汽車NVH測(cè)試具體操作方法

實(shí)用文檔汽車NVH測(cè)試具體操作方法（很實(shí)用的）給大家作為參考很有意義的:

VehicleOperation:(車輛操縱)

EngineIdle(optional):

Inthiscondition,theenginewouldbeidlinginneutralandthemicrophoneslocatedinsideofthevehiclewouldrecordtheinteriorvehiclesoundpressurelevelatdifferentlocations.

發(fā)動(dòng)機(jī)怠速(可選項(xiàng)測(cè)試):怠速條件下，變速器置于空檔，傳聲器放在車內(nèi)不同位置，測(cè)量并記錄不同位置的聲壓等級(jí)。

70

or

80

miles/H

or

other

speed

Cruise:

In

thiscondition,

the

vehicle

is

set

to

cruise

at

70

or

80milesperhourandthemicrophoneslocatedinsideofthevehiclewouldrecordtheinteriorvehiclesoundpressurelevelatdifferentlocations.

車輛在時(shí)速70km或80km(或60~120kph)等6速度下:勻速行駛中,傳聲器放在車內(nèi)不同位置，測(cè)量并記錄不同位置的聲壓等級(jí)一家汽車OEM制造商發(fā)現(xiàn)他們制造的一種新車型的車內(nèi)噪音比其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的相近車型高大約6dB。他們必須迅速解決這一問(wèn)題，降低該車型的噪音、振動(dòng)和聲振粗糙度等級(jí)。

于是該公司的設(shè)計(jì)工程師請(qǐng)來(lái)LMS國(guó)際公司的工程顧問(wèn)。后者利用噪聲源排序、基準(zhǔn)測(cè)試分析和關(guān)鍵噪聲路徑調(diào)查技術(shù)研究對(duì)策，并利用頻響函數(shù)測(cè)試技術(shù)對(duì)找到的對(duì)策進(jìn)行評(píng)估，從而確定噪聲過(guò)高的根本原因。他們發(fā)現(xiàn)，NVH最主要的來(lái)源是通過(guò)空氣傳播的噪聲和通過(guò)引擎架傳遞出來(lái)的噪聲。于是，他們?cè)O(shè)計(jì)了一種新的支架以減少引擎懸置引起的噪聲，并在底盤、防火墻和引擎罩上添加了一些裝飾材料，最終將噪聲降低了8dB。

本文具體介紹了如何采用現(xiàn)代化的分析工具達(dá)到如此優(yōu)秀的降噪效果。

噪聲問(wèn)題的提出

就在該車型準(zhǔn)備量產(chǎn)前，OEM廠商發(fā)現(xiàn)該車在滿油門加速時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的引擎噪聲。于是他們向LMS求助以求解決該問(wèn)題，并希望LMS能夠同時(shí)提供其他一些重要信息。LMS分析了與該車型相近的最優(yōu)秀的競(jìng)爭(zhēng)車型，并將此競(jìng)爭(zhēng)車型的內(nèi)部噪聲，尤其是加速時(shí)的噪聲水平作為問(wèn)題車型優(yōu)化的最終指標(biāo)。

同時(shí)，OEM廠商還要求LMS工程師確定這兩種車型噪聲水平不同的原因，并提出改善問(wèn)題車型應(yīng)做那些設(shè)計(jì)改動(dòng)。也就是說(shuō)，客戶對(duì)LMS的最終要求是提供一個(gè)NVH性能與競(jìng)爭(zhēng)車輛相當(dāng)?shù)母倪M(jìn)后的汽車原型。在該項(xiàng)目中，LMS綜合利用了一些先進(jìn)技術(shù)和他們?cè)诮鉀Q車輛問(wèn)題中積累的經(jīng)驗(yàn)。這些先進(jìn)技術(shù)中包括一些用于快速識(shí)別車輛中引發(fā)問(wèn)題的大致區(qū)域的“快速分析”技術(shù)，例如快速傳播路徑分析(TPA)技術(shù)；也包括一些幫助設(shè)計(jì)人員了解噪聲機(jī)制并確定問(wèn)題根本原因的詳細(xì)分析技術(shù)，例如TPA和聲源量化(ASQ)技術(shù)。最終，LMS的工程師不但克服了該項(xiàng)目中的工程挑戰(zhàn)，同時(shí)還把分析過(guò)程中了解到的信息反饋給客戶，從而使優(yōu)化車輛和子系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程成為可能。

傳統(tǒng)的車輛噪聲處理方法

處理車輛內(nèi)部噪聲問(wèn)題的傳統(tǒng)方法是通過(guò)物理測(cè)試尋找噪聲源。例如，為了消除車內(nèi)噪聲測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)的噴嘴噪聲，可以在進(jìn)風(fēng)口內(nèi)放一根管子，或者將這個(gè)進(jìn)風(fēng)口的支管隔離開來(lái)，以消除其支架上發(fā)出的外殼噪聲。

