Способ идентификации источников внутреннего шума транспортного средства
Владельцы патента RU 2570108:
Открытое акционерное общество "Автомобильный завод "УРАЛ" (ОАО "АЗ "УРАЛ") (RU)
Изобретение относится к акустике и может быть использовано для идентификации источников шума. Способ идентификации источников шума состоит в измерении и записи шума внутри салона при движении на выбранной передаче и в заданном диапазоне скорости по измерительному участку с определенным профилем покрытия, сравнении максимального значения уровня измеренного шума с нормативным значением. При этом проводят спектральную обработку шума и определяют энергонесущие гармоники, после чего на неподвижном транспортном средстве с выключенным двигателем устанавливают средства измерения вибрации на поверхностях и элементах салона, затем в точке измерения внутреннего шума устанавливают источник звука, подают на него записанный шум. Уровень излучаемого шума задают соответствующим уровню записанного шума и одновременно с воспроизведением шума проводят регистрацию вибраций поверхностей и элементов салона с записью на запоминающее устройство. Затем выполняют спектральную обработку зарегистрированных вибраций, определяют энергонесущие гармоники в спектрах вибраций и сравнивают их с энергонесущими гармониками шума и при совпадении значений энергонесущих частот идентифицируют и ранжируют источники внутреннего шума в салоне транспортного средства. Технический результат - сокращение времени на диагностику. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области технической акустики, более конкретно к способам идентификации источников внутреннего шума транспортных средств (ТС), и может быть использовано при акустической доводке ТС по уровню внутреннего шума с целью выбора рационального пути снижения внутреннего шума и уменьшения затрат по акустической доводке.
Прежде чем перейти к рассмотрению аналогов и прототипа изобретения, необходимо отметить следующее. Внутренний шум ТС, например автомобиля, является суммой отдельных составляющих его источников, к которым относятся двигатель, агрегаты трансмиссии, системы впуска воздуха и выпуска отработавших газов, грунтозацепы шин, вентилятор системы охлаждения двигателя и некоторые другие. Вклад перечисленных источников во внутренний шум различен как по уровню, так и по частотному составу, при этом шум от источников может распространяться внутрь салона (кабины) как структурным путем (через элементы конструкции ТС), так и по воздушной среде. В результате переизлучения шума ограждающими конструкциями салона (кабины) возникает внутренний шум, являющийся суперпозицией акустических полей многих источников, в связи с чем успешное решение задачи по его снижению существенным образом зависит от точности идентификации составляющих источников и их ранжирования. Отметим также, что переизлучающими источниками шума, т.е. источниками возбуждаемыми двигателем, трансмиссией, системой выпуска и др., являются элементы ограждения салона (кабины), например элементы пола, крыши, дверей, остекления и др.
Известен аналог предлагаемого изобретения, например способ измерения внешнего шума автотранспортного средства, описанный в патенте RU 2334969, МПК G01M 17/007, опубл. 10.11.2007. Способ заключается в серии измерений шума при проезде автотранспортного средства (АТС) в режиме разгона на различных передачах и определении максимального значения уровня, а затем при дополнительном заезде АТС записывают внешний шум на запоминающее устройство на передаче и со стороны АТС, соответствующих максимальному значению. После этого рассчитывают характерные частоты зубцовых передач и оборотные частоты двигателя АТС, получают спектрограмму внешнего шума и наносят на нее расчетные значения характерных частот и при их прохождении через интенсивно окрашенные участки спектрограмм идентифицируют источники шума и проводят их ранжирование. Данный способ применим и для измерения и идентификации источников внутреннего шума ТС при условии установки измерительного микрофона внутри салона (кабины) ТС, однако он позволяет определить вклад во внутренний шум таких источников, как двигатель, трансмиссия, система выпуска отработавших газов и др., но не позволяет выявить источники, переизлучающие шум внутрь салона, т.е. какие из элементов салона (панели пола, крыша, остекление, боковые поверхности салона и другие его элементы) вносят превалирующий вклад в создание внутреннего шума, что и является основным недостатком аналога.
