噪声和振动感测制造技术

技术编号:14882150 阅读:177 留言:0更新日期:2017-03-24 04:36
本发明专利技术提供一种噪声和振动感测系统和方法,该方法包括由加速度传感器装置生成代表作用在所述加速度传感器装置上的加速度、运动和振动中的至少一个的至少两个感测信号,其中所述感测信号具有其是所述感测信号和由所述加速度传感器装置产生的噪声的最大振幅之间的比率的动态范围,以及总和所述至少两个感测信号以提供和信号,其中所述和信号包括由所述加速度传感器装置产生的噪声,并且其中所述和信号具有其是所述和信号和包括在所述和信号中的所述噪声的最大振幅之间的比率的动态范围,所述和信号的所述动态范围大于所述感测信号的所述动态范围的算术平均值。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及噪声和振动感测系统,特别用于主动道路噪声控制系统、主动道路噪声控制系统和噪声和振动感测方法中。专利技术背景陆基车辆在道路和其它表面上行驶时会产生称为道路噪声的低频噪声。甚至在现代车辆中,车厢乘员可暴露于道路噪声,该道路噪声通过例如轮胎-悬架-壳体-车厢路径的结构并通过例如轮胎-壳体-车厢路径的空气传播路径传送到车厢。理想的是降低由车厢乘员所经受的道路噪声。主动噪声、振动和声振粗糙度(NVH)控制技术(也被称为主动道路噪声控制(RNC)系统)可用于在如主动减振技术中不修改车辆的结构的情况下减少这些噪声分量。然而,用于道路噪声消除的主动减噪技术可在整个车辆结构中需要非常特定的噪声和振动(N&V)传感器装置,以便观察道路噪声相关的噪声和振动信号。
技术实现思路
示例性噪声和振动感测系统包括加速度传感器装置,所述加速度传感器装置包括至少一个加速度传感器并被构造来生成代表作用在加速度传感器装置上的加速度的至少两个感测信号,其中感测信号具有其是感测信号和由加速度传感器装置产生的噪声的最大振幅之间的比率的动态范围。噪声和振动感测系统还包括求和模块,所述求和模块被构造来总和至少两个感测信号以提供和信号,其中和信号包括由加速度传感器装置产生的噪声,并且其中和信号具有其是和信号和包括在和信号中的噪声的最大振幅之间的比率的动态范围,和信号的动态范围大于感测信号的动态范围的算术平均值。示例性道路噪声控制系统包括噪声和振动感测系统、道路噪声控制模块和至少一个扬声器。示例性噪声和振动感测方法包括:由加速度传感器装置生成代表作用在加速度传感器装置上的加速度、运动和振动中的至少一个的至少两个感测信号,其中感测信号具有其是感测信号和由加速度传感器装置产生的噪声的最大振幅之间的比率的动态范围。所述方法还包括总和至少两个感测信号以提供和信号,其中和信号包括由加速度传感器装置产生的噪声,且其中和信号具有其是和信号和包括在和信号中的噪声的最大振幅之间的比率的动态范围,和信号的动态范围大于感测信号的动态范围的算术平均值。附图简述通过阅读对附图的非限制性实施方案的以下描述,可更好地理解本公开,其中相同的元件用相同的参考数字指代,其中如下:图1是示出示例性简单单通道主动道路噪声控制系统的示意图;图2是示出示例性简单多通道主动道路噪声控制系统的示意图;图3是示出具有多个单轴传感器的示例性传感器装置的示意图;图4是示出具有多轴传感器的示例性传感器装置的示意图;图5是示出具有以特定模式布置的多个传感器的示例性传感器装置的示意图;图6是示出每个都具有谐波分量和噪声分量的两个示例性感测信号的图;图7是示出示例性求和电路的框图;和图8是示出示例性噪声和振动感测方法的流程图。具体实施方式噪声和振动传感器将参考输入提供至主动RNC系统,例如,多通道前馈主动道路噪声控制系统,作为用于生成降低或消除道路噪声的抗噪声的基础。噪声和振动传感器可包括加速度传感器,诸如加速度计、测力计、测力传感器等。例如,加速计是测量固有加速度的装置。固有加速度与坐标加速度不一样,固有加速度是速度的变化率。加速度计的单轴模型和多轴模型可用于检测固有加速度的幅度和方向,并且可用于感测定向、坐标加速度、运动、振动和冲击。空气和结构传播的噪声源由噪声和振动传感器监测,以便提供0Hz和1kHz之间的最高可能的道路噪声降低(消除)性能。例如,用作输入噪声和振动传感器的加速度传感器可设置在车辆之间以监测悬架和用于总体RNC的其它轮轴组件的结构性能。在从0Hz延伸到约500Hz的频率范围内,测量空气传播的道路噪声的声音传感器可用作参考控制输入。此外,两个麦克风可放置在接近乘客的耳朵的头枕处以在双声道降低或消除的情况下提供一个误差信号或多个误差信号。前馈滤波器被调整或调适来实现两耳处的最大噪声降低或噪声消除。简单的单通道前馈主动RNC系统可如图1所示构造。源自在路面上移动的车轮101的振动由悬架加速度传感器102检测,所述悬架加速度传感器与机动车辆104的悬架装置103机械地耦接并输出表示所检测的振动的噪声和振动信号x(n),并且因此与车厢内可听到的道路噪声关联。同时,表示存在于车辆104的车厢中的噪声的误差信号e(n)由布置在车厢内的座椅(例如,驾驶员的座椅)的头枕106中的麦克风105检测。根据传递特性P(z)将源自车轮101的道路噪声机械地传递到麦克风105。可控滤波器108的传递特性W(z)由自适应滤波控制器109控制,自适应滤波控制器可基于由滤波器110的传递特性F'(z)过滤的误差信号e(n)和道路噪声信号x(n)根据已知的最小均方(LMS)算法来运算,其中W(z)=-P(z)/F(z)。F’(z)=F(z)并且F(z)表示扬声器和麦克风105之间的传递函数。具有相位与车厢内可听到的道路噪声的相位相反的波形的信号y(n)由可控滤波器108和滤波控制器109形成的自适应滤波器基于因此确定的传递特性W(z)和噪声和振动信号x(n)生成。根据信号y(n),相位与车厢内可听到的道路噪声的相位相反的波形然后由扬声器111(其可布置在车厢中)生成,以由此降低车厢内的道路噪声。为简单起见,上述示例性系统采用直接的单通道前馈x滤波的LMS控制结构107,但也可应用其它控制结构,例如,多通道结构,其具有多个附加通道、多个附加噪声传感器112、多个附加麦克风113,和多个附加扬声器114。图2示出其是能够抑制来自多个噪声和振动源的噪声的多通道型主动道路噪声控制系统的主动道路噪声控制系统200。主动道路噪声控制系统200包括多个(n)噪声和振动传感器201、多个(1)扬声器202、多个(m)麦克风203和自适应控制电路204(其操作以最小化来自噪声和振动源的噪声(主噪声)和消除噪声(次噪声)之间的误差。自适应控制电路204可包括为每个扬声器202提供的多个控制电路,所述控制电路产生用于消除来自对应噪声和振动源的噪声的消除信号。在常规主动RNC系统中,待降低的噪声的频率范围被限于低频率范围。即,常规系统不意欲在其整个频率范围内降低噪声。此外,虽然预期在宽频率范围内处理噪声,但是在这些系统中使用的自适应数字滤波器具有能够仅降低低频噪声分量这样的特性。在本文所公开的主动RNC系统中,传感器的精心布置允许更灵敏和更广泛的操作频率范围。在加速度传感器的动态范围(即,由传感器输出的信号和源自传感器且包含在传感器输出的信号中的噪声的最大振幅之间的比率)(即,信噪比)不够时,如上所述的RNC系统可表现出有限的降噪能力,如用于悬架设置和振动控制的常规加速度传感器的情况。然而,提供具有更好动态范围的传感器相当昂贵。在下文中,描述了允许在主动道路噪声系统中使用具有小动态范围的加速度传感器的简单方法。参考图3,多个(即,至少两个)加速度传感器(本实施例中是四个(相同的)加速度传感器301-304)连接至求和模块305,所述求和模块总和由加速度传感器301-304提供的感测信号306-309,并输出代表感测信号306-309的总和的和信号310。加速度传感器301-304可以是单向传感器,即,仅在一个单一方向(诸如给定坐标系x-y-z的x方向(本文中称为在此方向上指向))上具有其最大灵敏度的传感器。相反,多向传本文档来自技高网...
噪声和振动感测

