基于定置噪声的汽车转速测量新方法及其实现

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1、!""’年*月西安石油大学学报（自然科学版）.GL+!""’第%*卷第)期<=>25?@=AB4C?5.D4E=>154FG2H4IE（:?I>2?@.J4G5JGK74I4=5）M=@+%*:=+)文章编号：%""%$)#&%（!""’）")$""(%$"’基于定置噪声的汽车转速测量新方法及其实现!"#$%#&’()*(+%#,-.+/"0&’#+(&,+1-2##)(*,3,+’-#"0/"#4,-#)("&’#-2,3/"0%#,-.+#%#"&(*/&-"(/-#,")/&-/%25#%#"&,&/("曹广忠%，吴伟!，阮双琛%（%+深圳大学工程技术学院，广东深圳

2、)%("&"；!+西安石油大学机械工程学院，陕西西安,%""&)）摘要：不同于传统汽车转速测量方法，提出了通过非接触传声器测量汽车定置噪声从而计算汽车发动机转速的新方法+给出了方法的计算模型+设计了以高速、低功耗、浮点型数字信号处理器-./为核心的双0/1新型硬件结构，且结合-./汇编语言与0语言开发了相应的算法与软件，验证了所提出的方法+开发了基于测量汽车定置噪声的新型数字式汽车转速检测仪器，其转速测量范围#"!("""2／345，转速测量误差6%"2／345，噪声测量范围#"!%#"78，分辨率"+%78，准确度优于6"+)78+关键词：噪声测量；汽车发动机转速；数字

3、信号处理；软件中图分类号：9:*%%，98)!文献标识码：;汽车工业的迅猛发展使汽车检测日益重要，汽此废气喷出口成为一个点声源+假定附近没有反射车噪声及汽车发动机的转速测量是环境检测部门及面，就会形成球对称的声场+气流喷出后经过时间汽车故障诊断研究的重要内容+!，声场中离喷出口距离为"处的声压瞬时值可表常规的噪声测量普遍采用声级计［%］示为+传统的声级计一般利用硬件计权网络实现对噪声信号的计!"%!&（!’"／(），（%）#（"，!）$权，利用硬件的滤波网络实现噪声的倍频程分析等+’""!!式中，%为喷出口的截面积；，(分别为空气静态虽然传统的声级计可测量汽车的噪声，但无

4、法同时!"密度和声速；&为气流流出速度)准确获取汽车的转速+获取汽车在不同转速下的噪气流速度变化的频率就是发动机气缸爆发的频声以及欲知在某噪声时的相应转速非常重要+对汽率车的研究表明：通过测量汽车排气管出口处的噪声，+考虑该噪声和汽车转速的内在关系，借助数字信号*$,，（!）#""处理技术获得相应转速，可实现汽车噪声和转速的式中，+为转速；,为缸数；"为每个工作循环的行程同时测量+本文提出的通过非接触测量汽车噪声从数)而计算发动机转速就是这样一种新方法+如果已知汽车发动机的缸数,、每个工作循环的行程数"，再通过测量得到排气出口的噪声信号%汽车转速检测新方法后，对该信号作适

5、当数字处理获取发动机气缸爆发的频率*，则可根据式（!）计算出汽车发动机的转汽车废气从排气口喷出时，由于排气过程的周速)期性在喷出口形成一个气流周期性变化的流场，因收稿日期：!""#$%!$#%基金项目：国家自然科学基金资助项目（&"!"’"%#）；广东省自然科学基金（"""(’)）及深圳市科学基金资助项目作者简万方数据介：曹广忠（%*&($），男，陕西合阳人，副教授，博士，主要从事机电系统控制、磁悬浮技术、智能仪器等方面的研究+—"!—西安石油大学学报（自然科学版）该锁存器（%&’的一个输入口，地址是28++++4，记!硬件结构设计方案为9输入口）读取数据，从而完成数据的

6、传输；同样地，如果%&’要向单片机发送数据，则%&’先把发为了实现快速""#，$计权噪声总声压级和汽送数据放在另一锁存器（%&’的一个输出口，地址车转速的分析和计算，采用%&’芯片是目前最佳的是21+++4，记为-输出口），然后向单片机发送中硬件设计方案(随着计算机和信息技术的飞速发展，断请求，单片机在响应%&’的中断请求时从该锁存数字信号处理技术应运而生并得到了迅速发展，已器（单片机的一个输入口，地址是!+++4，记为%输广泛应用于通讯、计算机、控制等领域(本设计所研入口）读取数据(究的正是基于%&’技术的新型测量仪器，系统设计信号源于汽车发动机的噪音，频率都在!:4;

7、的核心是%&’系统(以下，采样频率选择2+:4;，完全能够满足信号带硬件由以下几部分组成：模拟部分；$／%转换；宽要求(采样点数为8+0<，每帧数据的采样时间为%&’系统，主要是数字信号处理器（%&’）+(8+0<=(%&’选择#>公司的#)&*!+,-**?2!+［!］；)-.系统即单片机$#/0-12；闪#)&*!+,-**浮点%&’，其运算速度为2!+)"3@’&，估算每帧数速存储器"3$&4；静态存储器（&5$)）；液晶显示据的处理时间小于2++A=，即约+(1=处理一帧数器（3-%）；5&!*!电平转换芯片)$6*!