轿车车内空腔声模态测量

振　动　与　冲　击 第 26卷第 10期 JOURNAL OF V IBRATION AND SHOCK Vol. 26 No. 10 2007　 试验研究 轿车车内空腔声模态测量 收稿日期 : 2006 - 12 - 18　修改稿收到日期 : 2007 - 03 - 01 第一作者 陈晓梅 女 ,高级工程师 , 1960年 9月生 陈晓梅 , 　赵 　建 (一汽技术中心 ,基础研究部 振动噪声室 ,长春 　130011) 　　摘 　要 : 介绍了轿车车内空腔声学模态 ,对实车的声模态进行了测试与分析 ,获得了车内空腔的声学共鸣频率和 模态形状 ;提出了利用 LMS Test_lab对轿车车内空腔声学模态进行测试的试验方法 ,为车内空腔的低频噪声研究提供了 参考。 关键词 : 空腔 ;声学模态 ;试验 中图分类号 : U467. 4 + 93　　　文献标识码 : A 　　当前人们对轿车的舒适性要求越来越高 ,舒适性 已经成为轿车质量控制的重要指标之一 ,而车内噪声 是影响舒适性的重要因素。 测量轿车车内空腔声学模态 ,获取车内空腔的声 学模态频率和模态形状 ,能够了解轿车车内声学特性 , 同时 ,根据车内空腔的模态形状合理进行内饰布置以 优化车内声学特性 ,使车内声压或声压级较大的位置 远离乘员的耳朵 ,将节面位置 (零声压位置 )设计在人 耳附近 ,使人处于最小的噪声环境中 ,获得良好的声学 舒适性。 本文对某轿车车内空腔声学模态进行了研究 ,使 用 Lm s Test_lab模态分析系统测量了该轿车车内空腔 声学模态中的中低频的声学模态频率和模态形状。基 于考察该轿车车内实际声学特性的要求 ,测量的是一 辆全内饰 ,全套座椅的中档商品车。 1　测试方法 　　声学模态试验是通过测量激励信号和响应信号获 得频响函数来确定车内空腔的模态参数。采用的是单 点激励多点输出的试验方法。测试系统如图 1。 测试过程中 ,以信号发生器产生随机信号 ,经功率 放大器放大后由声源激发车内空腔的压力波动 ,以保 证足够的激励能量。声源、传声器的放置对车内空腔 的影响应该尽量小 ,以避免破坏室内空腔结构。用声 源做激励源时 ,若将激励声源置于声压的波节位置 ,就 难以发生共鸣 ,并且为模拟真实环境 ,减少实验误差 , 声源应该尽量接近实际的振源。 具体试验时是将试验样车停放在整车消声室内 , 以保证环境噪声不影响测试结果。试验使用比利时 LMS公司生产的 Test_Lab模态分析系统。在车内空间 按大约 20cm3间隔布置若干传声器 ,图 2为车内声模态 测试模型 ,其上面标出了前后座椅和前排人耳位置。 测量使用 ICP型的无指向性的传声器 ,用特制的夹子 固定在细金属杆上 ,以保证测量时传声器位置确定并 保持不动。在付驾驶位置放置声源做激励。激励采用 的中低频体积声源 ,型号为 E - LMFVVS,频率范围为 20Hz - 800Hz,无指向性 ;声源内置参考信号输出 ,是专 门用于声 -振模态分析等的高精度声源。测试频率为 20Hz - 200Hz,激励信号为猝发随机信号。猝发随机信 号是一个暂态随机信号 ,起始时是一个纯随机信号的 一个子样 ,过一段时间后即降为零 ,以便使响应在观察 时间窗终了之前衰减为零 ;其频谱具有随机的幅值和 相位 ,能量在感兴趣的整个频带上都有分布 ,它具有周 期随机的一切优点 ,可以最大限度的减小泄漏误差 ,能 给出非线性系统的最佳线性近似 ,激励时间短 ,信噪比 和峰值有效值比都比较好 ,频带容易控制。 图 1　测试系统 2　试验结果与分析 　　在下面表 1给出了前四阶的声模态测试结果 ,图 3 -图 6为这四阶的模态形状。 表 1　车内空腔声模态测试结果 模态阶次 模态频率 (Hz) 模态形状 备 　注 1 43. 838 第一阶纵向 节面出现在乘坐室内后排座椅前 (图 3) 2 89. 540 第一阶横向 节面出现在横向截面中部 (图 4) 3 125. 334 第一阶竖向 +第一阶纵向 4 168. 089 第一阶纵向 +第一阶横向 +第一阶竖向 图 2　轿车车内声模态测试模型 图 3　第一阶纵向模态 图 4　第一阶横向模态 图 5　第一阶竖向 +第一阶纵向模态 图 6　第一阶纵向 +第一阶横向 +第一阶竖向模态 从上述试验结果来看 ,该车第一阶纵向频率为 43. 838Hz,从从资料上可以得知 ,在有司 机和乘员的情况下 ,第一阶纵向频率可能会下降 10Hz左右。该轿车匹配的是四缸机汽油机 ,其二阶激 励频率约在 30Hz—200Hz之间 ,该车一般不会由发动 机激励出来第一阶纵向的空腔共鸣模态 ;从图 2结合 图 3看前排座椅位置声压由前向后渐弱 ,即使存在第 一阶纵向共鸣 ,也不会对车内噪声产生太大贡献。第 一阶横向节面出现在横向截面中部 ,也就是司机的右 耳和副驾驶的左耳处在节面位置附近 ,亦不会对车内 噪声产生太大贡献。第三阶、第四阶共鸣时前排司机 和副驾驶人耳处声压减弱。综上 ,该试验样车的声学 特性优良。 ·571·第 10期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　陈晓梅等 : 轿车车内空腔声模态测量 ( a) ( b) ( c) ( d) 图 7　计算的模态形状 3　与同类型车计算模态形状比较 　　本试验样车由于是商品车 ,没有计算数据而未进 行有限元计算 ,下面图形是另一同档次轿车 (考虑座 椅 )计算结果。因为与试验不是同一辆轿车 ,所以没有 给出模态频率 ,只是在模态形状上加以对比。图 7之 中 ( a)、( b)、( c)、( d)分别与上图 3、图 4、图 5、图 6相 对应 ,模态形状基本相同。 4　结 　论 　　要避免乘坐室的低频共鸣 ,首先应避开第一阶纵 向频率。一般轿车的第一阶纵向模态频率为 40Hz - 80Hz,落在路面激励和发动机振动激励范围内 ,很容易 被路面或发动机振动激励出来而产生低频轰鸣声 ,使 车内声学特性变坏 ,这是最应加以关注的。 本次声学模态测试是在整车状态下进行的 ,前、后 排座椅全带 ,获得的声学模态对该车型进行舒适性评 价有指导意义。 试验方法操作简单易行。 参 考 文 献 [ 1 ] 靳晓雄 ,张立军. 汽车噪声的预测与控制 [M ]. 上海 :同济大 学出版社 , 2004, 9. 