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专利名称：一种噪声频响函数的测量方法及测量系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种噪声测量系统及测量方法，具体地说是涉及一种汽车进排气系统零部件噪声频响函数测量系统及方法。
背景技术：
随着消费者对驾驶舒适性的要求，各大汽车公司对汽车NVH(Noise、Vibration, Harshness)性能越来越重视。在整车的噪声中，中低车速情况下，噪声最大的贡献来源于汽车发动机的进排气系统。目前，针对汽车进排气系统或零部件的噪声评价一般是通过测试该系统或零件的传递损失或插入损失。传递损失可以评价单独的消声元件消声效果，可以分析消声元件在每个频率消声效果，若需要测量零部件精确的消声效果，在消声室做此试验时需在尾部安装驻波管，占用空间较大，试验成本较高。传递损失的测量是通过测被测零件进出口处声压计算声功率的差值，至少需要在被测零件前后各安装2个麦克风，操作复杂，计算繁琐。插入损失的测试是在整车上测量整个进排气系统的消声效果，试验操作繁琐。该试验分两次测量，分别测量安装消声系统与不安装消声系统只安装管路情况下的噪声声压，计算两次的声压差。需发动机起动后测量，试验操作较繁琐。该试验在评价整个进排气系统上效果较好，但无法单独评价单个消声元件的噪声特性。

发明内容
本发明的目的是提供一种噪声频响函数的测量方法及测量系统，解决目前传递损失测试方法的高昂成本及复杂的操作，以及解决插入损失测试方法的繁琐，且插入损失无法单独测试零部件噪声特性的问题。本发明测量方法所使用的设备成本低廉，操作方便，可快速的定性分析消声元件的消声特性，得出的频响函数曲线精确可靠。本发明为实现其目的而采用的技术方案是一种噪声频响函数的测量方法，包括以下步骤步骤A、同时分别测量被测零件在不同频率下进口处的声压和出口处的声压；步骤B、对相同频率时进口处的声压和出口处的声压进行比值运算；步骤C、综合整个测量频带的进口处的声压和出口处的声压进行比值得到所测零件的频响函数曲线。进一步的，上述的一种噪声频响函数的测量方法中所述的步骤B中，比值运算就是时域下进口处的声压和出口处的声压的互相关函数，然后经过FFT的变化得到频率下的互功率谱。本发明的另一个目的是提供一种噪声频响函数的测量系统，该系统设备成本低廉，操作方便，可快速的定性分析消声元件的消声特性，得出的频响函数曲线精确可靠。测量系统包括被测的零件、测量噪声信号的测量装置、噪声信号源和尾管，所述的噪声信号源和尾管分别设置在被测的零件的两端，所述的测量噪声信号的测量装置包括设置在所述的噪声信号源的出口的第一麦克风和设置在尾管处的第二麦克风，所述的第一麦克风和第二麦克风的输出信号与噪声数据处理系统连接。在所述的噪声数据处理系统完成对所述的第一麦克风的输出信号和第二麦克风的输出信号进行比值运算，获得所述的被测零件的频响函数曲线。进一步的，上述的一种噪声频响函数的测量系统中所述的噪声数据处理系统包括功率放大器、A/D变换器、安装有完成两组数据进行比值运算并显示频响函数曲线的噪声软件的电脑，所述的第一麦克风的输出信号和第二麦克风的输出信号分别经过功率放大器放大后进入A/D变换器转换成数字信号，数字信号输入到电脑中进行处理。进一步的，上述的一种噪声频响函数的测量系统中所述的噪声信号源包括白噪声、粉红噪声、正弦信号和20-2000HZ扫频信号四种基础声源。更进一步的，上述的一种噪声频响函数的测量系统中所述的噪声信号源包括激励声源和功率放大器，所述的激励声源的输出接功率放大器，功率放大器的输出接被测零件前端。所述的激励声源采用两块整体铸造的金属外壳，发声端为喇叭设计，内部填充多孔材料包裹发音喇叭。更进一步的，上述的一种噪声频响函数的测量系统中所述的被测的零件、测量噪声信号的测量装置、噪声信号源和尾管的连接处都用多孔隔声材料密封。本发明的积极效果是，采用测试方法合理简便、测试效率高；不需在消声室测试， 对外界环境要求较低；试验成本低，所采用设备结构简单，操作方便。可缩短零件开发周期， 节省开发成本，适用于各车型进排气系统零部件噪声性能开发。下面通过结合具体实施例与附图，对本发明的技术方案进行较为详细的描述。


