lms聲學培訓

1、LMS聲學培訓-關于聲學的一些基本概念,加速噪聲法規(guī)-ECE R51方法B介紹,主要內容,聲學工程及重要性基本的聲學參量聲壓、聲壓級聲強、聲強級聲功率、聲功率級吸聲、隔聲、吸聲材料測試聲品質基本概念加速噪聲測試及現(xiàn)行法規(guī)的修改情況,一、LMS聲學培訓-關于聲學的一些基本概念,聲學問題-滿足不同的要求,聲壓、聲功率,聲品質,聲源識別,排序,解決,,,,,,不滿足功能或法規(guī)要求？,滿足法規(guī)要求提升產品品質？,聲學的重

2、要性,產品能否銷售？各國法規(guī)要求保修成本顧客抱怨競爭優(yōu)勢領先競爭對手的聲品質,聲學工程在產品開發(fā)中的作用,后期花費成本直線上升,聲壓、聲壓級,聲壓：彈性介質中傳遞的壓力波動，由于聲波存在而引起的大氣壓力增值。p=P1-P0單位：帕（Pa）1Pa=1N/m2 巴（bar）1bar=100kPa聲振動的能量范圍極廣，可相差十幾個數量級，同時人耳對聲音的感知接近于與聲音強度的對數成正比

3、，基于此，聲學上常用對數坐標衡量聲壓，以聲壓級表示。,聲壓、聲壓級,聲壓級：SPL=20log10(pe/pref) dB =10log10(pe2/pref2) dB pe:待測聲壓有效值；pref：參考聲壓 pref=2×10-5 Pa,相同聲壓級的加法,一個有趣的問題：聲源1100dB（2Pa）聲源

4、2100dB（2Pa）聲源1+聲源2=？,？,相同聲壓級的加法,相干單頻聲源疊加,聲源1：100dB（2Pa）1kHz聲源2：100dB（2Pa） 1kHz聲源1+聲源2： 106dB（4Pa）此時：100dB+100dB=106dB,相同聲壓級的加法,非相干單頻聲源疊加,聲源1：100dB（2Pa）1kHz聲源2：100dB（2Pa） 2kHz聲源1+聲源2：

5、 103dB（2.82Pa）此時：100dB+100dB=103dB,相同聲壓級的加法,非相干隨機聲源疊加,聲源1：100dB（總值）聲源2：100dB（總值）聲源1+聲源2： 103dB（總值）此時：100dB+100dB=103dB,相同聲壓級的加法,結論：兩個相干單頻聲源疊加時，聲壓級增加6dB；兩個非相干聲源疊加時，聲壓級增加3dB；工程上遇到

6、的問題，一般是增加3dB,不同聲壓級的加法,55dB+51dB=？ΔL=4dB 對應增量為1.4dB Lpt=55dB+ 1.4dB =56.4dB兩個聲源聲壓級相差15dB以上，數值小的聲壓級影響可以忽略。,方法1：利用加法表（快速）,不同聲壓級的加法,方法2：直接計算,相同聲壓級加法,相差15dB以上,不同聲壓級的減法,1、查表法,2、計算法,60dB-53dB=？ ΔL=7dB

7、對應減量為1dB Lpt=60dB-1dB=59dB,可用于計算機器自身輻射噪聲水平,幾個“場”的概念,近場與遠場近場:在不足兩倍機器尺寸或所發(fā)聲波最低頻率的一個波長距離之內（二者中取大者）；大于此距離，稱為遠場自由場只有直達聲，無反射聲的聲場（理想狀態(tài)）半自由場有一面為反射面的自由場混響場聲音多次反射后形成的均勻聲場,幾個“場”的概念,距離增加一倍，點聲源聲壓級降低6dB；線聲源聲壓級降低3dB。,人耳對聲音的

8、感知,人耳對不同頻率的聲音敏感度不一致，對3k-6k之間的聲音最敏感。,在同一條等響曲線上，人耳感覺到的聲音一樣響。反映了人耳對不同頻率聲音感知的敏感程度是不同的。,等響曲線,響度：Sone響度級：Phon,1000Hz純音，聲壓級為40dB時的響度為1Sone,計權聲壓級,A計權：40Phon等響曲線的翻轉，模擬人耳對聲音的聽覺感知特性，對低中頻段有較大衰減，以dB(A)表示。,40Phon等響曲線,40Phon等響曲線的翻轉與A

9、計權曲線,計權聲壓級,A計權：40 Phone等響曲線的翻轉；模擬55dB以下低強度噪聲特性。B計權：70 Phone等響曲線的翻轉；模擬55dB~85dB中等強度噪聲特性。C計權：100 Phone等響曲線的翻轉；模擬高強度噪聲特性。D計權：專用于飛機噪聲的測量。,倍頻程,將頻譜分為若干個頻段，每個頻段為一個頻程，以直方圖表示。,N=1: 一倍頻程，簡稱倍頻程N=1/3: 三分之一倍頻程N=1/12: 十二分之一倍頻程…,

