汽车加速行驶车外噪声试验的不确定度评定
2018-04-08薛松
薛松
身份证号：320102198403052059 江苏 南京 210000
1 项目名称
汽车加速行驶车外噪声试验不确定度评定
2 分析
2.1 分析地点
南京某试验场
2.3 分析对象
汽车加速行驶车外噪声试验
2.4 分析依据
依据GB1495-2002《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》中加速行驶车外噪声试验的要求。
2.5 分析设备
LA-1210精密声级级，编号研S-02003，并且在检验内
2.6 分析人员
薛松
3 不确定度评定和结果
3.1 不确定度来源的分析
为了正确执行GB1495-2002《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》必需弄清楚影响车外加速噪声测定值的各种因素，初步分析影响因素如下：
3.1.1 影响随机误差的因素
3.1.1.1 风的影响
测量时声级计高度的风速不应超过5 m/s。风速高时会产生附加噪音，也会改变声场分布，因此在测量加速噪声时，应尽量避免较高风速或阵风对检测结果带来的影响。
3.1.1.2 环境温度的影响
当试验气温差异较大时，车辆加速性能变化较大，经而影响试验结果。一般为冬季试验结果影响较大。
当温度变化较大时对声级计灵敏度有一定影响。但是由于地区实际温度变化不会超过10 ℃，因此对检测结果影响很小，可以忽略不计。
3.1.1.3 发动机转速或车速的影响
按照GB1495-2002进行测量时，汽车进线时的发动机转速大小对测量值有很大影响。分析表明，转速变化100r/min时，测量值变化0.7dB，而发动机转速对应车速的，关于它对噪声测量值的影响又体现在车速仪的误差上。
3.1.1.4 加速起始点位置的影响
提前加速和滞后加速都对试验结果有影响：提前加速相当于提高发动机进线转速，滞后加速相当于降低了发动机的转速，这将会对噪声产生影响。一般熟练的性能试验驾驶员都能把加速起始点位置的误差控制在±1m。
3.1.1.5 汽车偏离中心线的影响
在加速行驶车外噪声测量时，我们还要考虑到汽车偏离中心线的印象，这里假设汽车偏离中心线±0.1m，如图1所示。则根据声压自由场衰减反比定律：
图1 汽车最大噪声位置
3.1.1.6 被测车辆技术状况的影响
按国标GB1495—2002进行测定时，在开始测量之前，被测汽车的技术状况应符合该车型的技术条件(特别是该车的加速性能)和GB／TI2534的有关规定(包括发动机温度、调整、燃油、火花塞等)。预热发动机，使其油温和水温等达到正常状态：检验轮胎静止充气气压是否符合该车辆技术要求。
3.1.2 影响不确定性系统误差的因素
仪器的误差是构成不确定性系统误差的主要因素。在噪声测量中，下面的各种因素影响着确定性系统误差。
3.1.2.1 传声器声场类型的影响
传声器类型很多，用于声学测量的多为电容式传声器。这种传声器可分为自由场型、压力场型和随机入射三种型式。测量汽车车外加速噪声，应选择自由场型传声器。一般声级计配用的均为自由场型传声器。对于配用自由场型传声器的声级计，在混响场中使用时，应加装无随机入射修正器。
3.1.2.2 传声器入射方向的影响
在自由场条件下，使用自由场型传声器时，应将其垂直对着声源。如在自由场中采用随机入射传声器时，传声器轴线应与声波入射方向成70°～80°夹角，这时可获得最佳相应。当频率在1kHz以上时，声传播方向与传声器轴线的角度对测值的影响是很大的。在测量汽车加速噪声时，由于入射角不断变化，声波来自几个方向，则在该场合下使用自由场型传声器会使噪声测量值比实际值低，因此应在传声器前段加装随机入射修正器，以改善仪器的全方向性。
