一种基于阻抗管的声传递函数试验装置及方法与流程

1.本发明涉及汽车消声器测试的控制技术领域，尤其涉及一种基于阻抗管的声传递函数试验装置及方法。


背景技术：

2.传递损失是评价消声器消声性能的重要参数，是消声元件本身的排气性能，只与自身结构有关，传递损失表明声音经过消音元件后声音能量的衰减，即入射声功率级和透射声功率级的差值；该参数对消声器前期的开发设计作用很重要，在消声器量产前提前知道其消声效果，确保达到目标设定值，可以更好的对车辆的振动噪声情况进行优化。
3.目前消声器消声能力主要是使用软件进行仿真，对消声器壳体进行内表面提取后进行离散，然后再创建相应的管道或者隔板模型，以模仿真实结构进行计算；或在整车上进行测试，先拆下消声器测试排气口的噪声数据，然后再安装上相应的消声器单体再次进行测试，将两者的数据相减得到消声器的插入损失能力，从而间接的判断消声器的消声能力。但对于许多系统消声器可能不方便拆卸，通过整车测试对比比较困难，可能会破坏汽车进排气系统的连接。同时，对于内部结构比较复杂的消声器，进行仿真模拟计算时间长，准确度较低，所能计算频率的范围较低，只能计算1000hz以内的传递损失，更高频率的传损计算容易失真。因此，如何快速测量消声器的传递损失性能，以便提前识别消声器的消声能力，对整车的降噪进行优化整改，具有重要的意义。