圖1：比較問(wèn)題車輛與其最優(yōu)競(jìng)爭(zhēng)者的聲音隔離特性，為設(shè)計(jì)提供目標(biāo)。

圖2：采用一組傳感器測(cè)量車內(nèi)噪聲。

圖3：通過(guò)詳細(xì)傳播路徑分析，工程師可以研究主要傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)車內(nèi)噪聲的貢獻(xiàn)

圖4：利用聲傳感器量化噪聲源的聲強(qiáng)

圖5：原始問(wèn)題車輛和修改后的最終原型車輛的整體噪聲等級(jí)概覽說(shuō)明整個(gè)頻譜上的噪聲等級(jí)均有所降低。

此類測(cè)試的問(wèn)題在于它們只能找到引發(fā)問(wèn)題的大致來(lái)源。如果不能深入分析導(dǎo)致問(wèn)題的原因，那么設(shè)計(jì)工程師通常會(huì)面臨一個(gè)冗長(zhǎng)又昂貴的反復(fù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。這個(gè)過(guò)程中通常需要進(jìn)行耗資巨大的設(shè)計(jì)修改，但效果卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)得不到保證。

LMS工程師首先利用噪聲源排序和基準(zhǔn)測(cè)試分析法尋找問(wèn)題車型和競(jìng)爭(zhēng)車型中的主要的噪聲傳播路徑。在斷開了主要噪聲源并且明確定義了測(cè)量條件的前提下，他們對(duì)兩種車型都進(jìn)行了TPA分析。1周內(nèi)，他們就確定了以下噪聲源每rpm值產(chǎn)生的內(nèi)部噪聲比例：

1．從引擎表面發(fā)出的空氣傳播類噪聲；

2．從引擎懸置發(fā)出的結(jié)構(gòu)傳播類噪聲；

3．從傳動(dòng)軸發(fā)出并通過(guò)懸架傳遞到車身的結(jié)構(gòu)傳播類噪聲?？焖賂PA分析的結(jié)果顯示空氣傳播類噪聲占總噪聲比例最大，達(dá)到49％；引擎懸置發(fā)出的噪聲占40％，由懸架傳遞的噪聲占11％。同時(shí)，這種快速分析技術(shù)也發(fā)現(xiàn)，在客戶提供的問(wèn)題車輛上，空氣傳播的噪聲所占比例更高，因?yàn)閺乃囊娌糠值杰嚿?，不但噪聲源基?shù)高，而且聲傳播過(guò)大。

LMS公司開發(fā)的快速TPA分析法的基礎(chǔ)是一種高級(jí)非直接噪聲源識(shí)別方法。這種方法將每種噪聲的貢獻(xiàn)看作一個(gè)等效噪聲源強(qiáng)度和一條等效傳播路徑的乘積。它不提供如哪一個(gè)引擎懸置是主要的噪聲源之類的細(xì)節(jié)。

由于已經(jīng)確定引擎懸置是主要噪聲源，所以接下來(lái)應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)TPA分析以獲取更多信息，尤其是每個(gè)引擎懸置對(duì)噪聲的貢獻(xiàn)情況。實(shí)施過(guò)程中，LMS工程師利用一個(gè)經(jīng)校準(zhǔn)的噪聲源激勵(lì)每個(gè)引擎懸置，并測(cè)量車內(nèi)的響應(yīng)，從而測(cè)得了噪聲從噪聲源到車內(nèi)的傳播路徑。他們?cè)谠肼曉锤浇ㄟ^(guò)聲學(xué)測(cè)量得到了量化的噪聲源強(qiáng)度(見下圖)。將得到的噪聲源強(qiáng)度與傳播路徑相乘，就求出了該噪聲源對(duì)車內(nèi)噪聲的貢獻(xiàn)。

之后，LMS對(duì)競(jìng)爭(zhēng)車輛也進(jìn)行了相關(guān)噪聲源強(qiáng)度和傳播路徑分析。為了弄清這兩種車輛噪聲性能差異產(chǎn)生的原因，LMS對(duì)它們選擇的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較，例如引擎懸置的布局和裝飾材料。詳細(xì)TPA分析的結(jié)果確定，右引擎懸置是最主要的噪聲源。

確定噪聲的關(guān)鍵傳播路徑

接下來(lái)，LMS對(duì)關(guān)鍵噪聲的傳播路徑進(jìn)行了研究?；诮Y(jié)構(gòu)的傳播路徑通過(guò)動(dòng)態(tài)載荷識(shí)別法(forceidentificationprocedure)和頻響函數(shù)(FRF)測(cè)量法共同分析。引擎的空氣傳播隔離性質(zhì)則通過(guò)計(jì)算基于FRF測(cè)量法的傳遞系數(shù)來(lái)評(píng)估。利用一個(gè)體積速度已校準(zhǔn)的噪聲源激勵(lì)車倉(cāng)，并測(cè)量車內(nèi)裝飾四周不同位置上的響應(yīng)可反向測(cè)出FRF。由于這種反向測(cè)量采用的是體積速度已校準(zhǔn)的噪聲源，因而測(cè)量速度更快。

