低噪声路面降噪方法改进

摘要：本文引入声学理论，采用声压级评价了低噪声路面的降噪特性，并利用声级叠加原理分析了低噪声路面结构对轮胎噪声的吸收效果，得出了降噪性能变化的一般规律，为低噪声路面设计提供了一定的参考依据。

关键词：低噪声；声压级；声级叠加

Abstract: This article introduces the theory of acoustics, the sound pressure level of the noise characteristics of low noise road surface, and analyzed the absorption effects of low noise pavement structure on the tire noise using sound level superposition principle, the general rule that the noise reduction performance change, provide the reference for the design of low noise road surface.

Key words: low noise; sound pressure level; sound level superposition

中图分类号：U415.6

一 引言

汽车噪声通常被分为发动机噪声、排气噪声、进气噪声、风扇噪声、车体振动噪声和轮胎噪声等声源， 研究表明，当汽车时速大于50km/h时，轮胎噪声就成为小客车与轻型载重车噪声频谱的主要成分。车辆的行驶速度越快，轮胎噪声越大。同时研究也表明：低噪声路面的噪声吸收是以轮胎与路面接触噪声为主的。而之前的降噪效果评价都是以汽车的整车噪声为依据的，显然该种方法没有从根本上反映低噪声路面的降噪性能。所以有必要研究一下低噪声路面对轮胎噪声的吸收效果。但是相关的试验设备相当昂贵，为此论文采用了声级叠加原理，将轮胎噪声从整车噪声中分离出来。目的是排除汽车本身（主要包括发动机，排气系统，风扇）的影响，从而确定轮胎噪声的大小。原理是在噪声监测中，由于本底噪声的存在，被测对象的噪声级无法直接测定，只能测到他们的合成的噪声级。要确定被测对象的噪声级，可以用测得的总声级减去本底噪声级后得出。

二 噪声学基础知识

噪声是户外各种噪声的总称，在国际上现在较为通用的是声压以及声压级作为它的计量单位。

（1）声压和声压级

声压是指介质中的压强相对于无声波时压强的改变量，记作P，单位为帕（Pa）。由于人的听觉范围非常的大，达数百万倍，在如此宽广的范围内用声压的绝对值来衡量声音的强弱是非常不方便的，因此，人们引入声压级来衡量声音的强弱。声压级Lp是指声音的实际声压与基准声压之比的常用对数乘以20，其表达式为：

（1）

式中：LP——声压级（dB）；

P——声场中某处的声压（N/m 2）；

P0——基准声压（P0=2×10-5N/m2）。

（2）声级的叠加

当有几个不同的声源同时作用某一点时，该点它们的总声压（有效声压）是各声压的均方根值，即：

（2）

当有n个相同的声源同时发声时，总声压级应为：

（3）

因此声压级在叠加时，不能进行简单的算术相加，而要求按对数运算规律进行。例如，n个声压相等的声音，每个声压级为n 20 lg p/p0，而应为：

（4）

从上式可以看出，两个数值相等的声压级叠加时，如100 dB加100 dB只是103 dB，只比原来增加3dB，而不是增加了一倍200 dB。此外，可以证明，两个声压级分别为Lp1和Lp2(设Lp1>Lp2)其总声压级为：

（5）

（3）噪声的测量设备 ---- 噪声计

噪声计（如图1）是测试噪声的基本仪器。利用它可以测试到声源的声压级、计权声压级、暴露声压级以及等效声压级等参数，以评价声源噪声的强弱。

图1 噪声计

三 降噪效果现场测试

（1）整车降噪效果试验（如表1所示）

表1整车噪声数据表

图2整车噪声量对比

从图2观察，在整车降噪效果方面，低噪声路面比普通路面具有明显的降噪效果，降噪量可达5.0～8.9dB。并且车辆噪声随车速增加而增加。

（2） 怠速降噪效果试验（如表2所示）

表2怠速噪声数据表

图3怠速噪声量对比

从图3观察，在怠速降噪效果方面，低噪声路面比普通密级配路面也具有较好的降噪效果，但相比整车降噪效果看其降噪量较小，仅为2.3～3.9dB。原因是低噪声路面的吸声效果主要体现在对轮胎噪声的吸收上，而对于汽车本身引起的噪声，其降噪效果一般。

（3）轮胎降噪效果分析

若已知两个噪声源的总声压级为Lp （声压为P） ，且已知其中一个噪声源的声压级为Lp1 （声压为P1） ，求另一个噪声源的声压级Lp2（声压为P2）

由公式（2）可得：

P2 =P21 + P22

P22 =P2 - P21

10 lg（P22/P20）= 10 lg 〔（P2-P21）/ P20〕

Lp2 =10 lg (P2/P20 - P21/P20)

P2/P20=100.1 Lp ； P21/P20=100.1 Lp1

Lp2 = 10 lg（100.1 Lp-100.1 Lp1）

表3轮胎噪声数据表

图4 轮胎噪声量对比

从图4可以看出，在应用声级分解法后，从轮胎降噪分析结果看，低噪声路面比普通路面具有更加明显的降噪效果，降噪量最高可达13.6dB。相比整车，怠速和车内降噪效果，其效果最好。再次说明低噪声路面的吸声效果主要体现在对轮胎噪声的吸收上。

图5 各种测试条件下噪声降低量

综合三种测试条件下的降噪效果由图5可知，低噪声路面对轮胎的降噪最佳，其次为整车，怠速和车内。

四 结 论

1．从整车降噪效果看，低噪声路面比普通路面具有明显的降噪效果，降噪量可达5.0-8.9dB。并且车辆噪声随车速增加而增加。

2．从怠速降噪效果上看，低噪声路面比普通密级配路面也具有较好的降噪效果，但相比整车降噪效果看其降噪量较小，仅为2.3-3.9dB。原因是低噪声路面的吸声效果主要体现在对轮胎噪声的吸收上，而对于汽车本身引起的噪声，其降噪效果一般。

3．应用声级分解法后，从轮胎降噪分析结果看，低噪声路面比普通路面具有更加明显的降噪效果，降噪量最高可达13.6dB。相比整车，怠速和车内降噪效果，其效果最好。再次说明低噪声路面的吸声效果主要体现在对轮胎噪声的吸收上。

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