噪聲和振動感測制造技術

本發明專利技術提供一種噪聲和振動感測系統和方法，該方法包括由加速度傳感器裝置生成代表作用在所述加速度傳感器裝置上的加速度、運動和振動中的至少一個的至少兩個感測信號，其中所述感測信號具有其是所述感測信號和由所述加速度傳感器裝置產生的噪聲的最大振幅之間的比率的動態范圍，以及總和所述至少兩個感測信號以提供和信號，其中所述和信號包括由所述加速度傳感器裝置產生的噪聲，并且其中所述和信號具有其是所述和信號和包括在所述和信號中的所述噪聲的最大振幅之間的比率的動態范圍，所述和信號的所述動態范圍大于所述感測信號的所述動態范圍的算術平均值。

【技術實現步驟摘要】

本公開涉及噪聲和振動感測系統，特別用于主動道路噪聲控制系統、主動道路噪聲控制系統和噪聲和振動感測方法中。專利技術背景陸基車輛在道路和其它表面上行駛時會產生稱為道路噪聲的低頻噪聲。甚至在現代車輛中，車廂乘員可暴露于道路噪聲，該道路噪聲通過例如輪胎-懸架-殼體-車廂路徑的結構并通過例如輪胎-殼體-車廂路徑的空氣傳播路徑傳送到車廂。理想的是降低由車廂乘員所經受的道路噪聲。主動噪聲、振動和聲振粗糙度(NVH)控制技術(也被稱為主動道路噪聲控制(RNC)系統)可用于在如主動減振技術中不修改車輛的結構的情況下減少這些噪聲分量。然而，用于道路噪聲消除的主動減噪技術可在整個車輛結構中需要非常特定的噪聲和振動(N&V)傳感器裝置，以便觀察道路噪聲相關的噪聲和振動信號。
技術實現思路
示例性噪聲和振動感測系統包括加速度傳感器裝置，所述加速度傳感器裝置包括至少一個加速度傳感器并被構造來生成代表作用在加速度傳感器裝置上的加速度的至少兩個感測信號，其中感測信號具有其是感測信號和由加速度傳感器裝置產生的噪聲的最大振幅之間的比率的動態范圍。噪聲和振動感測系統還包括求和模塊，所述求和模塊被構造來總和至少兩個感測信號以提供和信號，其中和信號包括由加速度傳感器裝置產生的噪聲，并且其中和信號具有其是和信號和包括在和信號中的噪聲的最大振幅之間的比率的動態范圍，和信號的動態范圍大于感測信號的動態范圍的算術平均值。示例性道路噪聲控制系統包括噪聲和振動感測系統、道路噪聲控制模塊和至少一個揚聲器。示例性噪聲和振動感測方法包括：由加速度傳感器裝置生成代表作用在加速度傳感器裝置上的加速度、運動和振動中的至少一個的至少兩個感測信號，其中感測信號具有其是感測信號和由加速度傳感器裝置產生的噪聲的最大振幅之間的比率的動態范圍。所述方法還包括總和至少兩個感測信號以提供和信號，其中和信號包括由加速度傳感器裝置產生的噪聲，且其中和信號具有其是和信號和包括在和信號中的噪聲的最大振幅之間的比率的動態范圍，和信號的動態范圍大于感測信號的動態范圍的算術平均值。附圖簡述通過閱讀對附圖的非限制性實施方案的以下描述，可更好地理解本公開，其中相同的元件用相同的參考數字指代，其中如下：圖1是示出示例性簡單單通道主動道路噪聲控制系統的示意圖；圖2是示出示例性簡單多通道主動道路噪聲控制系統的示意圖；圖3是示出具有多個單軸傳感器的示例性傳感器裝置的示意圖；圖4是示出具有多軸傳感器的示例性傳感器裝置的示意圖；圖5是示出具有以特定模式布置的多個傳感器的示例性傳感器裝置的示意圖；圖6是示出每個都具有諧波分量和噪聲分量的兩個示例性感測信號的圖；圖7是示出示例性求和電路的框圖；和圖8是示出示例性噪聲和振動感測方法的流程圖。具體實施方式噪聲和振動傳感器將參考輸入提供至主動RNC系統，例如，多通道前饋主動道路噪聲控制系統，作為用于生成降低或消除道路噪聲的抗噪聲的基礎。