基于AUTOSEA仿真軟件的汽車聲學(xué)建模

　　500～2 000Hz頻率范圍的胎噪傳輸能夠通過增加一塊地板墊來減小。但為表征地板墊，必須在數(shù)據(jù)庫里創(chuàng)建3-layer樣品，并且將其加到胎噪和車內(nèi)部的連接器?？赏ㄟ^測試和調(diào)整此組件的組成以達(dá)到最大效果（期望頻帶內(nèi)）。雙壁共振效應(yīng)可能會增加某些特定頻帶的車內(nèi)聲壓，像250Hz。對此模型，其他的設(shè)計方案也可以測試，例如：地板墊的優(yōu)化；內(nèi)部吸聲套件的優(yōu)化（同樣采用SEA方法）；更改車輛前段的結(jié)構(gòu)，旨在減小由發(fā)動機振動引起的高頻噪聲。

　　原型的逼近方法

　　一旦原型或者原型某些部分變得可用，一些前期調(diào)查就可以開展，同時在獲取典型數(shù)據(jù)和頻率分析（車內(nèi)噪聲的“聽”會議）后，標(biāo)準(zhǔn)的測量程序就可以開展，以將數(shù)據(jù)的技術(shù)理解和生理感受結(jié)合起來判斷究竟是什么回事。

　　“聽”是關(guān)鍵點所在，其實可以將此特點加到利用人工假頭或者BHM（HEAD Acoustics的雙耳測量麥克風(fēng)）做的測量中。

　　通過注意時頻表示的噪聲活動，聲學(xué)工程師得以將重心集中在他注意到的一些具體的噪聲上，從而使用HEAD Acoustic的SQ-LAB加強該噪聲或者抑制其他虛假的現(xiàn)象。例如我們可針對原始錄音和同一個錄音的過濾版本進(jìn)行同步傾聽比較；過濾的意思是減低聲音某一特定組成部分的幅值并感受聲音的變化。這種感覺分析對于因果建立、單一噪聲源識別和結(jié)構(gòu)媒介的可能傳輸路徑識別作用非凡。

　　通常要對車輛加速和靜止兩種狀態(tài)做測試。第一步通常是在測試跑道發(fā)現(xiàn)問題，比如車內(nèi)最大A-level、轟鳴現(xiàn)象的關(guān)鍵區(qū)域、噪聲組成成分、轉(zhuǎn)速和車速以及聲音質(zhì)量等。路測的傾聽和分析會向接下來的“test plant”的定義提供提示，此“test plant”包括識別出的問題、優(yōu)先級和調(diào)查步驟。

　　首先必須對聲學(xué)模型調(diào)查，這樣，調(diào)查的有效性就能夠更快地被驗證，并且實驗性的驗證可更有把握地推進(jìn)。也許對聲學(xué)模型進(jìn)行人為修改并不總能給出想要的結(jié)果，因為仿真工具并不完美，但不管怎樣，還是能獲得一些指導(dǎo)實驗的建議的。正是這種對聲學(xué)模型和原型并行的調(diào)查（信息的雙邊交換）加速了可能的解決方案的探索及其對特定噪聲問題的驗證。

　　模態(tài)分析

　　為了概述聲學(xué)模型對實驗測試的指導(dǎo)意義，我們就一款輕卡的真實案例中執(zhí)行的一些具有代表性的任務(wù)來作個說明。

　　整車的實驗性模態(tài)分析并非易事，而且其對FEM模型的檢查效果并不明顯。問題出在懸架和結(jié)構(gòu)的激勵交替顯示出對高模式的高阻尼和對低模式的非線性。由于聲學(xué)模型報告顯示出需要調(diào)查的問題類型，所以對子結(jié)構(gòu)（車窗、頂蓬、車門等）執(zhí)行模態(tài)分析相對來說更為高效。盡量使激勵點與真實情況相近，例如：發(fā)動機或者座艙懸置，頂蓬分布力等。

