圖7 四極子聲源輻射聲波

在超音速流動(dòng)中，四極源是最高的。在低馬赫數(shù)的飛行器周圍流動(dòng)中，有泄漏噪聲時(shí)單極源最大，否則，偶極源最大。

2.3.按波動(dòng)類型區(qū)分

壓力波動(dòng)的水動(dòng)力分量也稱為湍流壓力或?qū)α鲏毫?。它依賴于流體質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)，并以對流的方向傳播。  聲壓依賴于空氣向各個(gè)方向的壓縮和膨脹，它比對流壓力低2到3個(gè)數(shù)量級， 但其對車內(nèi)噪聲的影響很大。壓力波的頻率f與波速v和波長λ有關(guān)

它通常也用波數(shù)（wavenumber）k[46]表示

水動(dòng)壓的波速由汽車車速決定，其比聲速要小得多。也就是說，與聲波相比，水動(dòng)壓波長短，波數(shù)大。因此水動(dòng)壓與玻璃震動(dòng)彎曲彎曲波之間的耦合較弱，傳輸效率較低。在窗玻璃重合頻率附近，聲壓能有效地傳遞，對室內(nèi)噪聲的影響很大。

3.評估和開發(fā)方式

3.1.噪聲評估

聲壓級和譜分量

聲壓是由于聲波傳播相對于靜止介質(zhì)中的平均壓力p而產(chǎn)生的壓力波動(dòng)p '，單位為帕斯卡(Pa)。 

由于人耳的聽覺范圍跨越幾個(gè)數(shù)量級，從2 × 10 - 5pa(可聽)到200 Pa(疼痛)，為了方便起見，聲音是用對數(shù)聲壓級分貝(dB)來測量的。聲壓級的關(guān)系與均方根聲壓以及參考聲壓之間的關(guān)系如下

其中，Pref = 2e?5pa是人耳能聽到最小的聲壓，其頻率為1000赫茲。由于聲壓級是對數(shù)的，當(dāng)存在多個(gè)聲源，不能簡單的線性相加。

時(shí)域壓力波動(dòng)經(jīng)過傅里葉變換后表現(xiàn)為不同頻率聲波的疊加。  窄帶頻譜的頻率分辨率等于采樣頻率與用于FFT的樣本數(shù)之比 。對于寬帶噪聲，如風(fēng)噪聲，窄帶頻譜中的局部頻率信息通常不重要。特別是在將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行比較時(shí)，由于仿真時(shí)間等因素的限制，很難得到相同的頻率分辨率。此時(shí)，可以使用三分之一譜和整體聲壓級對多個(gè)噪聲進(jìn)行比較，而不強(qiáng)調(diào)窄帶譜的頻率分辨率。對于抖振等音調(diào)噪聲，窄帶頻譜的頻率分辨率是必要的。   

響度（loudness）以及A-加權(quán)聲壓級（A-Weighted SPL)

響度是一種考慮人耳對不同頻帶聲音感知的心理評價(jià)指標(biāo)。 響度等級定義為純音在1000hz時(shí)的聲壓級，用Phon表示。 圖8顯示了響度、響度級和聲壓級之間的關(guān)系，虛線表示人耳的可聽下限。 在100hz以下，等響度曲線更為密集，說明響度在低頻時(shí)對聲壓級的變化更為敏感。很明顯，由于耳道的共振，人的耳朵在4000赫茲時(shí)最敏感。  響度N的單位為Sone，與響度級別LN的關(guān)系如下

也就是說，40“Phon”等于1“Sone”，“響度”每增加10“Phon”，“響度”就翻倍。 在頻域中，響度對低頻聲音的變化更為敏感。

圖8 響度輪廓

如圖9所示，a加權(quán)濾波器與40 Phon等響曲線頻譜相似，不同之處是濾波器沒有捕捉到等響曲線的幾個(gè)諧振峰。 在整體響度計(jì)算方法出現(xiàn)之前，由于考慮到人耳的實(shí)際感知，方便測量總聲能量，使用a加權(quán)的整體聲壓級被廣泛使用。 一般在24 Phon ~ 55 Phon范圍內(nèi)選擇a權(quán)重。

圖9  a -加權(quán)的頻率響應(yīng)曲線

清晰度指數(shù)

清晰度指數(shù)(Articulation index, AI)表示乘客在嘈雜環(huán)境下的語音清晰度。100%表示語音清晰度完美，0%表示噪聲完全掩蓋了語音。說話聲H(f)、噪音上限UL(f)和噪聲下限LL(f)的關(guān)系為  

也就是所，當(dāng)噪音高出12分貝時(shí)，乘客的聲音就完全聽不清了。當(dāng)噪音低于上限30db時(shí)，聲音完全清晰。AI與權(quán)重因子W(f)的關(guān)系為  

其中

其中權(quán)重因子、上限值和下限值的取值如圖10和11所示。

圖10 清晰度指標(biāo)權(quán)重系數(shù)曲線

圖11 噪聲上下限曲線

3.2.測試方式

風(fēng)洞和道路測試

風(fēng)噪聲試驗(yàn)方法主要包括風(fēng)洞試驗(yàn)和道路試驗(yàn)。 由于風(fēng)洞中可以控制風(fēng)速和環(huán)境參數(shù)，因此可重復(fù)性更強(qiáng)。 相反，路試容易受到側(cè)風(fēng)、溫度、濕度等天氣因素變化的影響。  風(fēng)洞試驗(yàn)消除了背景噪聲源的影響，如輪胎、傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)等，這些在道路試驗(yàn)中經(jīng)常發(fā)生。 路試具有成本低的優(yōu)點(diǎn)。

麥克風(fēng)測試

汽車風(fēng)噪聲采集通常包括外表面噪聲、遠(yuǎn)場噪聲和車內(nèi)噪聲。相位麥克風(fēng)陣列基于波束形成技術(shù)由一組已知空間位置的麥克風(fēng)組成。  通過分析到達(dá)每個(gè)傳聲器的聲波的相位和位置差來計(jì)算波的傳播方向(圖12)。 它被放置在垂直于車輛側(cè)的流場外，用于研究風(fēng)噪聲源在車輛外表面的分布。   球形麥克風(fēng)陣列也可用于機(jī)艙內(nèi)的風(fēng)噪聲分布采集。

圖12 風(fēng)洞中相位麥克風(fēng)陣列

通常使用表面?zhèn)髀暺骰蚱巾攤髀暺鱽頊y量窗口表面特定位置的壓力波動(dòng)。  使用平頂式麥克風(fēng)需要在車輛表面打孔，麥克風(fēng)放置在與車輛表面平齊的孔中，向外放置，避免暴露在流場中，可能帶來額外的噪聲(圖13)。 

圖13 嵌入式麥克風(fēng)陣列和表面麥克風(fēng)

艙內(nèi)風(fēng)噪聲反映了乘員對風(fēng)噪聲的感知，可以使用普通聲學(xué)麥克風(fēng)或人工頭部進(jìn)行捕捉(圖14)。 人造頭部模擬了乘客頭部和耳道的形狀，因此噪聲采集是有方向性的