1 主噪聲源識別與分析
摩托車行駛噪聲來自于發(fā)動機內(nèi)部的燃燒噪聲、進排氣系統(tǒng)的空氣動力噪聲及部件振動和撞擊引起的機械噪聲等,通常是多個噪聲源共同作用的結果。
主噪聲源識別工作是降噪的基礎工作,必須對此有足夠重視。由于多個噪聲源對噪聲的貢獻遵循以能量為基礎的相加法則,對非主要噪聲源的控制并不能取得明顯的降噪效果。如一般認為排氣消聲器對摩托車整車降噪會有較大的效果,筆者做過的研究工作表明,盡管改進的排氣消聲器在發(fā)動機臺架試驗中有良好降噪效果,但在整車降噪中卻出現(xiàn)噪聲并未明顯降低的現(xiàn)象。從理論計算的角度給出了這一現(xiàn)象的解釋,兩聲級分別為90dB(噪聲源A)與80dB(噪聲源B)的噪聲源合成后的總噪聲為90.41dB,若采取措施使主要噪聲源A從90dB降低5dB,則總噪聲將降低為86.19dB,而若采取措施使次要噪聲源B從80 dB降低5 dB,則總噪聲將降低為90.14 dB,并沒有明顯效果。同樣是降低5dB,取得的效果完全不同。因此,摩托車降噪主要是通過測試與分析確定主要噪聲源,再采取有效降噪措施來解決,才有可能避免盲目性與局限性,取得理想效果。
聲強測量技術是從20世紀80年代初期開始迅速發(fā)展起來的,與通常使用的聲級計測量聲壓級不同,對測試環(huán)境要求不高,適宜于現(xiàn)場測量,同時適應性強,適合用于做噪聲源識別,得到日益廣泛的應用。
2 噪聲自動分析系統(tǒng)的開發(fā)
噪聲自動分析系統(tǒng)是用于自動分析與監(jiān)測產(chǎn)品運轉(zhuǎn)噪聲的機電一體化測試設備,主要在摩托車及其它機電產(chǎn)品降噪與質(zhì)量監(jiān)測這2方面發(fā)揮重要作用。它應用聲強測量技術、計算機控制與分析技術及人工智能技術等,實現(xiàn)以下主要功能:
a) 通過傳感器在被測對象附近某一側(cè)平面上的掃描,繪出聲強分布圖;
b)通過測試,自動辨識被測對象的多個噪聲源,從而確定主要噪聲源,為降噪提供前提條件;
c)通過噪聲頻譜分析,了解噪聲的頻率結構,分析噪聲產(chǎn)生的機理;
d)可作為產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測設備使用,及時判定異常聲響;
e) 用于故障自動診斷,自動發(fā)現(xiàn)、識別產(chǎn)品運行中的各類故障。
南京理工大學研制的噪聲自動分析系統(tǒng),通過計算機控制的步進電動機及傳動、固定等機構,使聲強傳感器可以在二維平面上快速移動、準確定位;聲強傳感器測得的雙路信號分別經(jīng)放大、濾波與模數(shù)轉(zhuǎn)換后進入計算機;由計算機專用軟件自動進行各種分析工作,如繪制聲強分布圖、確定主要噪聲源、分析噪聲頻率結構、進一步識別異常聲響和自動判定各類故障等。此外,系統(tǒng)還可通過計算機完成測試數(shù)據(jù)的儲存、整理、圖形化顯示、打印測試結果報表等。噪聲自動分析系統(tǒng)不僅測試精度高(關鍵元件為進口件),且自動化與智能化程度高,應用范圍廣泛,目前已申報國家專利。
3 噪聲自動分析系統(tǒng)的應用
南京理工大學自行開發(fā)的噪聲自動分析系統(tǒng)在摩托車、汽車變速器等產(chǎn)品降噪方面已有成功的應用經(jīng)驗,現(xiàn)已完成了2種車型摩托車整車的噪聲源識別測試工作,得到了整車一側(cè)的幅射聲強及頻率分布情況,通過分析,分別確定了這2種車型的主要噪聲源。對于摩托車A(跨騎式),總聲強最大值出現(xiàn)在排氣消聲器出口附近,但分析對應的頻譜數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)聲強較大的區(qū)域主要分布在低頻部分。同時,盡管空氣濾清器進口位于測試面的另一側(cè)且有覆蓋件覆蓋,但仍在空氣濾清器進口附近出現(xiàn)了另一總聲強最大值區(qū)域,可認為,進氣噪聲是摩托車A的主要噪聲源。
對于摩托車B(踏板式),總聲強最大值出現(xiàn)在發(fā)動機(包括傳動部分)、進氣濾清器與排氣消聲器附近一較大范圍內(nèi),最大噪聲的頻率區(qū)域出現(xiàn)在1500Hz附近。最終經(jīng)過試驗與分析,確定摩托車B的主要噪聲源為發(fā)動機(包括傳動部分)。確定了這2款車的主要噪聲源后,針對不同的情況采取了相應的降噪改進措施,效果理想。
4 結論
對摩托車進行噪聲控制,必須首先找到主要噪聲源,然后才能有針對性地采取措施進行降噪。噪聲自動分析系統(tǒng)為摩托車降噪提供了一種有效的工具與手段,可在摩托車降噪中起到重要作用。