3.1.2.3 时间计权的影响
一般声级计都有两个时间计权档，即“快”档和“慢”档。在被测噪声为大幅度变化情况下，这两个档位下的测量值有很大差别。如果所测噪声虽为变化信号，但所需的是其平均值，则此时最好应用“慢”档。若该噪声波动小于4dB时，为了正确读取数据，时间计权应选择“快”档。如果用普通声级计测取瞬变噪声或噪声最大值时，声级计时间计权必须位于“快”档，否则将会造成较大测量误差。
3.1.2.4 声级计标定的影响
应使用活塞发生器或声级标定器对声级计进行标定，而不使用声级计本身的电标定。活塞发生器的精度为±0.15dB，其工作频率为250Hz。
这类由于测量仪器方面带来的影响最终会体现在声级计的不确定度上。
3.1.2.5 异响的影响
由于汽车是个非常复杂的系统，产生异响的条件包括异物、滚动的杂物、车箱板和汽车的门窗等。这些异物产生的异响都会造成测值的误差。因此在加速测量时应尽量将试验样车调整到最佳状态，避免非系统异响对试验结果造成影响。
3.1.2.6 读测人员及仪器反射的影响
在测量噪声时，人体不仅能阻挡某方面来的声音，而且还会造成反射而引起测量误差。因此在测量时应将声级计装在三脚架上，将其一脚朝向操作者，以使人体与声级计的距离在1m以上，最好使用延伸杆和延伸电缆。实验表明，当身体离开传声器小于1m时，从身体反射的400Hz左右频率可能引起4～5dB的测量误差。
3.1.2.7 测量场地的影响
测量现场至少在50m半径范围内不能有反射物，最好在专用试验跑道或飞机场内进行测定。混凝土跑道因其坚硬粗糙、不吸声、有缝隙，因此测值比在柏油跑道上高2左右。
3.2 汽车加速行驶车外噪声测量不确定度分析
由以上分析可知，影响最终结果测量不确定度的因素主要为非确定性系统误差和随机误差两项。
对车外加速噪声测量的回归分析拟合建立数学模型：
LMAX：车外最大加速噪声（dB）
LC：车外最大加速噪声测量值（dB）
V1：试验实际进线车速（km/h）
V2：试验规定进线车速（km/h）
VP：加速起始点的误差（m）
分析如下图：
3.2.1 A类标准不确定度（UA）
UA主要是重复性误差，这里用相同的车重复测量五次数据，每次重新拆装仪器，计算并取最大值；
这里采用极差法：
序号左侧（dB）右侧（dB）1 80.980.5 2 80.980.6 3 80.880.6 4 81.080.8 5 80.780.5极差R0.30.3
极差法五次测量的极差系数C= 2.33
3.2.2 B类标准不确定度（UB）
B类不确定度来源于仪器的不确定度。使用主要仪器
（1）测试使用声级计标准不确定度（UB1）
属B类评定，按均匀分布估计。我们目前使用的是日本小野LA-1210型声级计，其误差为2级（±1dB），其误差以均匀分布在半径为1dB的区间内，属均匀分布，故引用的标准不确定度为：
（2）测速仪不确定度主要表现在入线起始点的速度上，因此我们这里只要得出出入线起始点速度的误差对噪声测量结果的不确定度贡献就可以了，在前面（3.1.1.3）中已说明，按国标GB1495-2002进行测定时，汽车在规定的档位和速度接近AA`线，其速度变化应控制在±1km/h之内。
据公式：
将ΔV取速度变化最大值±1km/h，这也就是将速度变化对不确定度贡献最大化，但增加了可靠度。
由上式得：
（3）在测量加速度噪声时入线起始点位置的误差根据（3.1.1.4）的试验分析一般都控制在±1m，据公式由LMAX对求偏导，LC和就是常数，得：
（4）与测量使用仪器及测量相关影响有关的不确定度UB的计算
3.3 合成标准不确定度评定
合成标准不确定度为
3.4 扩展不确定度为：
4 不确定度评定结论
经过本次分析，车辆加速行驶车外噪声的合成不确定度为0.609dB，扩展不确定度为1.218dB（k=2）。
