在许多国家，对车辆（乘用车、重型卡车、摩托车、建筑设备等）的噪声限值有法定规定，这些限值用于减少人口密集地区的噪声暴露。随着电动汽车的出现，还有额外的最低噪声量级要求，以确保行人安全。
Simcenter Testlab Pass-by通过噪声测试系统用于测量车辆的噪声排放，以确保它们符合法规要求。
Simcenter Testlab Pass-by通过噪声测试系统具有两个功能：
噪声测量：系统在规定距离内通过麦克风测量噪声量级
正确的测试程序：确保车辆按标准规定的方式驾驶，包括车速、加速度、适当的天气和道路条件

图1显示了Simcenter Testlab Pass-by通过噪声测试的现场情况。

图1：车辆在通过噪声测试时经过麦克风的瞬间

本文重点介绍Simcenter Testlab Pass-by通过噪声测试系统的特点和功能。

目录
1.介绍
1.1 Pass-by通过噪声限制
1.2 标准（ISO 362，ISO 6395）
1.3 Pass-by通过噪声测试设置
2.硬件
2.1 采集系统
2.2 无线麦克风
2.3 气象站
2.4 光栅
2.5 光学传感器：Kickdown和RPM
2.6 雷达和GPS
2.7 驾驶员辅助APP
3.软件
3.1 参数设置界面
3.2 结果验证界面
4.配置
4.1 路侧与车内
4.2 外部与内部

1.介绍
通过噪声测试是为了确保车辆符合法规规定的噪声排放要求。

1.1 Pass-by通过噪声限制
随着时间的推移，Pass-by通过噪声要求变得越来越具有挑战性，声压级要求呈现降低趋势，如图2所示。

图2：欧洲通过噪声限制要求随着时间的推移而降低

这对于任何全球制造商来说都是一个挑战。即使在某个国家的通过噪声限制较高，因此更容易达到，但如果在限制较低的国家销售同样的产品，则需要相应地设计产品。
不仅噪声量级要求越来越低，因此越来越难以达到，而且按照标准的执行也变得更加复杂。测试考虑因素包括：

• 路面必须具有一定的吸声性能

• 某些要求取决于车辆质量与功率比，必须进行记录

• 车辆的加速度必须严格控制

• 可能需要进行更多测试（测试每个或多个档位，生产样品测试等）

• 每个销售产品的国家可能都有不同的通过程序或限制

• 等等……

1.2 标准、管理机构和法规
多个实体参与管理执行通过噪声测试的程序和要求：
管理机构：联合国（UN）、欧洲经济委员会（ECE）和环保署（EPA）
法规：联邦机动车辆安全标准（美国）、联合国/欧洲经济委员会法规（欧洲）、类型批准测试程序（日本）
标准化组织：执行通过噪声测试的标准由国际标准化组织（ISO）和汽车工程师学会（SAE）维护
部分通过噪声标准如图3所示：

图3：部分通过噪声标准

通过噪声标准的部分列表：

• ISO 362：道路车辆加速噪声测量

• SAE J986：乘用车和轻型卡车的声级

• SAE J366：重型卡车和公共汽车的外部声级

• SAE J1470：公路车辆加速噪声的测量

• ISO 6394和ISO 6395：确定挖掘机械的声功率级

• ISO 5130：测量静止道路车辆发射的声压级

• FMVSS 141：混合动力和电动车辆的最低声音要求

• TRAIS 20：机动车辆噪声测试程序

• UN/ECE Regulation 51.3：外部噪声排放

• UN/ECE Regulation 138：安静道路运输车辆(QRTV)批准规定或车辆最低噪声要求

• ASEP：用于表明生产车辆与ISO过境结果无差异的“额外声排放规定”

1.3 通过噪声测试设置
通过噪声测试的基本设置包括一个室外跑道和固定位置设置的麦克风，如图4所示。

 

图4：ISO 362通过噪声测试（左）和ISO 6395通过噪声测试（右）

车辆以特定速度经过麦克风。在道路的起点和终点处设置光栅，当光束被遮挡时启动和停止采集。

2.硬件
通过噪声测试中几个常用硬件设备如图5所示。

 