В качестве прототипа как наиболее близкого к заявляемому техническому решению выбран способ измерения внутреннего шума АТС, описанный в ГОСТ Ρ 51616-2000 «Автомобильные транспортные средства. Шум внутренний. Допустимые уровни и методы испытаний», М.: Стандартинформ, 2007 г., п. 5.4-5.6, с 4-6, который заключается в том, что на измерительном участке дороги посредством измерительного прибора (шумомера) измеряют в заданных точках салона уровень внутреннего шума как в режиме разгона АТС, так и при движении его с постоянной скоростью. За результат измерений принимают максимальное из среднеарифметических значений уровня шума, измеренного для различных точек, который затем сравнивают с допустимым значением. Недостатком прототипа является то, что его использование позволяет лишь получить уровни внутреннего шума, а идентификация источников, излучающих шум внутрь салона, невозможна, что существенно усложняет решение вопросов по снижению шума при акустической доводке АТС, а следовательно, увеличивает сроки доводки и ее стоимость.
Задачами, решаемыми настоящим изобретением, являются:
- идентификация источников внутреннего шума ТС и их ранжирование;
- уменьшение затрат на акустическую доводку ТС по внутреннему шуму.
Достигается это тем, что в известном способе, заключающемся в измерении и записи на запоминающее устройство шума внутри салона при движении транспортного средства на выбранной передаче и в заданном диапазоне скорости движения по измерительному участку с выбранным профилем покрытия с последующим сравнением максимального уровня измеренного шума с нормативным значением, согласно изобретению:
- проводят спектральную обработку записанного шума и определяют энергонесущие частотные составляющие в спектре шума;
- на неподвижном транспортном средстве с выключенным двигателем устанавливают средства измерения вибраций на поверхностях и элементах салона, затем в точке измерения внутреннего шума устанавливают источник звука, подают на него с запоминающего устройства записанный шум, при этом уровень излучаемого звуковым источником шума задают соответствующим уровню записанного шума в точке измерения;
- одновременно с воспроизведением записанного шума проводят регистрацию вибраций поверхностей и элементов салона посредством средств измерения вибраций с записью на запоминающее устройство;
- проводят спектральную обработку зарегистрированных вибраций, определяют энергонесущие частотные составляющие в спектрах вибраций и сравнивают их с энергонесущими частотными составляющими шума;
- при совпадении значений энергонесущих частот идентифицируют и ранжируют источники внутреннего шума в салоне транспортного средства.
Кроме этого, на устанавливаемый источник звука подают синусоидальный сигнал со сканированием по частоте заданной длительности и амплитуды.
Кроме этого, на устанавливаемый источник звука подают сигнал типа «белый» шум.
Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, заключается в улучшении потребительских свойств ТС за счет снижения шума идентифицированных источников, сокращении сроков и стоимости акустической доводки ТС в отношении внутреннего шума.
Измерение вибраций поверхностей и элементов салона ТС при воздействии на них шума источника, записанного при движении ТС по измерительному участку, с последующим сравнением энергонесущих частот в спектрах вибраций и шума позволяет выявить и идентифицировать с высокой точностью поверхности и элементы салона ТС, оказывающие доминирующее значение в формировании внутреннего шума в салоне, что, в свою очередь, позволяет выбрать рациональные пути по снижению шума идентифицированных источников и сократить сроки акустической доводки ТС.
Приведенные выше отличительные признаки являются новыми по сравнению с прототипом, поэтому изобретение соответствует критерию «новизна».
Патентные исследования показали, что в изученном уровне техники отсутствуют аналогичные технические решения, т.е. заявляемое техническое решение не следует явным образом из изученного уровня техники и, таким образом, соответствует критерию «изобретательский уровень».
Данное техническое решение может быть воспроизведено промышленным способом, следовательно, оно соответствует критерию «промышленная применимость».
Суть заявляемого способа поясняется на фиг. 1, на которой схематично изображена кабина грузового автомобиля с размещенными в ней средствами измерений и аппаратурой, и на фиг. 2, на которой приведен спектр внутреннего шума одного из автомобилей до проведения его акустической доработки.
