Hoàn thiện thiết kế, công nghệ chế tạo và lắp ráp dòng xe mini buýt thông dụng 6 8 chỗ ngồi mang nhãn hiệu việt nam thí nghiệm 04 thí nghiệm về rung vỏ xe và tiếng ồn

BCN
VSAE
CATD
Bộ Công nghiệp
Hội Kỹ s ô tô Việt Nam
Trung tâm phát triển công nghệ ô tô
=====o0o=====

Báo cáo tóm tắt khoa học kỹ thuật Dự án

Hoàn thiện thiết kế, Công nghệ chế tạo và lắp ráp dòng xe mini
buýt thông dụng 6 ữ 8 chỗ ngồi mang nhn hiệu Việt Nam
Mã số: KC.05.DA.13

Phần thí nghiệm

Thí nghiệm: 04
Thí nghiệm về rung vỏ xe
và tiếng ồn trong cabin

6091-11
07/9/2006

Hà Nội, 06-2006
Bản quyền 2006 thuộc Trung tâm Phát triển Công nghệ Ô tô
Đơn vị sao chép toàn bộ hoặc từng phần tài liệu này phải gửi đến Giám đốc Trung
tâm Phát triển Công nghệ ô tô trừ trờng hợp sử dụng với mục đích nghiên cứu


Mục lục

1. Đặt vấn đề..........................................................................................................1
2. Đặc điểm quá trình đo và phân tích tín hiệu rung, ồn .......................................2
2.1 Tín hiệu đo ......................................................................................................2
2.2 Đặc trng kỹ thuật đo rung, ồn ô tô .........................................................5
2.3 Biểu diễn các đại lợng đo theo thời gian khi đo rung và ồn ở ô tô ........5
2.4 Phân tích tín hiệu đo .................................................................................7
2.5 Sơ đồ đo rung, ồn ....................................................................................10
2.6 Phơng pháp đo.......................................................................................14
3. Thí nghiệm ồn, rung .......................................................................................14
3.1 Mục đích thí nghiệm ...............................................................................14
3.2 Các thông số cần xác định đợc sau thí nghiệm ....................................15
3.3 Phơng pháp thí nghiệm .........................................................................15
3.4 Chuẩn bị xe thí nghiệm ...........................................................................15
3.5 Thiết bị vật t thí nghiệm .......................................................................16
3.6 Địa điểm, thời gian, điều kiện, sơ đồ thí nghiệm....................................20
3.7 Các bớc thực hiện thí nghiệm ..............................................................22
3.8 Các nội dung thí nghiệm .........................................................................22
3.9 Kết quả thí nghiệm..................................................................................25
3.10 Tính toán, xử lý kết quả đo ...................................................................25
3.11 Đánh giá kết quả thí nghiệm .................................................................29
3.12 Một số hình ảnh về thí nghiệm ............................................................32
Phần phụ lục


1. Đặt vấn đề
Rung động và tiếng ồn có quan hệ mật thiết với nhau. Tiếng ồn là một phần
năng lợng rung động của kết cấu truyền vào không khí gây ra sự biến thiên áp
suất tác động đến các cơ quan thính giác của con ngời. Tiếng ồn, rung động và
tiếng va đập (NVH) ở ô tô có ảnh hởng xấu đến con ngời trờng.
Trong ô tô, rung động và tiếng ồn là các thuộc tính cố hữu, luôn tồn tại

cùng với các quá trình động học của xe mà không bao giờ có thể triệt tiêu đợc.
Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về NVH đều có mục đích giảm tối đa
các ảnh hởng của nó, nâng cao chất lợng và tiện nghi của xe.
Đánh giá các tiêu chí NVH phải tiến hành qua các phép đo thực nghiệm,
thờng là đo rung động của các hệ thống, cụm và đo tiếng ồn của chúng cũng
nh của toàn xe. Đo rung động và tiếng ồn của ô tô là một trong các nội dung
quan trọng đánh giá NVH, trong quá trình sản xuất, đánh giá kiểm định cũng
nh trong bảo dỡng sửa chữa xe. Đo rung động thờng nhằm đánh giá trạng
thái làm việc theo đặc tính của các hệ thống, các cụm, xác định nguồn gây ra
tiếng ồn và va đập. Mức rung quá giới hạn cho phép tại các cụm, các hệ thống
thể hiện sự bất thờng trong quá trình vận hành của chúng, dựa trên cơ sở đó để
chẩn đoán các h hỏng có thể xẩy ra. Đo tiếng ồn do các cụm, hệ thống làm
việc, hay do ô tô gây ra (tiếng ồn ngoài, tiếng ồn trong ca bin) nhằm so sánh với
các tiêu chuẩn qui định, xác định các giới hạn cho phép.
Một trong các nội dung thí nghiệm của Dự án là các nghiên cứu đo thực
nghiệm xác định các đặc tính rung của các tấm panel vỏ xe nh là nguồn gây ra
tiếng ồn bên trong ca bin và mức tiếng ồn trong ca bin trong các điều kiện vận
hành của xe.
Đo mức rung và ồn của ô tô, đặc biệt là các loại xe con, xe chở khách đã
đợc tất cả các nhà sản xuất ô tô quan tâm. Mức rung, ồn cho phép của ô tô cũng
đợc hầu hết các hãng sản xuất, các quốc gia thực hiện bằng các tiêu chuẩn
nhằm bảo vệ môi trờng. Một số tiêu chuẩn các nớc trong lĩnh vực này có thể
thấy nh OCT 7495-63 của Liên Xô (cũ) qui định tiếng ồn bên trong xe Buýt;

