NVH培训教案
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W0----基准声功率，W0=2*10-12 W； W----声源辐射的声功率。
声压级与声功率级的关系：功率级不能直接测得，可在一定条件下 利用声压级进行换算，见表13-1
2）声功率及声功率级
声压级换算为声功率级的原因：
声压级的值与声源----测点间的距离及测量环境有关，而声功率级与测点
无关，故对于固定式机械设备，ISO推荐以声功率级作为噪声的评价量。
对于1/3倍频程
中心频率
2）倍频程、1/3倍频程 倍频程中心频率与频率范围
中心 频率
31.5
1/3倍频程中心频率与频率范围
中心频率
25
频率范围
中心频率
频率范围
频率范围
22.4～28 28～35.5 35.5～45 45～56 56～71 71～90 90～112 112～140 140～180 180～224 224～280 280～355 355～450 450～560 560～710
福特公司交流发电机噪声测试标准
麦克风位置
福特公司交流发电机噪声测试标准 全负荷总体及电磁噪声级限值
2、雨刮电机噪声、振动标准
上汽雨刮噪声、振动标准（MGR ES:62.21.715）
噪声限值 振动限值
长安雨刮电机噪声测试标准
测点布置
B211雨刮电机单体噪声声压级
档 位
目标值
高速档
52dB(A)
这样，声压变化10倍，声压级变化20dB； 声压变化100万倍，声压级变化120dB；听 阈声压与痛阈声压间的声压级变化幅度为0---120 dB。
2）声功率及声功率级
声功率：声源在单位时间内辐射的总能量。单位：W 为便于衡量声功率的相对大小，引入声功率级Lw(dB)
W Lw 10 lg W0
40-50台，而豪华型轿车则需要配备60-70台甚至上百台。因此，车用电机的噪声振动研究
变得越来越重要。
车用电机NVH相关标准：
1、交流发电机噪声标准
上汽集团交流发电机噪声测试标准（SMTC 3 841 001－2012（V2））
麦克风位置 噪声极限值
线C所指传声器位置处的噪声等级不得超过线C。 线A所指传声器位置处的噪声等级不得超过线A。 在2 000 r/min至 4 000 r/min区间内以不高于200 r/min的带宽采样， 峰值噪声不超过线B
1）频谱分析方法
时域分析与频域分析的关系可以用下图说明：
连续傅里叶变换对
X ( f ) x(t )e j 2 ft dt
x(t ) X ( f )e j 2 ft df
1）频谱分析方法
离散傅里叶变换图像推演
1）频谱分析方法
离散傅里叶变换对
N 1 X ( k ) DFT x ( n ) x(n ) e j 2nk / N n 0 N 1 x(n ) IDFT X (k ) 1 x(R ) e j 2nk / N N R 0
1 pe T
T
0
p 2 t dt
听阈声压：人耳可听到的最弱声压，210－5 Pa 痛阈声压：人耳感觉疼痛的声压，20Pa 声场：存在声波的空间。 声压级Lp:
为什么 用对数 表示？
Lp
10 lg(
p 2 p ) 20 lg （dB） p0 p0
p0----基准声压，p0=2*10-5Pa； p----测点的声压。
噪声测量目的：
衡量设备或产品的质量 分析噪声产生的原因
基本术语：
声场、自由声场、扩散声场 消声室（边界完全吸收声波） ： 允许声波在任何方向作无反射自 由传播的空间。 半消声室：声波除仅以地面作为 反射面，在其他方向作无反射自 由传播的空间 混响室（边界完全反射声波）： 允许声波在任何方向作无吸收传 播的空间。
低速档
46dB(A)
B211雨刮电机单体1/3rd倍频程频谱 特征频段
前雨刮电机高速档 1/3rd倍频程目标 前雨刮电机低速档 1/3rd倍频程目标
400Hz以下 25dB(A) 22dB
1000~2000Hz 41dB(A) 36dB(A)
