一种基于车内共振腔布置的声场特性优化与噪声控制方法技术

本发明专利技术提供了一种基于车内共振腔布置的声场特性优化与噪声控制方法。利用传递路径分析的方式提取主要噪声贡献量的传递路径，选取噪声贡献量明显高于其他传递路径的几条路径，将非关键噪声贡献量的传递路径剔除，减少计算量，提高计算精度，通过在车内噪声主要传递路径上共振腔的布置和结构优化的方式，使其改善噪声传递关键路径上的传函，达到在低频段降噪的目的。的目的。的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种基于车内共振腔布置的声场特性优化与噪声控制方法


[0001]本专利技术属于汽车设计
，具体涉及一种基于车内共振腔布置的声场 特性优化与噪声控制方法。

技术介绍

[0002]车辆的声品质的好坏直接影响着驾乘人员的舒适性，已经被各个厂商作为 汽车产品舒适性的一个重要指标因素。声品质的评价通常采用噪声的大小(即响 度)和声音特性(尖锐度、粗糙度等)。传统的声学包装等技术手段对300Hz以上 的中、高频噪声有很好控制效果，但对车内300Hz以下的低频噪声的控制效果 不理想。本专利技术提出利用传递路径分析(TPA)的方式提取主要噪声贡献量的传 递路径(一般选取噪声贡献量明显高于其他传递路径的几条路径，将非关键噪 声贡献量的传递路径剔除，减少计算量，提高计算精度)，通过在车内噪声主要 传递路径上共振腔的布置和结构优化的方式，使其改善噪声传递关键路径上的 传函，达到在低频段降噪的目的。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的问题，本专利技术为解决现有技术中存在的问题采用的技 术方案如下：
[0004]一种基于车内共振腔布置的声场特性优化与噪声控制方法，其特征在于， 包括如下步骤：
[0005]步骤1、利用传递路径分析法(TPA)，判断出激励源到响应点处的传递路 径噪声贡献量(响应点处的噪声量＝激励点激励力*该传递路径的传函)，并在此 基础上提取主要贡献量传递路径的传函特性；
[0006]步骤2、将车内声腔结构设计为共振腔结构实现其消音降噪的功能，利用 LMS Virtual Lab仿真分析软件对车内共振腔声模态进行分析，并以此确定影响 共振腔模态频率的关键几何参数变量和影响车内声场分布的关键共振腔位置和 关键几何参数，并对关键几何参数建立样本数据库；
[0007]步骤3、将步骤1中利用传递路径分析法(TPA)获取的车内主要噪声贡献 量传递路径的峰值频率处声压级与共振腔几何参数建立非线性函数对应关系， 通过优化设计共振腔结构和合理布置位置，达到降低车内主要噪声贡献量传递 路径的峰值频率处声压级的目的。
[0008]所述步骤1中利用传递路径分析法(TPA)提取噪声传递路径贡献量的具体 步骤如下：
[0009]步骤1.1根据具体车型的情况，结合测试目标，确定激励点个数、参照点 个数及具体位置，搭建试验环境；
[0010]步骤1.2在封闭的测试路段，挂档缓加速，利用LMS测试软件测量驾驶员 右耳DR与右后排乘客PL处车内噪声信号，获取典型工况下车内振动噪声信号；
[0011]步骤1.3测量并保存激励点3个自由度的加速度数据信号，获取典型工况 下激励点位置的工况数据，该步骤可以在步骤1.2中同步进行；
[0012]步骤1.4测量并保存参照点3个自由度的加速度数据信号，获取典型工况 下参照点位置的工况数据，该步骤可以在步骤1.2中同步进行；
[0013]步骤1.5测试激励点
‑
目标点、激励点
‑
参照点、激励点
‑
激励点之间传递函 数，用于激励力及各路径贡献量分析；
[0014]步骤1.6在TPA分析模块中，对激励力进行计算、分析各路径贡献量等， 根据分析结果可以知道最主要的贡献路径，各路径起点处的激励力；