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The critical damp ing ratio has remarkable influence on the peak value of the response curves of the lunar lander body with the two kinds of the excitation. Key words: spatial trussed structure, lunar lander, dynam ics, critical damp ing ratio M EASUREM ENT FO R ACO UST IC MODAL ITY O F A CAR CAV ITY CHEN X iao2m ei, 　ZHAO J ian (V ibration & Noise Research Section, Science Research Department, China Faw Group Corporation R&D Center, Changchun 130011) 　　Abstract 　A measuring method of acoustic modality of a car cavity is put forward to acquire its modal frequencies and modal shapes using LMS Test_lab software after gathering and analyzing test data of a real car. It p rovides the refer2 ence to study low2frequency noise inside a car. Key words: cavity, acoustic modality, test STUDY O N SURFACE RO UGHNESS O F NANOCOM PO S ITE CERAM ICS W ITH 2 - D IM ENS IO NAL UL TRASO N IC V IBRAT IO N GR IND ING TON G J ing2lin1 , 　ZHAO B o1, 2 , 　WU Yan2 , 　lIU Chuan2shao1 , 　GAO Guo2fu, 　J IAO Feng (1 School ofMechanical and Power Engineering, Henan Ploytechnic University, Henan J iaozuo 454003; 2 School ofMechanical and Power Engineering, Shanghai J iaotong University, Shanghai 200030) 　　Abstract 　Experiments of grinding ceram ics using diamond wheel with 22dimensional ultrasonic vibration grinding and common grinding are carried out. The different surface quality features and influences of different p rocessings and vi2 brating parameters on the surface quality are analyzed. The test results show that in the same condition, the ultrasonic vi2 bration grinding surface furrow is shallow and wide, the grinding wheel is not easy to block up and it is convenient for fine grit wheel to be used, so ultrasonic vibration grinding can imp rove surface quality of ceram ics. Key words: ceram ics, 22dimensional ultrasonic vibration, grinding, surface quality V IBRAT IO N TRANSM ISS IB IL ITY O F A R IBBED CYL IND R ICAL DO UBL E - SHELL BASED O N RECO NSTRUCT ING VELOC ITY F IELD J IN Guang2w en, 　HE L in, 　J IAN G R ong2jun ( Inst. of V ibration & Noise Research, Naval Univ. of Engineering, W uhan 430033, China) 　　Abstract 　Based on reconstructing the velocity field for the outer shell of a submarine and monitoring noise by using accelerometers installed on its inner shell, the vibration transm issibility of a ribbed cylindrical double2shell is analyzed by using vibration test of a large2scale model. The structure is excited by three typ ical excitations: water pump on isolator, electromotor and vibration exciter with high power. The experimental results p rovide some theoretical guidance for recon2 structing the velocity field of cylindrical double2shells, choosing the significant exciting sources and locating accelerome2 ters on inner shell. Key words: velocity field, cylindrical shell, vibration transm issibility, vibration test ·691· 　　　　　　　　　　　JOURNAL OF V IBRATION AND SHOCK　　　　　　　　　　　　Vol. 26 No. 10 2007