【技术保护点】
一种噪声和振动感测系统,其包括:加速度传感器装置,其包括至少一个加速度传感器并被构造来生成代表作用在所述加速度传感器装置上的加速度的至少两个感测信号,其中所述感测信号的动态范围是所述感测信号和由所述加速度传感器装置产生的噪声的最大振幅之间的比率;和求和模块,其被构造来将所述至少两个感测信号相加以提供和信号,其中所述和信号包括由所述加速度传感器装置产生的噪声,并且其中所述和信号的动态范围是所述和信号与包括在所述和信号中的所述噪声的最大振幅之间的比率,所述和信号的所述动态范围大于所述感测信号的所述动态范围的算术平均值。

【技术特征摘要】
2015.09.15 EP 15185236.51.一种噪声和振动感测系统,其包括:加速度传感器装置,其包括至少一个加速度传感器并被构造来生成代表作用在所述加速度传感器装置上的加速度的至少两个感测信号,其中所述感测信号的动态范围是所述感测信号和由所述加速度传感器装置产生的噪声的最大振幅之间的比率;和求和模块,其被构造来将所述至少两个感测信号相加以提供和信号,其中所述和信号包括由所述加速度传感器装置产生的噪声,并且其中所述和信号的动态范围是所述和信号与包括在所述和信号中的所述噪声的最大振幅之间的比率,所述和信号的所述动态范围大于所述感测信号的所述动态范围的算术平均值。2.根据权利要求1所述的噪声和振动感测系统,其中所述噪声传感器装置包括至少两个单向加速度传感器,所述至少两个单向加速度传感器中的每个都被构造来生成一个感测信号。3.根据权利要求1或2所述的噪声和振动感测系统,其中所述噪声传感器装置包括至少一个多向加速度传感器,所述至少一个多向加速度传感器被构造来生成至少两个感测信号。4.根据权利要求1至3中任一项所述的噪声和振动感测系统,其中所述噪声传感器装置包括相邻加速度传感器的阵列。5.根据权利要求1至4中任一项所述的噪声和振动感测系统,其中所述噪声传感器装置包括具有相同方向的加速度传感器。6.根据权利要求1至5中任一项所述的噪声和振动感测系统,其中所述噪声传感器装置包括相同传感器。7.根据权利要求6所述的噪声和振动感测系统,其中所述噪声传感器装置包括具有不同方向的加速度传感器。8.一种道路噪声控制系统,其包括根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员:M克里斯托夫
申请(专利权)人:哈曼贝克自动系统股份有限公司
类型:发明
国别省市:德国;DE

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