基于小波偏相干分析的車(chē)內(nèi)噪聲源識(shí)別

黃海波, 李人憲， 丁渭平， 楊明亮， 陳志軍

(1.西南交通大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，成都 610031；2.重慶電子工程職業(yè)學(xué)院，重慶 401331)

21世紀(jì)，汽車(chē)已不僅屬于代步的工具，更成為辦公、休閑的“棲息地”。而自汽車(chē)誕生之日起，噪聲與振動(dòng)就伴隨其行駛過(guò)程，為人們所關(guān)注和詬病?，F(xiàn)階段，隨著人們環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)，汽車(chē)NVH(Noise, Vibration and Harshness)正逐漸演變?yōu)橛脩襞c設(shè)計(jì)者最為關(guān)心的性能和設(shè)計(jì)指標(biāo)之一，甚至直接影響到汽車(chē)的品牌。因此，汽車(chē)噪聲控制水平，特別是車(chē)內(nèi)噪聲控制水平已經(jīng)成為評(píng)價(jià)車(chē)型優(yōu)劣的重要因素。

車(chē)內(nèi)噪聲控制始于噪聲源識(shí)別，即能否正確識(shí)別噪聲源是車(chē)內(nèi)噪聲控制的基礎(chǔ)。車(chē)內(nèi)噪聲按來(lái)源主要可分為發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、進(jìn)排氣噪聲、傳動(dòng)系噪聲、懸掛系噪聲、路面—輪胎噪聲、風(fēng)激勵(lì)噪聲等[1]，并且在特定的條件下噪聲源還可以繼續(xù)往子系統(tǒng)和零部件細(xì)分[2-3]，其中典型的有懸架減振器噪聲[4]和傳動(dòng)軸噪聲[5]。文獻(xiàn)[6]將車(chē)輛噪聲源識(shí)別方法分為三大類(lèi)，分別是：傳統(tǒng)噪聲源識(shí)別方法，基于現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)的噪聲源識(shí)別方法，以及基于傳聲器陣列技術(shù)的噪聲源識(shí)別方法，每類(lèi)方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，實(shí)際中應(yīng)根據(jù)具體情況加以選擇。文獻(xiàn)[7]通過(guò)頻域分析方法對(duì)車(chē)輛在勻速工況下的發(fā)動(dòng)機(jī)(四缸)二階振動(dòng)結(jié)構(gòu)傳遞噪聲源進(jìn)行了識(shí)別，發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置傳遞率較低可能會(huì)引起車(chē)身頂棚和前圍板噪聲輻射，該方法對(duì)平穩(wěn)噪聲信號(hào)識(shí)別效果較好，但是對(duì)非平穩(wěn)噪聲源識(shí)別效果欠佳。文獻(xiàn)[8]結(jié)合頻譜分析法和車(chē)輛主要結(jié)構(gòu)的頻譜特性對(duì)純電動(dòng)車(chē)內(nèi)噪聲源進(jìn)行識(shí)別同時(shí)分析了引起噪聲的原因，但該方法需要進(jìn)行大量試驗(yàn)導(dǎo)致其分析效率不高。文獻(xiàn)[9]運(yùn)用小波變換和常相干分析方法對(duì)汽車(chē)加速噪聲源進(jìn)行了識(shí)別，其效果比單獨(dú)使用頻域分析方法好，但是該方法僅計(jì)算了信號(hào)的幅值(能量)信息，并未對(duì)其蘊(yùn)含的相位信息進(jìn)行利用，另外，由于汽車(chē)噪聲聲場(chǎng)復(fù)雜，各聲源信號(hào)之間并非獨(dú)立，僅通過(guò)常相干分析有時(shí)難以得出正確的結(jié)論。文獻(xiàn)[10]通過(guò)波束形成方法對(duì)貨車(chē)車(chē)外加速噪聲源進(jìn)行了識(shí)別，計(jì)算得出了車(chē)輛聲源平面的聲源成像，但是該方法難以對(duì)結(jié)構(gòu)上的隱藏(未暴露在外的)聲源進(jìn)行有效識(shí)別，同時(shí)需要昂貴的硬件設(shè)備作為支持，目前推廣適用性不強(qiáng)。因此，構(gòu)建一套快速、準(zhǔn)確并且適用性強(qiáng)的汽車(chē)噪聲源識(shí)別方法具有重要的意義。

