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ProBiot Acoustics丨电动车高频噪声的挑战和声学包材料特性研究与表征
万物有声，笃行致远。比翱声学的DNA以其人类价值为特征，这些价值体现在我们所有的行为和项目中。这些价值观是我们的特质，是我们内部和外部活动不可或缺的一部分。
在从内燃机到电机的过渡期，驾乘者也许会怀念内燃机的声音，这种声音才能让他们感到自己真的在开车——这是一种运动和控制感。我们正在捕捉、整车OEM厂商正在制造用于弥补这种情怀和感觉的另类噪音。 进入二十一世纪20年代，我们迎来了“电车盛世”，电动出行已成为低碳经济时代最普适的交通方式。同样，声品质已成为运载交通工具最重要的性能指标之一，电动汽车低噪音设计面临着新的挑战。
如今，技术发展已迅速改变了汽车世界。车辆制造商愿意制造重量轻、舒适且对传统燃料的依赖性较小的车辆。当发生这种类型的转变时，总是需要新材料和新技术。随着市场从传统的化石燃料转向新能源汽车（HEV/PHEV/EV或BEV），对新型轻质声音包装的需求也将迅速增长。在过去甚至今天，大多数车辆都依靠经典的声学包装处理，这不仅重量重，而且存在环境污染问题。从常规燃料源到非常规燃料源的这种转换对声学包装制造商来说是有利的也是很合适的，因为它们已经在对他们来说是非常困难的低频区域达到了严格的车辆水平噪声目标。但是随着这种新的技术变化，由于使用了新的动力总成或电动机驱动器，噪声目标也从低频区域向中高频区域转移。
革新后的传统声学包材料会继续成为支撑和保障电动车辆NVH卓越性能的核心手段和方法。声包材料九大微观BIOT声学参数研究和微-宏设计方法已成为声学包正向设计与验证体系的重要能力建设目标与技术发展方向。本期主要介绍声学包材料特性研究与表征（测试、分析、仿真与验证）的主要方法与最新技术。
与传统汽车相比，在电动车研制过程中，NVH性能工程师在高频噪声（电机高速运行噪声、风噪声和轮胎噪声等）领域面临着很多的问题与挑战。要解决高频噪声问题，通常需要采用性能优越的声学材料零件，也就是声学包产品。汽车声学包是指和汽车NVH有关的各类吸隔音部件的总和，主要指的是汽车内饰件，且具有隔声、吸声特性等，如前围隔音隔热垫、顶棚、地毯等。对于声学包零部件，最为重要的性能就是其吸隔音性能，即要求材料在宽频带范围内隔音和吸音性能要好，且隔音性能长期稳定且可靠。
电池带来巨大附加重量（根据续航能力和采用电池的不同，大约在300kg到500kg不等），但是法规对能耗利用率的要求越来越严苛，电动车开发过程中的轻量化设计压力巨大，任何增加车身重量的零件都需要经过反复的优化设计，以减小车辆的总质量，提高车辆运行过程中的能量利用率，增加车辆的续航里程。NVH性能工程师在有效采集和分析声学包材料特性参数的基础上，对每个声学零件进行优化设计，让每一克的零件都发挥出最大的功效，保证车辆的NVH性能不受影响。 声学包主要用来阻隔由噪声源向车内的噪声传递。阻隔噪声传播的有效途径是：密封、止震、隔音、吸音。在减振基础上在进行隔音、吸音及密封处理，就可以达到安静舒适的效果。在整车声学包设计中应针对不同部位的特点进行声学包处理。
多孔材料声学性能研究多孔材料是当前应用最广泛的吸声材料，其声学性能和结构力学性能的研究被得到广泛重视。其中以比翱（BIOT）提出的多孔弹性体理论为目前最广泛的应用，其核心参数分为流体和固体两相特性，流体相特性参数包括：流体密度、声速、孔隙率、流阻、曲折度、粘性特征长度、热特征长度；固体相特性参数包括：材料密度、弹性模量、泊松比、材料结构损耗因子。
基于多孔材料的BIOT理论，多孔材料的描述通常用三组参数：声学参数、弹性参数以及毛孔参数。声学参数主要有流体密度、定压比热、定容比热、流体动力粘度系数和流体热传导系数等；弹性参数主要有：固体密度、杨氏模量和泊松比；毛孔参数主要有孔隙率、流阻率、比奥因子、流体体积模量、曲折因子、特征粘性长度和特征热效长度等。
Tube-X：Impedance and Transmission Tube Suite阻抗管和传递损失测试与分析套件
Mecanum阻抗管有29毫米、44.44毫米和100毫米直径的尺寸，以覆盖35到6600HZ的频谱范围，同时还可以进行定制，以满足用户的特定需要。Tube-X软件控制测量和后处理数据以获得所有声学特性，最新版本的Tube-X软件还将提供仿真模块，可以对声学材料进行完整的表征与验证。Tube-X遵循和符合ASTM E1050，ISO 10534-2和ASTM E2611等标准规范。高声压级（HSPL）桌面或便携式阻抗管也可用。
MATC：Mecanum Acoustic Test Cabin吸隔音一体化声学测试舱
MATC声学测试舱具有高STC（Standard Test Condition）、美观和移动性的坚固结构，遵循既定标准的高级计算算法，自动计算全局统计信息和主要声学指标，特别适用于针对组部件和大尺寸材料进行快速准确的吸隔声测试与分析，遵循ASTM C423、ISO 354、ISO 15186、ASTM E413等国际通用测试标准。
QMA:Automatic Quasi-static Mechanical Analyzer
