整車異響分析的案例
直播課程 | 機(jī)器學(xué)習(xí)在整車異響和噪聲相關(guān)的應(yīng)用
01
直播主題和時(shí)間：
機(jī)器學(xué)習(xí)在整車異響和噪聲相關(guān)的應(yīng)用；
2020年9月18日（星期五）14:00~15:00
02
您所期待的內(nèi)容：
如何利用機(jī)器學(xué)習(xí)加速性能設(shè)計(jì)優(yōu)化？
220kV變電站GIS異響分析處理
2.3噪聲源評(píng)價(jià)方式：
A、由KMSV便攜式聲學(xué)成像系統(tǒng)直接生成噪聲分布云圖
B、噪聲分布云圖將直接顯示噪聲源所在位置及大小
3.1現(xiàn)場(chǎng)描述：
用KMSV聲學(xué)成像系統(tǒng)對(duì)GIS母線筒進(jìn)行掃描，對(duì)于發(fā)出異響的位置進(jìn)行定位，查找出噪聲源的位置并進(jìn)行分析。
現(xiàn)場(chǎng)圖片及分析過程：
為了對(duì)異響進(jìn)行詳細(xì)的分析，用KMbalancer Pro對(duì)異響的位置進(jìn)行振動(dòng)檢測(cè)，測(cè)試位置如下圖：
分析：
1、在異響時(shí)GIS母線筒振動(dòng)值較大，振動(dòng)頻率都為50Hz電源頻率的倍頻，可以判定主要振動(dòng)非機(jī)械故障激發(fā)的，為電流引起的。
其中垂直方向振動(dòng)值最大，在頻譜上100Hz左右有明顯的諧波頻率，母線筒存在松動(dòng)的跡象；
2、為了驗(yàn)證振動(dòng)的具體原因，對(duì)鄰近的支撐位置的一圈進(jìn)行振動(dòng)檢測(cè)。
1#測(cè)點(diǎn)振動(dòng)為0.145mm/s，2#測(cè)點(diǎn)振動(dòng)為0.193mm/s，3#測(cè)點(diǎn)振動(dòng)為0.214mm/s，4#測(cè)點(diǎn)振動(dòng)為0.083mm/s，通過振動(dòng)檢測(cè)懷疑支撐的調(diào)整螺絲可能存在沒有調(diào)平，現(xiàn)場(chǎng)重新調(diào)整了支撐的調(diào)整螺絲。
1、調(diào)整后，4個(gè)測(cè)點(diǎn)位置的振動(dòng)值分別為：1#測(cè)點(diǎn)0.107mm/s，2#測(cè)點(diǎn)為0.105mm/s，3#測(cè)點(diǎn)為0.101mm/s，4#測(cè)點(diǎn)為0.099mm/s，4個(gè)測(cè)點(diǎn)位置的振動(dòng)基本一致，現(xiàn)場(chǎng)已基本聽不到明顯的異響聲音，但當(dāng)負(fù)荷變高時(shí)又出現(xiàn)了輕微一聲的異響；
2、母線筒還是存在著支撐不牢的現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)對(duì)母線筒進(jìn)行簡單加固。
展開 應(yīng)用沙龍 | 電動(dòng)零部件異響分析參數(shù)方案（二）
作者：金鵬
HBK中國區(qū)應(yīng)用服務(wù)經(jīng)理
調(diào)制(Modulation)、包絡(luò)分析(Envelope)
如果噪聲中出現(xiàn)了明顯的調(diào)幅(AM)現(xiàn)象，除了
上篇
提及的抖動(dòng)度和粗糙度以外，BK Connect軟件還提供包絡(luò)分析(Envelope)。包絡(luò)分析能夠?qū)⒄{(diào)制信號(hào)從載波信號(hào)中分離出來。如下圖所示，紅色為載波信號(hào)，黑色為調(diào)制信號(hào)，經(jīng)過包絡(luò)分析后，即可得到右下角的調(diào)制頻率fm。包絡(luò)分析除了用于調(diào)制信號(hào)的解調(diào)分析以外，還適用于電機(jī)軸承的故障檢測(cè)，能從軸承振動(dòng)噪聲信號(hào)中識(shí)別出微弱的故障信號(hào)，在出現(xiàn)故障的早期階段即能發(fā)現(xiàn)故障。
如下圖右圖的例子中，對(duì)載波所在頻段（125±100Hz）進(jìn)行帶通濾波后，對(duì)包絡(luò)線時(shí)間歷程曲線進(jìn)行FFT分析。Y軸幅值為包絡(luò)線的頻譜幅值。在頻譜中發(fā)現(xiàn)了明顯的峰值，說明信號(hào)中存在調(diào)幅現(xiàn)象。在噪聲信號(hào)的FFT分析結(jié)果中，如下圖左圖所示，我們發(fā)現(xiàn)在126Hz和120Hz有相鄰的峰值，其中幅值更高的126Hz為載波頻率，幅值較低的120Hz為調(diào)制信號(hào)頻率。根據(jù)調(diào)制信號(hào)幅值和載波信號(hào)幅值的比值，可計(jì)算出調(diào)制度(Degree of Modulation)，為0.082/0.395≈21%。
