从这里学NVH：噪声、振动、模态分析的入门与进阶_工业技术

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序言

汽车NVH（Noise、Vibration and Harshness）性能是汽车舒适性的关键因素，振动小、安静的汽车已经成为购车者的主要追求。为此，各大汽车主...

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自序

我曾希望能找两三位汽车行业的大伽为本书作序，但当托朋友牵线联系第一位时，他以不认识作者和没有通读全书两个理由委婉地拒绝了。这件事让我不高兴了一整天，但仔细想来，...

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前言

NVH是三个英文单词Noise、Vibration和Harshness首字母的缩写，是汽车噪声、振动和舒适性等各项指标的总称。这个名称来源于汽车行业，但其他行业...

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致谢

在撰写这部著作的过程中，得到许多同行的鼓励与帮助。中央组织部“千人计划”专家、北京“海聚工程”专家、北汽福田乘用车设计院总工程师曾宪棣博士对本书提出了宝贵的意见...

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第1章　工程噪声基础

从人的听觉方面来讲，声源（物体振动）发出的声音分为两个方面的内容：一是声音是如何传递到人耳的，从而使人耳的鼓膜发生振动；二是鼓膜的振动如何使人们主观上感觉为声音...

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1.1 什么是声波

声音的传播实质上是声波的传播过程，声波作用到人耳所引起的感觉称为声音，可见，声波是声音传播的本质。因此，在讲述声学之前，很有必要详细地描述声波。本小节主要包括以...

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1.1.1 声波的定义

物体振动（声源）时激励着它周围的空气质点振动，使得离声源最近的质点离开原来的平衡位置开始运动，从而推动相邻质点运动，也就是说压缩了相邻的介质，而相邻的介质又会产...

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1.1.2 声波的描述参数

相应于振动，声波也分为周期性声波和非周期性声波，最简单的周期声波是单频的声波，也称为纯音。它是由简谐振动产生的频率固定、并按正弦变化的声波。与单频音相对应的是...

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1.1.3 描述声波的基本物理量

声波在传播过程中，引起介质中的质点波动，使介质各部分产生压缩或膨胀的周期性变化，因此，质点运动必然存在振动位移、振动速度等物理量，而压缩或膨胀必然导致压强的变化...

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1.1.4 声波的传播特性

1）平面声波。当声波的波阵面垂直于传播方向的平面时，称其为平面波。远离声源的波可近似地看作是平面波，平面波在空气中传播时，它的声压与质点速度同相位。在理想的介质...

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1.2 什么是声音

通过前文1.1什么是声波一节已经明白声音的传播实质上是声波的传播过程，物体振动产生声波，声波被人或其他动物的听觉器官所感知，才称为声音。我们将正在发声的物体称为...

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1.2.1 什么是纯音

只包含单一频率成分的声音，称为纯音，如敲击音叉发出的声音（256Hz），口哨声等都可以称为纯音。在变速器中，对于转速稳定的工况，也容易出现纯音（啸叫），纯音出现...

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1.2.2 声音的频率成分

通常，声音的频率成分不会简简单单地只有一个单频成分，更多的是由多个纯音、有限数目相关的谐波或无限数目不相关的单频成分组成。如图1-10所示，我们可以把声音的频率...

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1.2.3 空气声与结构声

在NVH领域，经常谈到空气声与结构声，这两种声音是如何界定的呢？空气声与结构声的区别在于传播路径的不同，空气声是指声源发出的声音直接向外辐射，在空气中（路径）...

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1.2.4 声音的传播路径

在振动领域，我们讲“源-路径-接受者”模型，同样的道理，在声学领域，也谈“源-路径-接受者”模型，如图1-12所示。任何发声的物体都可以当成声源，声源发出来的声...

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1.2.5 怎么评价声音

按“源-路径-接受者”模型来评价声音时，通常对这三个方面进行以下评价：对声源进行声功率测量，用于评价声源向外辐射噪声的大小；对路径进行噪声源定位或者是对一些声学...

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1.3 什么是声场

当声源发出声波后，声波在某种弹性介质内传播，并占据一定的空间，我们把这个有声波存在的空间，称为声场。弹性介质可以是固体、液体或气体，但通常讲的声学环境的弹性介质...

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1.3.1 声场的定义

在1.1什么是声波一节中描述声波时仅仅将其表示为时间的函数，但实际上声波在弹性介质中传播占据了一定的空间。因此，声波的运动方程不仅是时间的函数，同时也是空间的函...