本文提出一種基于小波偏相干分析的汽車(chē)噪聲源識(shí)別方法，并將其用于車(chē)內(nèi)噪聲源識(shí)別。該方法通過(guò)連續(xù)復(fù)小波變換獲得信號(hào)的時(shí)頻幅值(能量)信息，同時(shí)由復(fù)小波的復(fù)值特性獲取了信號(hào)的相位信息從而可對(duì)信號(hào)進(jìn)行更加全面的詮釋。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)條件譜密度函數(shù)的去相關(guān)性特點(diǎn)計(jì)算出聲源信號(hào)與接收點(diǎn)信號(hào)之間的小波時(shí)頻偏相干函數(shù)譜與其相位譜，可直接據(jù)此對(duì)車(chē)內(nèi)聲源進(jìn)行準(zhǔn)確、快速地識(shí)別。該方法可在多相關(guān)復(fù)雜聲場(chǎng)下進(jìn)行汽車(chē)噪聲源識(shí)別，并且識(shí)別效果較好。

1 理論基礎(chǔ)

1.1 小波分析

小波變換(Wavelet Transform, WT)具有多分辨率分析的特點(diǎn)，并且在時(shí)間和頻率兩域都具有表征信號(hào)局部特征的能力。WT通過(guò)將時(shí)間序列分解到時(shí)頻域內(nèi)，從而得出時(shí)間序列顯著的波動(dòng)模式，即周期變化動(dòng)態(tài)，以及周期變化動(dòng)態(tài)的時(shí)間格局[11]。WT可以分為離散小波變換(Discrete Wavelet Transform, DWT)與連續(xù)小波變換(Continuous Wavelet Transform, CWT)。DWT是數(shù)據(jù)的緊湊表示，常用于信號(hào)降噪與數(shù)據(jù)壓縮；CWT將數(shù)據(jù)映射于時(shí)頻域，更適合信號(hào)特征的提取[12]。

假設(shè)離散信號(hào)為x(t)，則CWT定義為x(t)與小波函數(shù)尺度化與標(biāo)準(zhǔn)化下的卷積

(1)

式中:*為復(fù)數(shù)共軛;N為總采樣點(diǎn)數(shù);δt為采樣間隔。通過(guò)WT尺度s和時(shí)間點(diǎn)n可計(jì)算出信號(hào)x(t)的CWTWn(s)。其中(δt/s)1/2表示對(duì)小波母函數(shù)在每個(gè)尺度上進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化從而使其在每個(gè)尺度上都具有單位能量。

在對(duì)時(shí)間序列進(jìn)行WT時(shí)，小波母函數(shù)的選擇十分重要。通常為了獲得平滑連續(xù)的小波振幅，非正交小波函數(shù)較為合適。此外，復(fù)小波能夠提取信號(hào)的幅值和相位兩方面信息，可對(duì)信號(hào)進(jìn)行更全面的表達(dá)，因此這里選擇非正交復(fù)小波——Morlet小波進(jìn)行CWT，其表達(dá)式如下

ψ(t)=π-1/4ejω0te-t2/2

(2)

式中:w0為小波帶通濾波器中心頻率;當(dāng)w0=6時(shí)，小波尺度s與傅里葉周期(period)基本相等，所以尺度項(xiàng)與周期項(xiàng)可以相互替代[13]。由此可知，Morlet小波在時(shí)間與頻率局部化之間有著很好的平衡[14]。

