车体内部的噪声就会非常少,因此需要重点解决的是在900Hz以下的低频噪声.
在行驶速度均为60km/h的时候,不难分析发动机舱的上方位置以及后排座椅处的上方位置的测试点频谱.
发动机舱上方的噪声频率主要集中在100-3000Hz,车厢内部的噪声主要集中在300Hz以下和500-1000之间,因此需要重点解决1000Hz以下的低频率噪声.通过上述分析不难发现,后桥位置以及发动机舱的噪声峰值大多数集中存1000Hz以下,并且高频率的噪声大部分都被现有的车体结构给隔离了.中低频率的噪声是测试样车后部的主要噪声来源.
4 关于各种降噪材料的对比测试以及改进
结合噪声的主要传播方式和途径,可以采取的降低噪声的措施主要为隔音处理和吸音处理两种方式.隔音处理主要是采用将材料的性能提高的方式进行,通过将材料的面部密度提高或者采用多层结构进行实现.根据质量计算方式,对于单层结构,其表面密度每增加一倍,那么其可以隔绝的音量会增加6dB (A),如果将车体后端的密封钢板改为2.0,虽然能够将噪声减少,但是却将整体的密度增大了很多,不符合客车改进的具体要求.因此采用多层结构的方式降低噪音是不可取的.因此,可以将隔音的途径放弃,重点考虑消音处理,将重点放在降噪材料的吸音性能分析上,充分利用驻波管法,对车体内部的现有的降低噪声的材料进行吸音性能的测试.通过比较发现,目前大部分车辆所使用的降噪材料对于1000Hz以下的噪音其吸收系数并不是很理想,但是随着噪音频率的不断升高,其吸音系数在不断增加,不符合车体内部的降噪要求,需要就吸音材料进行更新,结合不同吸音材料的吸音系数,选择合适的吸音材料.
5 对于车体的密封性能采用超声波检测的方式检测
策划体内部的密封性状况将直接影响车体的隔音效果,还能出现漏灰,漏尘等现象,所以实验人员需要采用超声检测仪对于车体的后部进行检测.将超声波发生器安置在发动机舱的声源处,由于超声波在质地均匀的介质中传播的方式是沿着直线的,当达到边界而的时候或者遇到另外一种介质的时候会出现反射和折射的现象,这个过程遵循光学的折射和反射的原理.在折射和反射的过程中,其能量和波形都会发生变化.超声波存界而上反射的能量以及投射的能量的变化主要受到介质声阻抗性的影响,两种介质的声阻抗性差别越来其反射波的强度也就越大.实验人员主要利用超声波检测仪器分析车辆后部,侧面的连接位置,地板的管线穿孔处极座椅的固定孔,发动机舱的检修盖等位置有可能出现的密封状况不良的现象进行分析,具体检测结果如图1所示.
通过检测分析,在检修盖边缘处的噪声较大,所以在检修盖的边缘位置以及检修盖边缘的固定的螺栓孔位置存在一些缝隙,可以结合检测的具体情况,有针对性的采取降噪措施,然后重新对车内的噪声进行测试,一直打到满意状态,可见超声波检测对于控制车内的噪声起着至关重要的作用.
6 结语
综上所述,降低车内噪声有助于行驶安全,给驾乘人员带来舒适的体验,噪声频谱以及超声波检测在控制车内噪声方面有着非常好的应用,通过噪声频谱可以有效的分析车体内部噪声的频率范围,通过超声波检测能够将车厢内具体的密封不严的位置检测出来,结合检测情况,有针对性的采取降噪措施能够大大提高降低车内噪声的效率.
参考文献：
[1]林烨.噪声频谱和超声波检测在车内噪声 控制方面的应用[J].机电技术,2017(02)
超声波检测论文范文结:
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