[发明专利]一种开口声腔模态频率的测试方法及系统

说明书

本发明公开了一种开口声腔模态频率的测试方法及系统，所述方法包括步骤：确定开口声腔的虚拟声源的数量；采用虚拟声源法计算开口声腔内任意一点的的时域响应；对所述时域响应进行傅里叶变换，获取频响函数；将所述频响函数的峰值设置为开口声腔模态的频率。本发明公开的开口声腔模态频率的测试方法及系统，可测试汽车开窗状态下的车内声腔模态，为车内噪声控制提供技术参考，可以用于不同车型的胎噪声功率测试与分析，测试精度高、快速且准确。

技术领域

本发明涉及车辆计算领域，尤其涉及一种开口声腔模态频率的测试及方法系统。

背景技术

封闭式和开口式声腔的声学问题在工程中比较普遍并且十分重要，其中封闭式声腔的模态频率可以直接通过理论或经验公式求解，而开口式声腔的声学性能比较复杂，无法进行有效的测试或预测。

开口式声腔普遍存在于生活和工程中，比如笛子、吉他等乐器，汽车开侧窗或天窗等状态下。研究显示，声腔开口面上的压力脉动和声腔内的驻波效应可以使声腔共振噪声达到170dB，这种现象主要由非稳态的涡流激发声腔模态引起，而声腔的共振同时会形成更多的涡流。另有研究表明，在低马赫数下，开口声腔共振噪声频率与流场的流速无关，因此，为了实现噪声控制，需要对开口声腔模态进行准确计算。

研究汽车开口声腔模态的必要性非常大，主要体现在两方面：一方面是汽车出现开口声腔的情况非常多，开侧窗、天窗等；另一方面是汽车的行驶速度定义为低马赫数，即开口声腔共振噪声频率与车速无关。

目前，开口声腔模态可以通过仿真和试验的手段获取。

在仿真方面，可以通过有限元方法求解Helmholtz(赫姆霍兹) 波动方程获取模态频率及其振型。然而，该方法需要考虑声腔边界对声波的吸收和反射，这种边界条件很难通过试验测取，只能通过经验值进行简化，因此会引起误差。

在试验方面，可以采用面阵列扫描声腔每一个截面的声学响应，最后获取声腔模态。然而，该响应不包括完整的衰减和迟滞脉冲，会引起误差，此外面阵列的成本也较高。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种开口声腔模态频率的测试方法及系统，旨在解决开口声腔模态计算的问题。

为实现上述目的，本发明实施例第一方面提供一种开口声腔模态频率的测试方法，所述方法包括步骤：

确定开口声腔的虚拟声源的数量；

采用虚拟声源法计算开口声腔内任意一点的的时域响应；

对所述时域响应进行傅里叶变换，获取频响函数；

将所述频响函数的峰值设置为开口声腔模态的频率。

结合本发明实施例的第一方面，本发明实施例的第一方面的第一种实现方式中，所述虚拟声源的数量通过以下公式进行确定：

N_IS＝2n_x·2n_y·2，

其中N_IS是虚拟声源的数量，c是声速，t_int是虚拟声源法计算中止的时间，(W,L)表示开口声腔的尺寸。

本发明实施例的第一方面的第二种可能实现方式，结合本发明实施例的第一方面的第一种实现方式，所述虚拟声源法计算中止的时间t_int通过以下方式进行确定：

在开口声腔内不同位置布置多个传声器，并通过该多个传声器获取各个位置声能衰减到预定值时所需要的时间；

将最长的时间设置为虚拟声源法计算中止的时间t_int。