技术实现要素：

4.本发明提供一种基于阻抗管的声传递函数试验装置及方法，解决现有汽车的消声器消声能力采用软件仿真，存在不便捷和准确度低的问题，能快速测量消声器的传递损失性能，提高对消声器的消声能力的测试准确度，实现对整车降噪优化整改。
5.为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：
6.一种基于阻抗管的声传递函数试验装置，包括：第一阻抗管、第二阻抗管、第一麦克风、第二麦克风、第三麦克风、第四麦克风、消音装置和数据采集装置；
7.在待测消声器的两端分别连接所述第一阻抗管和所述第二阻抗管，所述第一阻抗管和所述第二阻抗管上均设有采集孔；
8.所述第一麦克风和所述第三麦克风分别设置在所述第一阻抗管相应的所述采集孔上，以获取所述第一阻抗管的入射声波和反射声波；
9.所述第二麦克风和所述第四麦克风分别设置在所述第二阻抗管相应的所述采集孔上，以获取所述第二阻抗管的入射声波和反射声波；
10.所述消音装置可选择地设置在所述第一阻抗管和/或所述第二阻抗管的端部，以根据测试要求进行配置；
11.所述数据采集装置分别与所述第一麦克风、所述第二麦克风、所述第三麦克风和所述第四麦克风信号连接，以采集待测消声器两端的入射声波和反射声波的测试数据，进
而根据搭配不同的所述消音装置得到相应的测试数据进行传递损失的计算。
12.优选的，还包括：上位机；
13.所述上位机与所述数据采集装置信号连接，并用于根据所述数据采集装置采集到的测试数据绘制出相应的传递损失曲线。
14.优选的，所述数据采集装置包括：功率放大器和数据采集模块；
15.所述数据采集模块分别与所述第一麦克风、所述第二麦克风、所述第三麦克风和所述第四麦克风信号连接；
16.所述功率放大器与所述数据采集模块信号连接，用于将采集到的入射声波和反射声波进行信号放大。
17.优选的，所述消音装置包括：消音管和吸音棉；所述消音管内置多层所述吸音棉。
18.优选的，所述第一阻抗管和所述第二阻抗管均采用0-1600hz低频大管径阻抗管或1600-6400hz高频小管径阻抗管。
19.优选的，所述第一阻抗管设置在待测消声器的前端，所述第二阻抗管设置在所述待测消声器的后端。
20.优选的，待测消声器与所述第一阻抗管和所述第二阻抗管连接处设有连接管，所述连接管为变径管。
21.本发明还提供一种基于阻抗管的声传递函数试验方法，使用上述试验装置，包括：
22.步骤1：测量前对四个麦克风进行校准；
23.步骤2：测试前设置需要分析的频率范围，并根据需求选择不同直径的阻抗管；
24.步骤3：在待测消声器前后两端对应的第一阻抗管和第二阻抗管上，设置相应的麦克风，并在连接的接口周围用阻尼片密封，以防止声音泄漏；
25.步骤4：将待测消声器后端的阻抗管的尾端开口不连接消音装置，进行第一次测量，以得到未加消音装置时的测试数据；
26.步骤5：然后将待测消声器后端的阻抗管的尾端开口连接消音装置，进行第二次测量，以得到加消音装置时的测试数据；
27.步骤6：通过第一次测量和第二次测量得到的测量数据，计算得到传递损失的结果；
28.步骤7：根据测量计算得到数据绘制相应消声器的传递损失曲线。
29.进一步，所述通过第一次测量和第二次测量得到的测量数据，计算得到传递损失的结果，包括：
30.根据第一次测量得到的测量数据，得到的矩阵方程为：其中，a
i1(ω)
为第一阻抗管内的入射波，b
i1(ω)
为第一阻抗管内的反射波，a
o1
(ω)为第二阻抗管内的入射波，b
o1
(ω)为第二阻抗管内的反射波，α(ω)为透射损失，β(ω)为反射系数，γ(ω)为透射相移，δ(ω)为反射相移；
31.根据第二次测量得到的测量数据，得到的矩阵方程为：其中，a
i2(ω)
为第一阻抗管内的入射波，b
i2(ω)
为第一阻抗管内的反射波，a
o2
(ω)为第二阻抗管内的入射波，b
02
(ω)为第二阻抗管内的反射波；
32.根据公式：tl＝20log
10
|α(ω)|，其中，计算得到传递损失的结果。
33.本发明提供一种基于阻抗管的声传递函数试验装置及方法，在待测消音器的两端部设置阻抗管，并设置麦克风和数据采集装置采集入射声波和反射声波，根据在阻抗管搭配消音装置与否，分别得到相应的测试数据，进而根据测试数据得到传递损失的结果。解决现有汽车的消声器消声能力采用软件仿真，存在不便捷和准确度低的问题，能快速测量消声器的传递损失性能，提高对消声器的消声能力的测试准确度，实现对整车降噪优化整改。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明的具体实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
35.图1是本发明提供的一种基于阻抗管的声传递函数试验装置的示意图。
36.图2是本发明实施例提供的低频大管径阻抗管的示意图。
37.图3是本发明实施例提供的高频小管径阻抗管的示意图。
具体实施方式
38.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。
39.针对当前汽车的消声器对消声能力的测试存在不便捷和准确度低的问题，本发明提供一种基于阻抗管的声传递函数试验装置及方法，解决现有汽车的消声器消声能力采用软件仿真，存在不便捷和准确度低的问题，能快速测量消声器的传递损失性能，提高对消声器的消声能力的测试准确度，实现对整车降噪优化整改。