[0015]步骤1.7利用频谱分析等方法，确定引起噪声或者振动峰值的频率，对典 型工况下车内噪声目标进行声场特性分析；
[0016]步骤1.8对车内主要噪声贡献量传递路径的声场传函特性进行提取与分析， 根据车内声场频率特性获取主要噪声贡献量传递路径的峰值频率处声压级。
[0017]所述步骤1中车内主要噪声贡献量传递路径的峰值频率处声压级可以利用 测试软件LMS中Transfer Path Analysis，利用传递路径分析法(TPA)在噪声传 递路径贡献量测试过程中获取，同时对多组数据建立样本数据库。
[0018]所述步骤2具体包括如下步骤：
[0019]步骤2.1、对车内车身板件封闭形成的共振腔结构进行有限元建模；
[0020]共振腔的模态解析式为最终的共振频率为 其中Z为声抗，为复数，其中虚部为声抗，实部为声阻；ω为共振频率，ρ为空气密度，L为细管长度，S为细管截面积，V为腔 体体积，c为声速，f
n
为模态共振频率，j为虚部符号；
[0021]步骤2.2、借助有限元法分析不同共振腔几何参数对共振腔模态频率的影 响，共振腔的声学模态由其几何参数决定，包括共振腔外型参数和内部结构参 数两个部分，分别分析这两部分参数对声腔模态频率的影响，从而获得每个变 量单独作用，所引起的共振腔模态频率的变化关系，确定影响共振腔模态频率 的关键几何参数变量，并对关键几何参数建立样本数据库；
[0022]步骤2.3、在原有共振腔模型的基础上，单独改变声腔外型几何参数以及座 椅位置参数，分析车内声压级响应的变化，挑选若干特定几何参数状态下的声 腔模型，获取车内测点位置的声压级响应曲线，以此获取共振腔几何参数对声 场分布的影响，确定影响车内声场分布的关键共振腔位置的关键几何参数，并 对关键几何参数建立样本数据库。
[0023]所述步骤3中利用广义回归神经网络(GRNN)算法通过神经网络算法自学 习已有样本中的数据，识别输入与输出数据之间的函数对应关系，将车内主要 噪声贡献量传递路径的峰值频率处声压级与共振腔几何参数建立非线性函数对 应关系，其中输入量为X＝(x1,x2,
…
,x
n
)
T
，对应的输出量为Y＝(y1,y2,
…
,y
n
)
T
，输入 层神经元的数目等于学习样本中输入向量的维数，各神经元是简单的分布单元， 直接将输入变量传递给模式层。
[0024]模式层神经元数目等于学习样本的数目n，其传递函数为：
[0025][0026]p
i
为模式层传递函数,X为网络输入变量；X
i
为第i个神经元对应的学习样 本，σ为光滑因子；
[0027]一类求和层中所有节点的输出值求和，其传递函数为：
[0028][0029]S
m
为求和层传递函数；
[0030]另一类加权求和处理的输出层表示为：
[0031][0032]S
Nk
为加权求和的传递函数，y
ik
为模式层的第i个神经元与求和层的第k个分 子之间的权值输出。
[0033]输出层中的神经元数目等于学习样本中输出向两位数k，各神经元将求和层 的输出相除，神经元k的输出对应估计结果的第k个元素，即：
[0034][0035]y对应于x的回归值：
[0036][0037]x为随机变量(观测值为x0)，f(x，y)为联合概率密度函数，x,y是两个随机 变量；
[0038]利用Parzen非参数估计，未知的密度函数为：
[0039]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于车内共振腔布置的声场特性优化与噪声控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、利用传递路径分析法，判断出激励源到响应点处的传递路径噪声贡献量，并在此基础上提取主要贡献量传递路径的传函特性；步骤2、将车内声腔结构设计为共振腔结构实现其消音降噪的功能，利用仿真分析软件对车内共振腔声模态进行分析，并以此确定影响共振腔模态频率的关键几何参数变量和影响车内声场分布的关键共振腔位置和关键几何参数，并对关键几何参数建立样本数据库；步骤3、将步骤1中利用传递路径分析法获取的车内主要噪声贡献量传递路径的峰值频率处声压级与共振腔几何参数建立非线性函数对应关系，通过优化设计共振腔结构和合理布置位置，达到降低车内主要噪声贡献量传递路径的峰值频率处声压级的目的。