如果在分析之前，無法確定載波頻率的頻率范圍，則可以先進(jìn)行不同頻段的包絡(luò)分析，調(diào)查這些頻段的數(shù)據(jù)中，是否存在調(diào)制。如下圖例子所示，X軸橫坐標(biāo)為調(diào)制頻率，左側(cè)Y軸縱坐標(biāo)為包絡(luò)分析的載波頻帶中心頻率，Z軸顏色坐標(biāo)為調(diào)制信號(hào)幅值。從圖中可以發(fā)現(xiàn)2500Hz載波頻帶和80Hz調(diào)制頻率處有明顯峰值（圖中黃色圓圈位置），同時(shí)在其他載波頻帶，如500Hz處，也存在多個(gè)調(diào)制頻率的峰值（圖中橙色圓圈位置），說明這些位置存在明顯的調(diào)制現(xiàn)象。
展開 應(yīng)用沙龍 | 電動(dòng)零部件異響分析參數(shù)方案（三）
總結(jié)
電動(dòng)零部件通常包含驅(qū)動(dòng)電機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等結(jié)構(gòu)，它們?cè)谶\(yùn)行
時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生不同特性的異響。在對(duì)此類異響問題進(jìn)行測(cè)試分
析時(shí)，需要使用一些專門的參數(shù)對(duì)異響現(xiàn)象進(jìn)行量化。HBK公司
的BK Connect軟件中包含多種客觀參數(shù)計(jì)算功能，用戶可以直
接利用這些參數(shù)，也可以根據(jù)實(shí)際問題，借助MS Excel、MATLAB
等其他工具，衍生出其他的參數(shù)。
本文結(jié)合了一些實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和分
析結(jié)果，對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行介紹，包括：
? 聲壓級(jí)(SPL)
? 心理聲學(xué)參數(shù)：響度(Loudness)、尖銳度(Sharpness)、
抖動(dòng)度(Fluctuation Strength)、粗糙度(Roughness)
? 調(diào)幅參數(shù)：調(diào)制(Modulation)、包絡(luò)分析(Envelope)
? 純音類參數(shù)：突出比(Prominence Ratio)、純音比
(Tone-to-noise Ratio)、音調(diào)(Tonality)
? 頻譜參數(shù)：FFT、1/3倍頻程(1/3 Octave)、臨界頻帶
(Critical Band)
? 統(tǒng)計(jì)參數(shù)：百分位數(shù)、百分位頻率
? 偏移與波動(dòng)參數(shù)：顫音(Warble)、轉(zhuǎn)速波動(dòng)、相對(duì)音高
(Relative Pitch)
? 階次分析與階次跟蹤
? (非零原點(diǎn))正負(fù)階次
? 峭度(Kurtosis)與峰值因子(Crest Factor)
在HBK公司以往的實(shí)際應(yīng)用案例和咨詢服務(wù)項(xiàng)目中，這些參數(shù)
能有效地應(yīng)對(duì)絕大多數(shù)異響問題，通過適當(dāng)?shù)目陀^參數(shù)，對(duì)異響
進(jìn)行定量研究。除了電動(dòng)零部件行業(yè)以外，本文提及的客觀參數(shù)
同樣適用于其他類似行業(yè)的異響問題。
展開 
應(yīng)用沙龍 | 電動(dòng)零部件異響分析參數(shù)方案（一）
工程上，人們通常將這些擾人的噪聲稱為異響。
為了更好地對(duì)比、分析、改進(jìn)異響問題，我們需要借助某些參數(shù)來對(duì)異響數(shù)據(jù)進(jìn)行量化。本文將舉例介紹一些針對(duì)此類問題的分析參數(shù)，這些參數(shù)成功地應(yīng)用于車輛電動(dòng)零部件行業(yè)，同樣也適用于其他行業(yè)各種電動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的異響分析。
常規(guī)參數(shù)：
電動(dòng)零部件異響問題首先應(yīng)考慮常見的聲學(xué)參數(shù)，比如聲壓級(jí)、響度、尖銳度、抖動(dòng)度、粗糙度、突出比、音調(diào)度、特征頻帶、1/3倍頻程等相關(guān)參數(shù)，下面將詳細(xì)介紹這些參數(shù)的特點(diǎn)。