图1是本发明实施例1测量系统的示意图。图2是本发明实施例1测试的相干函数。图3是本发明实施例1测量的结果。
具体实施例方式实施例1 是一种如图1所示的噪声频响函数的测量系统的测量方法和测量过程。 本发明提出了一种新的测试方法，测试被测零件进出口处的声压，对声压进行比值运算得到所测零件的频响函数曲线，从频响函数曲线上可以看出被测零件的噪声特性。本实施例用到以下设备噪声数据采集系统、测量噪声信号的麦克风、已安装噪声软件的笔记本或者其它电脑、功率放大器、激励声源、尾管。本实施例使用的噪声软件是常规的噪声软件，由奇瑞汽车股份有限公司提供，其软件名称为RFR test. 9A。噪声数据采集系统输出端与功率放大器输入端相连，功率放大器输出端与激励声源相连，笔记本发出的声音信号经过功率放大器调理后驱动激励声源。麦克风与数据采集系统输入端相连，麦克风信号由数据采集系统处理后传送到笔记本中，由数据采集系统软件处理。在数据采集系统由软件进行如下步骤的处理步骤A、同时分别测量被测零件在不同频率下进口处的声压和出口处的声压；步骤B、对相同频率时进口处的声压和出口处的声压进行比值运算；这里，比值运
4算就是时域下进口处的声压和出口处的声压的互相关函数，然后经过FFT的变化得到频域下的互功率谱。步骤C、综合整个测量频带的进口处的声压和出口处的声压进行比值得到所测零件的频响函数曲线。本实施例中声音激励采用功率放大器、激励声源，激励用的声信号采用软件处理的扫频信号。通过高性能屏蔽电缆连接数据采集系统、麦克风、笔记本、功率放大器及激励声源。声源的选择根据测试的需要有4种基本声源；本实施例中集成有4种基础声源1、白噪声，2、粉红噪声，3、正弦信号，4、20-2000Hz扫频信号。激励声源采用两块整体铸造的金属外壳，发声端为锥形设计，内部填充多孔材料包裹发音喇叭，激励声源与被测零件、被测零件与尾管连接处、麦克风固定处采用隔声材料包裹，这些设计都可以极大的隔绝外界声音信号对测试系统准确性的影响。测试时在激励声源发声口处安装一个麦克风，消声元件后尾管处安装一个麦克风。以尾管处的麦克风为参考，用声源发声口处的麦克风作响应，用数据采集软件对声压信号进行比值计算，可以得到该被测零件的频响函数曲线。不管是单频还是其他信号，本实施例中在计算机中进行的计算都是输入噪声于输出噪声的互功率谱。而输入噪声信号和输出噪声信号无需单独进行谱的转化。从曲线上可以直接看出被测零件的频率特性，峰值所在频率就是该被测零件消声效果最好的频率，可用来验证消声零件的消声频率是否符合要求。如图1所示的结构示意图，经过软件处理过的扫频声音信号经过过滤放大器调理后输入到噪声信号的激励声源1。激励声源1出口与被测零件2连接，本实施例中被测器件为汽车的消音器。被测零件2另一端与尾管3连接。各连接处用多孔隔声材料密封。尾管3方向指向空旷处，以避免回声反射干扰试验结果。第一麦克风4和第二麦克风5分别安装在消音器与激励声源1和消音器与尾管3连接处。采集到的声音信号在笔记本上的数据采集系统软件中处理，第二麦克风5采集到的信号作为参考，第一麦克风4采集到的信号作为激励，得到的曲线就是被测零件的频响曲线。测试过程如下1、连接功率放大器与数据采集系统，连接声源信号线到功率放大器，连接噪声信号的激励声源1与被测零件2 (如汽车消音器)，连接汽车消音器与尾管3。分别安装好第一麦克风4和第二麦克风5。所有连接处用隔声材料密封以防止外界声音干扰。2、测试时，启动声音信号软件，发出的声音信号经功率放大器调理后输入激励声源，第一麦克风4采集声源、第二麦克风5经过消音器变换后的声音。第一麦克风4和第二麦克风5的声音信号输入到数据采集系统。以尾管3处的第二麦克风5采集的信号作为参考信号，第一麦克风4采集的声音信号作为激励信号，在笔记本的数据采集系统软件中进行对比处理即得到所需的被测零件2(即消音器)的频响函数曲线。曲线峰值所在频率就是被测零件(消音器)主要起作用的频率，峰值大小定性的代表此频率的消声效果大小。图2为测试结果的相干函数，是输入噪声于输出噪声的相关函数(时域的统计函数)的频域下的函数，叫相干函数，它是反应测试的频响函数的准确性。相干性为1说明输出完全由输入引起，可以充分相信频响函数的测量结果。从图中可以看出50Hz以上相干函数值都在0. 9以上，测量结果非常准确。