體積加速度噪聲源是有源的，而汽車的面板(panel)是無(wú)源的。因此，我們?cè)谘b飾材料(trim)表面上和裝飾材料下、車體的金屬層之上均放置了麥克風(fēng)。該測(cè)試可測(cè)出單位體積加速度下的FRF裝飾材料壓力，單位體積上的FRF鋼和鋁壓力，以及在不同噪聲源和不同表面上得到比率的平均值。

然后，LMS的工程顧問(wèn)利用聲源量化(ASQ)準(zhǔn)確找到了產(chǎn)生最多噪聲的內(nèi)部面板。他們?cè)跍y(cè)試中采用了人造激勵(lì)源，由此縮短了測(cè)試的相關(guān)運(yùn)行時(shí)間。

聲激勵(lì)采用聲源進(jìn)行，結(jié)構(gòu)激勵(lì)則采用了一個(gè)震動(dòng)器。該實(shí)驗(yàn)首先測(cè)量了從引擎表面上的聲源到制造車內(nèi)噪聲的面板(包括防火墻，底盤、前窗和側(cè)窗)之間的振動(dòng)－聲學(xué)傳遞函數(shù)，接著又測(cè)量了從發(fā)出噪聲的面板到目標(biāo)麥克風(fēng)位置的聲音傳遞函數(shù)。

ASQ顯示，對(duì)噪聲貢獻(xiàn)作用最大的面板是防火墻的上部和前底盤。找到這些面板之后，工程師們又根據(jù)他們的激勵(lì)回查到聲學(xué)或結(jié)構(gòu)共振現(xiàn)象。將找到的這些噪聲源與測(cè)量得到的FRF結(jié)合起來(lái)就能量化不同噪聲源對(duì)車內(nèi)噪聲的影響。

對(duì)關(guān)鍵噪聲路徑的詳細(xì)研究表明，在客戶提供的問(wèn)題車輛上，通過(guò)防火墻傳播的噪聲比競(jìng)爭(zhēng)車輛高得多。而且，由于問(wèn)題車輛上防火墻的共振頻率也更高，所以它只能隔離高頻噪聲。在結(jié)構(gòu)激勵(lì)下，防火墻的上部和前底盤對(duì)車內(nèi)噪聲影響最大。

另一方面，在聲音激勵(lì)下，防火墻的上部就成了最主要的噪聲來(lái)源。由于防火墻和前底盤所處的位置正是人耳聽覺(jué)靈敏度最高的位置，所以在臨界頻率的結(jié)構(gòu)模型中，它們也是最大的噪聲來(lái)源。為了找到右引擎懸置產(chǎn)生噪聲的根本原因，LMS的工程師們對(duì)其進(jìn)行了運(yùn)行模式分析(runningmodeanalysis)。結(jié)果突出顯示了這部分的結(jié)構(gòu)模型影響巨大，說(shuō)明需要加固。

利用FRF評(píng)估噪聲解決對(duì)策

下一步，在投入時(shí)間和資金進(jìn)行實(shí)際修改之前，要先進(jìn)行簡(jiǎn)單調(diào)整，以確定各因素對(duì)噪聲的關(guān)鍵傳播機(jī)制到底影響如何。為了改變共振表現(xiàn)和震動(dòng)到麥克風(fēng)的傳遞情況，首先對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以試驗(yàn)和改變面板的加速度水平。

同時(shí)進(jìn)行的還有聲學(xué)調(diào)整，即在振動(dòng)面板上添加質(zhì)量彈簧系統(tǒng)以嘗試隔離駕駛室。結(jié)構(gòu)調(diào)整和聲學(xué)調(diào)整包括：為了減少引擎懸置的噪聲，工程師在上面鉆孔；在內(nèi)部裝飾面板上添加隔音材料，在防火墻上添加泡沫和絕緣材料的混合物，以隔離引擎發(fā)出的通過(guò)空氣傳播的噪聲；通過(guò)焊接一根橫梁加固引擎支架。

確認(rèn)噪聲解決對(duì)策

最后，LMS利用FRF測(cè)試對(duì)這些簡(jiǎn)單的噪聲解決對(duì)策進(jìn)行了評(píng)估。添加局部緩沖層對(duì)FRF影響最小，但利用一層泡沫和一層厚緩沖層混合而成的隔離層卻能增大車倉(cāng)與噪聲的隔離度，效果非常