　　聲學(xué)模式

　　車內(nèi)聲學(xué)模式的實驗測定有兩個目的：一是檢查理論模式以改善聲學(xué)模型；二是阻尼測量（實驗測定阻尼的數(shù)值歸因于聲學(xué)材料、儀表板和座椅）。這里的問題是內(nèi)腔的聲激勵，因為使用的某些種類的揚聲器不支持接收激振力的任何信息，例如系統(tǒng)輸入。一種可能性是使用駐波管，其通常被用作測定材料的聲學(xué)特性。駐波管開口的一端安裝在車窗（打開），另一端裝有一個揚聲器。兩個麥克風(fēng)沿縱向安裝。通過測量兩個麥克風(fēng)間的傳遞函數(shù)可以得出從管的另一端流進(jìn)車艙的能量。

　　輸入力

　　路測同時用于噪聲和振動的測量；而噪聲測量關(guān)心的大多是車內(nèi)噪聲水平，發(fā)動機懸置的振動測量給出的則是有關(guān)結(jié)構(gòu)傳遞噪聲的輸入力的振幅和光譜。通過將測量得到的力插入到聲學(xué)模型中，可更精確地得出噪聲計算是基于輸入振動的結(jié)論。

　　至于空氣傳播的輸入力，例如：發(fā)動機的聲輻射，一種不同的方法（依賴于發(fā)動機的FEM模型可用與否）就顯得相當(dāng)必需。大多數(shù)情況下，我們無法在設(shè)計或者原型階段知道這一點，所以有趣的是要通過實驗來測定發(fā)動機的聲學(xué)模型。這個流程事實上是很自我解析的：對被測試發(fā)動機周圍的假設(shè)表面的假設(shè)聲壓水平 SPL的測繪能夠定義出聲壓的分布和相位與頻率的關(guān)系。當(dāng)給出相同的分布時，通過滯后最小二乘估計得到一個相等的聲源聲學(xué)模型。

　一個發(fā)動機的聲學(xué)模型要求10～20個帶有輻射面積（加權(quán)發(fā)動機幾何單元）的基本活塞。此流程很容易了解，但執(zhí)行上需要好的技巧：首先必須建立一個多通道測量系統(tǒng)（具有足夠的麥克風(fēng)以獲取相位關(guān)系和一些參考麥克風(fēng)位置）；其次，測量中必須將某關(guān)鍵的轉(zhuǎn)速作為靜止條件，而且這個信息只能通過路測和 “聽”會議的分析得出；再者，這個信息可以作為真實的空氣傳播輸入力插入到車輛的聲學(xué)模型中，同時車內(nèi)噪聲水平會被重新計算。

　　結(jié)束語

　　車輛的聲學(xué)研究是一個團(tuán)隊的工作，而非個人的感覺和專家意見的應(yīng)用。不管在設(shè)計還是原型階段都有數(shù)種可能的方法，而且現(xiàn)實存在著很多可能的噪聲源，但不存在對每個課題都適用的單一確切程序。

　　如果想充分利用現(xiàn)代計算系統(tǒng)的優(yōu)勢，就應(yīng)該遵從一些最簡單方法，以將復(fù)雜的總項目簡化為獨立的問題組。不要迷失于將車輛的聲學(xué)問題視作一個總的問題，正如老話所說“不要只見森林不見樹木”。

　　比如說從設(shè)計階段的一開始，簡化方法就應(yīng)該被引進(jìn)到車輛的聲學(xué)研究中，而且當(dāng)原型車可用時，聲學(xué)模型必須結(jié)合實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。一旦實驗識別出噪聲問題，就應(yīng)該將可能的解決方案在結(jié)合實驗數(shù)據(jù)調(diào)整過的聲學(xué)模型上進(jìn)行多次運行，因為相對于在原型車上作更改并驗證，模型上的更改與驗證更為快速和便宜。

　　在聲學(xué)觀點看來，最優(yōu)的結(jié)果和車輛的合理開發(fā)正是建立在這種實驗人員與建模人員間的數(shù)據(jù)交換基礎(chǔ)上的。