Математическая модель входного сигнала акустической системы

Моделирование входного сигнала акустической системы может быть представлено в виде двух составляющих:

- математическая модель формирования акустического сигнала целью,

- математическая модель распространения сигнала в атмосфере.

Математическая модель формирования акустического сигнала целью

Рассмотрим построение математической модели акустического излучения двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Моделирование акустического излучения ДВС базируется на использовании простейшей физической модели, в которой возбуждающий фактор (процесс) посредством импульса воздействует на материальную среду (тело) и передает ей колебательную энергию. Затем она распространяется по среде и достигает ее наружной поверхности, контактирующей с окружающей газовой средой. Колеблющаяся поверхность материальной среды излучает звуковую энергию в окружающее пространство (рисунок 1.1) [1].

Рисунок 1.1 – Модель образования шума двигателя внутреннего сгорания

 

Уровень шума двигателя внутреннего сгорания нормируется по ГОСТ 53838 – 2010.

В качестве нормируемого параметра используется максимальный уровень звукового давления, скорректированный по шкале «А» L_pA, измеренный при работе двигателя на различных режимах. Данный параметр не должен превышать значений, указанных в таблице 1.1. Измерения производят на расстоянии 1 м.

 

Таблица 1.1 – Допустимые значения уровней звукового давления

Тип двигателя	LpA, дБА
V-8 дизель	96
V-8 бензиновый	96
P-4 бензиновый	197

Примечание – данные соответствуют стандарту от 01.01.2012г.

Математическая модель распространения сигнала в атмосфере

Исследование распространения звука в заданных условиях применения проведены на основе ГОСТ 31295.2–2005.

Эквивалентный октавный уровень звукового давления с подветренной стороны L_fT на приемнике рассчитывают для октавных полос со среднегеометрической частотой от 63 до 8000 Гц по формуле

 

LfT = Lw+Dc–A,

(1.1)

 

где L_w – октавный уровень звуковой мощности точечного источника шума относительно опорного значения звуковой мощности, равного 1 пВт, дБ;

D_c –поправка, учитывающая направленность точечного источника шума и показывающая, дБ;

A – затухание в октавной полосе частот при распространении звука от точечного источника шума к приемнику, дБ.

Затухание А в формуле (1.1) рассчитывают по формуле

 

А=А div + А atm + А gr + А bar + А misc,

(1.2)

 

где А _div – затухание из-за геометрической дивергенции (из-за расхождения энергии при излучении в свободное пространство), дБ;

А _atm – затухание из-за звукопоглощения атмосферой, дБ;

А _gr – затухание из-за влияния земли, дБ;

А _ba – затухание из-за экранирования, дБ;

А _misc – затухание из-за влияния прочих эффектов, дБ.

Затухание из-за звукопоглощения атмосферой А _atm, дБ, на расстоянии d, м, от источника определяется по формуле

 

Aatm = a d / 1000,

(1.3)

 

где a – коэффициент затухания звука в октавной полосе частот в атмосфере (таблица 1.2).

 

Таблица 1.2 – Коэффициент затухания звука в атмосфере a в октавных полосах частот

Темп., °С	Отн. Влажн., %	Коэффициент затухания звука в атмосфере a, дБ/км, в октавных полосах со среднегеометрической частотой, Гц
		63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
10	70	0,1	0,4	1,0	1,9	3,7	9,7	32,8	117,0
20	70	0,1	0,3	1,1	2,8	5,0	9,0	22,9	76,6
30	70	0,1	0,3	1,0	3,1	7,4	12,7	23,1	59,3
15	20	0,3	0,6	1,2	2,7	8,2	28,2	88,8	202,0

 

Продолжение таблицы 1.2

Темп., °С	Отн. Влажн., %	Коэффициент затухания звука в атмосфере a, дБ/км, в октавных полосах со среднегеометрической частотой, Гц
		63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
15	50	0,1	0,5	1,2	2,2	4,2	10,8	36,2	129,0
15	80	0,1	0,3	1,1	2,4	4,1	8,3	23,7	82,8

Примечания

1 Коэффициент затухания звука в атмосфере сильно зависит от частоты, температуры и относительной влажности, но слабо зависит от атмосферного давления.

2 При расчете коэффициент затухания в атмосфере усредняют по погодным условиям данной местности.

Анализ способов обработки входного акустического сигнала

ХХХХХХХ

Временной способ обработки

ХХХХХХХ

Спектральный способ обработки

ХХХХХХХ

 

Конструкторская часть

В конструкторской части приведены основные расчеты, подтверждающие работоспособность устройства, а также описаны основные этапы при разработке конструкторской документации.

Разработка схемы электрической функциональной

ХХХХХХХХ