汽车(NVH)测试与分析

4. 汽车NVH的分类和控制
5. 我国汽车NVH研发设计水平
• 较国外先进水平滞后15-20年，相当于国外 90年代中期水平。国内较领先的是长安、 奇瑞等。
• 自主品牌NVH性能开发现状： • 目标及分解不明确 • 没有足够的多方案设计 • 不能再开发的前期发现问题 • 在前期不能做到与其他性能间的平衡 • 与D&R工程师的合作不密切
信号离散引起的误差
采样
加窗
采样定理与频率混淆
采样定理为：连续的时域信号x(t)，如果其频率只分布在 有限频率区域内，即
X f 0 当 ffc
则它可由等时间fs 间 隔2 序列fc 唯一确或 定的条 件t 是1 2 fc
从物理意义上讲，条件如果不满足，采样频率小于信号 可能具有最大频率的2倍，那么在此信号的一个周期内采样的 数据不超过2个，采样的离散序列不足以表现信号的周期性， 因此会产生假频或称频率混淆。
3. 数据采集系统
1. 传感器 4. 便携式计算机
2. 电荷放大器
94dB(A)
2. 测试中的信号处理
•频谱分析
频谱分析是现代信号处理技术最基本和最常用的方法之 一，在机械、电力、图像处理、电子对抗、仪器仪表等 许多领域的生产实践和科学研究中获得极为广泛的应用。
在时频域的转化关系中设：
在实际计算中，传递函数有四种计算H 1方法，称为 H1、 H2、 H3、 H4 估计方法，其中 H1、H2 估计是传递函数的有偏估计，H3、H4估计 是传递函数的无偏估计。实际使用中， 估计是应用最广泛的传 递函数计算方法。
传递函数的 H 1 估计算法：
H 1(f)Y X((ff))Y X((ff))X X ((ff))G G x xy x ((ff))
fs
采样频率
N
采样点数，FFT和谱分析点数
t
采样时间间隔
f
转化为频域的频率分辨率（离散频谱
相邻两谱线间的频率间隔）
时间与频率之间存在下列关系：
（1）采样频率与采样时间间隔互为反比
fs

1 t
（2）频率分辨率
f fs N
时域： x ( i ) i 0 ,1 ,2 , ,N 1
频域： X ( k ) k 0 ,1 ,2 , ,N 1
在多段平均时，相干系数才有意义，相干系数 0rxy(f )1
只进行一段传递函数分析，相干系数恒为1。
传递函数两种表示法：
1）用实部和虚部表示；
2）用幅值和相位表示。
实频特性： C ( f ) 虚频特性：D ( f )
幅频特性： H(f) C2(f)D2(f)
相频特性： (f)tg1[D (f)/C(f)]
汽车振动与噪声(NVH)测试与分析
华南理工大学 机械与汽车工程学院 丁 康 教授
2012年10月9日
主要内容
第一部分：汽车NVH概述 第二部分：汽车NVH测试内容 第三部分：NVH测试实例
第一部分：汽车NVH概述
1. NVH的定义 2. 必要性和意义 3. 汽车噪声法规和标准 4. 汽车NVH的分类和控制方法 5. 我国汽车NVH研发设计水平 6. 国内外汽车噪声预测理论方法
二：在进行采样之前用模拟式低通滤波器 抗混滤波器
进行低通滤波。
低
通
滤
波
器
滤
波
特
征
实际产生混频折叠方式：
第一、三、五等奇次折叠以 f S 为对称轴产生折叠。 第二、四、六等偶次折叠以零频率为对称轴产生折叠。
传递函数和相关分析
传递分析的目的是研究系统的固有特性。通过测量力和响 应，研究两者随频率变化的比例来估计系统的固有特性，主要 是研究系统的固有频率、阻尼比等。相干函数是用来检验传递 函数测试结果的可靠性的，只有相干函数值高（最大为1）点 的传递才有意义。
6. 国内外汽车噪声预测理论方法
中低频 有限元法 边界元法
高频 统计能量法
第二部分：汽车NVH内容
1. 汽车NVH试验 2. 测试中的信号处理 3. 结构声灵敏度测试分析 4. 声隔离测试分析 5. 声源识别 6. 发动机悬置性能测试分析
1、汽车NVH试验
汽车NVH试验系统
测试设施与设备
1. NVH的定义
1
Noise （噪声）
2
Vibration (振动)
3
Harshness (声振粗糙 度)
噪声和振动的品质 主观评价
车辆NVH系统的内在关系
NVH问题产生的后果
2. 必要性和意义
汽车约有1/3的故障问题与NVH有关， 而各大公司有近20%的研发费用消 耗在解决车辆的NVH问题上，中高 档轿车在研发期间与NVH有关的实 验量最大；
汽车的NVH性能已被越来越多的用户 所重视，用户需求是企业动力 ；
良好的NVH性能是汽车企业竞争力的 体现，高档汽车对NVH 性能要求很
3. 汽车噪声法规和标准
GB1495-2002《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》
(M1是包括驾驶员在内不超过9座，最大质量不超过1000KG)
GB 16170—1996 汽车定置噪声限值
当采样频率确定后，如果信号中包含有高于采样频率一 半的频率成分，将折叠到分析频率范围内，并与该频率内的
数据根发生本混淆原。 因：时域离散化和连续 信号f m ax 中具有的f S 最高频率 成分 大于采样频率 的一半。
fc fmax fS 时的频率混叠现象
消除频率混淆的方法有两种:
一：提高采样频率；
直流分量： f,2 f, ,(N1) ffs f
2
2
理想无泄露状态下，一般时频域幅值之间有下列关系：
时域： x (t) A s in (2f0 t)
幅值谱： 自谱：
Gxrms(f)
A(f
2
f0)
Gx(f)A22(f f0)
对数谱： G x d B ( f ) 1 0 l o g G x ( f ) 2 0 l o g G x r m s ( f )
设系统的输入函数为 x (t )，输出为 y (t )，系统的传递函数
定义为：
H(f)Y(f) C(f)jD (f) X(f)
相干函数(凝聚函数)定义为：
2
rxy(
f
)

Gxy( f ) Gxx( f )Gyy
(
f
)
式中：Gxx(wk.baidu.com)、Gyy(f) 分别为输入和输出信号的自谱，
Gxy ( f )为输入信号与输出信号的互谱。