降低車內噪聲的新技術

        車內噪聲水平是體現汽車乘坐舒適性的重要性能指標之一。為了滿足客戶的需求,提高汽車檔次,在市場競爭中占得先機,世界各大汽車廠商將車內噪聲的控制作為重要的研究方向。傳統的噪聲控制技術,利用CAE工程分析和車輛試驗測試,確定各聲源對車內噪聲的貢獻值,在主要噪聲傳播途徑上根據實際情況分別配置具有吸聲、隔聲、阻尼特性的降噪材料的聲學包,結果往往增加了汽車的整備質量,影響汽車的動力性、經濟性等其他性能。新型降噪材料的出現以及主動控制技術的發展,為車內噪聲控制技術提供了新方法。
1 車內噪聲產生的機理和控制
        車內噪聲產生的主要振動源和聲源有:
(1)發動機燃燒和慣性力引起的振動,通過發動機懸置和副車架傳到車身上,引起車身結構的振動,并進一步向車內輻射中頻噪聲,伴隨發動機運行產生的排氣、進氣、風扇、結構噪聲等則由空氣通過車身的孔、洞、縫隙傳至車內或通過車身板壁透聲至車內。
(2)傳動系由于質量不平衡及齒輪嚙合產生的振動,傳到車身引起車身振動進而輻射中頻噪聲至車內;運轉發出的噪聲則由空氣傳播至車內。
(3)汽車高速行駛時,空氣紊流造成車身高頻振動,并在車內產生高頻噪聲;由后視鏡、雨刮、車頂行李架產生的高頻空氣噪聲則由空氣傳至車內。
(4)懸架系統由路面不平激起振動,這種振動通過懸架與車身的支點傳到車身引起車身振動,進一步造成車內低頻噪聲;作為懸架系統組成部分的減振器、輪胎等在工作過程中產生的噪聲則通過車身的縫隙,由空氣傳至車內。
        由此可見,固體傳播振動通過結構件傳播到車身,引起車身振動再由車身板壁振動輻射噪聲至車內,形成車內噪聲;空氣傳播則將各種噪聲源所輻射的噪聲通過空氣,由車身的縫隙或孔洞傳播到車內,形成車內噪聲。空氣、固體傳播噪聲能量的比例因車型結構和噪聲頻率的變化有所差別。實踐證明,中低頻車內噪聲(30~400Hz)主要由固體傳播途徑造成的,而高頻車內噪聲則以空氣傳播為主。固體聲和空氣聲實際上是車內噪聲的直達聲,車內噪聲的另一部分為混響聲。所謂混響聲是指聲源發出的聲波經過車內壁面一次或多次反射后的噪聲。車內噪聲實際上是直達聲與車內混響聲疊加的結果。
        降低噪聲系統或特定環境中的噪聲強度稱為噪聲控制。噪聲系統由噪聲源、傳遞途徑、接受者三個部分組成。噪聲源一般是振動體,它們在空氣中反復振動,擾動空氣輻射噪聲,在空氣中可聽的振動頻率范圍是20~20000Hz。噪聲傳遞途徑是某種介質,聲能通過介質從一點傳播到其他各點,介質可以是空氣、固態、液體。噪聲接受者如司機、乘客。如果需要降低噪聲感知強度,必須至少對噪聲系統中的一個部分進行處理。通過降低噪聲源或者噪聲傳遞途徑上的噪聲強度,可以相應地減少相關接受點上的噪聲強度。
2 有源噪聲控制技術
        在振動控制中,降低低頻噪聲和低頻振動一直是一項困難的工程。一般吸聲材料的低頻吸聲系數很小,共振型低頻吸聲結構要占很大的空間,并且吸聲頻帶非常窄,構件的低頻吸聲量很小。有源噪聲控制方法是近年來發展起來的一種全新的噪聲控制方法。與傳統的降噪技術相比,優勢在于對低頻噪聲控制效果好以及對原系統的附加質量小,因此近年來有源噪聲控制在降低低頻噪聲中得到了廣泛的應用。
        有源噪聲控制是在指定區域人為地、有目的地產生一個次級聲信號去控制初級聲信號,以達到降噪目的的技術方法。根據兩列聲波相消性干涉或聲輻射抑制的原理,通過次級聲源產生與初級聲源的聲波大小相等、相位相反的聲波輻射,使二者相互抵消,從而達到降噪的目的。