2）倍频程、1/3倍频程
案例
1/3倍频程噪声频谱图 140 120 100 测点1 测点2 测点3 测点4 测点5 测点6 测点7 测点8 测点9 测点10 测点11 测点12 测点13 测点14 测点15 测点16
噪声值dB(A)
80 60 40 20 0 12 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 中心频率(Hz) 160 200 250 500 1000 2000 4000 8000
2000Hz以上 48dB(A) 46dB(A)
长安雨刮电机噪声测试标准
测点布置
B211雨刮电机单体噪声声压级
档 位
目标值
高速档
52dB(A)
低速档
46dB(A)
B211雨刮电机单体1/3rd倍频程频谱 特征频段
前雨刮电机高速档 1/3rd倍频程目标 前雨刮电机低速档 1/3rd倍频程目标
400Hz以下 25dB(A) 22dB(A)
中心频率
800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 6300 8000 10000 12500 16000
频率范围
710～900 900～1120 1120～1400 1400～1800 1800～2240 2240～2800 2800～3550 3550～4500 4500～5600 5600～7100 7100～9000 9000～11200 11200～14000 14000～18000
400~1000Hz 41dB(A) 36dB(A)
1000~2000Hz 41dB(A) 36dB(A)
2000Hz以上 48dB(A) 46dB(A)
3.A101-EA10风扇总成噪声测试标准
麦克风布置
风扇冷却模块的噪声目标
风扇工作电压 总声压级 dB（A） 音调度（tu） 尖锐度（acum）
100 18 800 60 6300 46
125 28 1000 57 8000 43
160 32 1250 58 10000 37
200 36 1600 58 12500 34
250 55 2000 56 16000 29
315 43 2500 56 20000 13
5000 48
噪声定义：
实际应用——不需要的声音。
2）阶次分析原理 旋转机械的噪声振动信号中多数离散频率分量都与 主旋转频率有关，以参考轴的转速为基本转速，所对应 的基本频率（基频）定义为阶比1，其他与转速相关的频 率为基本频率的N倍信号则定义为N阶，分析或追踪动态
信号中阶次信号能量即为阶比分析。通常阶比与转速的
关系可表示为
f O
. 车用电机NVH研究意义及相关厂家标准
2. 噪声测量分析 3. 电机噪声振动测试技术及分析方法 4. 车用雨刮电机噪声研究
NVH： Noise-噪声、Vibration-振动、Harshness-声振粗糙度 指噪声振动等动态舒适感，反映了设备的动态特性。由于其中的三个 因素在车辆机械中密不可分，故经常把他们放在一起研究。
3）恒定窄带宽 频谱图：以选用的频程中心频率为 横坐标，以相应的频程声压级（或 声功率级）为纵坐标，所绘制的曲 线图。是分析噪声来源及频率特性 的基本工具。
1）傅里叶变换的局限性 由于时域数据的突然截断，会引起频域能量的泄露 从上面的傅里叶变换对可知，傅里叶变换是一种全局变换，要么完全在 时域，要么完全在频域，因此无法表述信号的时频局域性质，即它不能确定 某种频率分量发生在哪些时间内，以及某段时间内的信号包含哪些频率。而 这恰恰是非平稳信号最根本、关键的性质。 下图为实车上发动机提速状态下，起动电机的垂向振动时域曲线及其幅 值谱。由图可见，转速变化时，普通频谱分析无识别频率特征，频谱图出现 “频率模糊”现象。
1）声级的合成
声级的单位dB（分贝）是对数单位，因此声级的求和叠加不能像一般的自然数直 接进行，应按能量相叠加的关系进行运算。