10、中心頻率：,帶寬：,倍頻程,連續(xù)頻段：一個頻段的上限頻率是下一個頻段的下限頻率,e.g.,聲強,定義：單位時間內垂直通過單位面積的聲能,p：聲壓（Pa）；v：質點振動速度（m/s）；θ：兩者之間的相位差,自由場、點聲源條件下，聲壓與質點振動速度同相，在傳播方向上的聲強為：,p：聲壓（Pa）；ρ：介質密度（kg/m^3）；c:聲速P：聲功率；r：點聲源到測量點的距離,矢量,聲強,測量聲強時穩(wěn)態(tài)背景噪聲對被測聲源的聲功率沒有任何影響 ；

11、而用聲壓法測聲功率時，測試環(huán)境對聲壓測量結果影響較大。,聲強法測聲功率原理：測量完全包圍被測聲源的測量面上的法向聲強分量 。聲功率等于包圍聲源的某一表面的法線方向上的聲強平均值乘上這個表面的面積 。,聲強級,計算公式：空氣介質在室溫時，與基準聲壓 相對應的聲強近似等于基準聲強 ，因此，在自由聲場中，聲強級與聲壓級在數值上近似相等。,聲功率/聲功率級,聲功率：聲源單位時間內發(fā)射出的聲能量,單位：W。

12、聲功率級：確定聲功率級的兩種方法：通過測量聲壓級和聲強級來確定由聲壓級確定聲功率級的方法： GB/T 6881系列、GB/T 3767、GB/T 3768、ISO 3745、ISO 3747聲強法確定聲功率級的方法： GB/T 16404、GB/T 16404.2、GB/T 16404.3,幾種聲學試驗室,全消聲室六個面全鋪設高效吸聲材料的房間模擬近似自由場環(huán)境，沒有反射聲可用于測量：聲源聲功率；輻射聲源的指

13、向特性等對高頻聲的吸收效果明顯；對低頻聲的吸收取決于房間體積及吸聲材料的厚度等特性,幾種聲學試驗室,半消聲室五個面鋪設吸聲材料，地面為光滑反射面的房間模擬半自由聲場空間適用于對大型設備和機器進行聲學測試,幾種聲學試驗室,混響室在所有邊界上能全部反射聲能，并在其中充分擴散，能形成在各處能量密度均勻、在各傳播方向作無規(guī)分布的擴散場的房間 可用來測量聲源聲功率、材料吸聲系數等房間表面盡量不規(guī)則，以使混響時間盡量長，保證聲能充分擴

14、散,聲學材料測試,聲波入射到吸聲材料表面時,入射,反射,吸收,透射,聲學材料測試,吸聲系數：α＜0.1 堅硬表面，高反射，低吸收(如鋼板、花崗巖等)α＞0.9 高吸聲材料，低反射（如泡沫、玻璃纖維等多孔吸聲材料）α=1 所有的入射聲被全部吸收,聲學材料測試,材料的吸聲性能取決于多個因素：材料厚度、孔隙率、頻率、流阻、表面光潔度等吸聲原理：聲波進入吸聲材料內部，與材料發(fā)生摩擦作用將聲能轉化為熱能。,吸聲特性：隨著頻率的增高吸聲

15、系數逐漸增大-若要改善低頻吸聲效果，需增加材料厚度。,聲學材料測試,吸聲系數測量方法：1、駐波管（阻抗管）法：較小試件測量聲音正入射時的吸聲系數 測試標準：ISO10534-22、混響室法：較大試件測量聲音無規(guī)入射時的吸聲系數測試標準：ISO354,聲學材料測試,透射系數：傳聲損失（隔聲量）：垂直入射時：,高頻聲比低頻聲更容易隔絕隔聲效果遵循“質量定理”雙層隔聲結構會顯著改善隔聲效果,聲品質,相同聲級的聲音

16、，由于頻譜結構的差異，會引起人耳聽覺感知的大不相同；“聲”并非指聲波，而是指人耳的聽覺感知，“品質”指人耳對聲事件進行聽覺感知并作出的主觀判斷；涉及 心理學+聲學=心理聲學反映產品品質、影響顧客購買心理的重要指標。,聲品質的幾個指標,,,,：臨界帶響度；,：臨界帶值；,：修正因子（1～4）。,：掩蔽量；,：調制頻率。,聲品質的幾個指標,響度-描述人耳對聲音強弱的主觀感覺與聲壓、頻率、振幅有關A計權聲壓級僅符合響度為1Son

