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

清華大學(xué)汽車系連小珉教授等實(shí)現(xiàn)的“運(yùn)動(dòng)汽車噪聲綜合識(shí)別及控制技術(shù)”項(xiàng)目獲2010年度國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)

低噪聲行駛 讓城市更安靜

●練習(xí)記者 高原

圖為項(xiàng)目組成員在試驗(yàn)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(shí)在讓生活在古代大都會(huì)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(shí)“爆炸”。天天遲早頂峰時(shí)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(shí)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(xué)汽車系連小珉教學(xué)、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(shí)別及可視化辦法、汽車現(xiàn)實(shí)運(yùn)行工況下的聲源貢獻(xiàn)率識(shí)別技術(shù)，以及進(jìn)步的低噪聲汽車正向設(shè)計(jì)技術(shù)，彌補(bǔ)了我國在低噪聲汽車計(jì)劃領(lǐng)域的多項(xiàng)技術(shù)空缺，構(gòu)成低噪聲汽車范疇多種存在自主常識(shí)產(chǎn)權(quán)的主導(dǎo)技術(shù)。在核心技術(shù)領(lǐng)域請(qǐng)求發(fā)明專利14項(xiàng)，已獲受權(quán)發(fā)現(xiàn)專利8項(xiàng)（含國際專利1項(xiàng)），獲軟件著述權(quán)3項(xiàng)，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(huì)（InterNoise）上作特邀講演。2011年1月，“運(yùn)動(dòng)汽車噪聲綜合識(shí)別及把持技術(shù)”項(xiàng)目取得了2010年度國家技術(shù)創(chuàng)造獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

　　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(dá)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(huì)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(huì)上頒布的一組數(shù)據(jù)。但是，在這個(gè)宏大的銷售市場內(nèi)，中國自主品牌汽車的貢獻(xiàn)率還不盡善盡美。

　　面臨這一狀態(tài)，連小珉非常擔(dān)心：“汽車工業(yè)的成長須要當(dāng)局、高校、企業(yè)三方獨(dú)特的盡力。作為高校研討機(jī)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(cái)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(yán)重困難，也是我國汽車產(chǎn)業(yè)自立品牌由年夜到強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)雖然雷同，但這并非因?yàn)閲鴥?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(dòng)員機(jī)。

　　那末如何才能使汽車的噪聲降低呢？這其實(shí)不是一個(gè)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(dá)到，因?yàn)檫@是一項(xiàng)綜合的設(shè)計(jì)技術(shù)，不只與每一個(gè)零部件的機(jī)能相關(guān)，也與零部件組合后的全體設(shè)計(jì)相關(guān)。汽車噪聲控制與機(jī)器能源學(xué)、聲學(xué)和汽車設(shè)計(jì)技術(shù)都親密相關(guān)。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(yùn)輸領(lǐng)域的一個(gè)核心問題。

　　雖然研究難度大、義務(wù)艱難，但對(duì)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(jì)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(shí)別項(xiàng)目組。這個(gè)項(xiàng)目一做就是整整15年。

　　讓眼睛&ldquo,清華大學(xué)集團(tuán)管控;看”失掉聲音

　你能設(shè)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(xiàng)目組剛建立的時(shí)辰，固然不幾何教訓(xùn)可以鑒戒，但他們獲得了一個(gè)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(huì)發(fā)生幾多噪聲，這就是聲源識(shí)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(duì)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(guān)的，降低了前者，后者天然就降低了。因?yàn)檐囃庠肼暿钱a(chǎn)物上布告的強(qiáng)迫標(biāo)準(zhǔn)，不達(dá)標(biāo)則車輛不克不及進(jìn)行銷售，因而項(xiàng)目組將精神集中在對(duì)車外聲音的研究上。

　　行駛汽車噪聲是一種多源復(fù)雜噪聲，對(duì)情況的影響只要在運(yùn)動(dòng)狀況下能力精確測量，但因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)聲源的聲學(xué)傳遞、多聲源耦合和多普勒效應(yīng)等起因，這類緊鄰運(yùn)動(dòng)多聲源的識(shí)別一直是一個(gè)國際難題。這個(gè)問題也困擾了項(xiàng)目組很長一段時(shí)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(shè)法是將測定聲音的儀器裝置在車長進(jìn)行測量，但是這并沒有太粗心義，因?yàn)檠芯科�車噪聲的關(guān)鍵，是要研究運(yùn)動(dòng)的汽車對(duì)運(yùn)動(dòng)的人或房間等建造產(chǎn)生多大的影響。斟酌到運(yùn)植物體發(fā)聲時(shí)和達(dá)到靜止物體時(shí)，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(xiàng)目組基于聲場衍射道理及非線性時(shí)間變更，實(shí)現(xiàn)了時(shí)域多普勒效應(yīng)的修改，樹立了識(shí)別運(yùn)動(dòng)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(duì)聲音進(jìn)行準(zhǔn)確測量呢？項(xiàng)目組又碰到了一個(gè)難題。聲音識(shí)別需要將收聲的麥克風(fēng)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(gè)“梅花陣”擺成甚么樣，用幾許個(gè)麥克風(fēng)，則需要進(jìn)行大量的仿真和試驗(yàn)。經(jīng)過一直測驗(yàn)考試，項(xiàng)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(píng)估的隨機(jī)目的陣列識(shí)別技術(shù)。到2005年，項(xiàng)目組從研究不動(dòng)的汽車到研究動(dòng)的汽車，從研究一個(gè)頻率的聲音到研究多個(gè)頻率即寬頻帶的噪聲，初次在國內(nèi)實(shí)現(xiàn)了行駛汽車噪聲的定量識(shí)別，同時(shí)在國際上初次實(shí)現(xiàn)了跨越120千米時(shí)速汽車運(yùn)動(dòng)噪聲的定量識(shí)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(yàn)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(xiàng)目組借鑒平面拍照的方法，采取雙目視覺的技術(shù)，用兩個(gè)攝像頭拍攝物體，把汽車運(yùn)動(dòng)的每一時(shí)辰拍下，將汽車的運(yùn)動(dòng)過程與聲場的靜態(tài)變更進(jìn)程以動(dòng)態(tài)視頻的后果直不雅表現(xiàn)出來，完成了運(yùn)動(dòng)汽車噪聲場的及時(shí)可視化。

