汽車加速行駛車外噪聲限值測量不確定度分析

張春穎，董曉明，杜書榮

（中國農業機械化科學研究院集團有限公司，北京 100083）

由于汽車加速行駛車外噪聲測量是汽車噪聲控制評價的關鍵環節，為嚴格執行GB 1495—2002《汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法》，下文就對能夠影響汽車加速行駛車外噪聲測定值的因素進行簡要分析和探討。

1 依據文件

（1）GB 1495—2002《汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法》。

（2）JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》。

2 檢測儀器、設備

（1）聲級計（型號HS5661）I型，允差：±0.7 dB（A）。

（2）聲級校準器（型號4231）I級，允差：±0.2 dB（A）。

（3）綜合氣象儀（型號LM-8000），允差：±0.3 m/s。

（4）GPS非接觸速度計（型號VB3i），允差：±0.5 km/h。

（5）噪聲廣場（山東玲瓏輪胎試驗場），符合GB 1495—2002《汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法》標準要求。

3 檢測程序

按GB 1495—2002《汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法》附錄A規定的測量方法進行。在初次進行不確定度評估時，按標準要求每側測量4次取其平均值作為單次測量值，共重復10次。

4 數學模型

汽車加速行駛車外噪聲測量值為

式中：Nmax為車外最大加速噪聲，dB（A）；N1為左側第1次最大車外加速噪聲實測值，dB（A）；N2為左側第2次最大車外加速噪聲實測值，dB（A）；N3為左側第3次最大車外加速噪聲實測值，dB（A）；N4為左側第4次最大車外加速噪聲實測值，dB（A）。

5 出現不確定度的原因

能夠對汽車行駛過程中車外噪聲測定結果產生影響的因素如圖1所示。

圖1 影響汽車加速行駛車外噪聲測量結果的不確定度因素

A類評估，因多次測量造成測量不確定度U1（X）。

5.1 風速帶來的影響

在測量過程中，聲級計較高處所測定的風速不應當大于5 m/s，這是因為如果風速較大，很可能會產生附加哨聲，并且還會對聲場的分布造成一定影響。針對此種情況，應當在聲級計較高處設置特殊材質的防風罩。另外，還應當著重注意測量環境中的陣風，當外部環境中存在陣風時，應當暫停測量，以此種方式降低陣風或者較高風速對測量結果產生的影響。該因素屬標準規定的測量條件，故在A類不確定度中考慮。

5.2 環境溫度的影響

測試前車輛均經過正常預熱行駛，測試時動力總成及主要傳動系總成處于正常工作溫度并遠高于環境溫度，因此，可以認為環境溫度在7～35℃范圍內變化，對試驗結果影響很小（被測量隨機誤差所掩蓋），在計算該項試驗不確定度時可以忽略不計，各環境溫度下的試驗結果差異主要由測試隨機誤差引起。而GB 1495—2002《汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法》中規定“測量應在良好天氣中進行”，由于溫度范圍的差異性對測量結果影響較小，所以可以將溫度的影響歸到A類評估中進行考量。

5.3 汽車發動機的轉速及車速的影響

通過對現場試驗數據進行分析，發動機轉速或車速的影響在A類評估中考慮。

根據上文中提到的國家強制標準GB 1495—2002《汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法》可以得知，汽車在進線時，其發動機轉速會給噪聲測定結果帶來較大影響。根據相關研究表明，當發動機轉速在100 r/min上下變化時，其噪聲測定結果會在0~0.7 dB左右變化。為盡可能將噪聲測定結果誤差范圍控制在0.5 dB（A）以下，應當將汽車發動機轉速表精度控制在35 r/min之內。本文試驗中所使用的轉速表精度小于10 r/min，所以滿足試驗要求。由于發動機轉速和汽車車速之間存在很大關聯性，所以對噪聲測定結果產生影響的還有車速表精度。根據GB 1495—2002《汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法》中的規定，汽車應當在指定檔位和車速穩定的狀態下接近AA'線，所以在測量過程中，汽車速度的變化應當合理控制在1 km/h之內。如果在試驗中選擇控制汽車發動機轉速，應當將其變化控制在±50 r/min之內或者控制在±2%之內。