当噪声源为两个时，总声压级应该是两个噪声源声压能量的叠加，即：
2 2 P合 P P 1 2
若有n个互不相关的声源，声场中总声压级与总声功率级为：
L ptot
n L pi /10 10 lg 10 i 1
k 0, 1, 2, ,N 1 n 0, 1, 2, ,N 1
1）频谱分析方法
2）倍频程、1/3倍频程
人耳听音的频率范围为20Hz到20KHz，在声音信号频谱分析一般不需要对每 个频率成分进行具体分析。为了方便起见，人们把20Hz到20KHz的声频范围分为 几个段落，每个频带成为一个频程。频程的划分采用恒定带宽比，即保持频带的 上、下限之比为一常数。实验证明，当声音的声压级不变而频率提高一倍时，听 起来音调也提高一倍。 设上限频率为f1,下限频率为f2. 对于倍频程
的研究方向，同时零部件公司也有自己的NVH试验室，从事零部件的噪声振动研究。 • 影响车内噪声大小的主要激励源有发动机、动力总成、轮胎、路面车用电机等，近几十年 来，随着主要噪声振动源的性能改善，车内噪声与振动大大降低，原来诸多如车用电机等 次要噪声振动源突现出来。 • 汽车中使用的电机数量很多，如发电机、启动电机、冷却风扇电机、雨刮器微型电机、窗 口升降微型电机等，品种很多。每辆经济型汽车至少配备15台以上，普通轿车至少配备
0.1Lwb
定义：围绕噪声源在同一测量表面上多个测点噪声级的平均值。 根据能量叠加原则，可得声压级平均值Lpm为
Lpm
1 m 0.1Lpi 10lg 10 m i1
式中：Lpi (i=1,2,…,m)为第i个测点测得的 声压级；m为测点总数。
简便算法：当各测点声压级之间相差不大于5dB时，可按算术平均法计算， 其误差小与1dB。
1）声压及声压级 声压p：没有声波作用时，媒质中的压强为p0，当有声波传播时，媒质中某处的压 强为p1。介质受到声波作用后，产生的压强的微小的增量,即 p= p1 - p0，其单位 为Pa(帕) 。某一点的声压称为该点的瞬时声压。通常人耳只能感受一个稳定的有 效声压。有效声压是一个变化周期内瞬时声压的均方根值
NVH应用：汽车的噪声和振动源
车用电机NVH研究意义 ：
• 近年来鉴于汽车的各个方面水平有所提高，汽车NVH性能已成为了现代汽车工业制造质量 的一个综合性技术指标。为了满足用户对乘坐舒适性不断增长的要求，各大汽车公司都制
定了自己严格的控制标准，成立自己的噪声、振动研部门，将车内噪声控制作为一个重要
低档1800rpm
高档2150rpm
63
68
0.11
0.20
2.5
2.7
1/3倍频程频谱目标
中心频率(Hz) 声压dB(A) 中心频率(Hz) 声压dB(A) 中心频率(Hz) 声压dB(A) 50 10 400 47 3150 58 63 15 500 61 4000 48 80 16 630
54
Lwtot
n Lwi /10 10lg10 i 1
工程实践中，为简便起见，常利用两个声压级之间的差值来求得总声压级值 ： L=L1+△L 式中，L1为噪声源中较大的一个声压级， △L为附加增值，由下表查出：
两个噪声级算术差 附加增值△L 0 3． 0 1 2． 5 2 2． 1 3 1． 8 4 1． 5 5 1． 2 6 1． 0 7 0． 8 8 0． 6 9 0． 5 10 0． 4
2）声级的分解 设有如下关系式
L pt 10 lg 10
0.1L p b
10
0.1L p d
Lwt 10 lg 10
经代数运算，可得
0.1Lwb
10
0.1Lwd
Lpd 10lg 10
0.1L p t
10
0.1L p b
Lwd 10 lg 10
0.1Lwt
10
22.4～45
1000
710～1400
31.5 40 50
63
45～90
2000
1400～2800
63 80
125
90～180
4000
100
2800～5600
125 160
250
180～355
8000
5600～11200
