活動汽車噪聲綜合辨認及把持技巧：讓都會更寧靜 - 清華年夜學消

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清華大學汽車系連小珉教授等實現的“運動汽車噪聲綜合識別及控制技術”項目獲2010年度國家技術發明獎二等獎

低噪聲行駛 讓城市更安靜

●練習記者 高原

圖為項目組成員在試驗場停止汽車噪聲測量。

　“人閑木樨落，夜靜春山空。”這是墨客王維筆下的初唐故鄉生活。如斯氣定神閑，坐看花著花落的日子，實在讓生活在古代大都會的人們好生愛慕。城市化讓人們的生活節拍急速加速，大批信息霎時“爆炸”。天天遲早頂峰時站在立交橋上，面前是一串長長的由車燈排成的紅黃縱列。人們愈來愈依附汽車代步以節儉可貴的時間，隨之而來的喧嘩卻讓安靜成了一種奢靡品，人們只能在滔滔車流中冷靜調大耳中MP3的音量……若何才能讓汽車噪聲變小，讓城市更寧靜？

　　這一問題久久困擾著國表里的汽車專家們。經由15年不知疲倦的研究，由清華大學汽車系連小珉教學、鄭四發副傳授等構成的研究小組終究在這一問題上獲得了打破。他們發了然高速行駛汽車噪聲源的識別及可視化辦法、汽車現實運行工況下的聲源貢獻率識別技術，以及進步的低噪聲汽車正向設計技術，彌補了我國在低噪聲汽車計劃領域的多項技術空缺，構成低噪聲汽車范疇多種存在自主常識產權的主導技術。在核心技術領域請求發明專利14項，已獲受權發現專利8項（含國際專利1項），獲軟件著述權3項，頒發技術論文46篇，出書專著1部。從2007年到2010年，持續在國際噪聲節制工程集會（InterNoise）上作特邀講演。2011年1月，“運動汽車噪聲綜合識別及把持技術”項目取得了2010年度國家技術創造獎二等獎。

　　為了中國汽車產業的來日

　　“繼 2009年我國成為天下最大汽車市場后，2010年又完成了32%的增加，銷量達到1806萬輛，成為有史以下世界最大的汽車市場。”這是中國汽車協會副秘書長顧翔華在本年1月10日召開的汽車產銷信息宣布會上頒布的一組數據。但是，在這個宏大的銷售市場內，中國自主品牌汽車的貢獻率還不盡善盡美。

　　面臨這一狀態，連小珉非常擔心：“汽車工業的成長須要當局、高校、企業三方獨特的盡力。作為高校研討機構，我們盼望能研收回更好的技術，輔助咱們的汽車企業更好地開展。”汽車的低樂音研究所要處理的，恰是我們與發財國度汽車產品德量差距的中心技術成績。能夠說，汽車噪聲成績是限度自主品牌汽車出口的重要阻礙、汽車自主研發的嚴重困難，也是我國汽車產業自立品牌由年夜到強所要沖破的要害技巧瓶頸。

　　在掌握噪聲方面，國內汽車與國外品牌比擬始終存在著差距。比方在卡車的出廠噪聲尺度上，國外卡車是80分貝，國內是84分貝。乘用車（也就是俗稱的轎車）的國內外出廠噪聲標準雖然雷同，但這并非因為國內乘用車克服了這一障礙，而是由于國內自主品牌乘用車大局部都在使用源自國外技術的動員機。

　　那末如何才能使汽車的噪聲降低呢？這其實不是一個輕易解決的問題。汽車的形狀可以經由過程“開模”來模擬，但噪聲的控制并不是經過簡單的模仿就可以達到，因為這是一項綜合的設計技術，不只與每一個零部件的機能相關，也與零部件組合后的全體設計相關。汽車噪聲控制與機器能源學、聲學和汽車設計技術都親密相關。汽車的低噪聲研究，即便活著界范疇內也一直都是交通運輸領域的一個核心問題。

　　雖然研究難度大、義務艱難，但對中國汽車產業的開展來講，戰勝噪聲問題是繞不外去的一道“坎兒”。正是秉承如許的主意，早在上世紀80年月初，我校汽車研究所就開始了與汽車噪聲相干的研究，到1996年頭，又正式成破了汽車噪聲聲源識別項目組。這個項目一做就是整整15年。

　　讓眼睛&ldquo,清華大學集團管控;看”失掉聲音

　你能設想可以用本人的眼睛看到聲音嗎？別不信任，他們做到了。

　　1996年項目組剛建立的時辰，固然不幾何教訓可以鑒戒，但他們獲得了一個值得發掘的思緒：要想降低汽車噪聲，起首要有方法檢測出行駛中的汽車究竟會發生幾多噪聲，這就是聲源識另外問題。

　　汽車噪聲可以分為車外和車內兩種。車外噪聲是行駛中的汽車對外界的影響，車內樂音則是坐在汽車中的人所能聽到的聲音。這二者又是密切相關的，降低了前者，后者天然就降低了。因為車外噪聲是產物上布告的強迫標準，不達標則車輛不克不及進行銷售，因而項目組將精神集中在對車外聲音的研究上。

　　行駛汽車噪聲是一種多源復雜噪聲，對情況的影響只要在運動狀況下能力精確測量，但因為運動聲源的聲學傳遞、多聲源耦合和多普勒效應等起因，這類緊鄰運動多聲源的識別一直是一個國際難題。這個問題也困擾了項目組很長一段時間，直到2005年，他們才完整攻下這一技術洼地。