1.2 小波偏相干分析

由于汽車(chē)結(jié)構(gòu)緊湊、聲源較多且相互影響，導(dǎo)致了汽車(chē)車(chē)內(nèi)聲場(chǎng)復(fù)雜從而給車(chē)內(nèi)噪聲源識(shí)別帶來(lái)了困難。常相干分析對(duì)于獨(dú)立或相關(guān)性較低的噪聲信號(hào)分析效果較好，但是對(duì)于車(chē)內(nèi)多相關(guān)、非穩(wěn)態(tài)的噪聲源識(shí)別效果欠佳[15]。因此，有必要引入偏相干分析進(jìn)行車(chē)內(nèi)噪聲源識(shí)別。偏相干分析利用信號(hào)條件譜計(jì)算得到的偏相干函數(shù)能夠量化相關(guān)輸入對(duì)輸出貢獻(xiàn)的影響，具體是通過(guò)消除貢獻(xiàn)因子外的各輸入間影響從而得到輸入對(duì)輸出的貢獻(xiàn)成分[16]。

對(duì)于任意的輸入信號(hào)i,j，在去除條件信號(hào)k(i,j≠k)情況下的條件自譜與條件互譜可分別由下式表達(dá)

(3)

(4)

(5)

其時(shí)頻相位信息可由式(6)進(jìn)行計(jì)算[17]

(6)

式中:Phasem為平均相位;arg為復(fù)數(shù)的輻角;n為進(jìn)行平均的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)。

1.3 模擬信號(hào)分析

為了驗(yàn)證本方法的性能，制定了相應(yīng)的技術(shù)路線，如圖1所示。首先構(gòu)建一組帶有相互干擾的源信號(hào)x1(t)、x2(t)和一個(gè)接收信號(hào)y(t)，其表達(dá)式分別如下

圖1 小波偏小干分析技術(shù)路線

(7)

x2(t)=z3(t)+0.2z1(t)+0.1Rand

(8)

(9)

式中:

z1(t)=cos(2π×16t),t∈[0.5,1.5] s

z2(t)=cos(2π×64t),t∈[0,0.8] s

z3(t)=cos(2π×128t),t∈[1.0,1.8] s

z4(t)=cos(2π×128t-0.5π),t∈[1.0,1.4] s

z5(t)=cos(2π×128t-0.25π),t∈[1.4,1.8] s

Rand～N(0,1)

(10)

源信號(hào)x1含有兩個(gè)主要頻譜分量z1和z2，并且受到一定的白噪聲干擾。源信號(hào)x2含有一個(gè)自身頻譜成分z3，并受到源信號(hào)x1的頻譜分量z1和白噪聲干擾。接收信號(hào)y由兩個(gè)源信號(hào)的4個(gè)分量組成，其中經(jīng)過(guò)調(diào)幅的z1和z2來(lái)自源信號(hào)x1，經(jīng)過(guò)調(diào)幅調(diào)相的z4和z5來(lái)自源信號(hào)x2，同時(shí)也受到一定的白噪聲干擾。設(shè)采樣頻率為1 kHz，采樣時(shí)間2 s。

將源信號(hào)與接收信號(hào)進(jìn)行小波偏相干分析獲得的小波時(shí)頻偏相干函數(shù)譜,如圖2所示。其中色譜越亮表示小波偏相干系數(shù)越大，色譜越暗表示小波偏相干系數(shù)越小，箭頭為源信號(hào)與接收信號(hào)的相位關(guān)系(圖2中僅將小波偏相干系數(shù)>0.75的部分圖示)，箭頭與水平向右射線的逆時(shí)針夾角表示接收信號(hào)延遲于源信號(hào)的相位值，若箭頭水平向右表示源信號(hào)與接收信號(hào)相位一致，另外圖2中白色虛線為在進(jìn)行小波功率譜變換時(shí)引起的邊緣效應(yīng)，在虛線周?chē)〔ㄗV幅值會(huì)有所降低。從圖2(a)可知，源信號(hào)x1與接收信號(hào)y的小波偏相干函數(shù)在圖2中以16 Hz和64 Hz為中心高亮顯示，并且持續(xù)時(shí)間與理論值吻合，同時(shí)由于接收信號(hào)y與源信號(hào)x1的主要頻譜成分之間不存在相位差，所以相位箭頭均為水平向右。從圖2(b)可知，源信號(hào)x2與接收信號(hào)y的小波偏相干函數(shù)在圖中以128 Hz為中心高亮顯示，并且消除了源信號(hào)x1對(duì)x2在16 Hz頻譜分量的影響，在1～1.4 s接收信號(hào)與源信號(hào)的相位差為90°，在1.4～1.8 s接收信號(hào)與源信號(hào)的相位差為45°，與理論值一致。由此可知，該方法能夠消除輸入信號(hào)之間的相互影響并能快速、準(zhǔn)確地對(duì)源信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，同時(shí)提供相位信息，是一種有效的噪聲源識(shí)別方法。