40.如图1所示，一种基于阻抗管的声传递函数试验装置，包括：第一阻抗管11、第二阻抗管13、第一麦克风7、第二麦克风9、第三麦克风8、第四麦克风10、消音装置13和数据采集装置。在待测消声器12的两端分别连接所述第一阻抗管11和所述第二阻抗管13，所述第一阻抗管11和所述第二阻抗管13上均设有采集孔。所述第一麦克风7和所述第三麦克风8分别设置在所述第一阻抗管11相应的所述采集孔上，以获取所述第一阻抗管11的入射声波和反射声波。所述第二麦克风9和所述第四麦克风10分别设置在所述第二阻抗管13相应的所述采集孔上，以获取所述第二阻抗管的入射声波和反射声波。所述消音装置可选择地设置在所述第一阻抗管和/或所述第二阻抗管的端部，以根据测试要求进行配置。所述数据采集装置分别与所述第一麦克风、所述第二麦克风、所述第三麦克风和所述第四麦克风信号连接，以采集待测消声器两端的入射声波和反射声波的测试数据，进而根据搭配不同的所述消音装置得到相应的测试数据进行传递损失的计算。
41.具体地，在被测对象消声器前后布置阻抗管，并在阻抗管上分别各布置两个麦克风，测量各自的入射声波和反射声波。搭配不同的消音装置，如可采用加吸音棉阻挡以及完全开口两种方式，然后收集两种搭配方式的测试数据进行传递损失的计算。该装置可以快速测量消声器的传递损失性能，以便提前识别消声器的消声能力，对整车的降噪进行优化整改。
42.该装置还包括：上位机1；所述上位机1与所述数据采集装置信号连接，并用于根据所述数据采集装置采集到的测试数据绘制出相应的传递损失曲线。
43.进一步，所述数据采集装置包括：功率放大器3和数据采集模块2。所述数据采集模块2分别与所述第一麦克风7、所述第二麦克风9、所述第三麦克风8和所述第四麦克风10信号连接。所述功率放大器3与所述数据采集模块2信号连接，用于将采集到的入射声波和反射声波进行信号放大。
44.进一步，所述消音装置14包括：消音管和吸音棉；所述消音管内置多层所述吸音棉。
45.进一步，所述第一阻抗管和所述第二阻抗管均采用0-1600hz低频大管径阻抗管或1600-6400hz高频小管径阻抗管。
46.在实际应用中，阻抗管可采用多种内径尺寸，如图2所示的低频(0-1600hz)大管径阻抗管，如图3所示的1600-6400hz高频小管径阻抗管。
47.进一步，所述第一阻抗管设置在待测消声器的前端，所述第二阻抗管设置在所述待测消声器的后端。
48.进一步，待测消声器与所述第一阻抗管11和所述第二阻抗管13连接处设有连接管15，所述连接管为变径管。
49.可见，本发明提供一种基于阻抗管的声传递函数试验装置，在待测消音器的两端部设置阻抗管，并设置麦克风和数据采集装置采集入射声波和反射声波，根据在阻抗管搭配消音装置与否，分别得到相应的测试数据，进而根据测试数据得到传递损失的结果。解决现有汽车的消声器消声能力采用软件仿真，存在不便捷和准确度低的问题，能快速测量消声器的传递损失性能，提高对消声器的消声能力的测试准确度，实现对整车降噪优化整改。
50.相应地，本发明还提供一种基于阻抗管的声传递函数试验方法，使用上述试验装置，包括：
51.步骤1：测量前对四个麦克风进行校准；
52.步骤2：测试前设置需要分析的频率范围，并根据需求选择不同直径的阻抗管；
53.步骤3：在待测消声器前后两端对应的第一阻抗管和第二阻抗管上，设置相应的麦克风，并在连接的接口周围用阻尼片密封，以防止声音泄漏；
54.步骤4：将待测消声器后端的阻抗管的尾端开口不连接消音装置，进行第一次测量，以得到未加消音装置时的测试数据；
55.步骤5：然后将待测消声器后端的阻抗管的尾端开口连接消音装置，进行第二次测量，以得到加消音装置时的测试数据；
56.步骤6：通过第一次测量和第二次测量得到的测量数据，计算得到传递损失的结果；
57.步骤7：根据测量计算得到数据绘制相应消声器的传递损失曲线。
58.在实际应用中，消声器需要与阻抗管(前)以及阻抗管(后)进行连接，分别选取与被测消声器进口和出口直径相当的连接头，且连接位置应圆滑过渡，避免出现尺寸突变，连接后将接口周围用专用阻尼片密封，防止声音泄漏。测试前在软件中设置需要分析的频率范围，一般为0hz-1600hz以及1600hz-6400hz，根据需求选择不同直径的阻抗管。
59.进一步，所述通过第一次测量和第二次测量得到的测量数据，计算得到传递损失
的结果，包括：
60.根据第一次测量得到的测量数据，得到的矩阵方程为：其中，a
i1(ω)
为第一阻抗管内的入射波，b
i1(ω)
为第一阻抗管内的反射波，a
o1
(ω)为第二阻抗管内的入射波，b
o1
(ω)为第二阻抗管内的反射波，α(ω)为透射损失，β(ω)为反射系数，γ(ω)为透射相移，δ(ω)为反射相移；
61.根据第二次测量得到的测量数据，得到的矩阵方程为：其中，a
i2(ω)
为第一阻抗管内的入射波，b
i2(ω)
为第一阻抗管内的反射波，a
o2(ω)
为第二阻抗管内的入射波，b
02
(ω)为第二阻抗管内的反射波；
62.根据公式：tl＝20log
10
|α(ω)|，其中，计算得到传递损失的结果。
