聲壓法和聲強法在車身隔聲性能測量中的 應用和對比

為了改善汽車的車內(nèi)噪聲，需要對汽車車身的隔聲量進行分析。只有車身的前圍（或稱防火墻）、
頂棚、后蓋、車門、地板、前后風擋玻璃等各面的隔聲量提高后，車身各面才能有效地阻隔發(fā)動機和車外
其他噪聲進入車內(nèi)。利用聲壓測量法或聲強測量法都可以得到車身各面關(guān)鍵部位的聲壓衰減頻譜圖和
總的隔聲量，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析后我們就可以采取對應措施改進隔聲薄弱部位。

1 1 隔聲量的定義和測量評價

1 1. .1 1 隔聲量的定義

根據(jù)文[2]關(guān)于隔聲定義的描述，隔聲材料(隔聲構(gòu)件或隔聲結(jié)構(gòu))一側(cè)的入射聲能與另一側(cè)的透射聲能相差的分貝數(shù)就是該隔聲材料的隔聲量，以符號 R (dB) 表示。

R=10lg(I i I t )=20lg(P i P t )

(1)式(1)中 I i 和 P i 分別為隔聲材料前的聲強和聲壓， I t和 P t 分別為經(jīng)過隔聲材料衰減后的聲強和聲壓。如下圖1所示表示方法。可見隔聲量表示隔聲材料本身固有的隔聲能力。

1 1. .2 2 隔聲量的測量評價

為了考察汽車車身的隔聲性能，在車內(nèi)放置一個標準聲源，再在車內(nèi)各部位布置幾個傳聲器，打開聲源，通過適當調(diào)整聲源位置，確保車內(nèi)聲場盡可能均勻分布的情況下，使幾個測點的傳聲器測得的聲壓值近似相等。然后按下式計算車內(nèi)平均聲壓級

L ˉ p =10lg 1n ∑i=1n100.1L pi

(2)式(2)中 L ˉ p 為車內(nèi)平均聲壓級， L pi為車內(nèi)第 i 個測點聲壓級， n 為測點數(shù)。

關(guān)上四個車門，在車身外表面各測點法向布置傳聲器，依次測量各測點的聲壓。若選取測量的頻率范圍為100～6 300 Hz，采用1/3倍頻程，的中心頻率點。那么，車外各點的共20個中心頻率的平均隔
聲量定義如下Rˉ =1m ∑j=1m(R j )=1m ∑j=1m[10lg(P j P ' j )]

(3)式(3)中 Rˉ

為平均隔聲量， R j 為第j 個中心頻率的隔聲量， P j 為車內(nèi)第 j 個中心頻率的平均聲壓， P ' j 為車外測點的第 j 個中心頻率的聲壓， m 為中心頻率的個數(shù)。車身各點的隔聲量測量結(jié)果最后以表格或曲線的形式表達。曲線繪制的縱坐標為隔聲量(聲壓級dB )，橫坐標為1/3倍頻程頻率( Hz )。

2 聲壓測量法

2 2. .1 1 聲壓法建模

利用ME’scope軟件編輯汽車車身外表面數(shù)模，如圖2所示，為了分別單獨處理和分析車身左車門、
右車門、前圍板、后備箱、地板、頂棚及前后風擋玻璃等各部位的隔聲量試驗結(jié)果，試驗前將整車車身外
表面大致分為6個子結(jié)構(gòu)：左面、右面、前面、后面、下面、上面，按此分法最后創(chuàng)建成6個子結(jié)構(gòu)的三維
模型。

2 2. .2 2 聲壓法測量隔聲量的數(shù)據(jù)處理和分析

如1.2節(jié)測量方法所述，測試完成后，對車身外表面每個測點的數(shù)據(jù)文件以試驗準備階段確定的測點編號來命名，這樣就把各點的聲壓數(shù)據(jù)與圖2車：

身結(jié)構(gòu)中的所有點關(guān)聯(lián)起來了；而車內(nèi)平均聲壓級經(jīng)式(2)計算得出后作為一個單獨的數(shù)據(jù)文件保存起來。然后利用式(3)統(tǒng)一處理后得到車外每個點的隔聲量頻譜圖。

先直接對六個子結(jié)構(gòu)數(shù)模中各點聲壓分布等值線逐一分析，可以找出車身上漏聲問題比較突出的部位。例如，從下圖3可看出前圍左端中部真空助力泵所在區(qū)域在低頻段漏聲較明顯；同樣對于前圍子結(jié)構(gòu)而言，如圖4所示在中頻段前圍上部存在漏聲現(xiàn)象。圖3和圖4揭示了與發(fā)動機距離最近的前
圍所在上部存在漏聲問題。

再來分析地板子結(jié)構(gòu)的聲壓分布，從圖5可看出：地板中前部和后部燃油箱處聲壓最大，且均在低頻段表現(xiàn)突出。經(jīng)過具體分析，發(fā)現(xiàn)地板中前部為排氣隔熱罩所在位置，隔熱罩與車身地板之間有較大空隙。由室內(nèi)聲學可知，一封閉空間內(nèi)的空氣柱具有一定質(zhì)量和剛度，故亦有其自身的固有頻率。當傳入車內(nèi)的噪聲頻率與室內(nèi)空氣柱的固有頻率接近時，將會引起空氣柱的共振，使該頻率下的噪聲級劇增，這種現(xiàn)象就是空腔共鳴現(xiàn)象。車身的空腔共鳴頻率可由下式粗略估算：

f n =C2?è???÷n xl x2+?è? ???÷ ÷n yl y2+?è???÷n zl z2

(4)式中 f n —簡正頻率(Hz); C —聲速(m/s)；l x , l y , l z —矩形空腔的幾何尺寸(m)；n x , n y , n z —0，1，2，3等正整數(shù)。

根據(jù)上述聲壓分布結(jié)果對漏聲嚴重的部位進行產(chǎn)品改進后，從圖6和圖7可看到前圍和地板的隔聲量都有明顯提高。前圍和地板的平均隔聲量分別提高了10.1 dBA和8.2 dBA：前圍部位從24.2 dBA提

高到了 34.3 dBA，地板部位從 25.4 dBA 提高到了33.6 dBA。

3 3 聲強測量法

3 3. .1 1 聲強法建模

用細繩編成網(wǎng)格，根據(jù)實際分析需要，將車身各面的外表面所在平面均勻劃分為矩形網(wǎng)格，每個網(wǎng)格的中心是一個測點。仍按1.2中的辦法在車內(nèi)布置聲源和傳聲器，關(guān)好四個車門后，在各矩形網(wǎng)格中心的測點用聲強探頭逐點測量，數(shù)據(jù)處理后得出聲強分布圖，識別出聲強較大的區(qū)域。

3 3. .2 2 聲強法測量隔聲量數(shù)據(jù)處理和分析

從圖8和圖9的聲強等值線同樣可以得出前圍上部和右側(cè)真空助力泵所在位置隔聲需要改善；車

身地板后部油箱附近及中部隔聲有待加強。這些現(xiàn)象與聲壓分布測量得出的結(jié)論基本一致。

如上圖10所示，對前圍和地板等隔聲薄弱部位改進后，測得怠速工況下車內(nèi)噪聲明顯降低了。