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柴油机表面辐射噪声源小波识别及心理声学参数评价研究

敦立明  
【摘要】:汽车工业经过一百多年的发展己经成为一个庞大的产业,是全球经济的重要支柱,由此带来的交通噪声问题也越来越受到人们的关注。内燃机作为汽车最主要的振动激励源以及噪声辐射源之一,其噪声控制问题已经成为了动力机械领域研究的重点。同时,随着国际排放标准的提高,以及顾客需求的提升,声质量问题逐渐占据了动力机械领域的重要地位。人们不仅要求一个低噪声能量的声环境,而且希望有一个高声质量的环境。 本文采用独立分量分析理论对柴油机噪声信号进行盲源分离,运用傅里叶变换与小波变换分析方法对柴油机主要噪声源进行信号特征提取,利用心理声学理论对噪声源信号进行客观分析,借助主观评价方法对客观分析结果进行验证,提出基于人主观听觉的柴油机噪声控制策略。本文主要研究内容如下: 首先,以某六缸柴油机为研究对象,进行多工况噪声信号采集,选择某一典型工况下的噪声信号开展研究。运用高斯理论分析并验证该噪声信号是否满足于高斯性分布,如满足非高斯性分布规律则应用独立分量理论对噪声信号进行盲源分离,并采用傅里叶变换和小波变换方法进行噪声源识别。最终识别出3个主要的独立的声源信号,分别是燃烧噪声、空压机噪声和活塞敲击噪声。然后进行近场噪声实验,通过对噪声信号的频谱分析与时频分析,验证了噪声源识别结果的正确性。最后采用基于快速傅里叶变换和最大相关准则分析的方法实现噪声源信号波形的恢复。 其次,应用心理声学理论和Zwicker满意度模型,分析并计算分离得到的独立噪声源信号的心理声学特征及其满意度系数,得出结论为燃烧噪声的满意度值远远高于空压机及活塞敲击噪声。同时研究了各独立声源信号对整机声质量的影响规律,通过对频率成分丰富的噪声信号进行滤波处理,得到了8种不同的噪声样本,分析并计算8种不同声音样本的心理声学特征参数和满意度系数,得到了各独立声源信号对整机声质量的影响规律以及心理声学变量对整机声质量的影响规律。然后针对上述分析,对试验用柴油机提出噪声优化措施。 最后,针对专业听审人群,采用成对比较法对8种不同的噪声样本进行了主观评价测试,并应用统计学方法验证了数据的有效性,样本噪声的主观评价测试结果与Zwicker满意度模型计算结果吻合较好,进一步证实了基于心理声学特征的柴油机声质量优化策略的正确性。


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