5.4 汽車加速位置帶來的影響

如果汽車提前進行加速或者滯后進行加速都會給噪聲測定結果帶來較大影響，提前加速就意味著提高了汽車發動機進行加速時的轉速，而滯后就意味著降低了汽車發動機進行加速時的轉速。根據試驗分析統計，最大起始點誤差為1.5 m，將其考慮在A類評估中。

5.5 汽車行駛過程中偏移中心線帶來的影響

在汽車進行加速行駛過程中時，不但要考慮上文中所提到的影響因素，還應當著重考慮汽車行駛過程中偏移中心線所帶來的影響。根據多次試驗結果表明，如果汽車駕駛員的專業水平較高，就可以將試驗車輛控制在中心線處±10 cm，這便使得最大噪聲測定位置和汽車自身發動機中心位置的距離始終在10 m左右，這便代表著測定位置始終和中心線相互垂直。如圖2所示。

圖2 試驗場地示意圖

根據聲壓自由場衰減反比定律，可得出汽車偏移中心線±10 cm時所產生的誤差

因此，在進行試驗過程中應當盡可能減少汽車偏移中心線的距離，并且還可以通過多次試驗來降低汽車偏移中心線產生的誤差對測定結果的影響程度。將其考慮在A類評估中。

5.6 測試環境帶來的影響

測試環境應當保證半徑50 m內不存在任何反射物，因此，應當選擇在專業的噪聲試驗跑道進行試驗。如果噪聲試驗跑道的材質為混凝土，其測定結果會比在柏油路上的測定高出0~2 dB（A）左右，這是因為由混凝土材料制成的道路表面較為堅硬且粗糙，還存在一定接縫。因此，在進行試驗時，應當選用符合ISO 10844—1994《聲學 測量道路車輛噪聲用試驗路面的規定》要求的路面。

本試驗是在安徽定遠汽車試驗場瀝青鋪設的無接縫特殊噪聲專用路面進行的。

5.7 聲級計誤差的影響

本方法使用的是I型聲級計，其最大測量誤差為±0.7 dB（A），將其考慮在B類評估中。

5.8 聲級校準器誤差的影響

聲級校準器是用于每次測量前后對聲級計進行校準的儀器，其準確度直接影響測量結果，本次使用的是4231型，其最大測量誤差為±0.2 dB（A），在B類評估中考慮。

6 標準不確定度評估

6.1 標準不確定度A類評估

標準不確定度的A類評估按表1分別采集數據（試驗重復進行10次，每次需要重新安裝儀器，讀取測量值）。

表1 加速噪聲測定值

10次獨立觀測結果的算術平均值X（取右側測量結果）

式中:Xi為右側單次測量結果。

由貝塞爾公式得到的平均值的試驗標準偏差為s（x）

式中:xi為右側單次測量結果，為10次獨立觀測結果的算術平均值（取右側測量結果）。

在實際試驗過程中，應當嚴格按照規定測量4次，取4次測量結果的算術平均值作為最終測定結果，所以標準不確定度s（）為

所以，測量結果A類標準不確定度U1s（x）為

自由度v=n-1=9，

式中:n為試驗次數。

6.2 不確定度B類評估

6.2.1 聲級計的允許誤差產生的不確定度

聲級計允許誤差為±0.7 dB（A），為均勻分布，包含因子由此得到聲級計不確定度

式中：a1為聲級計允許誤差的絕對值。

聲級計允差所帶來的標準不確定度分量為

6.2.2 聲級校準器允許誤差引起的標準不確定度

式中：a2為聲級校準器允許誤差的絕對值。

聲級校準器對測量噪聲的不確定度貢獻為

7 將標準不確定度進行合成

根據上述數據，計算并帶入表2。

根據表2，考慮到各分量相互獨立，得到合成標準不確定度為

表2 不確定度匯總

8 擴展不確定度

（1）取包含因子k=2，其擴展不確定度為U=2uc=0.9 dB（A）。

（2）測量所得不確定度為80.5 dB（A），U=0.9 dB（A），k=2或80.5 dB（A）±0.9 dB（A），k=2。