活动汽车噪声综合辨认及把持技巧：让都会更宁静 - 清华年夜学消

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清华大学汽车系连小珉教授等实现的“运动汽车噪声综合识别及控制技术”项目获2010年度国家技术发明奖二等奖

低噪声行驶 让城市更安静

●练习记者 高原

图为项目组成员在试验场停止汽车噪声测量。

　“人闲木樨落，夜静春山空。”这是墨客王维笔下的初唐故乡生活。如斯气定神闲，坐看花着花落的日子，实在让生活在古代大都会的人们好生爱慕。城市化让人们的生活节拍急速加速，大批信息霎时“爆炸”。天天迟早顶峰时站在立交桥上，面前是一串长长的由车灯排成的红黄纵列。人们愈来愈依附汽车代步以节俭可贵的时间，随之而来的喧哗却让安静成了一种奢靡品，人们只能在滔滔车流中冷静调大耳中MP3的音量……若何才能让汽车噪声变小，让城市更宁静？

　　这一问题久久困扰着国表里的汽车专家们。经由15年不知疲倦的研究，由清华大学汽车系连小珉教学、郑四发副传授等构成的研究小组终究在这一问题上获得了打破。他们发了然高速行驶汽车噪声源的识别及可视化办法、汽车现实运行工况下的声源贡献率识别技术，以及进步的低噪声汽车正向设计技术，弥补了我国在低噪声汽车计划领域的多项技术空缺，构成低噪声汽车范畴多种存在自主常识产权的主导技术。在核心技术领域请求发明专利14项，已获受权发现专利8项（含国际专利1项），获软件著述权3项，颁发技术论文46篇，出书专著1部。从2007年到2010年，持续在国际噪声节制工程集会（InterNoise）上作特邀讲演。2011年1月，“运动汽车噪声综合识别及把持技术”项目取得了2010年度国家技术创造奖二等奖。

　　为了中国汽车产业的来日

　　“继 2009年我国成为天下最大汽车市场后，2010年又完成了32%的增加，销量达到1806万辆，成为有史以下世界最大的汽车市场。”这是中国汽车协会副秘书长顾翔华在本年1月10日召开的汽车产销信息宣布会上颁布的一组数据。但是，在这个宏大的销售市场内，中国自主品牌汽车的贡献率还不尽善尽美。

　　面临这一状态，连小珉非常担心：“汽车工业的成长须要当局、高校、企业三方独特的尽力。作为高校研讨机构，我们盼望能研收回更好的技术，辅助咱们的汽车企业更好地开展。”汽车的低乐音研究所要处理的，恰是我们与发财国度汽车产品德量差距的中心技术成绩。能够说，汽车噪声成绩是限度自主品牌汽车出口的重要阻碍、汽车自主研发的严重困难，也是我国汽车产业自立品牌由年夜到强所要冲破的要害技巧瓶颈。

　　在掌握噪声方面，国内汽车与国外品牌比拟始终存在着差距。比方在卡车的出厂噪声尺度上，国外卡车是80分贝，国内是84分贝。乘用车（也就是俗称的轿车）的国内外出厂噪声标准虽然雷同，但这并非因为国内乘用车克服了这一障碍，而是由于国内自主品牌乘用车大局部都在使用源自国外技术的动员机。

　　那末如何才能使汽车的噪声降低呢？这其实不是一个轻易解决的问题。汽车的形状可以经由过程“开模”来模拟，但噪声的控制并不是经过简单的模仿就可以达到，因为这是一项综合的设计技术，不只与每一个零部件的机能相关，也与零部件组合后的全体设计相关。汽车噪声控制与机器能源学、声学和汽车设计技术都亲密相关。汽车的低噪声研究，即便活着界范畴内也一直都是交通运输领域的一个核心问题。

　　虽然研究难度大、义务艰难，但对中国汽车产业的开展来讲，战胜噪声问题是绕不外去的一道“坎儿”。正是秉承如许的主意，早在上世纪80年月初，我校汽车研究所就开始了与汽车噪声相干的研究，到1996年头，又正式成破了汽车噪声声源识别项目组。这个项目一做就是整整15年。

　　让眼睛&ldquo,清华大学集团管控;看”失掉声音

　你能设想可以用本人的眼睛看到声音吗？别不信任，他们做到了。

　　1996年项目组刚建立的时辰，固然不几何教训可以鉴戒，但他们获得了一个值得发掘的思绪：要想降低汽车噪声，起首要有方法检测出行驶中的汽车究竟会发生几多噪声，这就是声源识另外问题。

　　汽车噪声可以分为车外和车内两种。车外噪声是行驶中的汽车对外界的影响，车内乐音则是坐在汽车中的人所能听到的声音。这二者又是密切相关的，降低了前者，后者天然就降低了。因为车外噪声是产物上布告的强迫标准，不达标则车辆不克不及进行销售，因而项目组将精神集中在对车外声音的研究上。

　　行驶汽车噪声是一种多源复杂噪声，对情况的影响只要在运动状况下能力精确测量，但因为运动声源的声学传递、多声源耦合和多普勒效应等起因，这类紧邻运动多声源的识别一直是一个国际难题。这个问题也困扰了项目组很长一段时间，直到2005年，他们才完整攻下这一技术洼地。