(a)

(b)

2 實(shí)例分析

2.1 汽車(chē)副車(chē)架系統(tǒng)引起的異常噪聲源識(shí)別

分析對(duì)象為一輛緊湊型前置后驅(qū)SUV汽車(chē)，在進(jìn)行噪聲源識(shí)別試驗(yàn)之前，首先對(duì)被試車(chē)輛進(jìn)行車(chē)內(nèi)噪聲主觀評(píng)價(jià)，這樣做的好處在于能夠快速地建立車(chē)內(nèi)噪聲整體評(píng)價(jià)，為后續(xù)針對(duì)性試驗(yàn)測(cè)試提供參考從而提高效率。由主觀評(píng)價(jià)得知，車(chē)輛在中高速行駛時(shí)前下方存在異常的低沉噪聲，該噪聲時(shí)大時(shí)小，特別當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在3 300～3 800 r/min時(shí)最明顯，但是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉滑行時(shí)噪聲消除。由此可知，該噪聲源與發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)有關(guān)，可能是由此引發(fā)的子系統(tǒng)或零部件結(jié)構(gòu)噪聲或透射噪聲所致。

基于主觀評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)車(chē)輛進(jìn)行整車(chē)道路試驗(yàn)，試驗(yàn)在水平筆直的瀝青路面上進(jìn)行并且周?chē)尘霸肼曒^低，試驗(yàn)工況分為勻速行駛和勻加速行駛。該異常噪聲可能為結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲或?yàn)榭諝鈧鞑ピ肼暎渚唧w的試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置,如表1所示。測(cè)試所用振動(dòng)加速度傳感器為PCB-ICP單向傳感器，噪聲采集為G.R.A.S 40AE傳聲器，數(shù)據(jù)采集前端為L(zhǎng)MS SCADA系統(tǒng)，記錄的信號(hào)均保存在移動(dòng)工作站上。噪聲信號(hào)的采樣頻率設(shè)置為20 kHz，振動(dòng)加速度信號(hào)的采樣頻率設(shè)置為2.5 kHz。勻速行駛工況為四檔60 km/h，80 km/h和五檔100 km/h，勻加速行駛工況為三檔2 000～4 000 r/min全加速。

表1 整車(chē)道路試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置

噪聲與振動(dòng)信號(hào)測(cè)得后對(duì)其進(jìn)行信噪比檢測(cè)，得知采集信號(hào)的信噪比均>20 dB，這說(shuō)明整車(chē)道路試驗(yàn)的測(cè)試條件控制較好。對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)行20 Hz高通濾波，之后便可通過(guò)小波偏相干分析對(duì)車(chē)內(nèi)異常噪聲源進(jìn)行識(shí)別，需要注意的是由于噪聲和振動(dòng)信號(hào)的采樣頻率不同，在進(jìn)行噪聲與振動(dòng)信號(hào)偏相干分析時(shí)需要對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)行降采樣處理，使其采樣頻率與振動(dòng)信號(hào)一致。

