活動汽車噪聲綜合辨認及把持技巧：讓都會更寧靜 - 清華年夜學消

• 盤算機系師生三度在《神經(jīng)迷信》頒發(fā)論文 - 清華年夜學消息網(wǎng)
• 菲爾茲獎得主開啟首場清華大學華羅庚講座 - 清華年夜學消息網(wǎng)
• 主動化系老師獲國際自動把持結(jié)合會青年作者獎 - 清華年夜學消息
• 經(jīng)管學院先生獲匯豐 麥肯錫貿(mào)易案例大賽亞軍 - 清華年夜學消息網(wǎng)
• 第六屆海峽兩岸物理研究會在清華舉辦 - 清華年夜學消息網(wǎng)

清華大學汽車系連小珉教授等實現(xiàn)的“運動汽車噪聲綜合識別及控制技術(shù)”項目獲2010年度國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎

低噪聲行駛 讓城市更安靜

●練習記者 高原

圖為項目組成員在試驗場停止汽車噪聲測量。

　“人閑木樨落，夜靜春山空。”這是墨客王維筆下的初唐故鄉(xiāng)生活。如斯氣定神閑，坐看花著花落的日子，實在讓生活在古代大都會的人們好生愛慕。城市化讓人們的生活節(jié)拍急速加速，大批信息霎時“爆炸”。天天遲早頂峰時站在立交橋上，面前是一串長長的由車燈排成的紅黃縱列。人們愈來愈依附汽車代步以節(jié)儉可貴的時間，隨之而來的喧嘩卻讓安靜成了一種奢靡品，人們只能在滔滔車流中冷靜調(diào)大耳中MP3的音量……若何才能讓汽車噪聲變小，讓城市更寧靜？

　　這一問題久久困擾著國表里的汽車專家們。經(jīng)由15年不知疲倦的研究，由清華大學汽車系連小珉教學、鄭四發(fā)副傳授等構(gòu)成的研究小組終究在這一問題上獲得了打破。他們發(fā)了然高速行駛汽車噪聲源的識別及可視化辦法、汽車現(xiàn)實運行工況下的聲源貢獻率識別技術(shù)，以及進步的低噪聲汽車正向設計技術(shù)，彌補了我國在低噪聲汽車計劃領域的多項技術(shù)空缺，構(gòu)成低噪聲汽車范疇多種存在自主常識產(chǎn)權(quán)的主導技術(shù)。在核心技術(shù)領域請求發(fā)明專利14項，已獲受權(quán)發(fā)現(xiàn)專利8項（含國際專利1項），獲軟件著述權(quán)3項，頒發(fā)技術(shù)論文46篇，出書專著1部。從2007年到2010年，持續(xù)在國際噪聲節(jié)制工程集會（InterNoise）上作特邀講演。2011年1月，“運動汽車噪聲綜合識別及把持技術(shù)”項目取得了2010年度國家技術(shù)創(chuàng)造獎二等獎。

　　為了中國汽車產(chǎn)業(yè)的來日

　　“繼 2009年我國成為天下最大汽車市場后，2010年又完成了32%的增加，銷量達到1806萬輛，成為有史以下世界最大的汽車市場。”這是中國汽車協(xié)會副秘書長顧翔華在本年1月10日召開的汽車產(chǎn)銷信息宣布會上頒布的一組數(shù)據(jù)。但是，在這個宏大的銷售市場內(nèi)，中國自主品牌汽車的貢獻率還不盡善盡美。

　　面臨這一狀態(tài)，連小珉非常擔心：“汽車工業(yè)的成長須要當局、高校、企業(yè)三方獨特的盡力。作為高校研討機構(gòu)，我們盼望能研收回更好的技術(shù)，輔助咱們的汽車企業(yè)更好地開展。”汽車的低樂音研究所要處理的，恰是我們與發(fā)財國度汽車產(chǎn)品德量差距的中心技術(shù)成績。能夠說，汽車噪聲成績是限度自主品牌汽車出口的重要阻礙、汽車自主研發(fā)的嚴重困難，也是我國汽車產(chǎn)業(yè)自立品牌由年夜到強所要沖破的要害技巧瓶頸。

　　在掌握噪聲方面，國內(nèi)汽車與國外品牌比擬始終存在著差距。比方在卡車的出廠噪聲尺度上，國外卡車是80分貝，國內(nèi)是84分貝。乘用車（也就是俗稱的轎車）的國內(nèi)外出廠噪聲標準雖然雷同，但這并非因為國內(nèi)乘用車克服了這一障礙，而是由于國內(nèi)自主品牌乘用車大局部都在使用源自國外技術(shù)的動員機。

