基于LMS Test. Lab 的車內(nèi)聲振傳遞路徑分析
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汽車噪聲、振動及因其而引發(fā)的車輛乘坐舒適性問題，即NVH（Noise, Vibration Harshness）問題， 是衡量汽車產(chǎn)品質(zhì)量的一個綜合性問題。它給用戶的感受最直接，越來越影響到產(chǎn)品的美譽(yù)度和市場占有率，因此受到各大整車制造企業(yè)和零部件企業(yè)的普遍關(guān)。汽車內(nèi)部噪聲和振動現(xiàn)象，往往是由多個激勵，經(jīng)由不同的傳遞路徑抵達(dá)目標(biāo)位置后疊加而成的。當(dāng)今汽車新產(chǎn)品研發(fā)過程中，為了進(jìn)一步優(yōu)化整車NVH 性能，往往要綜合考慮各個激勵和傳遞路徑的情況，而傳遞路經(jīng)分析（TPA，Transfer Path Analysis）就是一個行之有效的方法。通過傳遞路徑分析，確定各途徑流入的激勵能量在整個問題中所占的比例，找出傳遞途徑上對車內(nèi)噪聲起主導(dǎo)作用的環(huán)節(jié)，通過控制這些主要環(huán)節(jié)，如使聲源的強(qiáng)度，路徑的聲學(xué)靈敏度等參數(shù)在合理的范圍里，以使車內(nèi)噪聲控制在預(yù)定的目標(biāo)值內(nèi)。本文基于LMS SCANDAS MOBILE SCM05 便攜式采集前端及LMS Test. lab 8A 軟件對某國產(chǎn)轎車車內(nèi)聲振傳遞路徑進(jìn)行分析，得出分析結(jié)果并為進(jìn)一步提高和改善整車NVH 性能奠定了基礎(chǔ)。
2 車輛聲振傳遞路徑分析原理
在工程振動噪聲測試分析工作中，譜分析以及概率統(tǒng)計分析應(yīng)用很多，但是都具有一個共同缺點(diǎn)， 要求對比試驗(yàn)的條件和工況完全相同，否則無法進(jìn)行對比。同時，這樣試驗(yàn)的工況十分復(fù)雜，要求處理的數(shù)據(jù)多，工作量非常大，而又很難用簡單的圖表全面地說明問題。傳遞特性的分析能夠很好地解決上面說的問題，其分析結(jié)果具有較好的可比性，為了取得結(jié)果，一般僅需選擇一種工況進(jìn)行試驗(yàn)就可以得到滿意的結(jié)果。由于傳遞特性分析具有這一突出的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際工程問題上應(yīng)用很普遍，從而得到迅速的發(fā)展。
車內(nèi)噪聲總體上可分為結(jié)構(gòu)聲和空氣聲兩種。在結(jié)構(gòu)聲情況下，激勵源和目標(biāo)點(diǎn)分屬于兩個不同的系統(tǒng)，激勵源一側(cè)的結(jié)構(gòu)稱為主動方，目標(biāo)點(diǎn)一側(cè)的結(jié)構(gòu)稱為受動方，一般兩者在分界處（可稱之為耦合點(diǎn)）通過某種耦合元件連接起來，具體可表現(xiàn)為發(fā)動機(jī)、底盤部件在車身上的支撐、鉸鏈及橡膠軸套等。比如，作為激勵源的發(fā)動機(jī)為主動方，車身結(jié)構(gòu)為受動方，其間的支撐為耦合元件。而目標(biāo)可以是某點(diǎn)的聲壓，也可以是該點(diǎn)在某一自由度上的振動。在空氣聲的情況下，路徑上不存在耦合點(diǎn)，如果有N 個輻射聲源，就形成N 條傳遞路徑。
假設(shè)系統(tǒng)是線性時不變的，則車內(nèi)目標(biāo)點(diǎn)的聲壓或振動水平等于各激勵源以工作載荷激勵時沿不同路徑傳播到車內(nèi)的能量的疊加，如圖1 所示。TPA 的目的是研究能量在這些路徑上的傳播情況。
圖1 傳遞路徑分析模型
由式(2)可知，進(jìn)行傳遞路徑分析的主要工作包括：
（1）工作載荷的獲取。對于結(jié)構(gòu)聲，是各耦合點(diǎn)處每個自由度上的工作力輸入；對于空氣聲則是聲源的體積速度/加速度。該項(xiàng)工作需要大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為輸入，是TPA 最繁重的部分，也直接決定分析結(jié)果的可信程度。
（2）路徑頻響函數(shù)的獲取。對于結(jié)構(gòu)聲，測量耦合點(diǎn)處每個自由度到響應(yīng)位置的頻響函數(shù)，測量時受動方與主動方應(yīng)在各耦合點(diǎn)處應(yīng)解耦。對空氣聲，測量目標(biāo)點(diǎn)到聲源的頻響函數(shù)。
3 試驗(yàn)測試
國內(nèi)某新型B 級轎車在試制過程中，發(fā)現(xiàn)1500rpm 左右車內(nèi)有共振現(xiàn)象，本文利用LMS SCANDAS MOBILE SCM05 便攜式采集前端及LMS Test. lab 8A 軟件對該車進(jìn)行聲振傳遞路徑分析，得出了問題的根源所在，提出了解決方案，為進(jìn)一步提高該車的NVH 性能奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
3.1 測試系統(tǒng)
LMS SCADAS Mobile SCM05 前端與LMS Test. Lab 8A 實(shí)時分析軟件無縫地集成組成一個強(qiáng)大的聲-振分析儀與記錄儀，它具有傳統(tǒng)分析儀使用方便的特點(diǎn)，同時它又是一個先進(jìn)的噪聲和振動測量系統(tǒng)， 具有高速的性能和強(qiáng)大的測量能力。同時，LMS Test. Lab 8A 可以使試驗(yàn)進(jìn)行得更有效、更方便；它可以使試驗(yàn)部門的工作效能大大地提高，并利用現(xiàn)有的試驗(yàn)設(shè)備獲得更高的回報；即使可用的實(shí)物樣機(jī)大大減少，它還是可以得到更全面可靠的試驗(yàn)結(jié)果，有效地利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)。測試系統(tǒng)如圖2 所示，主要由LMS SCADAS Mobile SCM05 前端（24 通道）、LMS Test. Lab 8A 分析軟件、ICP 加速度傳感器以及ICP 聲學(xué)傳感器組成。
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