200 250 310
500
355～710
16000
11200～22400
400 500 630
声压级与声功率级的关系：功率级不能直接测得，可在一定条件下 利用声压级进行换算，见表13-1
2）声功率及声功率级
声压级换算为声功率级的原因：
声压级的值与声源----测点间的距离及测量环境有关，而声功率级与测点
无关，故对于固定式机械设备，ISO推荐以声功率级作为噪声的评价量。
对于1/3倍频程
中心频率
2）倍频程、1/3倍频程 倍频程中心频率与频率范围
中心 频率
31.5
1/3倍频程中心频率与频率范围
中心频率
25
频率范围
中心频率
频率范围
频率范围
22.4～28 28～35.5 35.5～45 45～56 56～71 71～90 90～112 112～140 140～180 180～224 224～280 280～355 355～450 450～560 560～710
福特公司交流发电机噪声测试标准
麦克风位置
福特公司交流发电机噪声测试标准 全负荷总体及电磁噪声级限值
2、雨刮电机噪声、振动标准
上汽雨刮噪声、振动标准（MGR ES:62.21.715）
噪声限值 振动限值
长安雨刮电机噪声测试标准
测点布置
B211雨刮电机单体噪声声压级
档 位
目标值
高速档
52dB(A)
这样，声压变化10倍，声压级变化20dB； 声压变化100万倍，声压级变化120dB；听 阈声压与痛阈声压间的声压级变化幅度为0---120 dB。
2）声功率及声功率级
声功率：声源在单位时间内辐射的总能量。单位：W 为便于衡量声功率的相对大小，引入声功率级Lw(dB)
W Lw 10 lg W0
40-50台，而豪华型轿车则需要配备60-70台甚至上百台。因此，车用电机的噪声振动研究
变得越来越重要。
车用电机NVH相关标准：
1、交流发电机噪声标准
上汽集团交流发电机噪声测试标准（SMTC 3 841 001－2012（V2））
麦克风位置 噪声极限值
线C所指传声器位置处的噪声等级不得超过线C。 线A所指传声器位置处的噪声等级不得超过线A。 在2 000 r/min至 4 000 r/min区间内以不高于200 r/min的带宽采样， 峰值噪声不超过线B
1）频谱分析方法
时域分析与频域分析的关系可以用下图说明：
连续傅里叶变换对
X ( f ) x(t )e j 2 ft dt
x(t ) X ( f )e j 2 ft df
1）频谱分析方法
离散傅里叶变换图像推演
1）频谱分析方法
离散傅里叶变换对
N 1 X ( k ) DFT x ( n ) x(n ) e j 2nk / N n 0 N 1 x(n ) IDFT X (k ) 1 x(R ) e j 2nk / N N R 0
1 pe T
T
0
p 2 t dt
听阈声压：人耳可听到的最弱声压，210－5 Pa 痛阈声压：人耳感觉疼痛的声压，20Pa 声场：存在声波的空间。 声压级Lp:
为什么 用对数 表示？
Lp
10 lg(
p 2 p ) 20 lg （dB） p0 p0
p0----基准声压，p0=2*10-5Pa； p----测点的声压。
噪声测量目的：
衡量设备或产品的质量 分析噪声产生的原因
基本术语：
声场、自由声场、扩散声场 消声室（边界完全吸收声波） ： 允许声波在任何方向作无反射自 由传播的空间。 半消声室：声波除仅以地面作为 反射面，在其他方向作无反射自 由传播的空间 混响室（边界完全反射声波）： 允许声波在任何方向作无吸收传 播的空间。
低速档
46dB(A)
B211雨刮电机单体1/3rd倍频程频谱 特征频段
前雨刮电机高速档 1/3rd倍频程目标 前雨刮电机低速档 1/3rd倍频程目标
400Hz以下 25dB(A) 22dB
1000~2000Hz 41dB(A) 36dB(A)
2）倍频程、1/3倍频程
案例
