车辆驾驶室内降噪方法及声学消声结构与流程

[0001]
本发明涉及汽车声学包装领域，尤其涉及一种车辆驾驶室内降噪方法及声学消声结构。


背景技术：

[0002]
随着生活条件的改善，驾驶员及乘客等驾乘人员对驾乘体验的要求也越来越高，对车辆室内噪声水平的要求越来越高。当前车辆室内噪声形成过程中，由车辆上的噪声声源点(即噪声源)所发出的噪声通过噪声传递点(即噪声传递媒介)传递到车辆室内，以使驾乘人员听到相应的噪声。由于噪声声源点有多个，且噪声传递点也有多个，使得多个噪声声源点所发出的噪声通过不同的噪声传递路径传递到车辆室内，而当前车辆驾驶室内降噪方式主要通过先确定声学包结构，再根据确定的声学包结构制造声学包并对车辆噪声源进行包裹以实现降噪。但对于传递路径的确定，需进行较繁琐的噪声传递路径和噪声源的测试分析工作，工作量较大，耗费成本。


技术实现要素：

[0003]
本发明实施例提供一种车辆驾驶室内降噪方法，以解决目前声学包结构的确定需进行较繁琐的噪声传递路径和噪声源的测试分析工作，工作量较大，耗费成本的问题。
[0004]
一种车辆驾驶室内降噪方法，包括：
[0005]
采集行驶状态对应的噪声声源点、噪声测试点和噪声传递点对应的噪声数据；
[0006]
对所述噪声数据进行傅里叶变换处理，得到噪声数据对应的频谱；
[0007]
基于所述噪声数据对应的频谱，对所述噪声数据进行路径传递分析，确定目标传递路径；
[0008]
根据所述目标传递路径，确定声学消声结构；
[0009]
采用所述声学消声结构对所述目标传递路径对应的噪声传递点进行声学包裹，实现降噪。
[0010]
一种声学消声结构，包括用于包裹噪声声源点的第一消声结构，所述第一消声结构包括设置在所述噪声声源点相对面的隔热层、与所述隔热层紧密结合的吸音层以及与所述吸音层紧密结合的隔音层。
[0011]
上述车辆驾驶室内降噪方法及声学消声结构中，通过采集行驶状态对应的噪声声源点、噪声测试点和噪声传递点对应的噪声数据，再对噪声数据进行频谱转换，以将时域上的噪声数据转换为频域，得到对应的频谱，以便对噪声的能量分布进行分析。然后，基于噪声数据对应的频谱，对噪声数据进行路径传递分析，确定目标传递路径，以通过对噪声数据对应的频谱的相关性进行分析，无需进行复杂的测试与计算，降低工作量，同时降低开发成本。再根据目标传递路径，确定声学消声结构，采用声学消声结构对目标传递路径对应的噪声传递点进行声学包裹，以从噪声传递路径上进行控制，阻隔噪声传递，实现降噪。
附图说明
[0012]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要采用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]
图1是本发明一实施例中车辆驾驶室内降噪方法的一应用环境示意图；
[0014]
图2是图1中步骤s30的一具体流程图；
[0015]
图3是图2中步骤s32的一具体流程图；
[0016]
图4是图3中步骤s321的一具体流程图；
[0017]
图5是图1中步骤s50的一具体流程图。
具体实施方式
[0018]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0019]
在一实施例中，如图1所示，提供一种车辆驾驶室内降噪方法，包括如下步骤：
[0020]
s10：采集行驶状态对应的噪声声源点、噪声测试点和噪声传递点对应的噪声数据。
[0021]
其中，噪声声源点是指车辆噪声源，该车辆噪声源包括但不限于发动机、轮毂、电机控制器和变速器等噪声源。噪声测试点是指车辆室内的噪声接收点，该噪声测试点包括但不限于主驾右耳、副驾等位置，此处的车辆室内是指车辆的驾驶室内。噪声传递点是指车辆室内通过振动传递噪声的结构体，该噪声传递点包括室内顶棚对应的噪声传递点、室内地板对应的噪声传递点、室内车门对应的噪声传递点和室内后围对应的噪声传递点等。噪声数据是指通过传感器采集到的噪声音信号数据。
[0022]
