汽车(NVH)测试与分析ppt课件
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定义为： H ( f ) Y ( f ) C( f ) jD( f ) X( f )
55
相干函数(凝聚函数)定义为： 2
rxy
(
f
)
Gxy ( f ) Gxx ( f )Gyy
(
f
)
式中：Gxx ( f )、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。
(2) 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 ；
(3) 良好的NVH性能是汽车企业竞争力的体现，高档汽 车对NVH 性能要求很高；
(4) 噪音污染是三大污染之一，国家制定法规和标准来 控制噪声的污染和对人体的危害。
7
8
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》
33
94dB(A)
34
35
36
37
38
39
40
41
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42 。
在时频域的转化关系中设：
fs
采样频率
N
采样点数，FFT和谱分析点数
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10பைடு நூலகம்9日
1
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
2
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
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）
43
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,L , N 1
频域： X (k) k 0,1, 2,L , N 1
直流分量： f , 2f ,L ,( N 1)f fs f
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
25
1、汽车NVH试验
26
27
28
29
汽车NVH试验系统
30
测试设施与设备
3. 数据采集系统
1. 传感器 4. 便携式计算机
2. 电荷放大器
31
32
• 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
• 不能预测工装车NVH性能
23
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
24
第二部分：汽车NVH内容
成分 fmax 大于采样频率 fS 的一半。
fc fmax fS 时的频率混叠现象
53
消除频率混淆的方法有两种:
一：提高采样频率；
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 fS 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。 54
2
2
44
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) Asin(2 f0t )
幅值谱： 自谱：
Gxrms ( f )
A (f
2
f0 )
Gx (
f
)
A2 2
(
f
f0 )
对数谱： GxdB ( f ) 10log Gx ( f ) 20log Gxrms ( f )
45
46
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。
设系统的输入函数为 x(t)，输出为 y(t)，系统的传递函数
相频特性： ( f ) tg 1[D( f ) / C( f )]
在实际计算中，传递函数有四种计算H1方法，称为 H1、H2、H3、H4 估计方法，其中 H1、H 2 估计是传递函数的有偏估计，H3、H 4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。
3
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
4
车辆NVH系统的内在关系
5
NVH问题产生的后果
6
2. 必要性和意义
(1) 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；
在多段平均时，相干系数才有意义，相干系数 0 rxy ( 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。
56
实频特性： C( f ) 虚频特性：D( f )
幅频特性： H ( f ) C 2 ( f ) D2 ( f )
(M1是包括驾驶员在内不超过9座，最大质量不超过1000KG)
9
10
GB 16170—1996 汽车定置噪声限值
11
4. 汽车NVH的分类和控制
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
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。
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。
52
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 数据发生混淆。
根本原因：时域离散化和连续信号中具有的最高频率
信号离散引起的误差
47
采样
48
49
50
加窗
51
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 f fc
则它可由等时间间隔序列唯一确定的条件是
fs 2 fc 或 t 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
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相干函数(凝聚函数)定义为： 2
rxy
(
f
)
Gxy ( f ) Gxx ( f )Gyy
(
f
)
式中：Gxx ( f )、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。
(2) 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 ；
(3) 良好的NVH性能是汽车企业竞争力的体现，高档汽 车对NVH 性能要求很高；
(4) 噪音污染是三大污染之一，国家制定法规和标准来 控制噪声的污染和对人体的危害。
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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》
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94dB(A)
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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42 。
在时频域的转化关系中设：
fs
采样频率
N
采样点数，FFT和谱分析点数
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10பைடு நூலகம்9日
1
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
2
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
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）
43
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,L , N 1
频域： X (k) k 0,1, 2,L , N 1
直流分量： f , 2f ,L ,( N 1)f fs f
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
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1、汽车NVH试验
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汽车NVH试验系统
30
测试设施与设备
3. 数据采集系统
1. 传感器 4. 便携式计算机
2. 电荷放大器
31
32
• 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
• 不能预测工装车NVH性能
23
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
24
第二部分：汽车NVH内容
成分 fmax 大于采样频率 fS 的一半。
fc fmax fS 时的频率混叠现象
53
消除频率混淆的方法有两种:
一：提高采样频率；
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 fS 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。 54
2
2
44
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) Asin(2 f0t )
幅值谱： 自谱：
Gxrms ( f )
A (f
2
f0 )
Gx (
f
)
A2 2
(
f
f0 )
对数谱： GxdB ( f ) 10log Gx ( f ) 20log Gxrms ( f )
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46
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。
设系统的输入函数为 x(t)，输出为 y(t)，系统的传递函数
相频特性： ( f ) tg 1[D( f ) / C( f )]
在实际计算中，传递函数有四种计算H1方法，称为 H1、H2、H3、H4 估计方法，其中 H1、H 2 估计是传递函数的有偏估计，H3、H 4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。
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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
4
车辆NVH系统的内在关系
5
NVH问题产生的后果
6
2. 必要性和意义
(1) 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；
在多段平均时，相干系数才有意义，相干系数 0 rxy ( 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。
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实频特性： C( f ) 虚频特性：D( f )
幅频特性： H ( f ) C 2 ( f ) D2 ( f )
(M1是包括驾驶员在内不超过9座，最大质量不超过1000KG)
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GB 16170—1996 汽车定置噪声限值
11
4. 汽车NVH的分类和控制
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13
14
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18
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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。
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。
52
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 数据发生混淆。
根本原因：时域离散化和连续信号中具有的最高频率
信号离散引起的误差
47
采样
48
49
50
加窗
51
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 f fc
则它可由等时间间隔序列唯一确定的条件是
fs 2 fc 或 t 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