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1.3.2 声波的叠加

当空间上存在两个或两个以上声源时，每个声源发出的声波在空间进行传播不会因为其他声波的存在而改变其传播规律。但是在空间某位置上的波动是各个声波在该点激发起来的振动...

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1.3.3 近场与远场

当声源在自由空间辐射时，声源附近的声压和质点速度不同相的区域，称为近场（见图1-19）。声源最大尺寸的一倍距离或声源发出的声音一个波长以内的区域，均涵盖在近场内...

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1.3.4 自由场与消声室

自由场是指声源在均匀、各向同性介质中传播时，不计边界影响的声场，此时声场中只有直达声而没有反射声。实际上，只能做到反射声尽可能小，和直达声相比可以忽略不计。例如...

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1.3.5 混响场与混响室

在讲述混响场之前，我们先明白一下扩散场的概念。直达声与混响声相等的距离称为扩散距离，也称为混响半径，距离大于扩散距离的声场称为扩散场，通常声音在室内传播时才具有...

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1.4 什么是声压级

声音测量最常用的物理量是声压，但描述声压的大小通常用声压级（Sound Pressure Level，SPL）。人耳可听的声压范围为2×10-5～20Pa，对应...

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1.4.1 声压级的定义

通过前文1.1什么是声波的介绍，我们已经明白波动的声压是叠加在大气压之上的，但相较于大气静压强，声压的幅值波动非常小。如大气静压强为1.01325×105Pa，...

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1.4.2 为何基准是20μPa

让我们首先回顾一下声强的定义。声强定义为“声波单位时间内通过单位面积法向的平均声能”，声强对面积的积分，则为单位时间内声源辐射的声能，定义为声功率，单位为瓦特。...

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1.4.3 声压级的计算

使用声压传感器测量得到的噪声信号是时域信号，即声压幅值随时间变化的曲线，如图1-27所示，声压的幅值有正有负。根据对数的定义可知，其自变量的取值必须为正值，也即...

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1.4.4 灵敏度对声压级的影响

本小节主要考虑传声器灵敏度对声压级的影响。还是采用上一小节的噪声时域信号，假设上一小节中计算的声压级是准确的，现在考虑传声器的灵敏度不精确。考虑的情况见表1-5...

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1.5 什么是分贝dB

关于分贝dB，人们的第一感觉认为是声音的大小单位，如某机械厂房中噪声为90dB。dB真的是声音单位吗？其实分贝除了用于声学领域之外，在NVH测量领域随处可见。它...

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1.5.1 分贝的定义

分贝dB定义为两个数值的对数比率，这两个数值分别是测量值和参考值（也称为基准值）。存在两种定义形式：一种为功率之比：一种为幅值之比： (https://w...

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致谢

目录

第1章　工程噪声基础

1.1 什么是声波

1.1.1 声波的定义

1.1.2 声波的描述参数

1.1.3 描述声波的基本物理量

1.1.4 声波的传播特性

1.2 什么是声音

1.2.1 什么是纯音

1.2.2 声音的频率成分

1.2.3 空气声与结构声

1.2.4 声音的传播路径

1.2.5 怎么评价声音

1.3 什么是声场

1.3.1 声场的定义

1.3.2 声波的叠加

1.3.3 近场与远场

1.3.4 自由场与消声室

1.3.5 混响场与混响室

1.4 什么是声压级

1.4.1 声压级的定义

1.4.2 为何基准是20μPa

1.4.3 声压级的计算

1.4.4 灵敏度对声压级的影响

1.5 什么是分贝dB

1.5.1 分贝的定义

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序言

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前言

致谢

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第1章 工程噪声基础

1.1 什么是声波

1.1.1 声波的定义

1.1.2 声波的描述参数

1.1.3 描述声波的基本物理量

1.1.4 声波的传播特性

1.2 什么是声音

1.2.1 什么是纯音

1.2.2 声音的频率成分

1.2.3 空气声与结构声

1.2.4 声音的传播路径

1.2.5 怎么评价声音

1.3 什么是声场

1.3.1 声场的定义

1.3.2 声波的叠加

1.3.3 近场与远场

1.3.4 自由场与消声室

1.3.5 混响场与混响室

1.4 什么是声压级

1.4.1 声压级的定义

1.4.2 为何基准是20μPa

1.4.3 声压级的计算

1.4.4 灵敏度对声压级的影响

1.5 什么是分贝dB

1.5.1 分贝的定义

第1章　工程噪声基础