噪聲和振動傳感器可包括加速度傳感器，諸如加速度計、測力計、測力傳感器等。例如，加速計是測量固有加速度的裝置。固有加速度與坐標加速度不一樣，固有加速度是速度的變化率。加速度計的單軸模型和多軸模型可用于檢測固有加速度的幅度和方向，并且可用于感測定向、坐標加速度、運動、振動和沖擊。空氣和結構傳播的噪聲源由噪聲和振動傳感器監測，以便提供0Hz和1kHz之間的最高可能的道路噪聲降低(消除)性能。例如，用作輸入噪聲和振動傳感器的加速度傳感器可設置在車輛之間以監測懸架和用于總體RNC的其它輪軸組件的結構性能。在從0Hz延伸到約500Hz的頻率范圍內，測量空氣傳播的道路噪聲的聲音傳感器可用作參考控制輸入。此外，兩個麥克風可放置在接近乘客的耳朵的頭枕處以在雙聲道降低或消除的情況下提供一個誤差信號或多個誤差信號。前饋濾波器被調整或調適來實現兩耳處的最大噪聲降低或噪聲消除。簡單的單通道前饋主動RNC系統可如圖1所示構造。源自在路面上移動的車輪101的振動由懸架加速度傳感器102檢測，所述懸架加速度傳感器與機動車輛104的懸架裝置103機械地耦接并輸出表示所檢測的振動的噪聲和振動信號x(n)，并且因此與車廂內可聽到的道路噪聲關聯。同時，表示存在于車輛104的車廂中的噪聲的誤差信號e(n)由布置在車廂內的座椅(例如，駕駛員的座椅)的頭枕106中的麥克風105檢測。根據傳遞特性P(z)將源自車輪101的道路噪聲機械地傳遞到麥克風105。可控濾波器108的傳遞特性W(z)由自適應濾波控制器109控制，自適應濾波控制器可基于由濾波器110的傳遞特性F'(z)過濾的誤差信號e(n)和道路噪聲信號x(n)根據已知的最小均方(LMS)算法來運算，其中W(z)＝-P(z)/F(z)。F’(z)＝F(z)并且F(z)表示揚聲器和麥克風105之間的傳遞函數。具有相位與車廂內可聽到的道路噪聲的相位相反的波形的信號y(n)由可控濾波器108和濾波控制器109形成的自適應濾波器基于因此確定的傳遞特性W(z)和噪聲和振動信號x(n)生成。根據信號y(n)，相位與車廂內可聽到的道路噪聲的相位相反的波形然后由揚聲器111(其可布置在車廂中)生成，以由此降低車廂內的道路噪聲。為簡單起見，上述示例性系統采用直接的單通道前饋x濾波的LMS控制結構107，但也可應用其它控制結構，例如，多通道結構，其具有多個附加通道、多個附加噪聲傳感器112、多個附加麥克風113，和多個附加揚聲器114。圖2示出其是能夠抑制來自多個噪聲和振動源的噪聲的多通道型主動道路噪聲控制系統的主動道路噪聲控制系統200。主動道路噪聲控制系統200包括多個(n)噪聲和振動傳感器201、多個(1)揚聲器202、多個(m)麥克風203和自適應控制電路204(其操作以最小化來自噪聲和振動源的噪聲(主噪聲)和消除噪聲(次噪聲)之間的誤差。自適應控制電路204可包括為每個揚聲器202提供的多個控制電路，所述控制電路產生用于消除來自對應噪聲和振動源的噪聲的消除信號。在常規主動RNC系統中，待降低的噪聲的頻率范圍被限于低頻率范圍。即，常規系統不意欲在其整個頻率范圍內降低噪聲。此外，雖然預期在寬頻率范圍內處理噪聲，但是在這些系統中使用的自適應數字濾波器具有能夠僅降低低頻噪聲分量這樣的特性。在本文所公開的主動RNC系統中，傳感器的精心布置允許更靈敏和更廣泛的操作頻率范圍。