图5：用于车辆通过噪声测试的硬件设备

硬件设备的功能和用途将在下一节中描述。

2.1 采集系统
Simcenter SCADAS硬件（图6）用于同时记录所有数据（麦克风、车速、车辆位置、车辆进入、车辆驶出等）。

图6: 用于车辆通过噪声测试的Simcenter SCADAS数据采集系统

在测试期间可能会使用两个数据采集系统，一个在车内，一个在道路侧。根据确切的设置，可能仅使用其中一个采集单元。在其他配置中，两个采集单元可能会结合使用。
这两个SCADAS硬件单元将通过一张特定的板卡 [产品代码 SC-PBN-MOD] 进行通信。这张板卡具有无线功能 ，如图7所示。

 

图7: Simcenter SCADAS通过噪声测试专用板卡

该板卡有助于同步从多个来源收集的数据，包括任何收集到的无线数据（来自麦克风等）。
通过噪声测试涉及行驶的车辆。从车辆（加速度、踩油门状态等）和跑道旁（麦克风、光栅等）可以获得部分数据。SC-PBN板卡通过其无线能力，在跑道旁和车内装置之间同步数据。
例如，SCADAS PBN板卡可以直接使用无线麦克风。

2.2 无线麦克风
希望采用单人操作来减少测试的人力需求。其中一种方法是实时将所有跑道旁的数据发送到车内的采集装置。无线麦克风[产品代码SCM-PBN-WMC]可以实现这一点。无线麦克风外观如图8所示。

 

图8：用于通过噪声测试的无线麦克风有助于实现单人操作

这些麦克风传输基于Sony / Philips数字接口（SPDIF）的无线数字音频信号。

2.3 气象站
通过噪声测试必须在一定范围的环境条件下进行。气象站[产品代码SC-PBN-WS]用于监测测试期间的风速、温度、湿度和道路表面温度，以确保测量结果一致。 气象站外观如图9所示。

 

图9: 用于 Simcenter Testlab 通过噪声系统的气象站

温度和风速会影响通过噪声量级：
温度：温度越低，同一物体的声音量级越高
风速：风吹过麦克风时会导致声音量级增加
如果没有满足适当的气象条件，则测试结果无效。气象站可确保记录这些条件。

2.4 光栅
当车辆驶过麦克风时，测试在麦克风位置前（入口）和后（出口）的指定距离处开始。在入口和出口位置放置三脚架支撑的光栅和反射器（产品代码SC-PBN-LBR），形成横跨车辆行驶路径的光束（图10）。
 

 

图10：光栅和反射器用于创建光束，当车辆经过时会产生触发脉冲信号

当光束被打破时，会产生一个电压脉冲信号。在西门子车辆通过噪声测试系统中，光栅产生的脉冲信号通过单根电线传输到SCADAS数据采集系统。每个光栅产生不同幅度的脉冲信号，这个幅度被用来确定车辆行驶方向。

2.5 光学传感器：Kickdown和RPM
光学传感器 [产品代码SC-PBN-OTS] 在通过噪声测试中非常有用：
Kickdown：车辆必须在道路上的特定位置加速（通过踩油门），可以使用kick-down设备来确定油门被踩下的确切时刻
发动机转速：在许多路噪测试中也必须测量发动机转速
Kickdown和RPM传感器如图11所示。

 

图11：光学RPM和kickdown传感器

这些传感器使用具有反光材料的光束：
对于kickdown，传感器在油门踏板到达特定位置时创建一个触发
对于发动机转速，结合传感器使用曲轴轮上的反光带，当曲轴轮旋转时，会产生脉冲，脉冲之间的时差可以确定发动机转速
kickdown和发动机转速都可以使用CAN总线进行采集。

2.6 速度雷达和GPS
在通过噪声测试过程中需要监测车辆速度。通过噪声测试通常需要特定的速度进行测试。可以使用全球定位系统（GPS）设备[产品代码SC-PBN-GPS]或雷达[产品代码SC-PBN-RAD]来实现，如图12所示。

 

图12：车速设备 - GPS（左）和雷达（右）

可以使用GPS或雷达设备中的一个即可实现车速测试：
雷达：如果永久安装，无需额外操作即可测量车速， 速度自动测量， 易于连接到路侧设置
GPS：必须在每个测试车辆之间移动， 容易在车内测量

