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。可通過測(cè)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(huì)增加某些特定頻帶的車內(nèi)聲壓，像250Hz。對(duì)此模型，其他的設(shè)計(jì)方案也可以測(cè)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(dòng)機(jī)振動(dòng)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(shí)在獲取典型數(shù)據(jù)和頻率分析（車內(nèi)噪聲的“聽”會(huì)議）后，標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)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(diǎn)所在，其實(shí)可以將此特點(diǎn)加到利用人工假頭或者BHM（HEAD Acoustics的雙耳測(cè)量麥克風(fēng)）做的測(cè)量中。

　　通過注意時(shí)頻表示的噪聲活動(dòng)，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(qiáng)該噪聲或者抑制其他虛假的現(xiàn)象。例如我們可針對(duì)原始錄音和同一個(gè)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(duì)于因果建立、單一噪聲源識(shí)別和結(jié)構(gòu)媒介的可能傳輸路徑識(shí)別作用非凡。

　　通常要對(duì)車輛加速和靜止兩種狀態(tài)做測(cè)試。第一步通常是在測(cè)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(cè)的傾聽和分析會(huì)向接下來的“test plant”的定義提供提示，此“test plant”包括識(shí)別出的問題、優(yōu)先級(jí)和調(diào)查步驟。

　　首先必須對(duì)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(yàn)證，并且實(shí)驗(yàn)性的驗(yàn)證可更有把握地推進(jìn)。也許對(duì)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?yàn)榉抡婀ぞ卟⒉煌昝溃还茉鯓?，還是能獲得一些指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的建議的。正是這種對(duì)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(duì)特定噪聲問題的驗(yàn)證。

　　模態(tài)分析

　　為了概述聲學(xué)模型對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試的指導(dǎo)意義，我們就一款輕卡的真實(shí)案例中執(zhí)行的一些具有代表性的任務(wù)來作個(gè)說明。

　　整車的實(shí)驗(yàn)性模態(tài)分析并非易事，而且其對(duì)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(lì)交替顯示出對(duì)高模式的高阻尼和對(duì)低模式的非線性。由于聲學(xué)模型報(bào)告顯示出需要調(diào)查的問題類型，所以對(duì)子結(jié)構(gòu)（車窗、頂蓬、車門等）執(zhí)行模態(tài)分析相對(duì)來說更為高效。盡量使激勵(lì)點(diǎn)與真實(shí)情況相近，例如：發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)驗(yàn)測(cè)定有兩個(gè)目的：一是檢查理論模式以改善聲學(xué)模型；二是阻尼測(cè)量（實(shí)驗(yàn)測(cè)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(lì)，因?yàn)槭褂玫哪承┓N類的揚(yáng)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(cè)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(gè)揚(yáng)聲器。兩個(gè)麥克風(fēng)沿縱向安裝。通過測(cè)量?jī)蓚€(gè)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(cè)同時(shí)用于噪聲和振動(dòng)的測(cè)量；而噪聲測(cè)量關(guān)心的大多是車內(nèi)噪聲水平，發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的振動(dòng)測(cè)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(cè)量得到的力插入到聲學(xué)模型中，可更精確地得出噪聲計(jì)算是基于輸入振動(dòng)的結(jié)論。

　　至于空氣傳播的輸入力，例如：發(fā)動(dòng)機(jī)的聲輻射，一種不同的方法（依賴于發(fā)動(dòng)機(jī)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(jì)或者原型階段知道這一點(diǎn)，所以有趣的是要通過實(shí)驗(yàn)來測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)的聲學(xué)模型。這個(gè)流程事實(shí)上是很自我解析的：對(duì)被測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)周圍的假設(shè)表面的假設(shè)聲壓水平 SPL的測(cè)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(shí)，通過滯后最小二乘估計(jì)得到一個(gè)相等的聲源聲學(xué)模型。

　一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的聲學(xué)模型要求10～20個(gè)帶有輻射面積（加權(quán)發(fā)動(dòng)機(jī)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(gè)多通道測(cè)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(cè)量中必須將某關(guān)鍵的轉(zhuǎn)速作為靜止條件，而且這個(gè)信息只能通過路測(cè)和 “聽”會(huì)議的分析得出；再者，這個(gè)信息可以作為真實(shí)的空氣傳播輸入力插入到車輛的聲學(xué)模型中，同時(shí)車內(nèi)噪聲水平會(huì)被重新計(jì)算。

　　結(jié)束語

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

　　如果想充分利用現(xiàn)代計(jì)算系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，就應(yīng)該遵從一些最簡(jiǎn)單方法，以將復(fù)雜的總項(xiàng)目簡(jiǎn)化為獨(dú)立的問題組。不要迷失于將車輛的聲學(xué)問題視作一個(gè)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(jì)階段的一開始，簡(jiǎn)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(shí)，聲學(xué)模型必須結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。一旦實(shí)驗(yàn)識(shí)別出噪聲問題，就應(yīng)該將可能的解決方案在結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)調(diào)整過的聲學(xué)模型上進(jìn)行多次運(yùn)行，因?yàn)橄鄬?duì)于在原型車上作更改并驗(yàn)證，模型上的更改與驗(yàn)證更為快速和便宜。

　　在聲學(xué)觀點(diǎn)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(shí)驗(yàn)人員與建模人員間的數(shù)據(jù)交換基礎(chǔ)上的。