在加速度傳感器的動態范圍(即，由傳感器輸出的信號和源自傳感器且包含在傳感器輸出的信號中的噪聲的最大振幅之間的比率)(即，信噪比)不夠時，如上所述的RNC系統可表現出有限的降噪能力，如用于懸架設置和振動控制的常規加速度傳感器的情況。然而，提供具有更好動態范圍的傳感器相當昂貴。在下文中，描述了允許在主動道路噪聲系統中使用具有小動態范圍的加速度傳感器的簡單方法。參考圖3，多個(即，至少兩個)加速度傳感器(本實施例中是四個(相同的)加速度傳感器301-304)連接至求和模塊305，所述求和模塊總和由加速度傳感器301-304提供的感測信號306-309，并輸出代表感測信號306-309的總和的和信號310。加速度傳感器301-304可以是單向傳感器，即，僅在一個單一方向(諸如給定坐標系x-y-z的x方向(本文中稱為在此方向上指向))上具有其最大靈敏度的傳感器。相反，多向傳本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種噪聲和振動感測系統，其包括：加速度傳感器裝置，其包括至少一個加速度傳感器并被構造來生成代表作用在所述加速度傳感器裝置上的加速度的至少兩個感測信號，其中所述感測信號的動態范圍是所述感測信號和由所述加速度傳感器裝置產生的噪聲的最大振幅之間的比率；和求和模塊，其被構造來將所述至少兩個感測信號相加以提供和信號，其中所述和信號包括由所述加速度傳感器裝置產生的噪聲，并且其中所述和信號的動態范圍是所述和信號與包括在所述和信號中的所述噪聲的最大振幅之間的比率，所述和信號的所述動態范圍大于所述感測信號的所述動態范圍的算術平均值。

【技術特征摘要】
2015.09.15 EP 15185236.51.一種噪聲和振動感測系統，其包括：加速度傳感器裝置，其包括至少一個加速度傳感器并被構造來生成代表作用在所述加速度傳感器裝置上的加速度的至少兩個感測信號，其中所述感測信號的動態范圍是所述感測信號和由所述加速度傳感器裝置產生的噪聲的最大振幅之間的比率；和求和模塊，其被構造來將所述至少兩個感測信號相加以提供和信號，其中所述和信號包括由所述加速度傳感器裝置產生的噪聲，并且其中所述和信號的動態范圍是所述和信號與包括在所述和信號中的所述噪聲的最大振幅之間的比率，所述和信號的所述動態范圍大于所述感測信號的所述動態范圍的算術平均值。2.根據權利要求1所述的噪聲和振動感測系統，其中所述噪聲傳感器裝置包括至少兩個單向加速度傳感器，所述至少兩個單向加速度傳感器中的每個都被構造來生成一個感測信號。3.根據權利要求1或2所述的噪聲和振動感測系統，其中所述噪聲傳感器裝置包括至少一個多向加速度傳感器，所述至少一個多向加速度傳感器被構造來生成至少兩個感測信號。4.根據權利要求1至3中任一項所述的噪聲和振動感測系統，其中所述噪聲傳感器裝置包括相鄰加速度傳感器的陣列。5.根據權利要求1至4中任一項所述的噪聲和振動感測系統，其中所述噪聲傳感器裝置包括具有相同方向的加速度傳感器。6.根據權利要求1至5中任一項所述的噪聲和振動感測系統，其中所述噪聲傳感器裝置包括相同傳感器。7.根據權利要求6所述的噪聲和振動感測系統，其中所述噪聲傳感器裝置包括具有不同方向的加速度傳感器。8.一種道路噪聲控制系統，其包括根據權利...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M克里斯托夫，
申請(專利權)人：哈曼貝克自動系統股份有限公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE