汽车的振动声学研究

汽车的振动声学研究产生背景•由于当今市场的需要，汽车企业正不断努力，力求给消费者带来更舒适的环境。为了减小振动和噪声的问题，我们在设计阶段需要对机体进行详尽的分析，并对原型车进行足够的试验。汽车振动来源•动力总成激励：发动机激振和传动系扭振•路面激励：路面的不平度•特俗工况：制动和转向振动的测量•主要工具：压电式加速度传感器•工作原理：压电效应•压电效应：某些晶体在一定方向上受力变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个表面上产生符号相反的电荷；当外力去除后，又重新恢复到不带电状态。图a是中央安装压缩型，图b为环形剪切型，图c为三角剪切形S是弹簧，M是质量块，B是基座，P是压电元件，R是夹持环。•信号处理：–通过离散傅里叶变换（DFT）将数据由时域变换到频域。为了提高运算效率，通常采用快速傅里叶变换（FFT）噪声的测量•影响人们工作学习休息的声音都称为噪声。一般来说人们将影响人的交谈或思考的环境声音称为噪声。•噪声的四大来源：①交通噪声②工业噪声③建筑施工噪声④社会生活噪声•测量工具：传声器–把声压信号转变为电压信号的装置，也称之为话筒，它是声级计的传感器。常见的传声器有晶体式、驻极体式、动圈式和电容式数种。•声级计是最基本的噪声测量仪器，它是一种电子仪器，但又不同于电压表等客观电子仪表。在把声信号转换成电信号时，可以模拟人耳对声波反应速度的时间特性；对高低频有不同灵敏度的频率特性以及不同响度时改变频率特性的强度特性。因此，声级计是一种主观性的电子仪器。•声压声音在空气中能够传播出去，是由于振动物体通过振动造成周围空气的局部压强变化，这个压强变化使周围空气产生局部的密度变化，局部密度变化又造成较远部分空气压强的变化，如此下去，就把这个压强变化向更远的部分传递出去，这样就造成了声音的传播。空气压强相对于大气压强的压强变化，称为声压，其单位为帕(Pa)。•声学中，声音的强度定义为单位面积上的声音的功率。是指声音在传播途径上每1平方米面积上的声能流密度，用I表示。人们以I0作为基本参照量。取声强I与I0比值的对数作为比较声音强弱的量。取贝尔作为单位，•在测量中去除背景噪声–为了实现声压级的测量，我们就必须考虑背景噪声的影响。外界的背景噪声没有用处。实际中，当目标信号强度高于背景噪声3dB时，背景噪声对测量并不影响。如果二者差别小于3dB时，背景噪声太高，所以我们并不能有效测量。差别在3dB-10dB时，我们需要进行适当的研究。差别高于10dB无需修正。•为了模拟人耳听觉在不同频率有不同的灵敏性，在声级计内设有一种能够模拟人耳的听觉特性，把电信号修正为与听感近似值的网络，这种网络叫作计权网络。计权网络•根据所使用的计权网不同，分别称为A声级、B声级和C声级，单位记作dB(A)、dB(B)和dB(C）。A计权声级是模拟人耳对55dB以下低强度噪声的频率特性，B计权声级是模拟55dB到85dB的中等强度噪声的频率特性，C计权声级是模拟高强度噪声的频率特性。A计权声级由于其特性曲线接近于人耳的听感特性，因此是目前世界上噪声测量中应用最广泛的一种，许多与噪声有关的国家规范都是按A声级作为指标的。