具体地，通过分别在噪声声源点和噪声测试点布置声音传感器，以得到噪声在空气介质中传递的噪声数据，通过在噪声传递点布置振动信号传感器，以得到噪声在固体介质中传递的噪声数据。需要说明的是，在布置振动信号传感器时，可在噪声传递点的不同区域布置多个振动信号传感器，例如在对室内地板布置振动信号传感器时，可在驾驶区、操作区、前后座椅中间位置等处布置振动信号传感器，以通过对车内多个噪声传递点布置多个振动信号传感器，以提升后续噪声路径传递分析的精度。由于噪声声源点和噪声测试点布置声音传感器，因此，其所采集到的噪声数据为声音信号数据；由于噪声传递点布置振动信号传感器，其所采集到的噪声数据为振动信号数据。
[0023]
s20：对噪声数据进行频谱转换，得到噪声数据对应的频谱。
[0024]
由于传感器采集到的噪声数据采用时域形式表达，而信号在时域上的变换通常很难看出信号的特性，故需将采集到的噪声数据转换为频域上的能量分布进行分析，不同的能量分布代表不同声音的特性。
[0025]
本实施例中，对噪声数据进行频谱转换可以采用傅里叶变换处理或快速傅里叶变换对噪声数据进行处理，得到噪声数据对应的频谱，以便根据频谱分析声学特征分析。由于
上述采集到的噪声数据包括噪声声源点对应的声音信号数据、噪声测试点对应的声音信号数据和噪声传递点对应的振动信号数据，则步骤s20所获取的噪声数据对应的频谱包括噪声声源点对应的声音信号频谱、噪声测试点对应的声音信号频谱和噪声传递点对应的振动信号频谱。
[0026]
s30：基于噪声数据对应的频谱，对噪声数据进行路径传递分析，确定目标传递路径。
[0027]
当前降低噪声的方法主要有以下三种：在噪声源处进行控制、在传递过程中进行控制以及在接收者处采取保护措施。本实施例中，主要采用在传递过程进行控制的方式实现降噪，即通过预先确定噪声传递的路径，以从其噪声传递路径上进行控制，通过设计声学消声结构阻隔噪声源的噪声传递。
[0028]
本实施例中，基于噪声数据对应的频谱，对噪声数据进行路径传递分析，即根据噪声声源点对应的声音信号频谱、噪声测试点对应的声音信号频谱和噪声传递点对应的振动信号频谱，以对噪声数据进行路径传递分析，确定主要的噪声传递路径，该主要的噪声传递路径即为目标传递路径，以从噪声传递路径上进行控制，阻隔噪声传递，实现降噪，提高降噪效果。由于目标传递路径是指主要的噪声传递路径，可将该目标传递路径对应的噪声声源点确定为目标声源点，将目标传递路径对应的噪声传递点确定为目标传递点。
[0029]
s40：根据目标传递路径，确定声学消声结构。
[0030]
其中，声学消声结构包括第一消声结构和第二消声结构。第一消声结构即为根据目标声源点的噪声源特性所设计的声学包结构。第二消声结构为根据目标传递点的噪声特性所设计的声学包结构。具体地，不同的目标传递路径对应的目标声源点和目标传递点不同，其对应的声学消声结构不同，故需根据目标传递路径对应的噪声源特性，确定声学消声结构。
[0031]
示例性地，若目标传递路径对应的目标声源点为发动机，由于发动机体积庞大、结构复杂，故对发动机进行半包裹，而由于发动机运行时，会产生较多热量，故在设计声学消声结构时需既可达到隔热效果同时又可实现降噪效果的声学消声结构。
[0032]
由于目前对于发动机进行声学包裹时，一般是采用铝箔和化学交联聚乙烯发泡材料作为声学消声结构，这种声学消声结构在声学降噪上是存在缺陷的，即其主要作用是隔热，降噪效果不佳；故需要根据发动机这一目标声源点对应的噪声源特性设计相应的声学消声结构，可达到隔热效果同时又可实现降噪效果的声学消声结构。
[0033]
s50：采用声学消声结构对目标传递路径对应的噪声传递点进行声学包裹，实现降噪。
[0034]
本实施例中，采用声学消声结构对目标传递路径对应的噪声传递点进行声学包裹，以通过对主要传递路径对应的噪声传递点进行声学包裹，以从噪声传递路径上进行控制，阻隔噪声传递，实现降噪的目的，提高降噪效果。
[0035]
进一步地，该噪声传递点可为所有噪声传递点或目标传递路径对应的目标传递点。即采用声学消声结构对噪声传递点进行声学包裹时，可对目标传递路径对应的目标声源点和目标传递点进行声学包裹，以实现降噪的目的，降低声学包裹所花费的成本；还可对目标传递路径对应的目标声源点和所有噪声传递点进行声学包裹，以有效降低车辆室内的整体噪声。
[0036]