1/3倍频程噪声频谱图 140 120 100 测点1 测点2 测点3 测点4 测点5 测点6 测点7 测点8 测点9 测点10 测点11 测点12 测点13 测点14 测点15 测点16
噪声值dB(A)
80 60 40 20 0 12 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 中心频率(Hz) 160 200 250 500 1000 2000 4000 8000
2000Hz以上 48dB(A) 46dB(A)
长安雨刮电机噪声测试标准
测点布置
B211雨刮电机单体噪声声压级
档 位
目标值
高速档
52dB(A)
低速档
46dB(A)
B211雨刮电机单体1/3rd倍频程频谱 特征频段
前雨刮电机高速档 1/3rd倍频程目标 前雨刮电机低速档 1/3rd倍频程目标
400Hz以下 25dB(A) 22dB(A)
中心频率
800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 6300 8000 10000 12500 16000
频率范围
710～900 900～1120 1120～1400 1400～1800 1800～2240 2240～2800 2800～3550 3550～4500 4500～5600 5600～7100 7100～9000 9000～11200 11200～14000 14000～18000
400~1000Hz 41dB(A) 36dB(A)
1000~2000Hz 41dB(A) 36dB(A)
2000Hz以上 48dB(A) 46dB(A)
3.A101-EA10风扇总成噪声测试标准
麦克风布置
风扇冷却模块的噪声目标
风扇工作电压 总声压级 dB（A） 音调度（tu） 尖锐度（acum）
100 18 800 60 6300 46
125 28 1000 57 8000 43
160 32 1250 58 10000 37
200 36 1600 58 12500 34
250 55 2000 56 16000 29
315 43 2500 56 20000 13
5000 48
噪声定义：
实际应用——不需要的声音。
2）阶次分析原理 旋转机械的噪声振动信号中多数离散频率分量都与 主旋转频率有关，以参考轴的转速为基本转速，所对应 的基本频率（基频）定义为阶比1，其他与转速相关的频 率为基本频率的N倍信号则定义为N阶，分析或追踪动态
信号中阶次信号能量即为阶比分析。通常阶比与转速的
关系可表示为
f O
. 车用电机NVH研究意义及相关厂家标准
2. 噪声测量分析 3. 电机噪声振动测试技术及分析方法 4. 车用雨刮电机噪声研究
NVH： Noise-噪声、Vibration-振动、Harshness-声振粗糙度 指噪声振动等动态舒适感，反映了设备的动态特性。由于其中的三个 因素在车辆机械中密不可分，故经常把他们放在一起研究。
3）恒定窄带宽 频谱图：以选用的频程中心频率为 横坐标，以相应的频程声压级（或 声功率级）为纵坐标，所绘制的曲 线图。是分析噪声来源及频率特性 的基本工具。
1）傅里叶变换的局限性 由于时域数据的突然截断，会引起频域能量的泄露 从上面的傅里叶变换对可知，傅里叶变换是一种全局变换，要么完全在 时域，要么完全在频域，因此无法表述信号的时频局域性质，即它不能确定 某种频率分量发生在哪些时间内，以及某段时间内的信号包含哪些频率。而 这恰恰是非平稳信号最根本、关键的性质。 下图为实车上发动机提速状态下，起动电机的垂向振动时域曲线及其幅 值谱。由图可见，转速变化时，普通频谱分析无识别频率特征，频谱图出现 “频率模糊”现象。
1）声级的合成
声级的单位dB（分贝）是对数单位，因此声级的求和叠加不能像一般的自然数直 接进行，应按能量相叠加的关系进行运算。
当噪声源为两个时，总声压级应该是两个噪声源声压能量的叠加，即：
2 2 P合 P P 1 2