17、e時人的主觀感受，對其他大小的聲音有較大誤差響度單位：Sone,聲品質的幾個指標,尖銳度-描述聲音的音色特征頻譜成分中高頻成分占主要地位所致粗糙度、抖晃度-反映聲音的幅值調制特性調制頻率低于20Hz時（參考頻率為4Hz）表現(xiàn)為抖晃度特性調制頻率高于20Hz時（參考頻率為70Hz）表現(xiàn)為粗糙度特性 煩惱度-描述人們對聲音的厭煩程度綜合考慮了響度、尖銳度、粗糙度、抖晃度等的影響,掩蔽效應,定義：一個聲音（被掩蔽音）的聽閾受到另

18、一聲音（掩蔽音）的干擾而提高的現(xiàn)象純音對純音的掩蔽：頻率相近的兩個純音間易發(fā)生掩蔽效應，且較強聲易易掩蔽較弱聲；低頻純音可有效掩蔽高頻純音，反之作用較小。窄帶噪聲對純音的掩蔽：臨界頻帶的掩蔽作用最明顯；臨界頻帶：當噪聲掩蔽純音時，起作用的是以純音頻率為中心頻率的一定頻帶寬度內的噪聲頻率。如這頻帶內的噪聲功率等于在噪聲中剛能聽到的該純音的功率，這個頻帶就稱為臨界頻帶。,掩蔽效應類型,頻域掩蔽發(fā)生在掩蔽聲與被掩蔽聲同時作用時

19、強音會掩蔽其頻率周圍的弱音 時域掩蔽發(fā)生在掩蔽聲與被掩蔽聲不同時出現(xiàn)時前掩蔽：被掩蔽聲發(fā)生在掩蔽聲之前后掩蔽：被掩蔽聲發(fā)生在掩蔽聲之后,聲品質工程,二、加速噪聲法規(guī)-ECE R51方法B介紹,GB 1495-2002修訂工作,2009年9月成立汽車標委會噪聲工作組跟蹤ISO/ECE相關法規(guī)標準修訂完善我國汽車噪聲標準體系目前已起草了《汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法》、《汽車定置噪聲限值及測量方法》草案，但尚有相當多的

20、技術細節(jié)未最終確定建議先制定測試方法并驗證數據，對加速噪聲限值待時機成熟再推出。,車外加速噪聲GB 1495-2002,參考ECE R51附件3（方法A）和ISO 362:1998,噪聲限值：,現(xiàn)行方法的不足,僅考慮了車輛滿負荷加速工況，不具有車輛在市區(qū)公路上行駛的典型性發(fā)動機噪聲、進排氣噪聲已得到很大改善，輪胎/路面噪聲已成為噪聲的主要組成部分單純降低型式認證噪聲限值對加速噪聲的影響很小-汽車保有量增加,ECE R51 方法B,

21、ECE法規(guī)體系影響最廣泛，能滿足ECE法規(guī)的產品基本都能進入各國現(xiàn)行國標參考ECE R51-2007方法AECE R51-2007增補方法B，要求自2007年7月1日起，除按方法A測試外，還要按方法B測試,ECE R51方法A與方法B的差別,測試方法的形成機理方面：方法A僅考慮了車輛滿負荷加速工況，入線速度50Km/h，考慮的主要噪聲源為動力總成相關噪聲源；方法B更接近車輛在市區(qū)運行的典型工況，對M1和N1類車還需測量勻速噪聲；

22、車輛參考點在經過測點時速度為50Km/h；考慮了輪胎/路面噪聲的影響。,ECE R51方法A與方法B的差別,方法B新增術語車輛運行質量（空載質量+駕駛員質量）功率質量比（PMR）汽車參考點（根據發(fā)動機布置形式選定）目標加速度（由統(tǒng)計數據獲得的城市典型工況加速度）參考加速度（在測量路面上加速測量時期望的加速度）傳動比加權系數（用以權重兩個不同檔位得出結果的無量綱系數）部分功率系數（用以權重加速試驗和勻速試驗得出結果的無量綱系

23、數）鎖定傳動比（控制傳動系，使其在測試期間傳動比不變）,ECE R51方法A與方法B的差別,測量儀器和測量條件方面：方法B在以下方面提出了更高更詳細的要求：測試設備及其校準車速測量精度氣象參數精度背景噪聲修正待測車輛狀況詳細比較：,ECE R51方法A與方法B的差別,測試方法及測量結果的處理方面：方法B增加了勻速噪聲試驗在檔位選擇和入線速度上有較大變動定置噪聲對目標發(fā)動機轉速做了詳細規(guī)定具體差異：,ECE R51