示例性地，由于卡车内部的动力系统为主要噪声源即目标声源点，而卡车的发动机体积庞大、结构复杂，传统声学包很难对其进行全包裹处理，故需要对其进行半包裹，又由于对目标声源点进行半包裹，并未完全包裹，这种半包裹方式依旧会存在较大的噪声；故仅对目标传递路径对应的目标传递点进行声学包裹，降噪效果不佳，故可采用噪声源半包裹，车辆室内的噪声传递点全包裹的方案，使降噪效果更佳。在一种实施方式中，在对车辆室内的的噪声传递点进行全包裹时，也可将目标传递路径对应的噪声传递点包裹的材料加厚，其他噪声传递点可适当降低厚度，以降低成本。
[0037]
本实施例中，通过采集行驶状态对应的噪声声源点、噪声测试点和噪声传递点对应的噪声数据，再对噪声数据进行频谱转换，以将时域上的噪声数据转换为频域，得到对应的频谱，以便对噪声的能量分布进行分析。然后，基于噪声数据对应的频谱，以对噪声数据进行路径传递分析，确定目标传递路径，无需进行复杂的测试与计算，降低工作量，同时降低开发成本。再根据目标传递路径，确定声学消声结构，采用声学消声结构对目标传递路径对应的噪声传递点进行声学包裹，以从噪声传递路径上进行控制，阻隔噪声传递，实现降噪，并有效提高降噪效果。
[0038]
在一对噪声数据对应的频谱进行路径传递分析，确定目标传递路径实施例中，如图2所示，步骤s30中，即对噪声数据对应的频谱进行路径传递分析，确定目标传递路径，具体包括如下步骤：
[0039]
s31：基于噪声数据对应的频谱，对噪声数据进行特征分析，确定目标声源点。
[0040]
本实施例中，基于噪声数据对应的频谱，对噪声数据进行特征分析，确定目标声源点，以确定主要噪声源即为目标声源点，以便根据该目标声源点的声源特征进行路径传递分析。
[0041]
具体地，可分析噪声声源点和噪声传递点对应的频谱的频谱特性和声压级(即表示声音的强弱)进行分析，若噪声传递点与噪声声源点对应的频谱中的主要噪声能量(可采用声压级进行描述)分布在相同的频率区域,或在某些频率下均存在峰值,即可认为这一噪声声源点为主要噪声声源点，将其确定为目标声源点，使得目标声源点的确定过程简单方便，有助于减少工作量。
[0042]
s32：根据目标声源点对应的声源特征，对噪声数据进行路径传递分析，确定目标传递路径。
[0043]
具体地，由于噪声传递还可基于车辆室内的结构体振动进行传递，故本实施还可基于目标声源点对应的频谱、噪声测试点对应的频谱和噪声传递点对应的频谱，对噪声数据进行路径传递分析，进一步确定主要的噪声传递路径，将该主要噪声传递路径确定为目标传递路径，为后续对目标传递路径进行噪声控制，提供技术来源。
[0044]
在一实施例中，如图3所示，步骤s32中，即根据目标声源点对应的声源特征，对噪声数据进行路径传递分析，确定目标传递路径，具体包括如下步骤：
[0045]
s321：根据同一行驶状态对应的目标声源点的声源特征，对目标声源点和噪声测试点进行相关性分析，得到行驶状态对应的相关频率数据。
[0046]
其中，相关频率数据是指目标声源点和噪声测试点对应的频谱中噪声能量相似或相近的噪声频带。
[0047]
具体地，对同一行驶状态下的的目标声源点和噪声测试点对应的频谱进行相关性
分析，即可采用相关性分析函数(如corrcoef)分析目标声源点和噪声测试点的噪声能量在哪一噪声频带内相似或相近，以确定行驶状态对应的相关频率数据。
[0048]
在一实施例中，步骤s321之后，该车辆驾驶室内降噪方法还包括：
[0049]
统计所有行驶状态对应的相关频率数据，去除相关频率数据中的频率异常点，更新相关频率数据。
[0050]
具体地，由于仅根据同一行驶状态对应的目标声源点和噪声测试点对应的频谱进行相关性分析，得到行驶状态对应的相关频率数据，具有随机性，可能会导致后续根据该相关频率数据确定的噪声传递路径的结果不准确，故本实施例中，需要统计所有行驶状态对应的相关频率数据，去除相关频率数据中的的频率异常点，以更新相关频率数据，保证后续确定噪声传递路径的准确性。
[0051]
本实施例中，通过统计所有行驶状态对应的相关频率数据，去除相关频率数据中的频率异常点，更新相关频率数据，以排除干扰，保证后续确定噪声传递路径的准确性。
[0052]
s322：基于相关频率数据，对噪声传递点进行路径传递分析，确定目标传递路径。