-1-


SAE J.986 (của Hội kỹ s ô tô Mỹ) qui định mức ồn bên ngoài xe chở khách
Để đánh giá theo các tiêu chuẩn, cần phải tiến hành các phép đo.
Để đo rung các kết cấu ô tô, ngời ta thờng sử dụng phơng pháp đo gián

tiếp với các cảm biến gia tốc kiểu áp điện gắn trực tiếp lên nguồn rung. Đây là
phơng pháp phổ biến nhất hiện nay, đợc các hãng chuyên cung cấp thiết bị đo
nh B&K (Đan Mạch), QUEST (Mỹ), RION (Nhật), STEYR (áo) ứng dụng
Ngoài ra, hiện nay đo rung kết cấu ô tô còn đợc kết hợp với kỹ thuật đo bằng
chụp ảnh giao thoa laser (holographic) nh hãng LMS của Bỉ đã triển khai. Đó là
kỹ thuật phát và thu phản xạ của tia laser từ bề mặt rung của kết cấu, hệ thống đo
không tiếp xúc trực tiếp với nguồn rung.
Để đánh giá mức ồn tổng thể bên ngoài của ô tô, các cảm biến đo âm
thờng đợc đặt cách trục dọc của xe theo đờng chạy ở khoảng cách 7.5 m và
cao 1.2 m so với mặt đờng. Để đo tiếng ồn bên trong vỏ xe ô tô, ngời ta đặt
micrô tại những điểm nằm trên đờng trục của xe ở độ cao 0,7 m tính từ điểm
giữa ghế ngồi. Đối với những ô tô buýt có trên 6 hàng ghế và có cabin tách biệt
thì việc đo tiếng ồn đợc thực hiện bên trên hàng ghế thứ nhất, bên trên hàng ghế
cuối cùng và ở giữa các hàng ghế đó. Trong cabin ngời ta đo mức tiếng ồn phía
trên ghế ngồi của ngời lái xe [4, 13].
Vì nhiều lý do ở nớc ta cha có nhiều các tiêu chuẩn đánh giá rung, ồn đối
với ô tô. Hiện mới chỉ có tiêu chuẩn qui định phơng pháp đo và giới hạn cho
phép của các mức ồn ngoài đối với phơng tiện giao thông đờng bộ trong công
tác đăng kiểm [14].
Một số các báo cáo nghiên cứu gần đây của các tác giả trong nớc [3] cũng
chỉ nghiên cứu khảo sát các vấn đề tiếng ồn giao thông do ô tô phát ra bên ngoài
môi trờng cùng các ảnh hởng của nó. Cha có tài liệu nào đề cập đến tiếng ồn
bên trong, kể cả tiêu chuẩn tiếng ồn trong của các xe chở khách.
2. Đặc điểm quá trình đo và phân tích tín hiệu rung, ồn.
2.1. Tín hiệu đo
Các thông số của tín hiệu có thể thay đổi theo thời gian hoặc thay đổi theo
nhiều đại lợng khác. Tuy nhiên trong kỹ thuật đo lờng nói chung và khi đo
-2-

rung ồn ở ô tô, các tín hiệu đo thờng đều là các tín hiệu thay đổi theo thời gian,
ký hiệu là x(t). Mỗi một đờng cong biểu diễn kết quả đo theo thời gian của một
lần đo đợc gọi là một thể hiện (hình 1).

Hình 1: Một thể hiện của phép đo dịch chuyển theo thời gian
Tín hiệu đo thay đổi theo thời gian có thể chia làm 2 loại: Tín hiệu không
ngẫu nhiên và tín hiệu ngẫu nhiên. Trong đó tín hiệu không ngẫu nhiên chỉ là
trờng hợp riêng của tín hiệu ngẫu nhiên.
Tín hiệu không ngẫu nhiên lại có thể chia thành hai loại: tín hiệu tiền định
và tín hiệu gần tiền định, trong đó tín hiệu tiền định là tín hiệu đã biết qui luật
thay đổi cũng nh giá trị các thông số của nó. Trong thực tế các tín hiệu không
ngẫu nhiên thờng là các tín hiệu gần tiền định, là loại tín hiệu đã biết trớc qui
luật thay đổi theo thời gian nhng không biết một hay vài thông số mà ta cần
phải đo nó.
Tín hiệu ngẫu nhiên là tín hiệu mà giá trị của nó tại mỗi thời điểm là đại
lợng ngẫu nhiên, là một hàm ngẫu nhiên theo thời gian.

Hình 2: Các dạng tín hiệu trong đo lờng

-3-


Khi xét các đặc tính số của tín hiệu ngẫu nhiên, theo [1,2,10], các tính chất
quan trọng nhất của tín hiệu ngẫu nhiên là tính dừng và tính êrgôdic của tín hiệu
ngẫu nhiên dừng.
Một tín hiệu ngẫu nhiên đợc gọi là dừng theo nghĩa hẹp nếu nh hàm mật
độ xác xuất của nó Wn ( x1 , t1 ; x2 , t 2 ;...; xn , tn ) với n bất kỳ, không thay đổi khi dịch
chuyển các thời điểm t1, t2,..tn dọc theo trục thời gian. Tức là với n và bất kỳ ta
luôn có:

Wn ( x1 , t1 ; x2 , t 2 ;...; xn , tn ) = Wn ( x1 , t1 + x + ; x2 , t2 + ;...; xn , tn + )

(1)

Nếu nh đặc tính này không bất biến thì tín hiệu ngẫu nhiên đợc gọi là
không dừng theo nghĩa hẹp.
Một tín hiệu ngẫu nhiên dừng êrgôdic là tín hiệu ngẫu nhiên dừng mà bất
kỳ đặc trng thống kê nào nhận đợc bằng cách lấy trung bình theo tập hợp tất
cả các thể hiện có thể có tại một thời điểm (ví dụ t1) đều bằng đặc tính thống kê
đó khi lấy trung bình theo khoảng thời gian đủ lớn (T) từ một thể hiện duy nhất
của tín hiệu ngẫu nhiên dừng đó.

Xt

-

t1

T

t

Hình 3: Lấy trung bình theo tập hợp và theo thời gian
Do vậy khi đo một tín hiệu ngẫu nhiên để phân tích, thờng phải kiểm tra
tính dừng, tính êrgôdic của tín hiệu đo đợc. Nếu tín hiệu là tín hiệu dừng,
êrgôdic thì phép đo chỉ cần xét một thể hiện duy nhất và lấy trung bình theo
khoảng thời gian T đủ lớn thay cho việc lấy trung bình theo tập hợp nhiều thể
hiện tại một thời điểm, điều mà trong thực tế đo lờng rất khó thực hiện bởi khi
đo thờng chỉ nhận đợc một thể hiện của tín hiệu ngẫu nhiên x(t). Cách kiểm

-4-


tra điều kiện đủ để tín hiệu ngẫu nhiên dừng êrgôdic đợc xét theo kỳ vọng toán,
phơng sai và hàm tơng quan của chúng đợc trình bày kỹ trong [1]. Theo đó,
trong thực tế các tín hiệu ngẫu nhiên phần lớn đều thoả mãn điều kiện dừng,
êrgôdic.
2.2. Đặc trng kỹ thuật đo rung, ồn ô tô
a. Đại lợng đo:
+ Đại lợng mong muốn:
* Dịch chuyển của các tấm panel vỏ xe (độ võng uốn), vận tốc, gia tốc và
tần số dao động của chúng.
* Các mức áp suất âm, mức âm trong ca bin tại các vị trí đầu ngời ngồi.
+ Đại lợng đo trực tiếp:
* Gia tốc dao động vỏ xe
* áp suất âm tại các vị trí đầu ngời ngồi trong ca bin
b. Điều kiện đo:
+ Điều kiện làm việc bình thờng trong dải tốc độ sử dụng của xe ô tô.
+ Điều kiện thời tiết tốt, đảm bảo theo TCVN qui định.
c. Đơn vị đo:
Đơn vị đo hệ SI. m/s2 (gia tốc); N/m2, Pa (áp suất), m (dịch chuyển)
2.3. Biểu diễn các đại lợng đo theo thời gian khi đo rung và ồn ở ô tô
a. Khi đo rung:
- Mức của tín hiệu rung động theo thời gian có thể biểu diễn theo nhiều
cách khác nhau (Hình 4). Để xác định biên độ dao động so với trạng thái cân
bằng ngời ta dùng các giá trị mức đỉnh hoặc mức đỉnh toàn phần. Khi cần xác
định năng lợng của tín hiệu rung, ngời ta thờng sử dụng các giá trị bình
phơng trung bình (RMS).
- Xác định các đại lợng đặc trng rung động:
Các đại lợng đặc trng của rung động là: gia tốc a (m/s2); vận tốc v (m/s);

dịch chuyển d (m). Ba đại lợng này quan hệ chặt chẽ với nhau và nếu biết một
trong ba đại lợng, chúng ta có thể tìm các đại lợng còn lại bằng các biểu thức
tích phân (hoặc đạo hàm) theo thời gian (Hình 5).
-5-


Hình 4: Biểu diễn các giá trị theo thời gian khi đo rung.

Hình 5: Xác định vận tốc và dịch chuyển khi biết gia tốc rung.
b. Khi đo ồn:
Nh trình bày tại các phần trớc, các đại lợng đặc trng khi đo xác định
một nguồn âm là: Công suất P (W); Cờng độ I (W/m2) và áp suất âm p (Pa =
N/m2). Trong trờng âm tự do, khi biết một trong ba đại lợng này, có thể xác
định hai đại lợng còn lại theo công thức đợc trình bày trong hình 6.

Hình 6: Xác định cờng độ theo công suất và áp suất âm
trong trờng âm tự do.

-6-


Do hầu hết các micrô trong các thiết bị đo hiện nay đợc sử dụng có đáp
ứng với áp suất [7,8], nhng cũng nh phần trớc đã phân tích, áp suất âm trong
dải nghe thấy của con ngời là thay đổi trong một phạm vi rất rộng, từ 10-6 Pa
(ngỡng nghe thấy nhỏ nhất) đến 100 Pa (ngỡng đau), khoảng đo theo đơn vị
áp suất thay đổi lớn nh vậy gây phiền toái, phức tạp nên ngời ta dùng thang đo
logarit sẽ thuận tiện hơn. Việc chuyển đổi thang đo nh thế đợc mô tả trong
hình 7.

Hình 7: Chuyển đổi thang đo tuyến tính sang thang đo logarit

2.4. Phân tích tín hiệu đo.
Tín hiệu đo x(t) nh đã trình bày đợc biểu diễn trong miền thời gian, đó là
cách biểu diễn thông thờng nhất. Phân tích tín hiệu trong miền thời gian đợc
gọi là phép phân tích tơng quan. Tuy nhiên, trong các bài toán kỹ thuật nói
chung, tín hiệu đo trong miền thời gian không cung cấp cho chúng ta thông tin
cần thiết, chẳng hạn khi xác định tần số kích thích cộng hởng của kết cấu. Do
vậy, cần phải chuyển đổi để biểu diễn tín hiệu trong miền tần số x(f) với f là
thông số nghịch đảo của thời gian. Phép phân tích tín hiệu trong miền tần số
đợc gọi là phép phân tích phổ.
Thực chất của phép phân tích phổ là tìm hàm mật độ phổ năng lợng Sx(f)
(là hàm biểu diễn sự phân bố năng lợng của tín hiệu dọc theo trục tần số) đợc
định nghĩa: S x ( f ) = X ( f )

2

(2)

Nh vậy để xác định hàm mật độ phổ cần xác định hàm x(f). Có các
phơng pháp sau đây để xác định nó:
-7-


- Nếu x(t) là các tín hiệu tiền định hay gần tiền định, có thể biểu diễn bằng
các biểu thức giải tích thì:

X ( f ) = x(t )e j 2ft dt


(3)

- Nếu x(t) là các tín hiệu ngẫu nhiên dừng, êrgôdit thì cần phải sử dụng
thuật toán biến đổi Furiê rời rạc DFT mà thuật toán tính nhanh của nó là biến đổi
Furiê nhanh FFT.
Phép biến đổi Furiê rời rạc (DFT) đợc viết dới dạng:
N 1

X (n) = Te x(kTe)e jnkTe
k =0

Với T = NTe và Te =

2Te 2
. Khi đó sẽ có:
=
NTe N

N 1

X (n) = Te x(kTe)e

jnk

2
N

(4)

k =0

Trong đó:

Te bớc rời rạc hoá tín hiệu x(t);

- phổ rời rạc của tín hiệu X(f);
Nhợc điểm của DFT là số lợng phép tính quá lớn, do vậy ngời ta thờng
dùng phép biến đổi Furiê nhanh (FFT).
Với một dãy số xk bất kỳ, có thể biến đổi Furiê rời rạc theo biểu thức:
N 1

X n = xk e

jnk

2
N

(5)

k =0

Vì xk cho trớc là một dãy số nên trong biểu thức này không có thành phần
bớc rời rạc hoá Te với N là số chẵn.
Nếu chia xk thành hai dãy số: gi cho các số chẵn và hi cho các số lẻ, mỗi dãy
có N/2 thành phần. Sử dụng DFT cho mỗi dãy số:

Gn =
Hn =

N 1
2

k =0

gk e

N 1
2

hk e

jkn

4
N

jkn

4
N

(6)

(7)

k =0

-8-

xk
X4

X1

X3

X2

X5

X6

X7

X0
t
a)
gk

hk
g2

h0

g1

g3

h1

h2

h3

g0
t

t

b)

c)

Hình 8: Sơ đồ rời rạc hoá thực hiện FFT
Đặt: W = e

j

N 1

X n = xk W

2
N

thì các công thức (5) đến (7) có thể viết lại:
; Gn =

nk

k =0

N 1
2



k =0

g kW

2 nk

; Hn =

N 1
2

hkW 2 nk

(8)

k =0

Tất cả các thành phần của dãy số xk đều có trong dãy gk và hk nên có thể
viết:

Xn =

N 1
2

[g kW

2 kn

k =0

+ hkW

( 2 k +1) n

]=

N 1
2



k =0

g kW

2 kn

+W

n

N 1
2

hkW 2 kn = Gn + W n H n

Công thức (3-9) đúng trong trờng hợp khi n

Xn = G

N
n
2

Xét W = W
n

Vì: W

N
2

=e

+ W nH

N N

n +
2 2

j

2 N
.
N 2

=W

=e

j

n

(9)

k =0

N
N
1. Khi n 1 thì:
2
2

N
2

N

n .
2


.W

N
2

= cos j.sin = 1 . Từ đó có W = W
n



N

n
N
Vậy khi n
thì: X n = G N W 2 H N
n
n
2
2
2

-9-

N

n
2


(10)

.


Giả sử có N giá trị cần tính thì sử dụng DFT thông thờng sẽ phải tính 2N2
phép tính, còn nếu sử dụng FFT số lợng phép tính là

3
N log 2 N . Nếu N>1000
2

thì thuật toán FFT sẽ giảm khối lợng phép tính khoảng 100 lần [1].
Trong thực tế ở các thiết bị đo và phân tích tín hiệu, để xác định hàm mật
độ phổ, ngời ta thờng dùng các bộ lọc tín hiệu theo tần số, với độ rộng các dải
lọc khác nhau [10] nh sẽ đợc trình bày ở phần sau.
2.5. Sơ đồ đo rung và ồn.
Để thực hiện đợc quá trình đo rung và ồn, sơ đồ đo không thể thiếu các
thành phần nh sơ đồ khối cấu trúc nêu ra dới đây:

Hình 9: Sơ đồ khối của mạch đo rung, ồn.
Từng khối trong sơ đồ thực hiện các chức năng nh sau:
2.5.1. Chuyển đổi sơ cấp
Chuyển đổi sơ cấp là thiết bị thực hiện một quan hệ hàm đơn trị giữa đại
lợng vào (không điện) thành một đại lợng ra (đại lợng điện) với một độ chính

xác nhất định. Trong kỹ thuật đo lờng, cần phải cấu thành chuyển đổi sơ cấp để
đảm bảo hàm quan hệ này là tuyến tính. Bộ chuyển đổi đợc đặt trong một vỏ,
hộp có kích thớc và hình dạng khác nhau phù hợp với nơi đặt của điểm đo tạo
thành một dụng cụ gọi là đầu đo (còn gọi là cảm biến hoặc sensor)
a. Chuyển đổi sơ cấp khi đo rung
Thờng sử dụng nhất là các chuyển đổi áp điện thuận, với việc sử dụng các
vật liệu áp điện nh thạch anh, titanatbari vì các chuyển đổi này có các tính
năng tốt nh: đặc tính tuyến tính tốt, khối lợng nhỏ, độ nhạy cao, dải làm việc
rộng, chống va đập tốt, dễ lắp đặt,

-10-


Khi phần tử áp điện bị va đập bởi khối đập với lực biến thiên, trên bề mặt
của nó xuất hiện các điện tích. Các điện tích này trở thành tín hiệu tơng ứng với
lực (gia tốc) va đập. Hình sau đây mô tả đầu đo gia tốc kiểu áp điện B&K 4384
đợc sử dụng trong thí nghiệm.

Hình 10: Cấu tạo và kích thớc của cảm biến gia tốc áp điện B&K 4384
b. Chuyển đổi sơ cấp khi đo ồn
Chuyển đổi sơ cấp khi đo tiếng ồn thờng dùng là các micro dựa trên
nguyên tắc biến đổi điện dung. Nguyên tắc này dựa trên sự tác động tơng hỗ
giữa hai điện cực, tạo thành một tụ điện. Điện dung của tụ điện thay đổi dới tác
dụng của đại lợng vào. Biến thiên của áp suất không khí làm cho màng rung
rung, làm thay đổi khe hở không khí giữa màng rung và tấm sau của tụ điện, kết
quả làm thay đổi điện dung của nó. Hình vẽ dới đây mô tả kết cấu của một
micro kiểu điện dung nh thế.

Hình 11: Kết cấu của micrô kiểu điện dung [8]

-11-


2.5.2. Khuyếch đại
Do tín hiệu đầu ra của các cảm biến có trở kháng cao trong khi mức tín hiệu
nhỏ nên trong mạch đo thờng sử dụng khuyếch đại trớc khi đa vào thiết bị
đo. Chức năng của bộ tiền khuyếch đại là:
- Biến đổi trở kháng
- Khuyếch đại
- Chuyển tín hiệu ra với độ nhạy phù hợp với thiết bị đo.
Hình dới đây thể hiện một bộ tiền khuyếch đại cho micro kiểu điện dung

Hình 12: Micro với bộ tiền khuyếch đại
2.5.3. Bộ lọc tín hiệu
Nh đã trình bày ở trên, tín hiệu đo đợc theo thời gian nhiều khi không
cung cấp đủ các thông tin cần thiết, khi đó cần tiến hành phân tích phổ, thực chất
là tìm hàm mật độ phổ của chúng. Trong các thiết bị đo, thờng sử dụng các bộ
lọc tần số với thang đo tần số tuyến tính hoặc lôgarit. Đặc trng của mỗi bộ lọc
là băng thông (độ rộng) tần số B = f2 - f1 với tần số trung tâm f0. Hình dới mô tả
các đặc trng của bộ lọc lý tởng và thực tế.
Một bộ lọc lý tởng chỉ cho các tín hiệu có tần số nằm trong băng thông (từ
f1 đến f2) đi qua nó. Các bộ lọc tần số trong thực tế cho phép cả những tín hiệu
nằm ngoài băng thông đi qua, tuy rằng hình dạng của nó bị suy biến. Băng thông
của các bộ lọc trong thực tế có thể chia làm hai loại: loại băng thông 3 dB và loại
băng thông lọc nhiễu.

-12-


Hình 13: Các đặc trng của bộ lọc tần số

Khi phân tích phổ, kết quả phân tích đợc biểu diễn trong các dải tần số có
độ rộng nhất định. Thờng dùng nhất hiện nay là các bộ lọc có tỷ lệ phần trăm
độ rộng không đổi (CPB Constant Percentage Pandwidth). Độ rộng của dải
đợc xác định bởi tỷ lệ phần trăm của tần số trung tâm. Độ rộng của dải sẽ tăng
khi tần số trung tâm tăng lên theo thang đo. Tần số trung tâm của dải đợc lấy là
tần số trung bình nhân:

f0 =

f1 f 2

(11)

Trong đó: f1 : Tần số giới hạn dới của dải phổ; f 2 : Tần số giới hạn trên.
Dải tần số có tỷ số f 2 f1 = 2 đợc gọi là dải ốc ta. Nếu f 2 f1 = 3 2 = 1,26
thì chiều rộng của dải bằng 1 3 ốc ta.

Hình 14: Bộ lọc tần số CPB

-13-


2.5.4. Bộ tính toán tách tín hiệu và thời gian trung bình.
Bộ tính toán tách tín hiệu có mục đích nhằm biến đổi tín hiệu đến mức có
thể hiển thị đợc trên màn hình. Ngoài ra, do tín hiệu vào có thể thay đổi, suy
giảm bất thờng làm cho tín hiệu ra liên tục biến thiên nên trong khối này cần
phải có bộ tính toán mức tín hiệu theo thời gian trung bình.
2.5.5. Hiển thị kết quả.
Phơng pháp hiển thị kết quả phổ biến nhất hiện nay là hiển thị số. Phổ
biến nhất là các bộ hiện số bằng LED và tinh thể lỏng với độ phân giải ngày

càng cao.
2.6. Phơng pháp đo
Theo lý thuyết đo lờng kỹ thuật, có các cách thực hiện phép đo nh sau:
đo trực tiếp; đo gián tiếp; đo hợp bộ và đo thống kê.
Các cách đo nói trên có thể đo theo các phơng pháp khác nhau, tuỳ thuộc
vào độ chính xác yêu cầu, điều kiện thí nghiệm và thiết bị hiện có.
Phân loại theo nguyên lý đo thì có 2 phơng pháp:
- Phơng pháp đo biến đổi thẳng
- Phơng pháp đo kiểu so sánh.
3.Thí nghiệm đo ồn rung
3.1. Mục đích
a. Đo tần số, biên độ rung của các tấm panel vỏ xe:
+ Tìm ra các vùng tần số xẩy ra cộng hởng dao động của vỏ xe trong dải
tốc độ sử dụng ở điều kiện hoạt động bình thờng.
+ Xác định biên độ (dịch chuyển) dao động của vỏ xe cho bài toán mô
phỏng lan truyền âm trong ca bin.
b. Đo tiếng ồn trong ca bin tại các vị trí đầu ngời lái xe và hành khách:
+ So sánh, chứng minh với kết quả tính toán lý thuyết của bài toán mô
phỏng lan truyển âm, phân bố tiếng ồn trong ca bin do rung của vỏ xe.
+ So sánh đánh giá mức ồn thực tế trong ca bin với các mức ồn cho phép
theo qui định.

-14-


3.2. Các thông số cần xác định đợc sau thí nghiệm:
a. Các thông số dao động:
+ Biên độ (gia tốc) rung của các tấm vỏ xe.
+ Biên độ (dịch chuyển) dao động của vỏ xe trong quá trình hoạt động.
+ Phổ dao động.

b. Các thông số đo ồn:
+ áp suất âm (Pa), mức áp suất âm LP (dB) trong các dải ốc ta.
+ Mức âm LA (dBA) tại các vị trí đầu ngời lái, đầu hành khách trong xe.
+ Phổ tiếng ồn.
3.3. Phơng pháp thí nghiệm
3.3.1. Phơng pháp đo rung:
+ Sử dụng phơng pháp đo gia tốc rung của các tấm panel cùng với các cảm
biến và thiết bị đo chuyên dụng có khả năng ghi, phân tích để xây dựng đặc tính
biên độ tần số.
+ Xử lý số liệu đo bằng các phần mềm chuyên dụng và toán học nhằm đạt
đợc các thông số theo yêu cầu.
3.3.2. Phơng pháp đo ồn:
+ Sử dụng phơng pháp đo kiểm tra (theo TCVN 5136-90 - đo tiếng ồn ở
những chỗ có ngời).
+ Sử dụng hệ thống đo áp suất âm với bộ lọc tần số.
3.4. Chuẩn bị xe thí nghiệm
3.4.1. Xe thí nghiệm
Xe thí nghiệm là xe mini buýt loại 8 chỗ ngồi đợc sản xuất, lắp ráp tại nhà
máy ô tô Sài Gòn (SAGACO), sản phẩm của dự án khoa học công nghệ cấp Nhà
nớc KC.05.DA.13.
3.4.2. Chuẩn bị kỹ thuật xe thí nghiệm.
Trớc khi thí nghiệm, xe đợc kiểm tra, điều chỉnh toàn bộ tình trạng kỹ
thuật theo tiêu chuẩn đăng kiểm Việt Nam. Các nội dung chuẩn bị xe thí nghiệm
đợc thực hiện tại nhà máy ô tô Mekong Cổ Loa gồm:

-15-


- Rửa xe.
- Kiểm tra đồng bộ của xe.

- Kiểm tra làm việc của động cơ và HTTL.
- Bơm và kiểm tra áp suất lốp.
- Kiểm tra vận tốc và các chỉ số của đồng hồ tốc độ.
- Kiểm tra điều chỉnh hệ thống phanh.
- Kiểm tra điều chỉnh hệ thống lái.
- Kiểm tra nồng độ khí xả.
- Kiểm tra hệ thống đèn chiếu sáng, còi, đèn tín hiệu.
- Kiểm tra sự cố định chắc chắn các cánh cửa, gioăng kính.