　　那末如何才能使汽車的噪聲降低呢？這其實不是一個輕易解決的問題。汽車的形狀可以經(jīng)由過程“開模”來模擬，但噪聲的控制并不是經(jīng)過簡單的模仿就可以達到，因為這是一項綜合的設計技術(shù)，不只與每一個零部件的機能相關，也與零部件組合后的全體設計相關。汽車噪聲控制與機器能源學、聲學和汽車設計技術(shù)都親密相關。汽車的低噪聲研究，即便活著界范疇內(nèi)也一直都是交通運輸領域的一個核心問題。

　　雖然研究難度大、義務艱難，但對中國汽車產(chǎn)業(yè)的開展來講，戰(zhàn)勝噪聲問題是繞不外去的一道“坎兒”。正是秉承如許的主意，早在上世紀80年月初，我校汽車研究所就開始了與汽車噪聲相干的研究，到1996年頭，又正式成破了汽車噪聲聲源識別項目組。這個項目一做就是整整15年。

　　讓眼睛&ldquo,清華大學集團管控;看”失掉聲音

　你能設想可以用本人的眼睛看到聲音嗎？別不信任，他們做到了。

　　1996年項目組剛建立的時辰，固然不幾何教訓可以鑒戒，但他們獲得了一個值得發(fā)掘的思緒：要想降低汽車噪聲，起首要有方法檢測出行駛中的汽車究竟會發(fā)生幾多噪聲，這就是聲源識另外問題。

　　汽車噪聲可以分為車外和車內(nèi)兩種。車外噪聲是行駛中的汽車對外界的影響，車內(nèi)樂音則是坐在汽車中的人所能聽到的聲音。這二者又是密切相關的，降低了前者，后者天然就降低了。因為車外噪聲是產(chǎn)物上布告的強迫標準，不達標則車輛不克不及進行銷售，因而項目組將精神集中在對車外聲音的研究上。

　　行駛汽車噪聲是一種多源復雜噪聲，對情況的影響只要在運動狀況下能力精確測量，但因為運動聲源的聲學傳遞、多聲源耦合和多普勒效應等起因，這類緊鄰運動多聲源的識別一直是一個國際難題。這個問題也困擾了項目組很長一段時間，直到2005年，他們才完整攻下這一技術(shù)洼地。

　　最后，很簡略的設法是將測定聲音的儀器裝置在車長進行測量，但是這并沒有太粗心義，因為研究汽車噪聲的關鍵，是要研究運動的汽車對運動的人或房間等建造產(chǎn)生多大的影響。斟酌到運植物體發(fā)聲時和達到靜止物體時，聲音的頻率是紛歧樣的，而且噪聲是寬頻帶而非單一頻率的，項目組基于聲場衍射道理及非線性時間變更，實現(xiàn)了時域多普勒效應的修改，樹立了識別運動聲源的逆向衍射聲全息技術(shù)，較好地解決了這一問題。

　　但如何才能對聲音進行準確測量呢？項目組又碰到了一個難題。聲音識別需要將收聲的麥克風擺成陣列，“就像是擺‘梅花陣’一樣，”鄭四發(fā)抽象地比方道。但這個“梅花陣”擺成甚么樣，用幾許個麥克風，則需要進行大量的仿真和試驗。經(jīng)過一直測驗考試，項目組終于提出了包含陣元法結(jié)構(gòu)、基線法挑選和模仿評估的隨機目的陣列識別技術(shù)。到2005年，項目組從研究不動的汽車到研究動的汽車，從研究一個頻率的聲音到研究多個頻率即寬頻帶的噪聲，初次在國內(nèi)實現(xiàn)了行駛汽車噪聲的定量識別，同時在國際上初次實現(xiàn)了跨越120千米時速汽車運動噪聲的定量識別。

　　然而聲音是不成見的，這使得噪聲分析需要由具備豐盛經(jīng)驗的專業(yè)技術(shù)職員完成，從而降低了測量分析的效力。為此，項目組借鑒平面拍照的方法，采取雙目視覺的技術(shù)，用兩個攝像頭拍攝物體，把汽車運動的每一時辰拍下，將汽車的運動過程與聲場的靜態(tài)變更進程以動態(tài)視頻的后果直不雅表現(xiàn)出來，完成了運動汽車噪聲場的及時可視化。