　　最后，很簡略的設法是將測定聲音的儀器裝置在車長進行測量，但是這并沒有太粗心義，因為研究汽車噪聲的關鍵，是要研究運動的汽車對運動的人或房間等建造產生多大的影響。斟酌到運植物體發聲時和達到靜止物體時，聲音的頻率是紛歧樣的，而且噪聲是寬頻帶而非單一頻率的，項目組基于聲場衍射道理及非線性時間變更，實現了時域多普勒效應的修改，樹立了識別運動聲源的逆向衍射聲全息技術，較好地解決了這一問題。

　　但如何才能對聲音進行準確測量呢？項目組又碰到了一個難題。聲音識別需要將收聲的麥克風擺成陣列，“就像是擺‘梅花陣’一樣，”鄭四發抽象地比方道。但這個“梅花陣”擺成甚么樣，用幾許個麥克風，則需要進行大量的仿真和試驗。經過一直測驗考試，項目組終于提出了包含陣元法結構、基線法挑選和模仿評估的隨機目的陣列識別技術。到2005年，項目組從研究不動的汽車到研究動的汽車，從研究一個頻率的聲音到研究多個頻率即寬頻帶的噪聲，初次在國內實現了行駛汽車噪聲的定量識別，同時在國際上初次實現了跨越120千米時速汽車運動噪聲的定量識別。

　　然而聲音是不成見的，這使得噪聲分析需要由具備豐盛經驗的專業技術職員完成，從而降低了測量分析的效力。為此，項目組借鑒平面拍照的方法，采取雙目視覺的技術，用兩個攝像頭拍攝物體，把汽車運動的每一時辰拍下，將汽車的運動過程與聲場的靜態變更進程以動態視頻的后果直不雅表現出來，完成了運動汽車噪聲場的及時可視化。

　　量“聲”定做

　 項目組在進行研究的過程中，一直沒有中止與國內汽車企業的相同、協作，不斷將新技術應用到實踐中，再來研究解決實踐應用中發明的新問題。在2005年與北汽福田汽車股分無限公司合作發展聲音識別項目標研究時，企業方面提出了一個問題：雖然噪聲大小可以測定，但汽車上有那么多噪聲源，如何才能斷定哪些零部件是主要聲源、哪些是主要聲源 （即它們的噪聲貢獻率是若干），又如何使設計中的汽車產品知足總體噪聲要求呢？這是企業真正關懷、也是急切需要解決的問題。

　　項目組失掉了這一反應，但是一直沒找到解決問題的脈絡。從2005年到2008年，項目組將研究重心會合放在了這個問題上。針對這個問題，國外曾經有一些相似工程經驗化的設計方法，例如將排氣管放到經過特別加工的一個大消聲器里關閉好，而后獨自測定發動機的聲音大小，從而測定發動機的噪聲貢獻率。但是這樣的傳統方法費時費勁，各個發聲部件彼此煩擾，測量成果也禁絕確。

　　直到2008年，名目組參考對運動物體聲響傳遞的研究措施 （即已較為成熟的通報路徑辨認技術），開辟了運轉工況傳遞路徑技術，即在汽車行駛過程當中每丈量地位盤算出零部件的貢獻率，從而對零部件的噪聲履行限值調配。在這方面，他們提出了針對活動汽車的運轉工況多門路聲傳遞特征識別實踐及實驗方式，霸占了多聲源穿插串擾、靜態相關旌旗燈號剖析、聲源振源歸一化等研究難關，處理了汽車癥結總成及車身板件對噪聲貢獻率識此外技術難題，從而真正做到了為噪聲源的貢獻率 “評脈”。“這一技術在國際上也是處于當先程度的。外洋的汽車公司應用傳統技術停止測定，要用兩地利間才干把一輛車的主要聲源的奉獻率做出來。用我們的技術只要要半天時光，并且可以做得很正確。”鄭四發自負地說。

　　在此基本上，項目組提出了整車總成噪聲限值分配設計方法。該技術可以依據企業的分歧水平為其供給一種設計東西，使得在設計階段就能夠估計汽車噪聲的巨細，并有針對性地抉擇滿意要求的發念頭、變速器等關鍵總成，起到了相稱于“技術總工”的感化。項目組還針對下降汽車噪聲的請求，研究開發了吸聲、消聲構造的優化婚配設計技術，以及龐雜工況下的自順應自動消聲新型結構，填補了我國在低噪聲汽車設計領域的多項技術空白。

　　科技讓城市更美好

　 6名老師、20多位研究生，這個不算大的團隊可能保持15年的研究，取得當初的成就，得益于全部團隊共同的努力。鄭四發先容說：“項目是由連小珉教員整體擔任的。我從結業后開始介入這個項目，楊殿閣、羅禹貢則是在研究生階段就參加了這個項目。李克強先生為我們帶來了他在國外取得的技術結果�？梢哉f，我們整個項目組都為之傾瀉了極大的血汗�，F在，汽車噪聲、交通環境噪聲等問題仍然是我們的研究標的目的。”

　　今朝，海內曾經有中國重汽團體、北汽福田等12家企業開始產業化運用該技術。從1996年至2009年末，利用本項目技術的汽車發賣額累計到達193億元，為企業節支3520萬元。下一步，項目組將把研究重點從商用車轉向乘用車和交通噪聲的研究，同時將把研究加倍深刻下去，不但讓汽車的聲音變小，還要讓汽車的聲響更難聽。從2010年開端，項目組還與北京市科委跟環保局配合，動手研究北京市途徑噪聲傳染問題，為北京市公交車的噪聲從新定標。

　　項目還在持續，他們有一個共同的宿愿：愿望科技的提高不只能讓生涯更便捷，也能讓都會變得愈加宜居、舒服和美妙。

　　起源：新清華　2011-05-27