　　最后，很简略的设法是将测定声音的仪器装置在车长进行测量，但是这并没有太粗心义，因为研究汽车噪声的关键，是要研究运动的汽车对运动的人或房间等建造产生多大的影响。斟酌到运植物体发声时和达到静止物体时，声音的频率是纷歧样的，而且噪声是宽频带而非单一频率的，项目组基于声场衍射道理及非线性时间变更，实现了时域多普勒效应的修改，树立了识别运动声源的逆向衍射声全息技术，较好地解决了这一问题。

　　但如何才能对声音进行准确测量呢？项目组又碰到了一个难题。声音识别需要将收声的麦克风摆成阵列，“就像是摆‘梅花阵’一样，”郑四发抽象地比方道。但这个“梅花阵”摆成甚么样，用几许个麦克风，则需要进行大量的仿真和试验。经过一直测验考试，项目组终于提出了包含阵元法结构、基线法挑选和模仿评估的随机目的阵列识别技术。到2005年，项目组从研究不动的汽车到研究动的汽车，从研究一个频率的声音到研究多个频率即宽频带的噪声，初次在国内实现了行驶汽车噪声的定量识别，同时在国际上初次实现了跨越120千米时速汽车运动噪声的定量识别。

　　然而声音是不成见的，这使得噪声分析需要由具备丰盛经验的专业技术职员完成，从而降低了测量分析的效力。为此，项目组借鉴平面拍照的方法，采取双目视觉的技术，用两个摄像头拍摄物体，把汽车运动的每一时辰拍下，将汽车的运动过程与声场的静态变更进程以动态视频的后果直不雅表现出来，完成了运动汽车噪声场的及时可视化。

　　量“声”定做

　 项目组在进行研究的过程中，一直没有中止与国内汽车企业的相同、协作，不断将新技术应用到实践中，再来研究解决实践应用中发明的新问题。在2005年与北汽福田汽车股分无限公司合作发展声音识别项目标研究时，企业方面提出了一个问题：虽然噪声大小可以测定，但汽车上有那么多噪声源，如何才能断定哪些零部件是主要声源、哪些是主要声源 （即它们的噪声贡献率是若干），又如何使设计中的汽车产品知足总体噪声要求呢？这是企业真正关怀、也是急切需要解决的问题。

　　项目组失掉了这一反应，但是一直没找到解决问题的脉络。从2005年到2008年，项目组将研究重心会合放在了这个问题上。针对这个问题，国外曾经有一些相似工程经验化的设计方法，例如将排气管放到经过特别加工的一个大消声器里关闭好，而后独自测定发动机的声音大小，从而测定发动机的噪声贡献率。但是这样的传统方法费时费劲，各个发声部件彼此烦扰，测量成果也禁绝确。

　　直到2008年，名目组参考对运动物体声响传递的研究措施 （即已较为成熟的通报路径辨认技术），开辟了运转工况传递路径技术，即在汽车行驶过程当中每丈量地位盘算出零部件的贡献率，从而对零部件的噪声履行限值调配。在这方面，他们提出了针对活动汽车的运转工况多门路声传递特征识别实践及实验方式，霸占了多声源穿插串扰、静态相关旌旗灯号剖析、声源振源归一化等研究难关，处理了汽车症结总成及车身板件对噪声贡献率识此外技术难题，从而真正做到了为噪声源的贡献率 “评脉”。“这一技术在国际上也是处于当先程度的。外洋的汽车公司应用传统技术停止测定，要用两地利间才干把一辆车的主要声源的奉献率做出来。用我们的技术只要要半天时光，并且可以做得很正确。”郑四发自负地说。

　　在此基本上，项目组提出了整车总成噪声限值分配设计方法。该技术可以依据企业的分歧水平为其供给一种设计东西，使得在设计阶段就能够估计汽车噪声的巨细，并有针对性地抉择满意要求的发念头、变速器等关键总成，起到了相称于“技术总工”的感化。项目组还针对下降汽车噪声的请求，研究开发了吸声、消声构造的优化婚配设计技术，以及庞杂工况下的自顺应自动消声新型结构，填补了我国在低噪声汽车设计领域的多项技术空白。

　　科技让城市更美好

　 6名老师、20多位研究生，这个不算大的团队可能保持15年的研究，取得当初的成就，得益于全部团队共同的努力。郑四发先容说：“项目是由连小珉教员整体担任的。我从结业后开始介入这个项目，杨殿阁、罗禹贡则是在研究生阶段就参加了这个项目。李克强先生为我们带来了他在国外取得的技术结果。可以说，我们整个项目组都为之倾泻了极大的血汗。现在，汽车噪声、交通环境噪声等问题仍然是我们的研究标的目的。”

　　今朝，海内曾经有中国重汽团体、北汽福田等12家企业开始产业化运用该技术。从1996年至2009年末，利用本项目技术的汽车发卖额累计到达193亿元，为企业节支3520万元。下一步，项目组将把研究重点从商用车转向乘用车和交通噪声的研究，同时将把研究加倍深刻下去，不但让汽车的声音变小，还要让汽车的声响更难听。从2010年开端，项目组还与北京市科委跟环保局配合，动手研究北京市途径噪声传染问题，为北京市公交车的噪声从新定标。

　　项目还在持续，他们有一个共同的宿愿：愿望科技的提高不只能让生涯更便捷，也能让都会变得愈加宜居、舒服和美妙。

　　起源：新清华　2011-05-27