導(dǎo)  讀

統(tǒng)計能量分析（SEA：Statistical Energy Analysis) 1-2已發(fā)展成為中高頻噪聲和振動問題的最重要的模擬工具之一。SEA中的建模車輛表示為多個耦合子系統(tǒng)，其動力學(xué)模型由各子系統(tǒng)的輸入、存儲、傳輸和能量耗散四個子系統(tǒng)組成4。SEA已廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)中的空氣傳播噪聲和結(jié)構(gòu)傳播噪聲。SEA的典型結(jié)果是接收腔的平均聲壓級，例如1/3倍頻程譜3-4。


源 - 路徑貢獻(xiàn)（SPC：Source Path Contribution）已廣泛用于車輛NVH問題的故障排除，該方法適用于空氣傳播和結(jié)構(gòu)傳播噪聲5。雖然有各種方法可以處理結(jié)構(gòu)噪聲，但空氣噪聲源的貢獻(xiàn)主要是通過矩陣反演方法6來完成的。聲源由一組點(diǎn)源建模，并在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中測量點(diǎn)源與附近指示傳聲器之間的傳遞函數(shù)。通過路面測量，用傳遞函數(shù)的逆矩陣乘以在頻域內(nèi)指示傳聲器處測得的聲壓，估計單極子源的聲源強(qiáng)度。這個過程可以在時域中通過從逆?zhèn)鬟f函數(shù)矩陣6中設(shè)計等效有限脈沖響應(yīng)（FIR）濾波器來實(shí)現(xiàn)。近年來，有人提出了一種不測量傳遞函數(shù)矩陣的方法，但該方法存在空氣傳播和結(jié)構(gòu)傳播貢獻(xiàn)分離不準(zhǔn)確的問題7。


雖然SEA在接收腔產(chǎn)生1/3倍頻程譜的結(jié)果，但工程師無法主觀體驗(yàn)結(jié)果。這可能會導(dǎo)致對正在研究的噪音問題的誤解。出于這個原因，越來越需要雙耳合成SEA結(jié)果。此外，在NVH駕駛模擬器中駕駛模擬車輛的可能性將有助于以交互方式評估原型車輛。此項(xiàng)研究不僅嘗試直接聽覺化SEA結(jié)果的1/3倍頻程譜，還嘗試將SPC測量結(jié)果與SEA測量結(jié)果結(jié)合起來，用于原型車輛的交互式駕駛模擬。


創(chuàng)新研究

本項(xiàng)工作研究了兩種實(shí)現(xiàn)SEA結(jié)果雙耳合成的方法。一個是直接來自SEA 1/3倍頻程結(jié)果和測量的相干函數(shù)。另一種利用源 - 路徑貢獻(xiàn)（SPC）估計外部面板上的時間信號，然后將SEA結(jié)果作為一組有限脈沖響應(yīng)（FIR）函數(shù)應(yīng)用。這兩種方法似乎都能產(chǎn)生真實(shí)的雙耳信號以及接收器上正確縮放的聲壓級。該方法利用SPC結(jié)果，通過分解諧波和掩蔽噪聲，為NVH駕駛模擬器生成輸入數(shù)據(jù)。這意味著可以通過自由駕駛模擬車輛體驗(yàn)SEA結(jié)果。


圖文快覽


圖1：雙耳合成方法綜述


圖2：在Matlab中開發(fā)的SEA雙耳合成工具


圖3：用于測量的現(xiàn)代Niro電動汽車。線帶區(qū)域顯示了SEA面板


圖4：測量的雙耳信號與來自SPC雙耳信號之間的比較，標(biāo)記為“Ctb之和”


圖5：比較右耳位置的空腔SPC值（左側(cè)）和合成的SEA雙耳信號（右側(cè)）


圖6：僅使用來自防火墻的貢獻(xiàn)，在右耳位置合成SEA雙耳信號


圖7：SEA 1/3倍頻程譜與雙耳合成方法之間的比較。車輛以每小時40英里的速度行駛

結(jié)  論 

建立了一個完整的現(xiàn)代Niro電動汽車SPC模型，并采用矩陣反演方法對空氣和結(jié)構(gòu)的貢獻(xiàn)進(jìn)行分解。使用測量信號進(jìn)行的初始驗(yàn)證與文獻(xiàn)中的結(jié)果一致，即空氣傳播和結(jié)構(gòu)傳播在約500 Hz下的分離。在500Hz以上，空氣傳播的貢獻(xiàn)與測量信號非常匹配，直到風(fēng)噪聲開始占主導(dǎo)地位。

從源到外部面板的單獨(dú)傳遞函數(shù)測量用于SEA模擬輸入。SEA模擬的結(jié)果被用作從外部面板到接收器位置的壓力 - 壓力傳遞率的一種形式。同時進(jìn)行頻域和時域合成。對于時域方法，根據(jù)傳輸率函數(shù)設(shè)計FIR濾波器。雙耳合成的結(jié)果表明，所提出的方法擴(kuò)展了SEA模擬的使用，使得能夠在時域中進(jìn)行詳細(xì)研究，例如重建二階分量的精度。由此產(chǎn)生的時間信號進(jìn)一步用于構(gòu)建NVH模擬器模型，其中不同面板設(shè)計之間的交互比較是可能的。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證所提議的方法，可能需要一組新的測量值。此類驗(yàn)證測量可能包括不同車輛類型的SEA建模，以及將物理變化應(yīng)用于被研究車輛。


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