聲壓級(jí)（SPL)：
聲音在空氣中傳播時(shí)，空氣壓力會(huì)產(chǎn)生變化。傳聲器是專門測(cè)試聲音的傳感器，它將空氣壓力變化轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)聲壓的采集。聲壓是最常見的聲學(xué)參數(shù)之一，很多其他的聲學(xué)參數(shù)都是由聲壓數(shù)據(jù)計(jì)算而得。聲壓級(jí)是評(píng)價(jià)聲音大小的參數(shù)，包括A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)(A-weighted SPL)等，能夠反映不同頻段的聲音大小。最簡單的測(cè)試設(shè)備是手持式聲級(jí)計(jì)，或者使用多通道的PULSE系統(tǒng)，在Labshop或BK Connect軟件中測(cè)試得到聲壓級(jí)。
響度(Loudness)、
尖銳度(Sharpness)：
使用A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)在評(píng)價(jià)聲音大小時(shí)，聲壓級(jí)數(shù)值大小與人對(duì)聲音大小的主觀感受仍然存在著一定的偏差，因此在聲壓級(jí)SPL基礎(chǔ)上，BK Connect提供了另一參數(shù)：響度（單位sone）和響度級(jí)（單位phon）。它們比A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)更接近人耳對(duì)聲音大小的主觀感受，所以在評(píng)價(jià)聲音大小的主觀感受時(shí)，響度成為了主要參數(shù)。對(duì)于穩(wěn)態(tài)信號(hào)，通常使用穩(wěn)態(tài)響度。而對(duì)于非穩(wěn)態(tài)信號(hào)，則采用時(shí)變響度，計(jì)算出瞬態(tài)響度，包括最大值、最小值、平均值等，如右圖中的Nmax、Nmin、Nmean。
展開 某純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)軸異響分析與優(yōu)化
本文針對(duì)某純電動(dòng)汽車在全油門加速工況下驅(qū)動(dòng)軸的異響問題，結(jié)合主觀評(píng)價(jià)和振動(dòng)噪聲測(cè)試，對(duì)異響源進(jìn)行了優(yōu)先級(jí)排序，鎖定異響至驅(qū)動(dòng)軸。結(jié)合驅(qū)動(dòng)軸的三銷軸式萬向節(jié)和球籠式等速萬向節(jié)的工作特性，明確異響來自球籠式萬向節(jié)內(nèi)部，并提出了采用潤滑性和抗磨性能更好的油脂進(jìn)行改善的途徑，有效解決了該問題，為同類型問題處理提供了參考。
1理論分析
1.1振動(dòng)優(yōu)先級(jí)排序
異響源排查過程中，需要對(duì)各點(diǎn)振動(dòng)信號(hào)的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排序，從而確定最高級(jí)的振動(dòng)點(diǎn)和傳遞路徑。希爾伯特變換法在確定測(cè)點(diǎn)之間的優(yōu)先級(jí)排序上具有較好的效果，可采用此方法來判斷振源和傳遞路徑。
展開 一文了解220kV變電站GIS異響及分析
噪聲源評(píng)價(jià)方式：
A、由KMSV便攜式聲學(xué)成像系統(tǒng)直接生成噪聲分布云圖
B、噪聲分布云圖將直接顯示噪聲源所在位置及大小
現(xiàn)場(chǎng)描述：
用KMSV聲學(xué)成像系統(tǒng)對(duì)GIS母線筒進(jìn)行掃描，對(duì)于發(fā)出異響的位置進(jìn)行定位，查找出噪聲源的位置并進(jìn)行分析。
現(xiàn)場(chǎng)圖片及分析過程：
為了對(duì)異響進(jìn)行詳細(xì)的分析，用KMbalancer Pro對(duì)異響的位置進(jìn)行振動(dòng)檢測(cè)，測(cè)試位置如下圖：
分析：
1、在異響時(shí)GIS母線筒振動(dòng)值較大，振動(dòng)頻率都為50Hz電源頻率的倍頻，可以判定主要振動(dòng)非機(jī)械故障激發(fā)的，為電流引起的。其中垂直方向振動(dòng)值最大，在頻譜上100Hz左右有明顯的諧波頻率，母線筒存在松動(dòng)的跡象；
2、為了驗(yàn)證振動(dòng)的具體原因，對(duì)鄰近的支撐位置的一圈進(jìn)行振動(dòng)檢測(cè)。
