基于A(yíng)UTOSEA仿真軟件的汽車(chē)聲學(xué)建模

　　500～2 000Hz頻率范圍的胎噪傳輸能夠通過(guò)增加一塊地板墊來(lái)減小。但為表征地板墊，必須在數據庫里創(chuàng )建3-layer樣品，并且將其加到胎噪和車(chē)內部的連接器?？赏ㄟ^(guò)測試和調整此組件的組成以達到最大效果（期望頻帶內）。雙壁共振效應可能會(huì )增加某些特定頻帶的車(chē)內聲壓，像250Hz。對此模型，其他的設計方案也可以測試，例如：地板墊的優(yōu)化；內部吸聲套件的優(yōu)化（同樣采用SEA方法）；更改車(chē)輛前段的結構，旨在減小由發(fā)動(dòng)機振動(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，一些前期調查就可以開(kāi)展，同時(shí)在獲取典型數據和頻率分析（車(chē)內噪聲的“聽(tīng)”會(huì )議）后，標準的測量程序就可以開(kāi)展，以將數據的技術(shù)理解和生理感受結合起來(lái)判斷究竟是什么回事。

　　“聽(tīng)”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的雙耳測量麥克風(fēng)）做的測量中。

　　通過(guò)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加強該噪聲或者抑制其他虛假的現象。例如我們可針對原始錄音和同一個(gè)錄音的過(guò)濾版本進(jìn)行同步傾聽(tīng)比較；過(guò)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(jué)分析對于因果建立、單一噪聲源識別和結構媒介的可能傳輸路徑識別作用非凡。

　　通常要對車(chē)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)現問(wèn)題，比如車(chē)內最大A-level、轟鳴現象的關(guān)鍵區域、噪聲組成成分、轉速和車(chē)速以及聲音質(zhì)量等。路測的傾聽(tīng)和分析會(huì )向接下來(lái)的“test plant”的定義提供提示，此“test plant”包括識別出的問(wèn)題、優(yōu)先級和調查步驟。

　　首先必須對聲學(xué)模型調查，這樣，調查的有效性就能夠更快地被驗證，并且實(shí)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實(shí)驗的建議的。正是這種對聲學(xué)模型和原型并行的調查（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(wèn)題的驗證。

　　模態(tài)分析

　　為了概述聲學(xué)模型對實(shí)驗測試的指導意義，我們就一款輕卡的真實(shí)案例中執行的一些具有代表性的任務(wù)來(lái)作個(gè)說(shuō)明。

　　整車(chē)的實(shí)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(wèn)題出在懸架和結構的激勵交替顯示出對高模式的高阻尼和對低模式的非線(xiàn)性。由于聲學(xué)模型報告顯示出需要調查的問(wèn)題類(lèi)型，所以對子結構（車(chē)窗、頂蓬、車(chē)門(mén)等）執行模態(tài)分析相對來(lái)說(shuō)更為高效。盡量使激勵點(diǎn)與真實(shí)情況相近，例如：發(fā)動(dòng)機或者座艙懸置，頂蓬分布力等。

　　聲學(xué)模式

　　車(chē)內聲學(xué)模式的實(shí)驗測定有兩個(gè)目的：一是檢查理論模式以改善聲學(xué)模型；二是阻尼測量（實(shí)驗測定阻尼的數值歸因于聲學(xué)材料、儀表板和座椅）。這里的問(wèn)題是內腔的聲激勵，因為使用的某些種類(lèi)的揚聲器不支持接收激振力的任何信息，例如系統輸入。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(kāi)口的一端安裝在車(chē)窗（打開(kāi)），另一端裝有一個(gè)揚聲器。兩個(gè)麥克風(fēng)沿縱向安裝。通過(guò)測量?jì)蓚€(gè)麥克風(fēng)間的傳遞函數可以得出從管的另一端流進(jìn)車(chē)艙的能量。

　　輸入力

　　路測同時(shí)用于噪聲和振動(dòng)的測量；而噪聲測量關(guān)心的大多是車(chē)內噪聲水平，發(fā)動(dòng)機懸置的振動(dòng)測量給出的則是有關(guān)結構傳遞噪聲的輸入力的振幅和光譜。通過(guò)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(dòng)的結論。

　　至于空氣傳播的輸入力，例如：發(fā)動(dòng)機的聲輻射，一種不同的方法（依賴(lài)于發(fā)動(dòng)機的FEM模型可用與否）就顯得相當必需。大多數情況下，我們無(wú)法在設計或者原型階段知道這一點(diǎn)，所以有趣的是要通過(guò)實(shí)驗來(lái)測定發(fā)動(dòng)機的聲學(xué)模型。這個(gè)流程事實(shí)上是很自我解析的：對被測試發(fā)動(dòng)機周?chē)募僭O表面的假設聲壓水平 SPL的測繪能夠定義出聲壓的分布和相位與頻率的關(guān)系。當給出相同的分布時(shí)，通過(guò)滯后最小二乘估計得到一個(gè)相等的聲源聲學(xué)模型。

　一個(gè)發(fā)動(dòng)機的聲學(xué)模型要求10～20個(gè)帶有輻射面積（加權發(fā)動(dòng)機幾何單元）的基本活塞。此流程很容易了解，但執行上需要好的技巧：首先必須建立一個(gè)多通道測量系統（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)鍵的轉速作為靜止條件，而且這個(gè)信息只能通過(guò)路測和 “聽(tīng)”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(chē)輛的聲學(xué)模型中，同時(shí)車(chē)內噪聲水平會(huì )被重新計算。

　　結束語(yǔ)

　　車(chē)輛的聲學(xué)研究是一個(gè)團隊的工作，而非個(gè)人的感覺(jué)和專(zhuān)家意見(jiàn)的應用。不管在設計還是原型階段都有數種可能的方法，而且現實(shí)存在著(zhù)很多可能的噪聲源，但不存在對每個(gè)課題都適用的單一確切程序。

　　如果想充分利用現代計算系統的優(yōu)勢，就應該遵從一些最簡(jiǎn)單方法，以將復雜的總項目簡(jiǎn)化為獨立的問(wèn)題組。不要迷失于將車(chē)輛的聲學(xué)問(wèn)題視作一個(gè)總的問(wèn)題，正如老話(huà)所說(shuō)“不要只見(jiàn)森林不見(jiàn)樹(shù)木”。

　　比如說(shuō)從設計階段的一開(kāi)始，簡(jiǎn)化方法就應該被引進(jìn)到車(chē)輛的聲學(xué)研究中，而且當原型車(chē)可用時(shí)，聲學(xué)模型必須結合實(shí)驗數據進(jìn)行調整。一旦實(shí)驗識別出噪聲問(wèn)題，就應該將可能的解決方案在結合實(shí)驗數據調整過(guò)的聲學(xué)模型上進(jìn)行多次運行，因為相對于在原型車(chē)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(guān)點(diǎn)看來(lái)，最優(yōu)的結果和車(chē)輛的合理開(kāi)發(fā)正是建立在這種實(shí)驗人員與建模人員間的數據交換基礎上的。