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你可能喜欢行驶车辆主要噪声源的车外声场识别--《清华大学》2012年博士论文
行驶车辆主要噪声源的车外声场识别
【摘要】：汽车车外噪声是车辆NVH性能的重要指标，也是各个国家为改善道路交通噪声污染所重点关注的项目，很多国家都制定了相关的法规。为改善车外通过噪声水平，降低汽车噪声，首先需要对汽车的主要噪声源进行识别。除了传统噪声分析方法如分别运转法、频谱分析法、声压法和声强法等以及数值模拟计算方法之外，近几年来，传递路径分析法、声全息法和波束成形法也广泛应用于车辆噪声源识别工作中来。但由于分析方法本身的限制，上述方法很难对车外声场进行比较详细的分解，以对汽车零部件主要噪声源改进的指导意义不足。因此，研究一种能够准确快速地实现行驶状态下车外噪声主要噪声源声场分解和识别的方法具有非常重要的意义。
本文中首先建立了行驶状态下车外噪声主要噪声源声场识别中对各个工程对象的数学描述，建立空间声场群的坐标和位置关系，定义了声源场、测点场、阵列测量场、全息场和重构场等主要声场，并描述了声场之间的时空变换关系。
通过对运行工况下车外传递路径分析方法的研究，分析了车辆上的各个激励源信号向车外响应点位置的声波传播过程，并对传播过程建立了数字化的描述。将传统的传递路径分析方法中的传递函数与信号处理中信号相关性系数进行了对比，完善了运行工况下传递路径分析法的物理意义。利用主成分分析法和信号矩阵的规范化预处理对传递函数矩阵进行求解，提高了对传递函数和响应信号进行求解和拟合的准确度。
提出了时域下传递路径分析方法，对运动状态下车外通过噪声进行了分解，将常用的频域分析法转化为相同位置下的时域信号的分析。利用由车辆、道路和响应点组成的系统的脉冲响应函数来代替传统的传递函数矩阵计算，降低了由于车辆行驶带来的采样点数不足导致的傅里叶变换误差，并利用车上声源的时空特征和脉冲响应函数的空间特点简化了系统特征的求解过程。
通过将车外噪声的时域传递路径分析结果和传统的声全息分析方法相结合，提出了用于分解和识别各个非相干独立激励源所描述的车辆结构主要噪声源噪声特征在车体表面所产生的声场分布情况的传递路径声全息方法。在对车辆、道路和阵列响应点所组成的系统进行时域传递路径分析后，阵列传声器的响应信号可以被分解为各个独立激励源所产生的噪声成分，从而利用声全息分析法重构出这些独立激励源在车体表面所产生的声场分布情况。
利用多声源的仿真分析验证了传递路径声全息分析法对声场的分解和声源位置识别的准确性，此方法比传统的声全息方法能够更好地定位主要声源，并将较小的声源对声场的影响识别出来。通过在实车实验中使用传递路径声全息法，证明此方法能够更好的识别不同噪声主要噪声源对车外噪声的影响，并分解车体表面声场分布情况，从而提出更准确、更具体的降噪改进方案。
【关键词】：
【学位授予单位】：清华大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2012【分类号】：U491.91;TB533.2【目录】：
摘要3-5Abstract5-11第1章 绪论11-24 1.1 引言11-12 1.2 汽车噪声声源识别技术的国内外发展现状12-22
1.2.1 常见声源识别方法12-16
1.2.2 传递路径分析法的国内外研究现状16-20
1.2.3 声全息分析法的国内外研究现状20-22 1.3 本文研究内容22-24第2章 主要噪声源车外声场识别中的数学物理模型24-37 2.1 本章引论24 2.2 声场坐标群24-30
2.2.1 固定坐标系统25-28
2.2.2 运动坐标系统28-30
2.2.3 时间轴系30 2.3 声场时空关系30-35
2.3.1 声场位置关系31-33
2.3.2 声场传播关系33-35 2.4 本章小结35-37第3章 运行工况下的动态传递路径分析模型37-63 3.1 本章引论37-38 3.2 运行工况传递路径分析模型38-42
3.2.1 结构传播噪声与空气传播噪声38
3.2.2 运行工况下传递路径分析的基本过程和特点38-41
3.2.3 多激励多响应系统传递函数矩阵的建立41-42 3.3 传递函数矩阵的求解方法42-52
3.3.1 直接法求解传递函数矩阵42-45
3.3.2 主成分分析法求解传递函数矩阵45-50
3.3.3 声源参考点信号矩阵的规范化50-52 3.4 主要噪声源信号分析和传递路径分析法的实验验证52-62
3.4.1 主要噪声源信号分析52-58
3.4.2 传递路径分析方法的实验验证58-62 3.5 本章小结62-63第4章 时域传递路径分析法63-84 4.1 本章引论63-64 4.2 运行工况下的车外噪声时域传递路径分析法64-71
4.2.1 运动声源传递路径的时变特性64-66
4.2.2 时域卷积计算66-71 4.3 时域和频域分析结果对比及应用71-83
4.3.1 多声源仿真分析71-76
4.3.2 时域与频域标准声源试验分析结果对比76-78
4.3.3 时域传递路径分析法实际应用78-83 4.4 本章小结83-84第5章 传递路径声全息识别方法84-107 5.1 本章引论84 5.2 传递路径声全息基本原理84-88
5.2.1 运动声源的声全息识别方法84-86
5.2.2 传递路径声全息识别方法86-88 5.3 传递路径声全息法的仿真和应用88-105
5.3.1 四声源仿真分析88-96
5.3.2 标准声源实验96-102
5.3.3 加速行驶车辆的噪声源分离102-105 5.4 本章小结105-107结论107-109参考文献109-115致谢115-117个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果117-118
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