4.1 测试分析技术的发展动向
以降低汽车噪声为目的的振动噪声测试及分析技术,根据测试及分析对象的不同有多种方法。发动机及车身的振动噪声、齿轮噪声、路面噪声、轰鸣声、制动噪声等的测试分析技术,虽然有通用之处,但是根据每一种问题对象都有固定的方法。从其他视角来看,这些测试、分析技术主要可以分为噪声源的探查、振动物体振动形态的把握、振动噪声二者之间通用的信号处理技术三个领域。本章将对这三部分进行叙述,并着重于噪声源的探查、振动物体振动形态的把握,介绍最近的案例。
作为振动物体的振动特性的分析方法,根据激励试验所进行的模态分析方法是主流,从初期的SDOF法、MDOF法,到现在的多点参照法、特性行列同定法等多种新方法,测试、分析精度和效率都得到了快速的提升。
另一方面,实际工作过程中的发动机及车身的振动形态的测试方法,包括激光全息法、激光多普勒法等利用光学原理开发的方法,以及以加速度计为代表的振动测试方法。激光全息法的相关的信息不是本章介绍的内容,基于加速度计的多点振动结果而进行的振动形态分析方法,并不是模态空间的振动模态——它被称为实机模态分析,或者ODS(Operating Deflection Shape)分析技术,将在4.2节中列举详细的案例。
振动噪声的信号处理技术的发展也是令人瞩目的。其中着重于旋转机械特有的振动噪声特性分析方法被称为特征分析法。它作为一种基本的处理方法从很久以前就广为人知,包括阶次比分析,阶次跟踪分析、时间谱图、rpm谱图等。这些信号处理技术随着测试设备或者计算机软件的发展而不断得到改进。从模拟信号到数字信号的进步、测试结果的图表显示等越来越快,图表彩色化已经成为当今主流。
对于非旋转机械,如同唢呐鼓一样对频率和幅度进行同时解析的技术。对于车内噪声来讲,到底是悬架振动和发动机振动哪一种激励占支配地位,使用DSP进行时间领域分析的技术已经被开发出来。对于此类的信号处理技术,在本章在不做详细介绍。
最后,介绍一下关于噪声源的探测技术的发展动向。对于出现噪声的多数场合,噪声是从物体的哪个部位放射出来的,是很难精准定位的。回顾近20年间的车辆及发动机噪声源的探测技术发展,虽然已经开发出了很多的技术,但现在仍然在不断地发展中。
利用铅覆盖法对工作中的发动机或者车辆进行隔声处理时,需要花费一定的时间,而且操作者的熟练程度不同,结果也会有所变化,最近已经很少使用。作为替代方案,声学灵敏度法、声学全息法等声源探测技术得到了大量的应用。其中声学灵敏度法,是使用两个传声器进行测试的方法,正被广泛使用。近期,使用两个传声器的3元声学灵敏度法也已经被开发出来。4.3节中将介绍使用两个传声器对车内噪声的声学灵敏度进行测试的案例。
声学全息法一般应用于行驶中的汽车放射噪声的声源探测,近年来得到越来越广泛的应用。对于移动声源,基于多普勒效应的频率变化进行修正测试,然后再进行声学全息计算。
声学全息法包括近距离声学全息法和远距离声学全息法。一般所说的声学全息法就是指后者。对于每一种声源探测方法,为了不断提高测试精度而不断地开发新的技术和方法。在4.4节中将对近距离声学全息法、4.5节中将对远距离声学全息法中的一种,即二重声学全息法进行详细说明。