[0053]
具体地，基于相关频率数据，对噪声传递点对应的频谱进行能量分析，具体是对噪声传递点对应的频谱中，与相关频率数据相对应的噪声能量进行统计，即分析噪声传递点对车辆室内噪声的贡献量，从而确定目标传递路径。
[0054]
本实施例中，通过对同一行驶状态对应的目标声源点和噪声测试点对应的频谱进行相关性分析，得到行驶状态对应的相关频率数据，以便基于相关频率数据，对噪声传递点对应的频谱进行能量分析，即分析噪声传递点对车辆室内噪声的贡献量，从而确定目标传递路径，该确定目标传递路径的确定方法简单，可快速确定目标传递路径。
[0055]
在一实施例中，如图4所示，步骤s322中，即基于相关频率数据，对噪声传递点对应的频谱进行能量分析，确定目标传递路径，具体包括如下步骤：
[0056]
s3221：基于相关频率数据，对噪声传递点进行能量分析，得到与相关频率数据对应的能量最大点。
[0057]
s3222：基于能量最大点对应的噪声传递点，确定目标传递路径。
[0058]
其中，能量最大点指噪声传递点对应的频谱中相关频率数据对应的噪声能量最大的噪声传递点。
[0059]
具体地，对每一噪声传递点对应的频谱中相关频率数据对应的噪声能量进行统计，以确定能量最大点，将能量最大点确定为目标传递点，根据目标声源点和目标传递点可确定目标传递路径，例如若确定室内车门位置为目标传递点，则目标传递路径为目标声源点通过目标传递点传递到噪声测试点。
[0060]
本实施例中，通过基于相关频率数据，对噪声传递点对应的频谱进行能量分析，得到与相关频率数据对应的能量最大点，将能量最大点对应的噪声传递点确定目标传递点，根据目标声源点和目标传递点确定目标传递路径，该目标传递路径的确定过程简单，容易实现，可快速确定目标传递路径，缩短后续根据目标传递路径确定声学消声结构的时间，以缩短声学包的开发周期且可有效节省开发成本。
[0061]
在一实施例中，如图5所示，步骤s51中，该车辆驾驶室内降噪方法还包括如下步骤：
[0062]
s511：采用第一消声结构对目标传递路径对应的目标声源点进行声学包裹，实现
降噪。
[0063]
由于目前对于发动机进行声学包裹时，一般是采用铝箔和化学交联聚乙烯发泡材料作为声学消声结构，这种声学消声结构在声学降噪上是存在缺陷的，即其主要作用是隔热，降噪效果不佳；故需要根据发动机这一目标声源点对应的噪声源特性设计相应的声学消声结构，可达到隔热效果同时又可实现降噪效果的声学消声结构。
[0064]
在一实施例中，第一消声结构包括设置在目标声源点相对面的隔热层、与隔热层紧密结合的吸音层以及与吸音层紧密结合的隔音层。
[0065]
发动机体积庞大、结构复杂，故对发动机进行半包裹，而由于发动机运行时，会产生较多热量，故在设计声学消声结构时需既可达到隔热效果同时又可实现降噪效果的声学消声结构，即设计包括设置目标声源点相对面的隔热层、与隔热层紧密结合的吸音层以及与吸音层紧密结合的隔音层的第一消声结构，以达到隔热效果同时又可满足降噪的需求。
[0066]
在一实施例中，隔热层包括铝箔层或者玻璃纤维层，吸音层包括发泡聚氨酯层或吸音棉层，隔音层包括橡塑发泡隔音层或橡胶隔音层。
[0067]
具体地，在选取声学消声结构材料时，可选取发泡聚氨酯材料、橡塑发泡材料等密度较大的高分子材料，闭孔发泡，在材料制作过程中，可调低材料硬度，以在阻隔噪声的同时能减少驾驶舱内的振动。
[0068]
本实施例中，铝箔层可采用铝箔，玻璃纤维层可采用玻璃纤维，以达到隔热效果；发泡聚氨酯层可采用发泡聚氨酯，吸音棉层可采用阻燃吸音棉，以达到吸收噪声的效果；隔音层包括但不限于橡塑发泡材料或橡胶隔音垫，以在阻隔噪声的同时能减少驾驶舱内的振动。
[0069]
s512：采用第二消声结构对目标传递路径对应的噪声传递点进行声学包裹，实现降噪。
[0070]
其中，第二消声结构是用于对目标传递路径对应的噪声传递点进行消声降噪的结构。由于噪声传递点包括室内顶棚对应的噪声传递点、室内地板对应的噪声传递点、室内车门对应的噪声传递点和室内后围对应的噪声传递点等设置在车辆室内通过振动传递噪声的结构体，每一种噪声传递点的形状、位置和制造材料不相同，使得其振动过程传递的噪声的效果不相同，因此，可以采用不同的第二消声结构对不同噪声传递点进行声学包裹，实现降噪，提高降噪效率。
