摩托車噪聲自動分析系統(tǒng)簡介

環(huán)保問題受到社會普遍重視，摩托車噪聲已成為評價(jià)摩托車技術(shù)水平的重要指標(biāo)之一。國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局于2000年8月21日發(fā)布了《摩托車噪聲限值及測試方法》國家標(biāo)準(zhǔn)，以80~175mL摩托車為例，對摩托車噪聲排放提出的要求是噪聲不超過83dB(A)，該標(biāo)準(zhǔn)要求第1階段自2002年1月1日起不超過80 dB(A)，第2階段自2005年7月1日起降到77 dB(A)。為了滿足嚴(yán)格的噪聲控制法規(guī)，提高企業(yè)自主開發(fā)能力與產(chǎn)品競爭力，摩托車產(chǎn)品降噪成為迫切需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。

1 主噪聲源識別與分析

摩托車行駛噪聲來自于發(fā)動機(jī)內(nèi)部的燃燒噪聲、進(jìn)排氣系統(tǒng)的空氣動力噪聲及部件振動和撞擊引起的機(jī)械噪聲等，通常是多個(gè)噪聲源共同作用的結(jié)果。

主噪聲源識別工作是降噪的基礎(chǔ)工作，必須對此有足夠重視。由于多個(gè)噪聲源對噪聲的貢獻(xiàn)遵循以能量為基礎(chǔ)的相加法則，對非主要噪聲源的控制并不能取得明顯的降噪效果。如一般認(rèn)為排氣消聲器對摩托車整車降噪會有較大的效果，筆者做過的研究工作表明，盡管改進(jìn)的排氣消聲器在發(fā)動機(jī)臺架試驗(yàn)中有良好降噪效果，但在整車降噪中卻出現(xiàn)噪聲并未明顯降低的現(xiàn)象。從理論計(jì)算的角度給出了這一現(xiàn)象的解釋，兩聲級分別為90dB(噪聲源A)與80dB(噪聲源B)的噪聲源合成后的總噪聲為90.41dB，若采取措施使主要噪聲源A從90dB降低5dB，則總噪聲將降低為86.19dB，而若采取措施使次要噪聲源B從80 dB降低5 dB，則總噪聲將降低為90.14 dB，并沒有明顯效果。同樣是降低5dB，取得的效果完全不同。因此，摩托車降噪主要是通過測試與分析確定主要噪聲源，再采取有效降噪措施來解決，才有可能避免盲目性與局限性，取得理想效果。

聲強(qiáng)測量技術(shù)是從20世紀(jì)80年代初期開始迅速發(fā)展起來的，與通常使用的聲級計(jì)測量聲壓級不同，對測試環(huán)境要求不高，適宜于現(xiàn)場測量，同時(shí)適應(yīng)性強(qiáng)，適合用于做噪聲源識別，得到日益廣泛的應(yīng)用。

2 噪聲自動分析系統(tǒng)的開發(fā)

噪聲自動分析系統(tǒng)是用于自動分析與監(jiān)測產(chǎn)品運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲的機(jī)電一體化測試設(shè)備，主要在摩托車及其它機(jī)電產(chǎn)品降噪與質(zhì)量監(jiān)測這2方面發(fā)揮重要作用。它應(yīng)用聲強(qiáng)測量技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制與分析技術(shù)及人工智能技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)以下主要功能：

a) 通過傳感器在被測對象附近某一側(cè)平面上的掃描，繪出聲強(qiáng)分布圖；

b)通過測試，自動辨識被測對象的多個(gè)噪聲源，從而確定主要噪聲源，為降噪提供前提條件；

c)通過噪聲頻譜分析，了解噪聲的頻率結(jié)構(gòu)，分析噪聲產(chǎn)生的機(jī)理；

d)可作為產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備使用，及時(shí)判定異常聲響；

e) 用于故障自動診斷，自動發(fā)現(xiàn)、識別產(chǎn)品運(yùn)行中的各類故障。

南京理工大學(xué)研制的噪聲自動分析系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)控制的步進(jìn)電動機(jī)及傳動、固定等機(jī)構(gòu)，使聲強(qiáng)傳感器可以在二維平面上快速移動、準(zhǔn)確定位；聲強(qiáng)傳感器測得的雙路信號分別經(jīng)放大、濾波與模數(shù)轉(zhuǎn)換后進(jìn)入計(jì)算機(jī)；由計(jì)算機(jī)專用軟件自動進(jìn)行各種分析工作，如繪制聲強(qiáng)分布圖、確定主要噪聲源、分析噪聲頻率結(jié)構(gòu)、進(jìn)一步識別異常聲響和自動判定各類故障等。此外，系統(tǒng)還可通過計(jì)算機(jī)完成測試數(shù)據(jù)的儲存、整理、圖形化顯示、打印測試結(jié)果報(bào)表等。噪聲自動分析系統(tǒng)不僅測試精度高（關(guān)鍵元件為進(jìn)口件），且自動化與智能化程度高，應(yīng)用范圍廣泛，目前已申報(bào)國家專利。

3 噪聲自動分析系統(tǒng)的應(yīng)用

南京理工大學(xué)自行開發(fā)的噪聲自動分析系統(tǒng)在摩托車、汽車變速器等產(chǎn)品降噪方面已有成功的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)已完成了2種車型摩托車整車的噪聲源識別測試工作，得到了整車一側(cè)的幅射聲強(qiáng)及頻率分布情況，通過分析，分別確定了這2種車型的主要噪聲源。對于摩托車A（跨騎式），總聲強(qiáng)最大值出現(xiàn)在排氣消聲器出口附近，但分析對應(yīng)的頻譜數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)聲強(qiáng)較大的區(qū)域主要分布在低頻部分。同時(shí)，盡管空氣濾清器進(jìn)口位于測試面的另一側(cè)且有覆蓋件覆蓋，但仍在空氣濾清器進(jìn)口附近出現(xiàn)了另一總聲強(qiáng)最大值區(qū)域，可認(rèn)為，進(jìn)氣噪聲是摩托車A的主要噪聲源。

對于摩托車B（踏板式），總聲強(qiáng)最大值出現(xiàn)在發(fā)動機(jī)（包括傳動部分）、進(jìn)氣濾清器與排氣消聲器附近一較大范圍內(nèi)，最大噪聲的頻率區(qū)域出現(xiàn)在1500Hz附近。最終經(jīng)過試驗(yàn)與分析，確定摩托車B的主要噪聲源為發(fā)動機(jī)（包括傳動部分）。確定了這2款車的主要噪聲源后，針對不同的情況采取了相應(yīng)的降噪改進(jìn)措施，效果理想。

4 結(jié)論

對摩托車進(jìn)行噪聲控制，必須首先找到主要噪聲源，然后才能有針對性地采取措施進(jìn)行降噪。噪聲自動分析系統(tǒng)為摩托車降噪提供了一種有效的工具與手段，可在摩托車降噪中起到重要作用。 (end)