63.可见，本发明提供一种基于阻抗管的声传递函数试验方法，在待测消音器的两端部设置阻抗管，并设置麦克风和数据采集装置采集入射声波和反射声波，根据在阻抗管搭配消音装置与否，分别得到相应的测试数据，进而根据测试数据得到传递损失的结果。解决现有汽车的消声器消声能力采用软件仿真，存在不便捷和准确度低的问题，能快速测量消声器的传递损失性能，提高对消声器的消声能力的测试准确度，实现对整车降噪优化整改。
64.以上依据图示所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种基于阻抗管的声传递函数试验装置，其特征在于，包括：第一阻抗管、第二阻抗管、第一麦克风、第二麦克风、第三麦克风、第四麦克风、消音装置和数据采集装置；在待测消声器的两端分别连接所述第一阻抗管和所述第二阻抗管，所述第一阻抗管和所述第二阻抗管上均设有采集孔；所述第一麦克风和所述第三麦克风分别设置在所述第一阻抗管相应的所述采集孔上，以获取所述第一阻抗管的入射声波和反射声波；所述第二麦克风和所述第四麦克风分别设置在所述第二阻抗管相应的所述采集孔上，以获取所述第二阻抗管的入射声波和反射声波；所述消音装置可选择地设置在所述第一阻抗管和/或所述第二阻抗管的端部，以根据测试要求进行配置；所述数据采集装置分别与所述第一麦克风、所述第二麦克风、所述第三麦克风和所述第四麦克风信号连接，以采集待测消声器两端的入射声波和反射声波的测试数据，进而根据搭配不同的所述消音装置得到相应的测试数据进行传递损失的计算。2.根据权利要求1所述的基于阻抗管的声传递函数试验装置，其特征在于，还包括：上位机；所述上位机与所述数据采集装置信号连接，并用于根据所述数据采集装置采集到的测试数据绘制出相应的传递损失曲线。3.根据权利要求2所述的基于阻抗管的声传递函数试验装置，其特征在于，所述数据采集装置包括：功率放大器和数据采集模块；所述数据采集模块分别与所述第一麦克风、所述第二麦克风、所述第三麦克风和所述第四麦克风信号连接；所述功率放大器与所述数据采集模块信号连接，用于将采集到的入射声波和反射声波进行信号放大。4.根据权利要求3所述的基于阻抗管的声传递函数试验装置，其特征在于，所述消音装置包括：消音管和吸音棉；所述消音管内置多层所述吸音棉。5.根据权利要求4所述的基于阻抗管的声传递函数试验装置，其特征在于，所述第一阻抗管和所述第二阻抗管均采用0-1600hz低频大管径阻抗管或1600-6400hz高频小管径阻抗管。6.根据权利要求5所述的基于阻抗管的声传递函数试验装置，其特征在于，所述第一阻抗管设置在待测消声器的前端，所述第二阻抗管设置在所述待测消声器的后端。7.根据权利要求6所述的基于阻抗管的声传递函数试验装置，其特征在于，待测消声器与所述第一阻抗管和所述第二阻抗管连接处设有连接管，所述连接管为变径管。8.一种基于阻抗管的声传递函数试验方法，使用权利要求1～7任一项的所述试验装置，其特征在于，包括：步骤1：测量前对四个麦克风进行校准；步骤2：测试前设置需要分析的频率范围，并根据需求选择不同直径的阻抗管；步骤3：在待测消声器前后两端对应的第一阻抗管和第二阻抗管上，设置相应的麦克风，并在连接的接口周围用阻尼片密封，以防止声音泄漏；步骤4：将待测消声器后端的阻抗管的尾端开口不连接消音装置，进行第一次测量，以
得到未加消音装置时的测试数据；步骤5：然后将待测消声器后端的阻抗管的尾端开口连接消音装置，进行第二次测量，以得到加消音装置时的测试数据；步骤6：通过第一次测量和第二次测量得到的测量数据，计算得到传递损失的结果；步骤7：根据测量计算得到数据绘制相应消声器的传递损失曲线。9.根据权利要求8所述的基于阻抗管的声传递函数试验方法，其特征在于，所述通过第一次测量和第二次测量得到的测量数据，计算得到传递损失的结果，包括：根据第一次测量得到的测量数据，得到的矩阵方程为：其中，a
i1(ω)
为第一阻抗管内的入射波，b
i1(ω)
为第一阻抗管内的反射波，a
o1
(ω)为第二阻抗管内的入射波，b
o1
(ω)为第二阻抗管内的反射波，α(ω)为透射损失，β(ω)为反射系数，γ(ω)为透射相移，δ(ω)为反射相移；根据第二次测量得到的测量数据，得到的矩阵方程为：其中，a
i2(ω)
为第一阻抗管内的入射波，b
i2(ω)
为第一阻抗管内的反射波，a
o2
(ω)为第二阻抗管内的入射波，b
02
(ω)为第二阻抗管内的反射波；根据公式：tl＝20log
10
|α(ω)|，其中，计算得到传递损失的结果。

技术总结
本发明提供一种基于阻抗管的声传递函数试验装置及方法，该装置包括：第一阻抗管、第二阻抗管、第一麦克风、第二麦克风、第三麦克风、第四麦克风、消音装置和数据采集装置。在待测消声器的两端分别连接第一阻抗管和第二阻抗管，第一阻抗管和第二阻抗管上均设有采集孔。消音装置可选择地设置在第一阻抗管和/或第二阻抗管的端部，以根据测试要求进行配置。第一麦克风、第二麦克风、第三麦克风和第四麦克风分别通过采集孔设置到第一阻抗管和第二阻抗管上，数据采集装置通过麦克风采集第一阻抗管和第二阻抗管的入射声波和反射声波的测试数据，进而根据搭配不同的消音装置得到相应的测试数据进行传递损失的计算。本发明能快速测量消声器的传递损失。消声器的传递损失。消声器的传递损失。


技术研发人员：李文 邓厚科 江希 温敏 杨光 陈圆意
受保护的技术使用者：安徽江淮汽车集团股份有限公司
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/10/15