2.如权利要求1所述的一种基于车内共振腔布置的声场特性优化与噪声控制方法，其特征在于：所述步骤1中利用传递路径分析法提取噪声传递路径贡献量的具体步骤如下：步骤1.1根据具体车型的情况，结合测试目标，确定激励点个数、参照点个数及具体位置，搭建试验环境；步骤1.2在封闭的测试路段，挂档缓加速，利用LMS测试软件测量驾驶员右耳DR与右后排乘客PL处车内噪声信号，获取典型工况下车内振动噪声信号；步骤1.3测量并保存激励点3个自由度的加速度数据信号，获取典型工况下激励点位置的工况数据，该步骤可以在步骤1.2中同步进行；步骤1.4测量并保存参照点3个自由度的加速度数据信号，获取典型工况下参照点位置的工况数据，该步骤可以在步骤1.2中同步进行；步骤1.5测试激励点
‑
目标点、激励点
‑
参照点、激励点
‑
激励点之间传递函数，用于激励力及各路径贡献量分析；步骤1.6在TPA分析模块中，对激励力进行计算、分析各路径贡献量，根据分析结果可以知道最主要的贡献路径，各路径起点处的激励力；步骤1.7利用频谱分析方法，确定引起噪声或者振动峰值的频率，对典型工况下车内噪声目标进行声场特性分析；步骤1.8对车内主要噪声贡献量传递路径的声场传函特性进行提取与分析，根据车内声场频率特性获取主要噪声贡献量传递路径的峰值频率处声压级。3.如权利要求1所述的一种基于车内共振腔布置的声场特性优化与噪声控制方法，其特征在于：所述步骤1中车内主要噪声贡献量传递路径的峰值频率处声压级利用测试软件LMS中Transfer Path Analysis，利用传递路径分析法在噪声传递路径贡献量测试过程中获取，同时对多组数据建立样本数据库。4.如权利要求1所述的一种基于车内共振腔布置的声场特性优化与噪声控制方法，其特征在于，所述步骤2具体包括如下步骤：步骤2.1、对车内车身板件封闭形成的共振腔结构进行有限元建模；共振腔的模态解析式为最终的共振频率为其中Z为声抗，为复数，其中虚部为声抗，实部为声阻；ω为共振频率，ρ为空气密
度，L为细管长度，S为细管截面积，V为腔体体积，c为声速，f
n
为模态共振频率，j为虚部符号；步骤2.2、借助有限元法分析不同共振腔几何参数对共振腔模态频率的影响，共振腔的声学模态由其几何参数决定，包括共振腔外型参数和内部结构参数两个部分，分别分析这两部分参数对声腔模态频率的影响，从而获得每个变量单独作用，所引起的共振腔模态频率的变化关系，确定影响共振腔模态频率的关键几何参数变量，并对关键几何参数建立样本数据库；步骤2.3、在原有共振腔模型的基础上，单独改变声腔外型几何参数以及座椅位置参数，分析车内声压级响应的变化，挑选若干特定几何参数状态下的声腔模型，获取车内测点位置的声压级响应曲线，以此获取共振腔几何参数对声场分布的影响，确定影响车内声场分布的关键共振腔位置的关键几何参数，并对关键几何参数建立样本数据库。5.如权利要求1所述的一种基于车内共振腔布置的声场特性优化与噪声控制方法，其特征在于：所述步骤3中利用广义回归神经网络算法通过神经网络算法自学习已有样本中的数据，识别输入与输出数据之间的函数对应关系，将车内主要噪声贡献量传递路径的峰值频率处声压级与共振腔几何参数建立非线性函数对应关系，其中输入量为X＝(x1,x2,

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志恩，程灿，程博源，薛齐凡，卢炽华，颜伏伍，侯献军，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：