若有n个互不相关的声源，声场中总声压级与总声功率级为：
L ptot
n L pi /10 10 lg 10 i 1
k 0, 1, 2, ,N 1 n 0, 1, 2, ,N 1
1）频谱分析方法
2）倍频程、1/3倍频程
人耳听音的频率范围为20Hz到20KHz，在声音信号频谱分析一般不需要对每 个频率成分进行具体分析。为了方便起见，人们把20Hz到20KHz的声频范围分为 几个段落，每个频带成为一个频程。频程的划分采用恒定带宽比，即保持频带的 上、下限之比为一常数。实验证明，当声音的声压级不变而频率提高一倍时，听 起来音调也提高一倍。 设上限频率为f1,下限频率为f2. 对于倍频程
的研究方向，同时零部件公司也有自己的NVH试验室，从事零部件的噪声振动研究。 • 影响车内噪声大小的主要激励源有发动机、动力总成、轮胎、路面车用电机等，近几十年 来，随着主要噪声振动源的性能改善，车内噪声与振动大大降低，原来诸多如车用电机等 次要噪声振动源突现出来。 • 汽车中使用的电机数量很多，如发电机、启动电机、冷却风扇电机、雨刮器微型电机、窗 口升降微型电机等，品种很多。每辆经济型汽车至少配备15台以上，普通轿车至少配备
0.1Lwb
定义：围绕噪声源在同一测量表面上多个测点噪声级的平均值。 根据能量叠加原则，可得声压级平均值Lpm为
Lpm
1 m 0.1Lpi 10lg 10 m i1
式中：Lpi (i=1,2,…,m)为第i个测点测得的 声压级；m为测点总数。
简便算法：当各测点声压级之间相差不大于5dB时，可按算术平均法计算， 其误差小与1dB。
1）声压及声压级 声压p：没有声波作用时，媒质中的压强为p0，当有声波传播时，媒质中某处的压 强为p1。介质受到声波作用后，产生的压强的微小的增量,即 p= p1 - p0，其单位 为Pa(帕) 。某一点的声压称为该点的瞬时声压。通常人耳只能感受一个稳定的有 效声压。有效声压是一个变化周期内瞬时声压的均方根值
NVH应用：汽车的噪声和振动源
车用电机NVH研究意义 ：
• 近年来鉴于汽车的各个方面水平有所提高，汽车NVH性能已成为了现代汽车工业制造质量 的一个综合性技术指标。为了满足用户对乘坐舒适性不断增长的要求，各大汽车公司都制
定了自己严格的控制标准，成立自己的噪声、振动研部门，将车内噪声控制作为一个重要
低档1800rpm
高档2150rpm
63
68
0.11
0.20
2.5
2.7
1/3倍频程频谱目标
中心频率(Hz) 声压dB(A) 中心频率(Hz) 声压dB(A) 中心频率(Hz) 声压dB(A) 50 10 400 47 3150 58 63 15 500 61 4000 48 80 16 630
54
Lwtot
n Lwi /10 10lg10 i 1
工程实践中，为简便起见，常利用两个声压级之间的差值来求得总声压级值 ： L=L1+△L 式中，L1为噪声源中较大的一个声压级， △L为附加增值，由下表查出：
两个噪声级算术差 附加增值△L 0 3． 0 1 2． 5 2 2． 1 3 1． 8 4 1． 5 5 1． 2 6 1． 0 7 0． 8 8 0． 6 9 0． 5 10 0． 4
2）声级的分解 设有如下关系式
L pt 10 lg 10
0.1L p b
10
0.1L p d
Lwt 10 lg 10
经代数运算，可得
0.1Lwb
10
0.1Lwd
Lpd 10lg 10
0.1L p t
10
0.1L p b
Lwd 10 lg 10
0.1Lwt
10
22.4～45
1000
710～1400
31.5 40 50
63
45～90
2000
1400～2800
63 80
125
90～180
4000
100
2800～5600
125 160
250
180～355
8000
5600～11200
200 250 310
500
355～710
16000
11200～22400
400 500 630