汽车车身噪声与振动控制技术

式（5-53）～式（5-55）只是描述了声声灵敏度的概念。在工程分析与应用上，通常使用三种方法来定量地表征声声灵敏度：噪声降低量、声传递函数和基于功率的噪声降低量。

1.噪声降低量（NR）

在车外和车内布置传声器，如图5-58所示，来测量声压级大小。用车外声压级减去车内声压级，就得到了噪声降低量，用NR（Noise Reduction）来表示，表达如下：

式中，SPL_out为车外声压级；SPL_in为车内声压级。

图5-58 混响室内测量NR的示意图

测量车身的噪声降低量需要有特定环境，以排除环境噪声的干扰。特定的环境是指混响室和消声室。测量车身噪声降低量有混响室法和消声室法。图5-58表示在混响室内测量NR。

将整车或车身放置在混响室内，在车外放置声源作为激励源，在车外和车内分别布置若干个传声器。声源在混响室内发声（对体积足够大的混响室），即便汽车在混响室内，各处的声压级也基本相同。图5-59所示为室内放置一辆车的情况下五个不同位置的声压级。不同点的声压级基本相当，这表明了混响室内声场的均匀分布。

由于混响室内声场的均匀性，可以用车外任何一点的声压级代表“源”的声压级。将车外声压级减去车内声压级，就得到了车身的隔声量。如果将传声器放置在车内不同地方，如前壁板处、车门处、顶棚处，就可以分别得到这些部件的隔声量，如图5-60所示。

在混响室内测量NR，可以得到整个车身的隔声量，但是不能得到车身对各个声源（如发动机）的噪声降低量。只有在消声室内，才能实现这个目的。为了得到车身对声源的隔声量，声源必须是白噪声而且必须真实地模拟声源特征，这样就必须使用特殊的声源装置。发动机声音模拟器是一个特制的发声设备，在它的几个表面安装有一些不同尺寸的扬声器，来模拟发动机的发声状况。将发动机声音模拟器放置在发动机舱内，再将汽车放置到消声室内，如图5-61所示。模拟器各个表面都发出声音，测量模拟器6个面的声压级和车内声压级。6个面的声压分别减去车内声压级，就得到了发动机6个表面对车身的噪声降低量，如图5-62所示。图中显示发动机的各个部位对车身的噪声降低量是不一样的。

图5-59 混响室内不同点的声压

图5-60 某车前壁板、车门、顶棚等部位的隔声量

同样，为了确定进气口、排气尾管口、轮胎等声源处对车身的噪声降低量，可以分别将进气排气声音模拟器、轮胎声源模拟器放置在相应位置，来测量这些部位对车身的NR值。

2.声学传递函数

声音模拟器复杂、成本高，而且发动机和进、排气系统的声音模拟器还不一样。在工程上，除了使用模拟器来测量声声灵敏度外，更加广泛使用的声源是体积声源，如图5-63所示。将声源放置在车外声源（发动机、排气尾管口等）处，在车内布置传声器。测量声源的体积加速度和车内的声压，就可以得到声声传递函数，它被称为声学传递函数。

图5-61 在消声室内测量车身对发动机声源的隔声量

图5-62 发动机模拟器6个表面对某个车身的噪声降低量

图5-63 体积声源(www.xing528.com)

声学传递函数是响应点的声压与声源处的体积加速度的比值，用ATF（Acoustic Transfer Function）来表示声学传递函数，为

式中，Q_a是体积加速度。

图5-64为某车两个部位的声学传递函数测试曲线。曲线值越小，表明声源对车内的传递越小，即隔声越好。ATF值的趋势正好与NR相反，NR值越大越好。随着频率增加，ATF值减小，即频率高时，车身的隔声效果越好。

图5-64 某车的声学传递函数曲线

根据互逆原理，也可以将声源放置在车内，测量车外的声压和车内体积加速度，得到车身响应位置的声学传递函数。

3.基于功率的噪声降低量（PBNR）

基于功率的噪声降低量是从英文“Power Based Noise Reduction”翻译而来，用PBNR表示。PBNR定义为点声源的声功率与接受点的声压级的平方值比，再取对数的值，表达为

式中，Π为点声源在自由场中的声功率；p为接受点的声压；p^∗为p的共轭；Ref为参考值，是参考声功率和参考声压的比值，表达为

式中，Π_ref为参考声功率；p_ref为参考声压。与参考声功率和参考声压对应的空气声阻抗为400。

在自由场中，点声源的声功率为

式中，Q_a为体积声源的体积加速度；Q^∗_a为Q_a的共轭。

将式（5-59）和（5-60）代入到式（5-58）中，得到

p/Q_a就是ATF的幅值。式（5-61）表明可以通过测量声学传递函数来得到基于功率的隔声量。

PBNR与NR的关系为

式中，A₁为声源侧吸声面积；α₁为吸声系数。

A₁α₁表示声源侧的有效吸声量。式（5-62）表示NR高，PBNR就高。声源的吸声量大，PBNR大。NR仅仅是考虑声源侧和接受侧的噪声衰减，而PBNR不仅包含了这个衰减，还考虑了两侧的隔声和吸声。因此，PBNR能更好地展现车身的整体隔声和吸声特性。车外安装了吸声垫的PBNR值比没有安装的大，而随着频率的增加，这个差距也加大。这表明PBNR反映了声源的吸声特征。