基于虚拟仪器的发动机噪声测试系统
摘要
本文较详细的叙述了利用虚拟仪器技术(Virtual Instrument，简称VI)构建针对汽车或摩托车发动机的噪声测试系统。
本文首先分析了发动机噪声的组成和产生机理；发动机的噪声可分为表面噪声和直接向大气辐射噪声，表面噪声又可分为机械噪声和燃烧噪声。本文指出发动机噪声与发动机转速的直接关系，并且着眼于从发动机整体噪声测试入手，找到发动机噪声源。
其次本文提出将虚拟仪器技术引入了发动机噪声测试，先后设计和选择了测试系统的硬件部分，软件部分。在硬件设计方面，先是选用Microphone作为传声器、完成设计了信号放大电路、选择了合适的数据采集卡，然后是提出利用个人计算机自带的声卡作为简单数据采集卡。在软件设计方面，提出了使用被CAT(计算机辅助测试技术)领域广泛采用的美国NI公司的LabVIEW作为本测试系统软件部分的开发程序，并且编写了一组程序完成测试的控制、信号的滤波、信号的频谱变换以及屏幕显示面板。
最后本文通过采用本测试系统和Spectralab针对某型号发电机用发动机试验，测试了发动机在零负荷和外带400W负荷下的发动机噪声，进行了频谱分析。证明本测试系统能够满足噪声测试及频谱分析的需求，为在发动机测试领域里采用先进的虚拟仪器测试技术提供了理论和实践依据。
This thesis discusses detail about how to research a noise testing system for automobile engine based on virtual instrument (shortly: VI).
Firstly this paper analyses what the automobile engine noise make and how the noise work. The noise of engine includes the noise of surface and the noise of eradiating to atmosphere directly. And the noise of surface make of mechanical noise and the noise of combustion. And the thesis discusses how to test the whole noise of engine and how to find good ways to control the noise of engine.
Secondly this paper gives a way to use the VI to finish the testing work. And the paper discusses how to research the hardware and software of this engine noise testing VI. About the hardware, the paper advises using microphone as sound sensor, researches signal magnify circuit and chooses the feat DAQ Card: bring forward that using the Sound Card as simply DAQ Card. About the software, this paper suggests that using LabVIEW, which is used broadly in CAT field by the American Company-NI, as the basic software program.
At last, this paper records the test about the noise of some generator engine under zero' s or 400W s load via the VI and the Spectralab software. The test process proves that this noise testing Virtual Instrument can fit for testing the noise of automobile engine and for analyzing what engine' s noise include. In the end, this thesis lodges a new concept by researching VI to testing other function of engine not only it' s noise.
本文首先分析了发动机噪声的组成和产生机理；发动机的噪声可分为表面噪声和直接向大气辐射噪声，表面噪声又可分为机械噪声和燃烧噪声。本文指出发动机噪声与发动机转速的直接关系，并且着眼于从发动机整体噪声测试入手，找到发动机噪声源。
其次本文提出将虚拟仪器技术引入了发动机噪声测试，先后设计和选择了测试系统的硬件部分，软件部分。在硬件设计方面，先是选用Microphone作为传声器、完成设计了信号放大电路、选择了合适的数据采集卡，然后是提出利用个人计算机自带的声卡作为简单数据采集卡。在软件设计方面，提出了使用被CAT(计算机辅助测试技术)领域广泛采用的美国NI公司的LabVIEW作为本测试系统软件部分的开发程序，并且编写了一组程序完成测试的控制、信号的滤波、信号的频谱变换以及屏幕显示面板。
最后本文通过采用本测试系统和Spectralab针对某型号发电机用发动机试验，测试了发动机在零负荷和外带400W负荷下的发动机噪声，进行了频谱分析。证明本测试系统能够满足噪声测试及频谱分析的需求，为在发动机测试领域里采用先进的虚拟仪器测试技术提供了理论和实践依据。
This thesis discusses detail about how to research a noise testing system for automobile engine based on virtual instrument (shortly: VI).
Firstly this paper analyses what the automobile engine noise make and how the noise work. The noise of engine includes the noise of surface and the noise of eradiating to atmosphere directly. And the noise of surface make of mechanical noise and the noise of combustion. And the thesis discusses how to test the whole noise of engine and how to find good ways to control the noise of engine.
