电动车高频噪声的挑战与声学包材料特性参数采集与分析

与传统汽车相比，在电动车研制过程中，NVH性能工程师在高频噪声（电机高速运行噪声、风噪声和轮胎噪声等）领域面临着很多的问题与挑战。要解决高频噪声问题，通常需要采用性能优越的声学材料零件，也就是声学包产品。汽车声学包是指和汽车NVH有关的各类吸隔音部件的总和，主要指的是汽车内饰件，且具有隔声、吸声特性等，如前围隔音隔热垫、顶棚、地毯等。对于声学包零部件，最为重要的性能就是其吸隔音性能，即要求材料在宽频带范围内隔音和吸音性能要好，且隔音性能长期稳定且可靠。

电池带来巨大附加重量（根据续航能力和采用电池的不同，大约在300kg到500kg不等），但是法规对能耗利用率的要求越来越严苛，电动车开发过程中的轻量化设计压力巨大，任何增加车身重量的零件都需要经过反复的优化设计，以减小车辆的总质量，提高车辆运行过程中的能量利用率，增加车辆的续航里程。NVH性能工程师在有效采集和分析声学包材料特性参数的基础上，对每个声学零件进行优化设计，让每一克的零件都发挥出最大的功效，保证车辆的NVH性能不受影响。

声学包主要用来阻隔由噪声源向车内的噪声传递。阻隔噪声传播的有效途径是：密封、止震、隔音、吸音。在减振基础上在进行隔音、吸音及密封处理，就可以达到安静舒适的效果。在整车声学包设计中应针对不同部位的特点进行声学包处理。

多孔材料声学性能研究
多孔材料是当前应用最广泛的吸声材料，其声学性能和结构力学性能的研究被得到广泛重视。其中以毕奥BIOT提出的多孔弹性体理论为目前最广泛的应用，其核心参数分为流体和固体两相特性，流体相特性参数包括：流体密度(r0)、声速(c0)、孔隙率(f)、流阻(s)、扭曲度(a∞)、粘性特征长度(L)、热特征长度(L')；固体相特性参数包括：材料密度(r)、弹性模量(E)、泊松比(u)、材料结构损耗因子(h)。

基于多孔材料的BIOT理论，多孔材料的描述通常用三组参数：声学参数、弹性参数以及毛孔参数。声学参数主要有流体密度、定压比热、定容比热、流体动力粘度系数和流体热传导系数等；弹性参数主要有：固体密度、杨氏模量和泊松比；毛孔参数主要有孔隙率、流阻率、比奥因子、流体体积模量、曲折因子、特征粘性长度和特征热效长度等。



材料声学特性参数



Tube-X：Impedance and transmission tube suite
阻抗管和传递损失套件

Mecanum阻抗管有29毫米、44.44毫米和100毫米直径的尺寸，以覆盖35到6600HZ的频谱范围，同时还可以进行定制，以满足用户的特定需要。Tube-X软件控制测量和后处理数据以获得所有声学特性，最新版本的Tube-X软件还将提供仿真模块，可以对声学材料进行完整的表征与验证。Tube-X遵循和符合ASTM E1050，ISO 10534-2和ASTM E2611等标准规范。高声压级（HSPL）桌面或便携式阻抗管也可用。



QMA：Automatic Quasi-static Mechanical Analyzer
自动化准静态力学测试分析仪

QMA遵循和符合ISO18437-5标准，用于测量多孔弹性材料的准静态力学性能，包括杨氏模量YoungModulus 、阻尼损耗因子Dampingloss factor、泊松系数Poissoncoefficient等，典型的测试频率范围为10至100 Hz。



SIGMA：Airflow resistance meter
流阻测试分析仪

SIGMA遵循和符合ASTM C 522和ISO 9053-91标准，用于测量声学材料的流阻和渗透率。SIGMA自动检测适当的气流范围，并测量气流速度的压降，以准确计算静态气流阻力，静态气流阻率和渗透率。





PHI – Porosity and Density Meter
孔隙率及密度测试分析仪

PHI专门设计用于测量孔隙弹性介质声学传播模型（如Biot或Zwikker和Kosten模型）中孔隙率和真实（真空）体积密度，用于测量开孔范围从0到99.9%的开孔率的声学材料的孔隙率和真实密度的专业装置。






TOR：Reflection and Transmission Ultrasound Tortuosity Meter
反射和透射超声曲折度测试分析仪

TOR是使用最先进科学技术及算法的独特系统，用于测量多孔材料的曲折度和特征长度。TOR系统测量的曲折度由Johnson，Koplik和Dashen的科学著作定义，代表Biot理论中定义的结构因子以及Zwikker和Kosten关于多孔介质中声音传播的理论。TOR表征高阻抗和低电阻介质的传输系统以及控制测量。







Tube-X AMCM：Acoustic Material Characterization Software
材料声学属性预测分析软件

集成于Tube-X测试与分析系统的AMCM模块是一款用于辨识多孔材料声学属性的高级软件，数据以ASTM E1050或者ISO 10534-2阻抗管试验为准。AMCM允许用户自动使用阻抗管数据进行材料表征，正向和逆向的方法都可使用，并且整合是无缝的，整个过程是自动的。

Tube-X A3M：Acoustic Material Modeling Software
多层材料模拟分析软件

集成于Tube-X测试与分析系统的A3M模块是基于传递矩阵法的多目标声学预测工具，特别适合与多层组合材料，比如弹性材料层、多孔材料层和流体层的组合，适合高频分析。Tube-X A3M模块可用于多层声学包仿真。



AMDesigner：Acoustic Material Design Software
材料声学仿真设计软件

AMDesigner声学材料设计、仿真与优化系统，是基于MECANUM声学材料最新仿真求解技术的高级仿真工具。



dBMat：Database for Acoustic Material Software
声学材料数据库软件

dBMat是Mecanum公司全新发布的一个专门用于声学、弹性和阻尼性能的材料数据库工具，其中包括互补的定制规格。它旨在支持工程师，化学家和业务人员之间的有效对话。