Hình 15: Xe thí nghiệm
3.5. Thiết bị, vật t thí nghiệm
3.5.1. Hệ thống kiểm chuẩn đầu đo rung Bruel&Kjaer: Có tác dụng hiệu chuẩn
lại thiết bị đo theo điều kiện hiện trờng, tránh sai số.

Hình 16: Hệ thống
kiểm chuẩn đầu đo

-16-


+ Đầu đo chuẩn 2356401, đầu rung chuẩn 4808 và bộ phát tín hiệu chuẩn
1050.

Hình 17: Đầu đo
Đầu đo

chuẩn 2356401, đầu

Đầu rung

rung chuẩn 4808 và
bộ phát tín hiệu
chuẩn 1050.
Bộ phát tín
hiệu chuẩn

+ Bộ điều khiển phát tín hiệu chuẩn 1050.

Hình 18: Bộ điều
khiển phát tín hiệu
chuẩn 1050

3.5.2. Hệ thống đo rung và ồn B&K: Type PULSE 3560 cùng phần mềm Pulse
LabShop v.4.1.
Hệ thống B&K type PULSE 3560:
- Số hiệu máy:

2085721

- Số kênh đo:

8

- Dải tần phân tích: 0.01 100 kHz

-17-


Hình 19: Hệ thống
B&K type PULSE

3560

+ Phần mềm: Pulse LabShop v.4.1 thiết lập chế độ, lu trữ số liệu đo.

Hình 20: Giao diện
phần mềm Pulse
LabShop v4.1

3.5.3. Sensor đo gia tốc B&K.
+ Sensor gia tốc: B&K type 5958 (số lợng: 03)
- Kiểu: Cảm biến gia tốc áp điện theo nguyên lý dịch chuyển; loại đặc biệt.
- Trọng lợng:

44 gram

- Độ nhạy:

1mV/ms-2 (10mV/g), đạt tiêu chuẩn ANSI S2.11

- Dải tần làm việc:

1 Hz 14000 Hz.

- Mức gia tốc làm việc cực đại: 500g (5000 m/s2)
- Tần số cộng hởng:

45 kHz

- Dải nhiệt độ làm việc:

-500C đến 1000C

- Vật liệu áp điện:

PZ 23

- Vật liệu thân sensor:

Thép AISI 904.L

-18-


Hình 21:
Sensor gia
tốc: B&K
type 5958

+ Sensor gia tốc: B&K type 4384 (số lợng: 03)
- Kiểu: Cảm biến gia tốc áp điện nguyên lý dịch chuyển; loại đa mục đích.
- Trọng lợng:

47 gram

- Độ nhạy:

0.8mV/ms-2 (8 mV/g), tiêu chuẩn ANSI S2.11

- Dải tần làm việc:

1 Hz 10000 Hz.

- Mức gia tốc làm việc cực đại: 600g (6000 m/s2)
- Tần số cộng hởng:

50 kHz

- Dải nhiệt độ làm việc:

-740C đến 2500C

- Vật liệu áp điện:

PZ 23

- Vật liệu thân sensor:

Thép Titan ASTM Gr.2

Hình 22: Sensor
gia tốc: B&K type
4384

3.5.4. Micrô B&K type 4188 và bộ tiền khuyếch đại 2669: (số lợng 02)
- Kiểu:

Micro trờng tự do, chuyển đổi điện dung.

- Kiểu đáp ứng:

Trờng âm tự do và khuyếch tán

- Đờng kính:

1/2 inch

- Độ nhạy:

31.6 mV/Pa.

- Dải tần hoạt động: 8 Hz 12.5 kHz.
- Tiêu chuẩn đáp ứng: IEC 651; ANSI S1.4 1983
- Nhiệt độ làm việc: -300C đến 1250C
- Giới hạn làm việc cực đại: 146 dB
-19-


Hình 23: Micrô B&K
type 4188 và bộ tiền
khuyếch đại 2669

3.5.5. Cáp tín hiệu: Mỗi sợi có chiều dài 10 m

Hình 24: Cáp tín
hiệu B&K

3.5.6. Phần mềm DasyLab 7: Xử lý tín hiệu đo.
3.5.7. Các thiết bị, vật t khác tại nhà máy Mekong:
Dây chuyền kiểm tra; Cầu nâng 4 trụ yasaka 3 T; ắc qui 12 V-60AH;
keo dán; dụng cụ cơ khí cầm tay.

3.6. Địa điểm, thời gian, điều kiện, sơ đồ thí nghiệm
3.6.1. Địa điểm:
+ Chuẩn bị kỹ thuật xe; đo trên Rulô và đo trên cầu nâng đợc thực hiện tại
Nhà máy ô tô Cổ Loa Công ty ô tô Mê Kông, Đông Anh Hà Nội.
+ Đo khi chạy xe trên đờng đợc thực hiện trên quốc lộ 18 (đoạn Nội Bài
Bắc Ninh), do đoạn đờng này có chất lợng tốt, cách xa khu dân c, mật độ
xe thấp nên tiếng ồn ngoài ít ảnh hởng tới kết quả đo.
3.6.2. Thời gian: ngày 15 và 16 tháng 04 năm 2005.
3.6.3. Điều kiện thí nghiệm:
a. Đối với xe:
+ Xe thí nghiệm mới chạy đến 2100 km; đã đợc kiểm tra chuẩn bị kỹ thuật
nh trình bày ở Mục 3.4.2.