Secondly this paper gives a way to use the VI to finish the testing work. And the paper discusses how to research the hardware and software of this engine noise testing VI. About the hardware, the paper advises using microphone as sound sensor, researches signal magnify circuit and chooses the feat DAQ Card: bring forward that using the Sound Card as simply DAQ Card. About the software, this paper suggests that using LabVIEW, which is used broadly in CAT field by the American Company-NI, as the basic software program.
At last, this paper records the test about the noise of some generator engine under zero' s or 400W s load via the VI and the Spectralab software. The test process proves that this noise testing Virtual Instrument can fit for testing the noise of automobile engine and for analyzing what engine' s noise include. In the end, this thesis lodges a new concept by researching VI to testing other function of engine not only it' s noise.
引文
[01] 钱人一 编著 汽车发动机噪声控制 同济大学出版社 1997
[02] 沙云东、盛元生 用声强法测量内燃机噪声有效性的研究 内燃机工程 2001(1)
[03] 舒歌群、郝志勇、谭从民 内燃机噪声测量中的声强测试技术。天津：内燃机学报 1998(1)
[04] 徐兀 汽车振动和噪声控制 人民交通出版社 1987
[05] 史路 汽车噪声机控制技术的发展与应用 汽车拖拉机 1992
[06] 韩曾晋 自适应控制 清华大学出版社 1999
[07] 刘明俊，杨壮志等．计算机控制原理与技术．国防科技大学出版社 1999
[08] 熊光愣，沈被娜等 控制系统仿真与模型处理 科学出版社 1993
[09] 庞华廷、于宏祖、洪德利 4102Q型柴油机噪声的分析与控制 《柴油机》 2001
[10] 周新祥 噪声控制及应用实例 1999
[11] 陈际达 线性控制系统 中南工业大学出版社 1987
[12] 张晓华 控制系统数字仿真与CAD 机械工业出版社 1999
[13] 卢文祥，杜润生 工程测试与信息处理 华中理工大学出版社 1994
[14] 张乃国 编著 实用电子测量技术 电子工业出版社 1996
[15] 刘乐善 微型计算机接口技术原理应用 华中理工大学出版社 1999
[16] 康华光 电子技术基础 高等教育出版社 1999
[17] 庄继德 汽车电子控制系统工程 北京理工大学出版社 1998
[18] 沙云东、盛元生 航空涡轮发动机台驾试验声强测试技术研究 中国航空科技报告 1997
[19] 黎苏 黎晓鹰 黎志勤 著 汽车发动机动态过程及其控制 人民交通出版社 2000．8
[20] [日]正田英介 自动控制 科学出版社 2001
[21] 饶天任 江太辉 数字信号处理 华中理工大学出版社 2000
[22] 赵锦辉 郭世明 虚拟仪器在柴油发电机组试验系统中的应用 电力机车技术 2002年7月 第25卷第4期
[23] 贾忠湖 李本威 发动机自动测试系统的虚拟仪器技术 《燃气涡轮试验与研究》 2001年第14卷
[24] 王宏伟、刘清华、王哲 虚拟仪器技术在发动机测试系统的应用研究《柴油机*Diesel Engine》2001年第5期
[25] 严蔚敏 数据结构 清华大学出版社 1997
[26] 张福炎 程序员级程序设计 清华大学出版社 1997
[27] 李春保 数据结构 习题与解析 清华大学出版社 2001
[28] [苏]B．H．鲁卡宁等 汽车噪声控制 SS号：10152823 1991
[29] 秦文新 程熙 叶霭云 汽车排气净化与噪声控制 SS号10194203 1999
[30] 周湧麟 李树珉 汽车噪声原理、检测与控制 SS号：10189384 1995