圖3(a)所示為四擋80 km/h勻速工況下車(chē)內(nèi)駕駛員右耳噪聲時(shí)域信號(hào)，圖4所示為該工況下車(chē)內(nèi)噪聲與聲、振源測(cè)點(diǎn)之間的小波偏相干函數(shù)(WT尺度s=12)。由于測(cè)點(diǎn)較多，此處僅圖示了部分典型測(cè)點(diǎn)，即變速器上側(cè)噪聲(#3測(cè)點(diǎn))、前懸架左轉(zhuǎn)向節(jié)位置垂向振動(dòng)(#6測(cè)點(diǎn)之一)、發(fā)動(dòng)機(jī)和前副車(chē)架連接懸置點(diǎn)被動(dòng)端振動(dòng)(#4測(cè)點(diǎn)之一)、以及前副車(chē)架和車(chē)身后左連接襯套點(diǎn)被動(dòng)端振動(dòng)(#5測(cè)點(diǎn)之一)與車(chē)內(nèi)噪聲的相干關(guān)系。由圖4(a)、圖4(b)可知，變速器上側(cè)噪聲、前懸架左轉(zhuǎn)向節(jié)位置垂向振動(dòng)在去除其它聲、振源影響下與車(chē)內(nèi)噪聲沒(méi)有明顯的偏相干關(guān)系，這說(shuō)明車(chē)內(nèi)的異常噪聲可能是由其它子系統(tǒng)或零部件引起的。經(jīng)過(guò)逐一分析，發(fā)現(xiàn)車(chē)內(nèi)噪聲與發(fā)動(dòng)機(jī)和前副車(chē)架連接點(diǎn)被動(dòng)端振動(dòng)、前副車(chē)架和車(chē)身后左連接點(diǎn)被動(dòng)端振動(dòng)在中心頻率120 Hz附近有較明顯的相干關(guān)系，同時(shí)相位延遲了約90°。檢查轉(zhuǎn)速信號(hào)，得知車(chē)輛在該車(chē)速下發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為3 600 r/min左右，因此可以推斷車(chē)內(nèi)異常噪聲很可能是由于發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)傳至副車(chē)架引起其較大振動(dòng)，然后副車(chē)架又將振動(dòng)傳遞至車(chē)身從而引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲。三檔全油門(mén)2 000～4 000 r/min加速工況下車(chē)內(nèi)噪聲與以上典型測(cè)點(diǎn)之間的小波偏相干函數(shù),如圖5所示。由圖5可知，在加速工況下車(chē)內(nèi)噪聲與變速器上側(cè)噪聲或前懸架左轉(zhuǎn)向節(jié)位置垂向振動(dòng)相干關(guān)系很弱，而與前副車(chē)架相連的發(fā)動(dòng)機(jī)懸置被動(dòng)端和車(chē)身端的相干系數(shù)較大，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為3 600 r/min附近圖5(c)、圖5(d)出現(xiàn)了明顯的峰值，且相位關(guān)系分別約為-135°和0°，這與勻速工況下的相位關(guān)系有所差別，可能是由于加速工況下發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化過(guò)快從而激發(fā)橡膠襯套的不同頻率動(dòng)剛度所致。由此可知，該方法可對(duì)非平穩(wěn)噪聲源信號(hào)進(jìn)行識(shí)別。由于車(chē)輛在加速工況下車(chē)內(nèi)聲場(chǎng)復(fù)雜，并且聲源變化劇烈，從小波時(shí)頻相干函數(shù)中還可知,除了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速約為3 600 r/min外，在其它轉(zhuǎn)速與頻率下還有峰值信息，這些信息可為車(chē)輛其它的NVH性能整改提供參考。

(a) 改進(jìn)前

(b) 改進(jìn)后

(c) 改進(jìn)前、后

(a) 車(chē)內(nèi)噪聲與變速器上側(cè)噪聲小波時(shí)頻偏相干系數(shù)

(b) 車(chē)內(nèi)噪聲與前懸架左轉(zhuǎn)向節(jié)位置垂向振動(dòng)小波時(shí)頻偏相干系數(shù)

(c) 車(chē)內(nèi)噪聲與發(fā)動(dòng)機(jī)和副車(chē)架連接點(diǎn)被動(dòng)端振動(dòng)小波時(shí)頻偏相干系數(shù)

(d) 車(chē)內(nèi)噪聲與副車(chē)架和車(chē)身后左連接點(diǎn)被動(dòng)端振動(dòng)小波時(shí)頻偏相干系數(shù)

圖4 勻速工況下車(chē)內(nèi)噪聲與聲、振源測(cè)點(diǎn)之間的小波偏相干函數(shù)

Fig.4 Wavelet partial-coherence between vehicle interior noise and other sources of sounds and vibrations (Original condition, constant speed)

2.2 車(chē)內(nèi)噪聲改進(jìn)及其效果

在判定異常噪聲源的基礎(chǔ)上即可對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)以提升車(chē)內(nèi)聲品質(zhì)。由整車(chē)道路試驗(yàn)得知，車(chē)內(nèi)異常噪聲來(lái)源于發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)前副車(chē)架導(dǎo)致其與車(chē)身連接點(diǎn)的結(jié)構(gòu)振動(dòng)聲輻射所致，因此，需對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)與副車(chē)架連接的懸置和副車(chē)架與車(chē)身連接的橡膠襯套隔振率進(jìn)行分析，并且對(duì)副車(chē)架的裝車(chē)約束模態(tài)進(jìn)行測(cè)試。分析結(jié)果表明，副車(chē)架的約束模態(tài)一階振動(dòng)頻率為171 Hz，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速約為3 600 r/min的二諧次激勵(lì)(四缸)不會(huì)引起副車(chē)架共振，但是發(fā)動(dòng)機(jī)與副車(chē)架連接的懸置在120 Hz與140 Hz附近垂向隔振率均<3 dB，說(shuō)明該懸置在這些頻點(diǎn)的隔振較差從而引起副車(chē)架的振動(dòng)較大，并且副車(chē)架與車(chē)身后連接點(diǎn)位置的橡膠襯套隔振率在120 Hz附近<0 dB，意味著該處襯套被動(dòng)端會(huì)放大主動(dòng)端的振動(dòng)激勵(lì)從而激發(fā)車(chē)身連接點(diǎn)的結(jié)構(gòu)噪聲，因此，有必要對(duì)這兩處襯套進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)。

通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)提升以上位置襯套的隔振率，同時(shí)盡量使襯套在最低隔振率處的頻率大于發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的二諧次頻率。對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)后的襯套裝車(chē)進(jìn)行整車(chē)路試，圖3(b)所示為四擋80 km/h勻速工況下改進(jìn)后的車(chē)內(nèi)駕駛員右耳噪聲時(shí)域信號(hào)，圖6所示為該工況下改進(jìn)后的車(chē)內(nèi)噪聲與發(fā)動(dòng)機(jī)和前副車(chē)架連接點(diǎn)被動(dòng)端振動(dòng)、前副車(chē)架和車(chē)身后左連接點(diǎn)被動(dòng)端振動(dòng)的小波偏相干函數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)與改進(jìn)前的結(jié)果(見(jiàn)圖4)相比改進(jìn)后的偏相干函數(shù)在120 Hz附近的峰值有了大幅度地降低，之前存在的-135°相位關(guān)系由于襯套動(dòng)剛度的改變而消除，同時(shí)道路試驗(yàn)主觀評(píng)價(jià)也感受不到之前的車(chē)內(nèi)異常噪聲。

圖3(c)所示為改進(jìn)前、后的車(chē)內(nèi)噪聲頻譜對(duì)比，可知改進(jìn)后的噪聲信號(hào)在100～200 Hz內(nèi)峰值有所降低，特別是在120 Hz附近峰值有大幅衰減。表2所示為改進(jìn)前、后的勻速工況四檔80 km/h車(chē)內(nèi)聲學(xué)參數(shù)對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)車(chē)內(nèi)噪聲A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)在120 Hz位置由改進(jìn)前的71.3 dB(A)下降到改進(jìn)后的65.4 dB(A)，粗糙度和語(yǔ)音清晰度提升也比較明顯，分別從1.48 asper降低至1.25 asper和從76.37%增加至83.58%，這是由于粗糙度主要對(duì)70 Hz附近的調(diào)幅調(diào)頻信息有關(guān)，同時(shí)語(yǔ)音清晰度主要對(duì)200～6 300 Hz內(nèi)的噪聲信息敏感，而改進(jìn)后的車(chē)內(nèi)噪聲信號(hào)對(duì)以上兩個(gè)頻段都有所改善，因此提升了車(chē)內(nèi)噪聲品質(zhì)。

(a) 車(chē)內(nèi)噪聲與變速器上側(cè)噪聲小波時(shí)頻偏相干系數(shù)

(b) 車(chē)內(nèi)噪聲與前懸架左轉(zhuǎn)向節(jié)位置垂向振動(dòng)小波時(shí)頻偏相干系數(shù)

(c) 車(chē)內(nèi)噪聲與發(fā)動(dòng)機(jī)和副車(chē)架連接點(diǎn)被動(dòng)端振動(dòng)小波時(shí)頻偏相干系數(shù)

(d) 車(chē)內(nèi)噪聲與副車(chē)架和車(chē)身后左連接點(diǎn)被動(dòng)端振動(dòng)小波時(shí)頻偏相干系數(shù)

圖5 加速工況下車(chē)內(nèi)噪聲與聲、振源測(cè)點(diǎn)之間的小波偏相干函數(shù)

Fig.5 Wavelet partial-coherence between vehicle interior noise and other sources of sounds and vibrations (Original condition, acceleration speed)

(a) 車(chē)內(nèi)噪聲與發(fā)動(dòng)機(jī)和副車(chē)架連接點(diǎn)被動(dòng)端振動(dòng)小波時(shí)頻偏相干系數(shù)

(b) 車(chē)內(nèi)噪聲與副車(chē)架和車(chē)身后左連接點(diǎn)被動(dòng)端振動(dòng)小波時(shí)頻偏相干系數(shù)

圖6 改進(jìn)后勻速工況下的測(cè)點(diǎn)位置與車(chē)內(nèi)噪聲的小波偏相干函數(shù)

Fig.6 Wavelet partial-coherence between vehicle interior noise and other sources of sounds and vibrations (Modified condition, acceleration speed)

表2改進(jìn)前、后的車(chē)內(nèi)噪聲評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)比

Tab.2Comparisonofvehicleinteriornoisebetweenoriginalconditionandmodifiedcondition

車(chē)內(nèi)噪聲指標(biāo)A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)@120Hz/dB(A)粗糙度/asper語(yǔ)音清晰度/%改進(jìn)前71．31．4876．37改進(jìn)后65．41．2583．58

3 結(jié) 論

本文提出了一種基于小波偏相干分析的汽車(chē)噪聲源識(shí)別方法，可同時(shí)獲取接收噪聲測(cè)點(diǎn)與聲源位置的偏相干函數(shù)和相位關(guān)系，并經(jīng)過(guò)模擬信號(hào)加以驗(yàn)證。將該方法用于副車(chē)架系統(tǒng)引起的車(chē)內(nèi)異常噪聲源識(shí)別中，結(jié)果表明其可快速、準(zhǔn)確地對(duì)聲源進(jìn)行判斷，同時(shí)能給車(chē)內(nèi)噪聲改善提供依據(jù)?；谧R(shí)別結(jié)果對(duì)車(chē)輛噪聲源進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的車(chē)內(nèi)噪聲在主觀評(píng)價(jià)和客觀評(píng)價(jià)上均有較大提升，另外在對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲進(jìn)行評(píng)價(jià)或改進(jìn)時(shí)引入聲品質(zhì)指標(biāo)可以更全面的獲取車(chē)內(nèi)噪聲信息。

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