图3为本被测零件的频响函数，图中显示其主要消声区域在166Hz附近。本图是一种习惯显示。实际上用输入比上输出或者用输出比上输入，只是一种习惯的看图方法的问题。本实施例中提供两种看图方法，实际的测试计算中也是可以选择的。不管是输入比上输出还是输出比上输入，都不会改变被测系统的特性，也都是频响函数。只是得到的曲线的看的方法不同。
权利要求
1.一种噪声频响函数的测量方法，包括以下步骤步骤A、同时分别测量被测零件在不同频率下进口处的声压和出口处的声压；步骤B、对相同频率时进口处的声压和出口处的声压进行比值运算；步骤C、综合整个测量频带的进口处的声压和出口处的声压进行比值得到所测零件的频响函数曲线。
2.根据权利要求1所述的一种噪声频响函数的测量方法，其特征在于所述的步骤B 中，比值运算就是时域下进口处的声压和出口处的声压的互相关函数，然后经过FFT的变化得到频率下的互功率谱。
3.一种实现如权利要求1所述的噪声频响函数测量方法的测量系统，包括被测的零件、测量噪声信号的测量装置、噪声信号源和尾管，其特征在于所述的噪声信号源和尾管分别设置在被测的零件的两端，所述的测量噪声信号的测量装置包括设置在所述的噪声信号源的出口的第一麦克风和设置在尾管处的第二麦克风，所述的第一麦克风和第二麦克风的输出信号与噪声数据处理系统连接，在所述的噪声数据处理系统完成对所述的第一麦克风的输出信号和第二麦克风的输出信号进行比值运算，获得所述的被测零件的频响函数曲线。
4.根据权利要求3所述的测量系统，其特征在于所述的噪声数据处理系统包括功率放大器、A/D变换器、安装有完成两组数据进行比值运算并显示频响函数曲线的噪声软件的电脑，所述的第一麦克风的输出信号和第二麦克风的输出信号分别经过功率放大器放大后进入A/D变换器转换成数字信号，数字信号输入到电脑中进行处理。
5.根据权利要求3所述的测量系统，其特征在于所述的噪声信号源包括白噪声、粉红噪声、正弦信号和20-2000HZ扫频信号四种基础声源。
6.根据权利要求5所述的测量系统，其特征在于所述的噪声信号源包括激励声源和功率放大器，所述的激励声源的输出接功率放大器，功率放大器的输出接被测零件前端。
7.根据权利要求6所述的测量系统，其特征在于所述的激励声源采用两块整体铸造的金属外壳，发声端为喇叭设计，内部填充多孔材料包裹发音喇叭。
8.根据权利要求3至7中任一所述的测量系统，其特征在于所述的被测的零件、测量噪声信号的测量装置、噪声信号源和尾管的连接处都用多孔隔声材料密封。
全文摘要
本发明公开了一种噪声频响函数的测量方法和测量系统，该方法测试被测零件进出口处的声压，对声压进行比值运算得到所测零件的频响函数曲线，从频响函数曲线上可以看出被测零件的噪声特性。测量系统包括被测的零件、测量噪声信号的测量装置、噪声信号源和尾管，所述的噪声信号源和尾管分别设置在被测的零件的两端，所述的测量噪声信号的测量装置包括设置在所述的噪声信号源的出口的第一麦克风和设置在尾管处的第二麦克风，所述的第一麦克风和第二麦克风的输出信号与噪声数据处理系统连接。本发明采用测试方法合理简便、测试效率高；不需在消声室测试，对外界环境要求较低；试验成本低，所采用设备结构简单，操作方便。可缩短零件开发周期，节省开发成本，适用于各车型进排气系统零部件噪声测量。
文档编号G01H1/00GK102175299SQ201110022750
公开日2011年9月7日 申请日期2011年1月20日 优先权日2011年1月20日
发明者常辉, 张爱东, 邓晓龙, 陈晋阁 申请人:奇瑞汽车股份有限公司