2.7 司机辅助APP
与通过噪声测试配合使用的司机辅助APP可以实时指示驾驶员的速度、位置和何时需要加速的信息（图13）。

图13：驾驶员辅助平板电脑APP帮助驾驶员专注于按照标准执行操作

该司机辅助APP不仅会发出声音提示驾驶员何时应加速，还会指示该测试是否按照执行的标准进行。
这种反馈是在测试进行时和后处理中均可以实时给出。

图14：APP通过声音和视觉指示测试是否已经正确执行，上侧图片是测试期间实时反馈，下侧图片是后处理中的实时反馈

驾驶员辅助APP可以告诉驾驶员：

• 进场速度：告诉驾驶员减速或加速以便在进入道路时达到正确的速度

• 踏板加速：辅助设备通过声音和视觉指示告诉驾驶员何时加速

• 有效与无效：在测试后立即指示结果是否有效（绿色或红色）

驾驶员辅助设备的产品代码包括：

• SCX-TAB：平板电脑

• SM-PBN.01：通过噪声测试APP

• SC-XS-CK1：汽车套件-挡风玻璃安装支架，电缆，直流电源适配器

• TL-ACT.64.3：通过噪声测试驾驶员高级辅助APP（需要 SM-PBN.01）

3.软件
Simcenter Testlab外场通过噪声测试是声学测试程序组的一部分。如果使用Token许可证，则需要92个Token来启动软件。可选的许可证包括高级驾驶员辅助APP（36个Token）、最小噪声分析（19个Token）和车辆CAN总线测试（22个Token）。
外部通过噪声界面与Simcenter Testlab Signature Acquisition非常相似。有一个名为“参数”的工作界面，该工作界面是专用于通过噪声测试的，用户可从下拉列表中选择测试标准（图15）。

图15：Simcenter Testlab Pass-by Noise 包含一个标准下拉列表

参数工作界面还允许创建定制化的标准，可以更改道路布局、车辆定义等设置。
道路布局定义页面如图16所示。

图16：Simcenter Testlab Pass-by Noise 道路布局定义

这个界面允许用户设置测试所使用的道路布局，包括起始点、终点、测量位置和距离；同时还可以设置车辆传感器的位置和方向。

图17：Simcenter Testlab通过噪声后处理包括使用光标在测试任何位置查看倍频程谱

通过噪声处理选项包括查看测试列表（包括有效/无效状态）、统计数据、检查、交互式倍频程谱查看、报告等。

4.配置
Simcenter Testlab外部通过噪声测试系统可以通过几种不同的方式进行配置（如图18所示）。

图18：外部通过噪声测试系统设置的配置

这些配置可能对运行测试所需的人员产生影响。

4.1 路侧与车内
外部通过噪声测试可以在车内布置采集系统或采集系统放置路侧，图19显示了这两种配置。

图19：两种不同的外部通过噪声配置，车内通过噪声测试系统（左）和路侧通过噪声测试系统（右）

对于车内通过噪声测试配置：

• 路边无线麦克风、天气和光栅信息通过遥测实时传输到车内的 Simcenter SCADAS

• 操作员在车内有一台笔记本电脑和可选的驾驶员辅助APP

• Kick-down、速度（通过 GPS）和转速传感器直接测量或通过 CAN 总线测量

• 适用于单个操作员

对于路侧通过噪声测试配置：

• 麦克风和光栅直接在路边测量

• 计算机和 SCADAS 位于路边

• 车内的速度和 kick-down 通过无线电传输到路边采集单元

• 驾驶员辅助APP在车内启用单一操作员模式

4.2 外部与内部
还可以在大型半消声室中测试室内通过噪声，如图20所示。室内通过噪声测试通常用在车辆开发阶段。与室外道路不同，室内通过噪声设施可以在一天24小时内运行。天气因素（雨、风等极端温度等）不会影响测试的进行。

图20：室内通过噪声测试

在室内通过噪声测试时，车辆是静止的，并在转毂上运行。速度和加速度可以被精确地控制。
两组传声器阵列布置于车辆两侧，如图21所示。

图21: 室内通过噪声测试的麦克风阵列

这些麦克风基于车辆在转毂上的理论轨迹位置进行加权和组合。输出的格式与外部通过噪声测试相同：输出与位置相关的声压级等。
在转毂上滚动，室内通过噪声测试的轮胎/路面相互作用与外部通过噪声测试不同。因此，在大多数情况下，使用室内通过噪声测试无法认证车辆的通过噪声。
半消声室房间尺寸非常重要，麦克风应该距离车辆中心线至少5米（噪声在7.5米处预测），此外麦克风还必须距离消音劈尖至少1米。