-20-


+ Tải trọng xe khi thí nghiệm: 4 ngời/7 ngời.
+ Xe đợc đóng kín các cửa kính; hệ thống điều hoà nhiệt độ đặt ở chế độ
làm việc trung bình.
b. Điều kiện nơi thử nghiệm:
+ Đo trong nhà máy Mê Kông khi toàn bộ nhà máy không làm việc (ngày
nghỉ).
+ Đo trên đờng trong điều kiện thời tiết tốt, đảm bảo các yêu cầu về điều
kiện đo đợc qui định trong TCVN 5136-90: không ma, không có gió mạnh,
đờng khô ráo, nhiệt độ ngoài trời trung bình 270C.
3.6.4. Sơ đồ lắp đặt thí nghiệm trên ô tô:

Hình 25: Sơ đồ bố trí các điểm đo

Hình 26: Sơ đồ lắp đặt thiết bị thí nghiệm

-21-


Ký hiệu
SS 1: Sensor đo rung gắn trên tấm sàn xe (B&K type 5958).
SS 2: Sensor đo rung gắn trên tấm trớc xe (B&K type 5958).
SS 3: Sensor đo rung gắn trên tấm nóc xe (B&K type 5958).
SS 4: Sensor đo rung gắn trên tấm sau xe (B&K type 4384).
SS 5: Sensor đo rung gắn trên tấm phải xe (B&K type 4384).
SS 6: Sensor đo rung gắn trên tấm trái xe (B&K type 4384).
SS 7: Micrô và bộ tiền khuyếch đại đo âm trong cabin (B&K type 4188).
3.7. Các bớc thực hiện thí nghiệm:
1- Lắp đặt thiết bị đo theo sơ đồ. Các cảm biến đo rung đợc đặt trên các
tấm panel chính của các mảng vỏ xe, hớng đo trùng với phơng pháp tuyến của
các tấm; Micrô đo âm đợc đặt tại các vị trí tai ngời lái xe và ở giữa mỗi băng
ghế hành khách, cách mặt ghế 0.7m
2- Đa xe vào vị trí đo (theo bài thí nghiệm: trên rulo, cầu nâng hoặc ngoài
đờng)
3- Đo, ghi tiếng ồn nền.
4- Đa xe đến chế độ làm việc đã định (tăng tốc hoặc giữ ở các tốc độ ổn
định).
5- Tiến hành đồng thời đo rung, ồn ở các chế độ đã định (theo vị trí đo, tốc
độ). ở mỗi chế độ tiến hành đo 5 lần để lấy kết quả trung bình. Ghi lại dữ liệu.
6- Xử lý, phân tích, tính toán các số liệu đo.
3.8. Các nội dung thí nghiệm
Nội dung thí nghiệm bao gồm 3 bài thí nghiệm theo 3 phơng án thử: đo
trên rulô, đo trên cầu nâng và đo trên đờng; nhằm tạo ra những tình huống kích
thích khác nhau làm rung kết cấu vỏ xe.
- Đo trên rulô và cầu nâng có thể loại bỏ ảnh hởng khí động của gió.
- Đo trên rulô để hạn chế ảnh hởng của mấp mô mặt đờng.

- Đo trên câu nâng để loại bỏ hoàn toàn tơng tác của lốp xe với mặt đờng;
có thể tăng tốc mà không cần đổi tay số.

-22-


- Đo trên đờng nh trong điều kiện hoạt động bình thờng của ô tô.
Trong từng phơng án đều tiến hành đo ở các chế độ tốc độ ổn định, chế độ
tăng tốc giống nhau để từ đó rút ra các so sánh, đánh giá kết quả giữa các
phơng án.
3.8.1: Bài Thí nghiệm 1: Đo rung, ồn trên Rulô.
a. Nội dung: Đo gia tốc rung của vỏ xe và áp suất âm trong ca bin khi xe chạy
tại chỗ trên Ru lô, với các chế độ:
- Tăng tốc từ 0 đến 45 km/h; từ 40 đến 80 km/h. (2 chế độ)
- Các tốc độ ổn định: 30, 40, 50, 60, 70, 80 km/h (6 chế độ)
b.T chc ghi s liu o
Bảng 1: Tổ chức ghi số liệu khi đo trên Ru lô
Trờn rulụ
Ch
Vn
(km/h)
Tờn file

tc

Tng tc
V t 0-45

V t 40-80

time(on)_V45.asc

time(on)_V80.asc

Chy n nh
V: 30; 40; 50; 60;
70; 80
time(on)_Vk.asc

time(rungi)_V45.asc time(rungi)_V80.asc time(rungi)_Vk.asc
(i=1..6)

(i=1..6)

(i=1..6;k=30,...,80)

3.8.2: Bài Thí nghiệm 2: Đo rung, ồn trên cầu nâng.
a. Nội dung: Đo gia tốc rung của vỏ xe và áp suất âm trong ca bin khi nâng xe
trên cầu nâng 4 trụ iyasaka, với các chế độ:
- Tăng tốc từ 0 đến 45 km/h; từ 40 đến 80 km/h. (2 chế độ)
- Các tốc độ ổn định: 30, 40, 50, 60, 70, 80 km/h (6 chế độ)

-23-