本發(fā)明涉及噪音測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于車(chē)輛測(cè)試胎噪聲功率級(jí)的聲陣列裝置。

背景技術(shù)：

當(dāng)行駛車(chē)速達(dá)到50km/h時(shí)，輪胎與路面相互作用引起的滾動(dòng)噪聲(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為胎噪)逐漸顯現(xiàn)；當(dāng)車(chē)速超過(guò)80km/h時(shí)，胎噪成為汽車(chē)行駛噪聲的主要成分。

目前胎噪的測(cè)試方法主要有3種：1、滑行法(coast-by method)：試驗(yàn)車(chē)裝備被試輪胎后，將發(fā)動(dòng)機(jī)與安全無(wú)關(guān)的所有輔助系統(tǒng)關(guān)閉，靠慣性滑行在空曠的測(cè)試區(qū)域。在車(chē)輛兩側(cè)一定距離處布置傳聲器測(cè)量通過(guò)噪聲。該方法可以有效評(píng)價(jià)胎噪的遠(yuǎn)場(chǎng)特性，但是無(wú)法對(duì)單個(gè)輪胎的噪聲特性進(jìn)行分離及分析。2、轉(zhuǎn)鼓法(laboratory drum method)：將車(chē)輛置于消聲室的轉(zhuǎn)鼓上，轉(zhuǎn)鼓以一定速度帶動(dòng)被試輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)，模擬輪胎在路面上的行駛過(guò)程，并在車(chē)輛兩側(cè)布置傳聲器測(cè)試胎噪。該方法的可操作性和可重復(fù)性較高，但是轉(zhuǎn)鼓噪聲會(huì)在一定程度上造成測(cè)試結(jié)果的誤差。3、拖車(chē)法(trailer method)：將單個(gè)或多個(gè)被試輪胎安裝在采取了防噪措施的專(zhuān)用拖車(chē)上，在近場(chǎng)測(cè)量胎噪。該方法可以有效評(píng)價(jià)單個(gè)車(chē)輪的聲學(xué)特性，但是傳感器位置對(duì)于測(cè)試結(jié)果影響較大。上述測(cè)試方法和設(shè)備各有所長(zhǎng)，但是目標(biāo)尚無(wú)一種有效的臺(tái)架和方法可以測(cè)量胎噪的聲源特性，即以輪胎和路面的作用區(qū)域?yàn)樵肼曉矗椛涑龅穆暷?聲功率的總值和頻率特性如何。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的是要提供一種用于車(chē)輛測(cè)試胎噪聲功率級(jí)的聲陣列裝置，以將胎噪的聲源特性提取出來(lái)，有效地測(cè)量胎噪的聲源特性。

特別地，本發(fā)明提供了一種用于車(chē)輛測(cè)試胎噪聲功率級(jí)的聲陣列裝置，包括：半球包絡(luò)面支架、設(shè)置在所述半球包絡(luò)面支架的若干個(gè)傳聲器以及聲音評(píng)估模塊，所述半球包絡(luò)面支架覆蓋車(chē)輛的通過(guò)區(qū)域，所述若干個(gè)傳聲器均勻?qū)ΨQ(chēng)分布在所述半球包絡(luò)面支架的半球包絡(luò)面，所述聲音評(píng)估模塊與所述若干個(gè)傳聲器連接，用于接收并分析所述若干個(gè)傳聲器采集的噪聲信息。

進(jìn)一步地，所述半球包絡(luò)面支架的半徑大于所述車(chē)輛的聲源特征尺寸。

進(jìn)一步地，所述車(chē)輛的聲源特征尺寸通過(guò)預(yù)定公式得出。

進(jìn)一步地，所述預(yù)定公式為：

其中，d₀為所述車(chē)輛的聲源特征尺寸，L₁為包絡(luò)所述車(chē)輛四個(gè)輪胎的長(zhǎng)方體的長(zhǎng)，L₂為包絡(luò)所述車(chē)輛四個(gè)輪胎的長(zhǎng)方體的寬，L₃為包絡(luò)所述車(chē)輛四個(gè)輪胎的長(zhǎng)方體的高。

進(jìn)一步地，所述車(chē)輛四個(gè)輪胎的長(zhǎng)方體采用預(yù)定的大小，以適用于多個(gè)汽車(chē)平臺(tái)。

進(jìn)一步地，所述傳聲器在所述半球包絡(luò)面支架的豎直方向設(shè)置為三層。

進(jìn)一步地，所述傳聲器的數(shù)量為13個(gè)；所述傳聲器在所述半球包絡(luò)面支架的底層設(shè)置有6個(gè)，所述傳聲器在所述半球包絡(luò)面支架的中層設(shè)置有6個(gè)，所述傳聲器在所述半球包絡(luò)面支架的頂層設(shè)置有1個(gè)。

進(jìn)一步地，所述若干個(gè)傳聲器測(cè)得在各分析頻帶內(nèi)的等效聲壓級(jí)L_p為：

其中，L_p為等效聲壓級(jí)，L_pi表示第i個(gè)傳聲器測(cè)得的聲壓級(jí)，K表示背景噪聲的修正值。

進(jìn)一步地，所述聲音評(píng)估模塊對(duì)所述背景噪聲進(jìn)行評(píng)估；所述背景噪聲的聲壓級(jí)比胎噪小15dB以上時(shí)，所述聲音評(píng)估模塊無(wú)需進(jìn)行修正，否則，所述聲音評(píng)估模塊根據(jù)ISO 3744引入修正值K。

進(jìn)一步地，所述聲陣列裝置得到的聲源的聲功率級(jí)L_W為：

其中，S表示所述半球包絡(luò)面的表面積，S＝2πr²，其中r為所述半球包絡(luò)面支架的球面半徑；S₀＝1m²表示參考面積。

本發(fā)明提供的用于車(chē)輛測(cè)試胎噪聲功率級(jí)的聲陣列裝置，基于聲陣列技術(shù)，通過(guò)將若干個(gè)傳聲器均勻?qū)ΨQ(chēng)地設(shè)置在半球包絡(luò)面支架，以采集車(chē)輛胎噪聲功率信息，可以測(cè)試各款不同尺寸車(chē)型的胎噪聲功率，最終將胎噪的聲源特性提取出來(lái)，從激勵(lì)源的角度為胎噪的降低提供技術(shù)方案。

本發(fā)明提供的用于車(chē)輛測(cè)試胎噪聲功率級(jí)的聲陣列裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)現(xiàn)有技術(shù)只能測(cè)試胎噪的聲壓級(jí)，而聲壓級(jí)并不能全面體現(xiàn)噪聲的聲源特性，而本發(fā)明可以解決該技術(shù)問(wèn)題；

2)現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)試距離一般固定，這對(duì)不同尺寸的車(chē)型而言會(huì)造成誤差，而本發(fā)明的測(cè)試原理可以適用于不同尺寸的車(chē)型或輪胎；

3)本發(fā)明采用1/3倍頻程評(píng)價(jià)胎噪聲功率級(jí)，可以有效避免移動(dòng)聲源多普勒效應(yīng)引起的誤差。

根據(jù)下文結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)更加明了本發(fā)明的上述以及其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征。

附圖說(shuō)明

后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細(xì)描述本發(fā)明的一些具體實(shí)施例。附圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示了相同或類(lèi)似的部件或部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于車(chē)輛測(cè)試胎噪聲功率級(jí)的聲陣列裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)圖1所示的用于車(chē)輛測(cè)試胎噪聲功率級(jí)的聲陣列裝置的正視結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于車(chē)輛測(cè)試胎噪聲功率級(jí)的聲陣列裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是根據(jù)圖1所示的用于車(chē)輛測(cè)試胎噪聲功率級(jí)的聲陣列裝置的正視結(jié)構(gòu)示意圖。下面結(jié)合圖1和圖2對(duì)本發(fā)明的用于車(chē)輛測(cè)試胎噪聲功率級(jí)的聲陣列裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明提供的一種用于車(chē)輛測(cè)試胎噪聲功率級(jí)的聲陣列裝置，包括半球包絡(luò)面支架1、設(shè)置在所述半球包絡(luò)面支架1的若干個(gè)傳聲器2以及聲音評(píng)估模塊3。半球包絡(luò)面支架1覆蓋車(chē)輛的通過(guò)區(qū)域，即在進(jìn)行實(shí)際的胎噪測(cè)量時(shí)，車(chē)輛位于半球包絡(luò)面支架1的下部。若干個(gè)傳聲器2均勻?qū)ΨQ(chēng)分布在所述半球包絡(luò)面支架1的半球包絡(luò)面上。聲音評(píng)估模塊3與所述若干個(gè)傳聲器2通過(guò)A/D電路連接，用于接收并分析所述若干個(gè)傳聲器2采集的噪聲信息。

具體地，半球包絡(luò)面支架1為倒扣在地面上的半球形的支架，其可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員采用的搭建支架的材料進(jìn)行搭建，例如鋁合金支架、鋼鐵支架等之類(lèi)的支架均可。半球包絡(luò)面支架1的半徑大于所述車(chē)輛的聲源特征尺寸。申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)：半球包絡(luò)面支架1的球面半徑越大，可以更好覆蓋試驗(yàn)車(chē)的通過(guò)區(qū)域，但是所需的傳聲器數(shù)量越多，試驗(yàn)難度也越大。因此，需要確定一個(gè)合適的半徑，使得胎噪聲陣列裝置可以在各汽車(chē)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)通用化。一般而言，當(dāng)半球包絡(luò)面支架1的球面半徑r大于聲源特征尺寸d₀時(shí)，即可滿(mǎn)足遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲測(cè)試的要求。車(chē)輛的聲源特征尺寸通過(guò)預(yù)定公式得出。優(yōu)選地，申請(qǐng)人搭建一個(gè)包絡(luò)所述車(chē)輛4個(gè)輪胎的虛擬的長(zhǎng)方體，包絡(luò)所述車(chē)輛四個(gè)輪胎的長(zhǎng)方體的長(zhǎng)、寬、高分別為L(zhǎng)₁、L₂和L₃。例如，長(zhǎng)方體的長(zhǎng)L₁為所述車(chē)輛的前輪胎的前沿到后輪胎的后沿的距離，長(zhǎng)方體的寬L₂所述車(chē)輛的左右兩個(gè)輪胎的外側(cè)之間的距離，長(zhǎng)方體的高L₃為所述車(chē)輛的輪胎的頂部距地面的高度。然后通過(guò)預(yù)定公式：

計(jì)算出所述車(chē)輛的聲源特征尺寸d₀。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，為了使得聲陣列裝置可以在各汽車(chē)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)通用化，可以選用多個(gè)汽車(chē)平臺(tái)中尺寸較大的平臺(tái)進(jìn)行虛擬的長(zhǎng)方體的搭建，進(jìn)而獲得一個(gè)相應(yīng)的聲源特征尺寸d₀。然后搭建本發(fā)明的聲陣列裝置的半球包絡(luò)面支架1時(shí)，預(yù)設(shè)其球面半徑r大于該聲源特征尺寸d₀即可。

進(jìn)一步地，在搭建半球包絡(luò)面支架1時(shí)，所述傳聲器在所述半球包絡(luò)面支架1的豎直方向設(shè)置為三層。所述傳聲器2的數(shù)量為13個(gè)；傳聲器2在所述半球包絡(luò)面支架1的底層設(shè)置有6個(gè)，傳聲器2在所述半球包絡(luò)面支架1的中層設(shè)置有6個(gè)，所述傳聲器2在所述半球包絡(luò)面支架1的頂層設(shè)置有1個(gè)。當(dāng)然地，傳聲器2的數(shù)量也可以是其他數(shù)量，較多數(shù)量的傳聲器2能夠測(cè)量的更加精確，且可以覆蓋更大的面積?；蛘甙肭虬j(luò)面支架1的球面半徑較大了，也需要相應(yīng)地增加傳聲器2的數(shù)量，以便于更好地覆蓋更大的面積，其實(shí)驗(yàn)難度也會(huì)增大。

進(jìn)一步地，在搭建半球包絡(luò)面支架1時(shí)，在所述半球包絡(luò)面支架1上設(shè)置有滑軌，所述傳聲器2安裝在滑軌上，使得可以根據(jù)需要調(diào)整傳聲器2的位置。

本發(fā)明提供的用于車(chē)輛測(cè)試胎噪聲功率級(jí)的聲陣列裝置，其測(cè)得的胎噪的聲功率級(jí)是通過(guò)測(cè)試遠(yuǎn)場(chǎng)聲壓間接獲取，即在一個(gè)假想的半球包絡(luò)面上，布置一系列傳聲器測(cè)量各點(diǎn)的聲壓級(jí)，再通過(guò)公式轉(zhuǎn)換為聲功率級(jí)。

需要說(shuō)明的是，移動(dòng)的聲源具有多普勒效應(yīng)，因此隨著測(cè)試速度的不同，時(shí)域和頻域結(jié)果均會(huì)受到不同程度的影響。然而，在1/3倍頻程分析中，多普勒效應(yīng)可以忽略不計(jì)。例如一個(gè)以100km/h移動(dòng)的聲源，在1/3倍頻程下，考慮多普勒效應(yīng)與否的聲功率級(jí)誤差只有0.015dB。因此，本發(fā)明的聲陣列裝置的聲音評(píng)估模塊3不僅集成了時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)窄帶頻域信號(hào)的快速傅里葉變換(FFT)算法，還集成了窄帶頻域信號(hào)轉(zhuǎn)1/3倍頻程信號(hào)的算法，可以得到精度更高的結(jié)果。

在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，在本發(fā)明的聲陣列裝置實(shí)際測(cè)量胎噪的聲功率級(jí)時(shí)，首先需要對(duì)背景噪聲的影響進(jìn)行評(píng)估，若背景噪聲聲壓級(jí)比胎噪小15dB以上，則無(wú)需進(jìn)行背景噪聲的修正；否則，需要參考ISO 3744標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證引入修正值K。然后再對(duì)車(chē)輛的胎噪進(jìn)行測(cè)量，經(jīng)聲音評(píng)估模塊3進(jìn)行分析后獲得各個(gè)測(cè)點(diǎn)即各個(gè)傳聲器2測(cè)得的在各分析頻帶內(nèi)的等效聲壓級(jí)Lp為：

其中，L_p為等效聲壓級(jí)，L_pi表示第i個(gè)傳聲器測(cè)得的聲壓級(jí)，K表示背景噪聲的修正值。

并由此得到車(chē)輛胎噪的聲源的聲功率級(jí)L_W為：

其中，S表示所述半球包絡(luò)面的表面積，S＝2πr²，其中r為所述半球包絡(luò)面支架的球面半徑；S₀＝1m²表示參考面積。

本發(fā)明提供的用于車(chē)輛測(cè)試胎噪聲功率級(jí)的聲陣列裝置，基于聲陣列技術(shù)，通過(guò)將若干個(gè)傳聲器均勻?qū)ΨQ(chēng)地設(shè)置在半球包絡(luò)面支架，以采集車(chē)輛胎噪聲功率信息，可以測(cè)試各款不同尺寸車(chē)型的胎噪聲功率，最終將胎噪的聲源特性提取出來(lái)，從激勵(lì)源的角度為胎噪的降低提供技術(shù)方案。

本發(fā)明提供的用于車(chē)輛測(cè)試胎噪聲功率級(jí)的聲陣列裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)現(xiàn)有技術(shù)只能測(cè)試胎噪的聲壓級(jí)，而聲壓級(jí)并不能全面體現(xiàn)噪聲的聲源特性，而本發(fā)明可以解決該技術(shù)問(wèn)題；

2)現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)試距離一般固定，這對(duì)不同尺寸的車(chē)型而言會(huì)造成誤差，而本發(fā)明的測(cè)試原理可以適用于不同尺寸的車(chē)型或輪胎；

3)本發(fā)明采用1/3倍頻程評(píng)價(jià)胎噪聲功率級(jí)，可以有效避免移動(dòng)聲源多普勒效應(yīng)引起的誤差。

至此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發(fā)明的多個(gè)示例性實(shí)施例，但是，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，仍可根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容直接確定或推導(dǎo)出符合本發(fā)明原理的許多其他變型或修改。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)被理解和認(rèn)定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。