自动化准静态力学测试分析仪
QMA遵循和符合ISO18437-5标准，用于测量多孔弹性材料的准静态力学性能，包括杨氏模量Young Modulus 、阻尼损耗因子Damping loss factor、泊松系数Poisson coefficient等，典型的测试频率范围为10至100 Hz。
SIGMA遵循和符合ASTM C 522和ISO 9053-91标准，用于测量声学材料的流阻和渗透率。SIGMA自动检测适当的气流范围，并测量气流速度的压降，以准确计算静态气流阻力，静态气流阻率和渗透率。
PHI:Porosity and Density Meter孔隙率及密度测试分析仪
PHI专门设计用于测量孔隙弹性介质声学传播模型（如Biot或Zwikker和Kosten模型）中孔隙率和真实（真空）体积密度，用于测量开孔范围从0到99.9%的开孔率的声学材料的孔隙率和真实密度的专业装置。
TOR:Reflection and Transmission Ultrasound Tortuosity Meter反射和透射超声曲折度测试分析仪
TOR是使用最先进科学技术及算法的独特系统，用于测量多孔材料的曲折度和特征长度。TOR系统测量的曲折度由Johnson，Koplik和Dashen的科学著作定义，代表Biot理论中定义的结构因子以及Zwikker和Kosten关于多孔介质中声音传播的理论。TOR表征高阻抗和低电阻介质的传输系统以及控制测量。
ETA:Oberst梁测试技术
阻尼测试与分析系统
Mecanum ETA阻尼测试与分析仪根据ASTM E756-05标准（Oberst梁测试技术）测量弹性或粘弹性材料的杨氏模量、剪切模量和阻尼损耗因子。
Accessories主要辅配件圆型刀模、切片机、消声末端、数字活塞、阻性膜与织物支架、环/隔栅、大气环境采集仪、验证和校准样品等
SOFTWARE测试、分析与仿真软件FOAM-X：Acoustic Material Characterization Software材料声学特性识别与分析软件
FOAM-X用于辨识材料声学属性，数据以ASTM E1050或者ISO 10534-2阻抗管试验为准。FOAM-X辨识出的材料声学九大特性参数(密度、流阻率、孔隙率、曲折度、弹性模量、阻尼损耗因子、泊松比、热特征长度、粘性特征长度）与VA One、NOVA相关的多孔材料模块兼容，也与其它一些商业软件的多孔材料模块兼容，所有这些模块都是基于Biot理论来精确描述多孔材料的属性。
NOVA：Acoustic Material Modeling Software多层材料模拟分析软件
NOVA软件是一个非常强大的工具，可以帮助用户设计和优化多层材料的声学特性，而不必花费太多时间进行长时间且昂贵的测试。NOVA软件具有友好的用户界面和极快的计算时间，可让用户在很短的时间内优化多种材料配置的吸声和传输损耗。通过对材料进行数值建模，可以做出设计决策，以从成本、重量、效率、尺寸或其他重要标准方面提高所需应用程序的性能。
AMDesigner：Acoustic Material Design Software声学材料设计与优化软件
AMDesigner声学材料设计软件是普信®研发团队基于TMM/FTMM、普信®虚拟试验ProVTC系统和普信®材料数据管理Pro-dBMAT系统等全球最新算法和验证技术全新打造的世界级工程软件平台，支持材料声学性能研究与仿真优化设计。AMDesigner软件具备中英文两种界面和数据库内核，最新为2020版本，能根据用户的特定需求进行定制化开发。
AlphaCell: 预测复杂多层系统的吸声和声传输性能
ScalingCell用于将多孔材料的2D或3D微观形态与其振动声学特性（例如其吸声系数或其传输损耗）联系起来。ScalingCell包括前处理和后处理，可以加载使用CAD软件获得的网格，并允许进行材料声学特性参数研究。ScalingCell可以与AlphaCell耦合，进行全面的研究，从多孔微结构的描述到嵌入这种材料的多层系统的性能估计。最后，ScalingCell基于MPI库，可以有效地利用您的计算工作站。
dBMat：DataBase for Acoustic Material Software声学材料数据库软件
dBMat是Mecanum公司全新发布的一个专门用于声学、弹性和阻尼性能的材料数据库工具，其中包括互补的定制规格。它旨在支持工程师，化学家和业务人员之间的有效对话。dBMat使用角色的概念，旨在让您能够控制用户在数据库中可以执行和不能执行的操作。管理员可以管理用户访问诸如添加，更新材料和管理其他用户等任务，方法是为每个用户分配一个特定的角色。
●普信智造丨构筑全频谱声振工程设计与材料声学研究“C”位生态
●普信科技丨构筑运载交通工具创新研制时代的智能声态
●普信®声学院：将创新的声学材料概念融入整车设计流程中
●比翱九大参数对标测试丨车用多孔弹性材料Biot参数的实验室间表征●比翱声学丨基于BIOT九大参数的轿车声学包仿真分析及优化
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