小型车辆行驶噪声的多普勒效应分析.pdf

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1、第36卷第2期河南科技大学学报：自然科学版Vo1．36No．22015年4月JournalofHenanUniversityofScienceandTechnology：NaturalScienceApt．2015文章编号：1672—6871(2015)02—0026—04小型车辆行驶噪声的多普勒效应分析马心坦，李磊(河南科技大学车辆与交通工程学院，河南洛阳471003)摘要：噪声模型是噪声研究的基础，目前建立的车辆行驶噪声模型中，往往忽略了多普勒效应的影响。在多普勒频移理论基础上，建立了多普勒效应单车行驶噪声模型，并对车辆行驶噪声的多普

2、勒效应影响因素进行了分析。研究结果表明：多普勒频移现象引起的受声点声压级和A计权频率响应的变化，是导致车辆迎面驶来和背离驶去时受声点噪声声压级差异的主要因素；多普勒效应对高速小型车辆行驶噪声有较显著的影响，算例中小型车以120km／h匀速驶来时比驶去时噪声声压级(A)大2．3dB；车辆行驶速度越高，多普勒效应对行驶噪声声压级变化的影响越明显。关键词：声学；噪声模型；多普勒效应；频移；行驶噪声中图分类号：U491．91文献标志码：AO引言随着各地汽车保有量越来越大，道路交通噪声污染的问题日益凸显，对交通噪声的研究工作也受到了重视。文献[1]

3、对常见的公路交通噪声预测模型FHWA和RLS90进行了分析，比较了两种模型的特点。文献[2]利用多辆车共同作用得到的等效声级反演导出单车噪声源强模型。噪声模型是噪声研究的基础，而当前的车辆行驶噪声模型中往往忽略了多普勒效应。声波在波源移向观察者时接收频率变高，而在波源远离观察者时接收频率变低，这种现象称为多普勒效应。由于多普勒频移现象的存在，当车辆驶入与驶出同一区域时(声源至受声点距离相等)，道路外测试点测得的车辆行驶噪声声压级不相等，说明多普勒效应对车辆行驶噪声声压级有影响。本文在单车行驶噪声模型的基础上，通过考虑多普勒频移引起的受声点

4、声压级和A计权网络频率响应的变化，建立多普勒效应的单车行驶噪声模型，以小型车为例，计算分析多普勒效应对小型车辆行驶噪声的影响。1车辆行驶多普勒效应道路交通噪声研究中，噪声辐射影响范围远大于单个车辆自身尺寸，因此对于单个车辆可以近似为点声源，将单车噪声辐射视为无指向性单极子点声源辐射。1．1多普勒频移当声源和受声者中的一方或两方有相对于媒质的运动时，受声者接收的频率相比声源频率发生变化。对车辆行驶噪声进行多普勒效应观测，设定：D为路旁通过噪声测试点，D点至行车线垂直距离为7．5nl；声源接收点R静止，车辆沿道路中心线以速度从左向右匀速行驶，

5、声速c为340m／s，车辆匀速行驶时噪声声源频率为fo；车辆迎面驶来时，接收点接收频率为；车辆背离驶去时，接收点接收频率为；声源和受声点的连线与车辆运动方向的夹角为0，画出车辆噪声辐射示意图，如图1所示。根据多普勒效应，结合图1所示声源运动情况，得：<詈时，=；>詈时，=。图1中，D为路旁通过噪声测试点；设受声点R到行车道中心线的垂直距离为d，垂足为0；为声基金项目：河南省科技创新人才杰出青年基金项目(144100510004)作者简介：马心坦(1972一)，男，河南遂平人，副教授，博士，硕士生导师，主要从事交通噪声与振动控制方面的研究收

6、稿日期：2014—09—06第2期马心坦，等：小型车辆行驶噪声的多普勒效应分析·27·源到受声点的距离；以道路作为车辆行驶坐标轴，0点坐标为0，0点左边坐标为负，右边为正。那么，当车辆迎面驶来(即坐标为负)时，0<，COS0=—=兰二>0；当车辆背离驶去(即坐标为正)s一＼声源＼＼Dd’／+dR受声点帅>号，⋯⋯s(一鲁<0．此图1单车行驶噪声模型时，=__==。因此，车辆行驶在不同区段时接收点的频率统一表示为：l厂===，或用含有坐标的表达式表示为：：——)_。(1)340+——基于式(1)，只需给出、d两参数，即可得到车辆行驶在道路任

7、一坐标时受声点的接收频率；分别对和d赋不同值，令fo=1kHz，用Matlab作图观察受声点的接收频率，与车辆行驶坐标的关系，见图2。由图2可知：受声点至行车道中心线距离d一定时，车速越高，多普勒频移越明显；车辆行驶速度一定时，车辆行驶至±100m内，受声点距道路越近，多蒸普勒频移越明显，车辆在±100in外行驶时，无论受声点距道路远近，多普勒频移量不变。1．2多普勒频移对受声点声压级的影响点声源在空间辐射的球面波瞬时声压为：P=eh埘)，其中，{l=蒸Por。经整理，球面声波的声压级可表示为：·28·河南科技大学学报：自然科学版致受声点

8、声压级的变化和A计权频率响应的改变。根据图1中单车行驶噪声模型，由式(3)导出受声点与路旁测试点声压级的关系：，一Lpf．：L胁一201gJ。一201g，(4)l式中：胁为路旁通过噪声测试点D