　　量“聲”定做

　 項目組在進行研究的過程中，一直沒有中止與國內(nèi)汽車企業(yè)的相同、協(xié)作，不斷將新技術(shù)應用到實踐中，再來研究解決實踐應用中發(fā)明的新問題。在2005年與北汽福田汽車股分無限公司合作發(fā)展聲音識別項目標研究時，企業(yè)方面提出了一個問題：雖然噪聲大小可以測定，但汽車上有那么多噪聲源，如何才能斷定哪些零部件是主要聲源、哪些是主要聲源 （即它們的噪聲貢獻率是若干），又如何使設計中的汽車產(chǎn)品知足總體噪聲要求呢？這是企業(yè)真正關懷、也是急切需要解決的問題。

　　項目組失掉了這一反應，但是一直沒找到解決問題的脈絡。從2005年到2008年，項目組將研究重心會合放在了這個問題上。針對這個問題，國外曾經(jīng)有一些相似工程經(jīng)驗化的設計方法，例如將排氣管放到經(jīng)過特別加工的一個大消聲器里關閉好，而后獨自測定發(fā)動機的聲音大小，從而測定發(fā)動機的噪聲貢獻率。但是這樣的傳統(tǒng)方法費時費勁，各個發(fā)聲部件彼此煩擾，測量成果也禁絕確。

　　直到2008年，名目組參考對運動物體聲響傳遞的研究措施 （即已較為成熟的通報路徑辨認技術(shù)），開辟了運轉(zhuǎn)工況傳遞路徑技術(shù)，即在汽車行駛過程當中每丈量地位盤算出零部件的貢獻率，從而對零部件的噪聲履行限值調(diào)配。在這方面，他們提出了針對活動汽車的運轉(zhuǎn)工況多門路聲傳遞特征識別實踐及實驗方式，霸占了多聲源穿插串擾、靜態(tài)相關旌旗燈號剖析、聲源振源歸一化等研究難關，處理了汽車癥結(jié)總成及車身板件對噪聲貢獻率識此外技術(shù)難題，從而真正做到了為噪聲源的貢獻率 “評脈”。“這一技術(shù)在國際上也是處于當先程度的。外洋的汽車公司應用傳統(tǒng)技術(shù)停止測定，要用兩地利間才干把一輛車的主要聲源的奉獻率做出來。用我們的技術(shù)只要要半天時光，并且可以做得很正確。”鄭四發(fā)自負地說。

　　在此基本上，項目組提出了整車總成噪聲限值分配設計方法。該技術(shù)可以依據(jù)企業(yè)的分歧水平為其供給一種設計東西，使得在設計階段就能夠估計汽車噪聲的巨細，并有針對性地抉擇滿意要求的發(fā)念頭、變速器等關鍵總成，起到了相稱于“技術(shù)總工”的感化。項目組還針對下降汽車噪聲的請求，研究開發(fā)了吸聲、消聲構(gòu)造的優(yōu)化婚配設計技術(shù)，以及龐雜工況下的自順應自動消聲新型結(jié)構(gòu)，填補了我國在低噪聲汽車設計領域的多項技術(shù)空白。

　　科技讓城市更美好

　 6名老師、20多位研究生，這個不算大的團隊可能保持15年的研究，取得當初的成就，得益于全部團隊共同的努力。鄭四發(fā)先容說：“項目是由連小珉教員整體擔任的。我從結(jié)業(yè)后開始介入這個項目，楊殿閣、羅禹貢則是在研究生階段就參加了這個項目。李克強先生為我們帶來了他在國外取得的技術(shù)結(jié)果�？梢哉f，我們整個項目組都為之傾瀉了極大的血汗�，F(xiàn)在，汽車噪聲、交通環(huán)境噪聲等問題仍然是我們的研究標的目的。”

　　今朝，海內(nèi)曾經(jīng)有中國重汽團體、北汽福田等12家企業(yè)開始產(chǎn)業(yè)化運用該技術(shù)。從1996年至2009年末，利用本項目技術(shù)的汽車發(fā)賣額累計到達193億元，為企業(yè)節(jié)支3520萬元。下一步，項目組將把研究重點從商用車轉(zhuǎn)向乘用車和交通噪聲的研究，同時將把研究加倍深刻下去，不但讓汽車的聲音變小，還要讓汽車的聲響更難聽。從2010年開端，項目組還與北京市科委跟環(huán)保局配合，動手研究北京市途徑噪聲傳染問題，為北京市公交車的噪聲從新定標。

　　項目還在持續(xù)，他們有一個共同的宿愿：愿望科技的提高不只能讓生涯更便捷，也能讓都會變得愈加宜居、舒服和美妙。

　　起源：新清華　2011-05-27