[31] 朱孟华 内燃机振动与噪声控制 机械工业出版社 1995年10月
[32] 杨素行 微机原理与应用 清华大学出版社 2000
[33] 周明德 微型计算机硬件软件及应用 清华大学出版社 2000
[34] 董敬等 汽车拖拉机发动机 机械工业出版社 1998
[35] 《汽车工程》 《汽车技术》 《汽车科技》 《北京汽车》 等以及各类网络相关资源
[36] 贾忠湖 李本威 发动机自动测试系统的虚拟仪器技术 《燃气涡轮试验与研究》2001年第14卷
[37] 张玉明等 计算机控制系统分析与设计 中国电力出版社 2000
[38] 邓振杰 齐建玲等 基于LabVIEW构建虚拟仪器系统 华北航天工业学院学报 2001年9月第11卷第3期
[39] 徐英雷 郭世明 虚拟仪器在机车轮对磨合试验系统中的应用 内燃机车 2001年12月第12期
[40] 邵威 刘万峰 张慎良 声强法在发动机噪声测试中的应用与研究 西安公路交通大学学报 1997年第二期
[41] 胡政，温熙森，陈循 基于小波变换的发动机噪声诊断 中国机械工程 2001年S1期 光盘号：SCTC0112
[42] 黄雄健 汽车发动机噪声的综合治理 《内燃机》 2001年第05期 光盘号：CTC0111
[43] 蓝军 陈锦祥 张殿昌 王伟生 王海铭 125mL摩托车发动机噪声分析 《小型内燃机》2000年第04期 光盘号：SCTC0011S2
[44] 刘燕燕 吴杰长，郭文勇 《车船用内燃发动机噪声污染及其控制》2000年第02期 光盘号：SCTB0008
[45] 付金良 施荣明 《MIL-STD-810D发动机噪声诱导设备振动的经验公式研究》 《电子产品可靠性与环境试验》1999年第03期 光盘号：SCTA9901
[46] 葛蕴珊 吴思进 刘福水等 两冲程发动机轿车的噪声控制 《Journal of Beijing Institute of Technology》 1998年02期
[47] 王海军 降低发动机排气噪声的新型材料—蜂窝陶瓷 《汽车工艺与材料》 2000年
[48] 马秀兰 罗小川 浦军等 仪器仪表结构虚拟设计研究 光学-精密工程 2001年8月
[49] 王培霞 贾育秦 毕友明 在虚拟仪器平台上构建便携式车辆综合测试系统 太原重型机械学院学报 2001年6月第22卷第2期
[50] 童兵 卢青春 虚拟仪器技术在发动机台架试验测量控制系统中的应用 公路交通科技 2000年2月
[51] 宋同根 李文学 基于虚拟仪器的场强测量系统设计与实现 计算机测量与控制 2002年10月
[52] 许峻峰 徐英雷 郭世明等 基于虚拟仪器的机车控制电源柜测控系统 机车电传动 2001年第2期
[53] 王赞松 许洪国 基于虚拟仪器的汽车电控系统智能检测仪 公路交通科技 2002年6月
[54] 江发潮 曹正清 面向车辆传动系的发动机虚拟试验系统 中国农业大学学报 2002年7月
[55] 韩文 虚拟仪器技术在发电机组启动试验中的应用 华东电力 2000年第10期
[02] 沙云东、盛元生 用声强法测量内燃机噪声有效性的研究 内燃机工程 2001(1)
[03] 舒歌群、郝志勇、谭从民 内燃机噪声测量中的声强测试技术。天津：内燃机学报 1998(1)
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[17] 庄继德 汽车电子控制系统工程 北京理工大学出版社 1998
[18] 沙云东、盛元生 航空涡轮发动机台驾试验声强测试技术研究 中国航空科技报告 1997
[19] 黎苏 黎晓鹰 黎志勤 著 汽车发动机动态过程及其控制 人民交通出版社 2000．8
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[21] 饶天任 江太辉 数字信号处理 华中理工大学出版社 2000
[22] 赵锦辉 郭世明 虚拟仪器在柴油发电机组试验系统中的应用 电力机车技术 2002年7月 第25卷第4期
[23] 贾忠湖 李本威 发动机自动测试系统的虚拟仪器技术 《燃气涡轮试验与研究》 2001年第14卷
[24] 王宏伟、刘清华、王哲 虚拟仪器技术在发动机测试系统的应用研究《柴油机*Diesel Engine》2001年第5期
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[26] 张福炎 程序员级程序设计 清华大学出版社 1997
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[49] 王培霞 贾育秦 毕友明 在虚拟仪器平台上构建便携式车辆综合测试系统 太原重型机械学院学报 2001年6月第22卷第2期
[50] 童兵 卢青春 虚拟仪器技术在发动机台架试验测量控制系统中的应用 公路交通科技 2000年2月
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