Реализация заявляемого способа идентификации источников внутреннего шума ТС осуществляется следующим образом (см. фиг. 1). Сначала измеряют внутренний шум внутри салона (кабины, как показано на фиг. 1) ТС посредством шумомера (на фиг. 1 не показан) с одновременной записью шума на запоминающее устройство 1, например персональный компьютер, при движении ТС на выбранной передаче и в заданном диапазоне скорости движения по измерительному участку с выбранным профилем покрытия, например по асфальтированному покрытию. Отметим, что движение ТС может происходить как в режиме разгона, так и при постоянной скорости и выбирается испытателем. Пусть максимальное значение уровня шума реализовалось в точке A, например, при движении ТС в режиме разгона на пятой передаче. После этого запись шума, реализовавшегося в точке A, подвергают спектральной обработке, в результате которой получают набор спектров в моменты времени, для которых уровень внутреннего шума превышает задаваемое испытателем некоторое пороговое значение, и определяют энергонесущие частотные составляющие. Характерный вид спектра (для максимального значения в точке A) приведен на фиг. 2. После этого на неподвижном ТС с выключенным двигателем устанавливают средства измерения вибраций 2, например акселерометры на поверхностях и элементах салона ТС (кабины ТС, как показано на фиг. 1), подключаемые к запоминающему устройству 1 посредством электрических связей 3 (кабелей). Затем в точке A, в которой измерен максимальный уровень шума (с соответствующей записью шума), устанавливают источник звука, например малогабаритную широкополосную электродинамическую головку, и подают на него посредством электрической связи 4 с запоминающего устройства 1 записанный в точке A шум, при этом уровень излучаемого звуковым источником шума задают соответствующим уровню записанного в точке A шума. Одновременно с воспроизведением в точке A шума на запоминающее устройство 1 проводят регистрацию и запись вибраций поверхностей и элементов салона (кабины), осуществляемую средствами измерения вибраций 2, после чего с помощью запоминающего устройства 1, в качестве которого может быть использован персональный компьютер с соответствующим программным обеспечением, проводят спектральную обработку зарегистрированных вибраций и определяют энергонесущие частотные составляющие в спектрах вибраций. Получаемые при этом спектры вибраций имеют вид, аналогичный виду спектра шума, приведенного на фиг. 2. После этого сравнивают энергонесущие частотные составляющие в спектрах вибраций и шума, реализовавшиеся в точке A при дорожных испытаниях ТС, и при совпадении значений энергонесущих частот идентифицируют и ранжируют источники внутреннего шума, которыми могут быть отдельные панели пола, задней стенки кабины, крыша и т.д. После идентификации и ранжирования источников принимают меры по снижению их виброактивности путем демпфирования, изменения жесткости и т.д., что приводит к снижению шума внутри салона ТС.
С помощью синусоидального со сканированием по частоте сигнала, подаваемого на источник звука, и сигнала типа «белый» шум могут быть проведены более тщательные исследования вибраций поверхностей салона, выявленных при возбуждении их шумом, записанным при дорожных испытаниях.
Таким образом, реализация заявляемого способа позволяет с высокой степенью достоверности идентифицировать и ранжировать источники внутреннего шума ТС, что позволяет выбрать рациональные мероприятия по снижению их виброактивности, приводящей к снижению внутреннего шума и повышению потребительских свойств ТС. Кроме того, реализация заявляемого способа позволяет проводить работы по акустической доводке ТС без выезда на измерительный участок (кроме одного выезда для измерения и записи шума), что снижает стоимость акустической доводки и сокращает ее продолжительность.
Учитывая новизну, изобретательский уровень и промышленную применимость заявляемого способа, заявитель считает, что он может быть защищен патентом на изобретение.
1. Способ идентификации источников внутреннего шума транспортного средства, заключающийся в измерении и записи на запоминающее устройство шума внутри салона при движении транспортного средства на выбранной передаче и в заданном диапазоне скорости движения по измерительному участку с выбранным профилем покрытия, после чего сравнивают максимальное значение уровня измеренного шума с нормативным значением, отличающийся тем, что проводят спектральную обработку записанного шума и определяют энергонесущие частотные составляющие в спектре шума, после чего на неподвижном транспортном средстве с выключенным двигателем устанавливают средства измерения вибрации на поверхностях и элементах салона, затем в точке измерения внутреннего шума устанавливают источник звука, подают на него с запоминающего устройства записанный шум, при этом уровень излучаемого звуковым источником шума задают соответствующим уровню записанного шума в точке измерения и одновременно с воспроизведением записанного шума проводят регистрацию вибраций поверхностей и элементов салона посредством средств измерения вибрации с записью на запоминающее устройство, после чего проводят спектральную обработку зарегистрированных вибраций, определяют энергонесущие частотные составляющие в спектрах вибраций и сравнивают их с энергонесущими частотными составляющими шума и при совпадении значений энергонесущих частот идентифицируют и ранжируют источники внутреннего шума в салоне транспортного средства.
2. Способ идентификации источников внутреннего шума транспортного средства по п. 1, отличающийся тем, что на устанавливаемый источник звука подают синусоидальный сигнал со сканированием по частоте заданной длительности и амплитуды.
3. Способ идентификации источников внутреннего шума транспортного средства по п. 1, отличающийся тем, что на устанавливаемый источник звука подают сигнал типа «белый» шум.