[0071]
在一实施例中，第二消声结构包括设置在噪声传递点相对面的吸音层和与吸音层紧密结合的阻尼层或隔音层，用于对室内顶棚对应的噪声传递点和室内后围对应的噪声传递点进行声学包裹，实现降噪。
[0072]
具体地，第二消声结构包括包括设置在噪声传递点相对面的吸音层和与吸音层紧密结合的阻尼层或隔音层，用于对室内顶棚对应的噪声传递点和室内后围对应的噪声传递点进行声学包裹，以通过吸声层吸收由于振动所产生的低频噪声，并通过隔音层或阻尼层隔绝或衰减振动的传递，实现减振降噪的目的。此外，隔音层上或者阻尼层上与汽车钣金相贴合，以防止产生钣金共振和驾驶室的空腔共鸣。
[0073]
第二消声结构包括吸音层或阻尼层，用于对室内地板对应的噪声传递点进行声学包裹，实现降噪。
[0074]
具体地，通过采用吸音层或阻尼层进行声学包裹，可大大减轻汽车行驶时所产生
的振动通过悬挂系统传到底盘引起的以及其他系统的振动传入底盘引起底盘振动产生的低频噪声。
[0075]
第二消声结构包括吸音层，用于对室内车门对应的噪声传递点进行声学包裹，实现降噪。
[0076]
具体地，对室内车门以及进行声学包裹时，可采用吸音层进行密封包裹，以降低车门振动产生的噪声并吸收减轻外界的噪声传入车辆室内，达到吸音降噪的目的。
[0077]
优选地，室内地板采用20mm厚的发泡聚氨酯复合2mm厚橡塑发泡材料形成吸音层和隔音层对应的第二消声结构进行声学包裹；室内后围下半部分采用2mm厚的橡塑发泡材料,外贴20mm厚的600g吸音棉形成吸音层和隔音层对应的第二消声结构进行声学包裹，室内后围上半部分采用4mm厚的发泡聚氨酯、外贴20mm厚的600g吸音棉形成吸音层和隔音层对应的第二消声结构进行声学包裹，室内车门随形安装20mm厚的600g吸音棉形成吸音层对应的第二消声结构进行声学包裹，室内顶棚采用4mm厚的发泡聚氨酯,外贴20mm厚的600g吸音棉形成吸音层和隔音层对应的第二消声结构进行声学包裹。
[0078]
需要说明的是，发泡聚氨酯与橡塑发泡材料直接与车辆钣金相贴合，一方面起到隔声层的作用，另一方面可充当阻尼层，防止产生钣金共振和驾驶室的空腔共鸣。
[0079]
本实施例中，通过对驾驶室内噪声传递点进行全包裹，以对车辆室内整体噪声进行控制，有效降低车辆驾驶室内的整体噪声。
[0080]
在一实施例中，提供一种声学消声结构，包括用于包裹噪声声源点的第一消声结构，第一消声结构包括设置在噪声声源点相对面的隔热层、与隔热层紧密结合的吸音层以及与吸音层紧密结合的隔音层。
[0081]
进一步地，声学消声结构还包括用于包裹噪声传递点的第二消声结构。
[0082]
进一步地，噪声传递点包括室内顶棚、室内后围、室内地板和室内车门；第二消声结构包括设置在室内顶棚或室内后围相对面的吸音层和与吸音层紧密结合的阻尼层或隔音层、设置在室内地板相对面的吸音层或阻尼层、以及设置在室内车门相对面的吸音层。
[0083]
进一步地，隔热层包括铝箔层或者玻璃纤维层，吸音层包括发泡聚氨酯层或吸音棉层，隔音层包括橡塑发泡隔音层或橡胶隔音层。
[0084]
本实施例中的具体实现细节与上述方法实施例中的描述一一对应，为避免重复，此处不再赘述。
[0085]
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
[0086]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所采用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随单元存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增
强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
[0087]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
[0088]
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。