        英國Lotus汽車公司與ISVR合作,將自適應有源降噪技術應用于噪聲控制。控制的核心是電腦模塊,采用發動機轉速信號分頻方法,分離出多階正弦波參考信號。在發動機轉速為3000~5000r/min范圍內明顯降低了車內低頻發動機噪聲,可降低車內轟鳴聲(對應發動機點火頻率噪聲)10dB左右。由于采用了多個監測傳聲器和次級聲源,降噪區域較大,能快速跟隨車內低頻發動機噪聲的變化。
3 壓電智能材料的應用
        壓電材料具有質量小、頻響寬,安裝與控制方便,不必破壞原有結構,既能用作傳感器,又能作為驅動器,越來越多地用于解決薄板結構振動與噪聲的控制問題。
        利用壓電智能材料降低車內噪聲是通過對車身振動的主動控制來實現的。其基本原理是把分別作為傳感器和驅動器的壓電元件粘貼或嵌入車身結構(如板、殼、梁)中,傳感器感受車身結構振動,產生相應的控制算法進行處理后生成相應的控制信號,控制信號再經功率放大后,經驅動器使車身結構產生應變以改變結構的動態阻尼,實現對振動的主動控制,從而抑制和衰減結構對車內輻射的噪聲。
        常用的壓電材料有石英體、壓電陶瓷、聚偏二氟乙烯(PVDF)和壓電復合材料。其中,壓電復合材料是20世紀80年代興起的一種新材料,它是將壓電陶瓷相和聚合物相按照一定的連通方式、體積比例和空間幾何分布復合制成的。它可以成倍地提高材料的某些壓電性能,并具有常用壓電陶瓷所沒有的優良性能。
4 形狀記憶合金的應用
        形狀記憶合金的形狀記憶效應是指材料能夠記住它在高溫狀態下的形狀,即處于低溫下的形狀記憶合金在外力作用下產生變形后,如果將其加熱超過材料的相變點,會恢復到原來高溫狀態下的形狀。此外形狀記憶合金還具有超彈性性能,它的應力與應變之間呈現出遲滯循環效應,其彈性和超彈性變型量可分別達到2%和8%。常用的形狀記憶金有鎳鈦合金。
        利用形狀記憶合金的獨特性能,可以設計出形狀記憶合金減振墊片,用在變速器齒輪等傳動系零部件中。當汽車運行時,傳動系零部件溫度逐漸升高,由于各零部件材料的膨脹系數不同,傳動系的工作狀況逐漸變差,導致振動和噪聲增大。形狀記憶合金減振墊片的彈性恢復力隨著溫度升高而增大,能夠增加傳動系零部件熱膨脹后的堅固力,從而達到穩定工作狀態和減振目的。
5 結語
        隨著物理學、電聲學、工程學、數字信號處理、自動控制、人工智能、系統科學等技術的發展,車內噪聲控制技術將發生歷史性變革。有源噪聲控制技術應用于車內低頻噪聲控制將成為研究熱點。研究滿足應用要求的聲學器件(傳聲器、揚聲器等)和自適應有源降噪適時控制算法是提高有源噪聲控制技術實用性的有效途徑。研制和選用體積小、重量輕、吸聲、隔聲效果好的復合聲學材料來降低車內噪聲將會得到高度重視。

本文地址為:http://www.652492.live/tech/zaoyinzhili/13273.html 轉載請注明出處...
Tags:
上一篇:清除音樂噪音的方法
下一篇:鐵路噪聲污染防治措施及建議
江苏时时彩诈骗案 36选7复式对奖 黑龙江11选5走势一定牛 大嘴棋牌 官网刨幺 王者电玩城游戏免费下载 北京赛车计划 五分彩万位全天计划 股票新手入门书籍 哈灵上海麻将亲友聚会 做的业务是原油期货配资 开元棋牌靠谱吗