　　量“聲”定做

　 項(xiàng)目組在進(jìn)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(yīng)用到實(shí)踐中，再來研究解決實(shí)踐應(yīng)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(shí)別項(xiàng)目標(biāo)研究時(shí)，企業(yè)方面提出了一個(gè)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(xiàn)率是若干），又如何使設(shè)計(jì)中的汽車產(chǎn)品知足總體噪聲要求呢？這是企業(yè)真正關(guān)懷、也是急切需要解決的問題。

　　項(xiàng)目組失掉了這一反應(yīng)，但是一直沒找到解決問題的脈絡(luò)。從2005年到2008年，項(xiàng)目組將研究重心會(huì)合放在了這個(gè)問題上。針對(duì)這個(gè)問題，國外曾經(jīng)有一些相似工程經(jīng)驗(yàn)化的設(shè)計(jì)方法，例如將排氣管放到經(jīng)過特別加工的一個(gè)大消聲器里關(guān)閉好，而后獨(dú)自測定發(fā)動(dòng)機(jī)的聲音大小，從而測定發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲貢獻(xiàn)率。但是這樣的傳統(tǒng)方法費(fèi)時(shí)費(fèi)勁，各個(gè)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(duì)運(yùn)動(dòng)物體聲響傳遞的研究措施 （即已較為成熟的通報(bào)路徑辨認(rèn)技術(shù)），開辟了運(yùn)轉(zhuǎn)工況傳遞路徑技術(shù)，即在汽車行駛過程當(dāng)中每丈量地位盤算出零部件的貢獻(xiàn)率，從而對(duì)零部件的噪聲履行限值調(diào)配。在這方面，他們提出了針對(duì)活動(dòng)汽車的運(yùn)轉(zhuǎn)工況多門路聲傳遞特征識(shí)別實(shí)踐及實(shí)驗(yàn)方式，霸占了多聲源穿插串?dāng)_、靜態(tài)相關(guān)旌旗燈號(hào)剖析、聲源振源歸一化等研究難關(guān)，處理了汽車癥結(jié)總成及車身板件對(duì)噪聲貢獻(xiàn)率識(shí)此外技術(shù)難題，從而真正做到了為噪聲源的貢獻(xiàn)率 “評(píng)脈”。“這一技術(shù)在國際上也是處于當(dāng)先程度的。外洋的汽車公司應(yīng)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(xiàn)率做出來。用我們的技術(shù)只要要半天時(shí)光，并且可以做得很正確。”鄭四發(fā)自負(fù)地說。

　　在此基本上，項(xiàng)目組提出了整車總成噪聲限值分配設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)東西，使得在設(shè)計(jì)階段就能夠估計(jì)汽車噪聲的巨細(xì)，并有針對(duì)性地抉擇滿意要求的發(fā)念頭、變速器等關(guān)鍵總成，起到了相稱于“技術(shù)總工”的感化。項(xiàng)目組還針對(duì)下降汽車噪聲的請(qǐng)求，研究開發(fā)了吸聲、消聲構(gòu)造的優(yōu)化婚配設(shè)計(jì)技術(shù)，以及龐雜工況下的自順應(yīng)自動(dòng)消聲新型結(jié)構(gòu)，填補(bǔ)了我國在低噪聲汽車設(shè)計(jì)領(lǐng)域的多項(xiàng)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(gè)不算大的團(tuán)隊(duì)可能保持15年的研究，取得當(dāng)初的成就，得益于全部團(tuán)隊(duì)共同的努力。鄭四發(fā)先容說：“項(xiàng)目是由連小珉教員整體擔(dān)任的。我從結(jié)業(yè)后開始介入這個(gè)項(xiàng)目，楊殿閣、羅禹貢則是在研究生階段就參加了這個(gè)項(xiàng)目。李克強(qiáng)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(gè)項(xiàng)目組都為之傾瀉了極大的血汗。現(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(biāo)的目的。”

　　今朝，海內(nèi)曾經(jīng)有中國重汽團(tuán)體、北汽福田等12家企業(yè)開始產(chǎn)業(yè)化運(yùn)用該技術(shù)。從1996年至2009年末，利用本項(xiàng)目技術(shù)的汽車發(fā)賣額累計(jì)到達(dá)193億元，為企業(yè)節(jié)支3520萬元。下一步，項(xiàng)目組將把研究重點(diǎn)從商用車轉(zhuǎn)向乘用車和交通噪聲的研究，同時(shí)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(xiàng)目組還與北京市科委跟環(huán)保局配合，動(dòng)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(biāo)。

　　項(xiàng)目還在持續(xù)，他們有一個(gè)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(huì)變得愈加宜居、舒服和美妙。

　　起源：新清華　2011-05-27