10.1 NVH基础
对于纯音调来讲，频率是每一秒钟振动发生的次数，一般用赫兹（Hz）来表示。
f=次数/时间
对于一个有20个齿的齿轮，转速为10r/s的话，那么齿上产生的频率就是
200Hz就代表基波频率，与基波频率呈倍数关系的叫谐波频率，其中的倍数可以是半倍数，比如，半次谐波的频率就是
fc=200/2Hz=100Hz
而高次谐波产生高频波，比如二次谐波的频率就是
f2nd=200×2Hz=400Hz
声波可用频率和强度表示，其实就是有功率产生。声音的功率较难界定和测量，人耳朵听到的是声波的强度，这和远近、环境有关系。声音的强弱一般用分贝（dB）来描述：
式中，V是功率测量量值，Vref是功率参考量值。
对于声音压强来讲，V代表功率，与压强P的平方成比例，所以音强（dB）可以表示为
对于Pref，人耳朵的最小声强感受下线是20μPa。
当声强变为原来的2倍时，它们之间的差值是3dB。(https://www.daowen.com)
也就是说，当声音强度加倍时，只增加3dB左右。
人的听觉对于不同频率的声音有不同的灵敏度，一般对2kHz到5kHz的声音最为敏感，我们平时所听的音乐也主要集中在这个频率段。同时，人耳对声音强度的变化的感应也不尽相同。试验表明，随着声音强度的提高，人耳朵对频率的敏感性成下降趋势并在高频段有一定的波动性。
描述等响条件下声压级与频率的关系曲线称为等响曲线，是重要的听觉特征之一。等响曲线在1927年由金斯白瑞测量得出，横坐标是频率，纵坐标是声压级。声压就是大气压受到声音扰动后产生的变化，相当于在大气压强上叠加一个扰动引起的压强变化。图10-1中每条曲线上对应不同频率的声压级是不相同的，但人耳感觉到的响应却是一样，每条曲线上注有一个数字，为响度值，单位为“方”。由等响曲线族可以得知，当音量较小时，人耳对高低音感觉不足；而音量较大时，高低音感觉充分，在曲线的中间部分，曲度向下，说明人的敏感性增加。而声音频率再增加时，曲线上扬，说明人的敏感性下降，继续上调，最终到达人的声音痛觉边界。
声音的计权网络（Weighting Networks）用来对原始声音曲线进行调节以适应人的感知。A计权网络是最为常用的网络，其实是等响曲线在低响度时的反转曲线。B计权对应中间响度而C计权针对高响度范围。不同计权网络有不同的单位，不能直接进行比较。比如，dBA指的是用A计权网络调整的响度值，不能直接和dB进行比较。
对于噪声的测量，一般所选取的工具有传声器、加速度传感器、频率测量仪等。传声器是最为通用的测量放射性（通过介质传播）音频信号的工具，一般可以用单个传声器或传声器矩阵甚至多头传声器。传声器采集的信号一般需要进行处理，应用DSP技术将有用信号保留，无用的信号去掉。加速度传感器主要用来测量振动信号，通常要对一个方向或3个方向的振动进行测量，不同的传感器测量的频率范围也不一样。
变速器系统中，常见的测量传感器有油路压力传感器和转速传感器。对于油路压力，油泵是噪声的源头，所以油路压力通常和噪声振动一并测量用以检测系统的噪声。转速传感器通常用来测量输入输出转速。变速器内部元件的速度，通过测量速度的变化，可以大致得出振动发生的情况和源头。
图10-1 纯音的标准等响曲线
汽车的噪声主要由车内噪声、动力总成噪声、动力总成振动、座椅振动、转向系统振动、踏板振动和手柄振动组成。我们主要关注的动力总成振动，一般采用汽车外部的测量值用来决定是否满足客户的最终要求。标准化动力总成层级分配试验（SPLAT）是测量并获取这些数据的测试方法。其中需要用到半消声实验室，将被测量的对象（整车、动力总成或部件）放入其中运行，同时进行NVH的数据收集和分析。半消声实验室的墙和顶部都是用吸声材料制成，可以有效地消除回声。全消声实验室还必须覆盖地板，这种实验室造价很高而且并不适用。在测量的时候，振动和噪声是主要收集对象，但同时对于不同的被测对象，其他数据也需要收集，比如变速器的油路压力和速度值就同样需要处理收集。
对于收集来的信号，一般横坐标选取频率、时间、等级（order）信号，纵坐标可以选择声音压力（Pressure）声音能量（Power）或减速度信息，对信号进行时域和频域的分析。单一频率的信号（如正弦波）在频域内是一条单个值的直线，代表频率和幅值；多频信号（比如发动机，变速器信号等）在频域内是大小变化的曲线，曲线的每个点都代表某个频率下得幅值。噪声的时域和频域信号如图10-2所示。
图10-2 噪声的时域和频域信号