1#測(cè)點(diǎn)振動(dòng)為0.145mm/s，2#測(cè)點(diǎn)振動(dòng)為0.193mm/s，3#測(cè)點(diǎn)振動(dòng)為0.214mm/s，4#測(cè)點(diǎn)振動(dòng)為0.083mm/s，通過振動(dòng)檢測(cè)懷疑支撐的調(diào)整螺絲可能存在沒有調(diào)平，現(xiàn)場(chǎng)重新調(diào)整了支撐的調(diào)整螺絲。
展開 某SUV扶手箱振動(dòng)異響問題分析與控制
本文通過調(diào)整中間支撐橡膠剛度，避開了與動(dòng)力總成剛體模態(tài)耦合，解決了扶手箱振動(dòng)異響問題。該問題分析及解決方案可供NVH工程師在解決相關(guān)問題提供借鑒。
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【技術(shù)帖】多樣本分析在汽車內(nèi)飾異響仿真中的應(yīng)用
對(duì)于材料參數(shù)的不穩(wěn)定性以及車輛長期行駛之后橡膠塑料老化帶來的異響性能變化不能進(jìn)行預(yù)測(cè)。因此，需要在常規(guī)SnRD 異響分析流程的基礎(chǔ)上增加多樣本分析，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于異響性能更穩(wěn)健的預(yù)測(cè)和優(yōu)化。
圖1 新能源車異響問題占比
2 SnRD 異響仿真分析流程
無論是敲擊異響還是摩擦異響，其產(chǎn)生都有一個(gè)必要條件——部件之間發(fā)生相對(duì)位移。
圖2 敲擊異響和摩擦異響產(chǎn)生原理
SnRD 異響仿真分析流程正是基于這一原理，以部件之間的相對(duì)位移為考查對(duì)象，結(jié)合國外異響仿真對(duì)標(biāo)的工程經(jīng)驗(yàn)，從而形成的一套異響仿真解決方案。
展開 關(guān)注3·15 | 基于NVH測(cè)試技術(shù)的汽車減振器咕嚕聲異響問題排查與分析
表2 更換活塞后減振器不同運(yùn)動(dòng)速度下的阻尼值對(duì)比
由表2可知，異響減振器更換正確活塞后，在減振器不同運(yùn)動(dòng)速度下，其復(fù)原阻尼力、壓縮阻尼力均滿足設(shè)計(jì)要求。
3.5 實(shí)車驗(yàn)證
將異響件活塞重新裝入初始非異響減振器，其他閥系件和工作缸、活塞桿等部件維持原狀，實(shí)車驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，異響故障再次出現(xiàn)，由此判斷異響件活塞為故障根源，至此問題排查完成。
經(jīng)過以上排查，鎖定減振器異響是由于活塞錯(cuò)用，導(dǎo)致減振器阻尼力偏小，尤其在減振器運(yùn)動(dòng)速度為0.13 m/s時(shí)阻尼力過小，使減振器做功不足，無法有效衰減整車振動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生異響。
4 異響機(jī)理
減振器復(fù)原活塞錯(cuò)用使阻尼力降低，與整車懸架系統(tǒng)不匹配，使減振器吸收路面激勵(lì)能力變差。特定工況下路面振動(dòng)通過閥系、活塞桿傳遞到車身，經(jīng)車身放大后產(chǎn)生異響。
將汽車視為單質(zhì)量系統(tǒng)模型，則懸架系統(tǒng)的阻尼比ζ[2]可由車身質(zhì)量m、彈簧剛度K和減振器阻尼系數(shù)C計(jì)算[2]得到
ζ為不同剛度、不同簧上質(zhì)量的減振器匹配懸架系統(tǒng)產(chǎn)生的阻尼效果，ζ值越大，則車身振動(dòng)會(huì)迅速衰減，同時(shí)會(huì)將較大的路面沖擊傳遞到車身，如果ζ過小，對(duì)于一般路面的整車舒適性偏好，但在某些工況會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)衰減不足，導(dǎo)致異響發(fā)生或系統(tǒng)不穩(wěn)定。采用表1中0.13 m/s減振器運(yùn)動(dòng)速度對(duì)應(yīng)的復(fù)原阻尼力計(jì)算異響減振器和正常減振器的阻尼比，得到ζ異響件=0.24，ζ正常件=0.43，具體參數(shù)見表3。
表3 減振器阻尼比計(jì)算
5 結(jié) 論
（1）通過NVH測(cè)試技術(shù)對(duì)整車咕嚕異響部位進(jìn)行振動(dòng)加速度測(cè)試，通過音頻回放、頻域分析、時(shí)域分析、速度和位移分析等手段，鎖定異響源為減振器本體，由此探索出一種具有實(shí)際指導(dǎo)意義的減振器異響問題排查思路。
展開 