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噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）是電機設(shè)計與性能的關(guān)鍵因素。過高的NVH會導致產(chǎn)品壽命縮短、維護成本增加和客戶滿意度下降。因此，在設(shè)計階段早期解決NVH挑戰(zhàn)至關(guān)重要，以避免設(shè)計階段后期出現(xiàn)重大NVH問題。電機NVH分析本質(zhì)上是一個結(jié)合了電磁和機械分析的、復(fù)雜的多物理場問題——因為電機NVH問題通常源于電磁力與結(jié)構(gòu)組件（如定子）之間的相互作用。

本文原刊登于Ansys.com：《Analyzing Noise, Vibration, and Harshness With Ansys Motor-CAD NVH Tuning》作者： Shi-Uk Chung | Ansys 高級應(yīng)用工程師編輯整理：王楊 | Ansys 主任應(yīng)用工程師噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）是電機設(shè)計與性能的關(guān)鍵因素。

將調(diào)制頻率為70Hz，調(diào)制幅度為100%，聲級為60dB的1kHz純音粗糙度定義為1 asper。 頻率分辨率和時間分辨率是影響粗糙度的兩個主要因素。頻率分辨率由激勵模式或特征響度隨臨界帶的關(guān)系決定。當調(diào)制幅度為25%時，粗糙度達到其最低值0.1 asper，調(diào)制幅度每增加10%，相應(yīng)粗糙度增加17%，因此將可聽粗糙度劃分為20個級別。

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表面粗糙度（Surface Roughness）就是我們?nèi)粘y量中所說的面粗糙度，可以理解為在加工產(chǎn)品過程中細小間距和微小峰谷的不平整度。 通常被定義為兩個波峰值或者兩個波谷指之間的微小距離（波距），在一般情況下波距都在1mm以內(nèi)或者更小，也可定義為微觀輪廓的測量，俗稱微觀誤差值。

1.4 波動度（Fluctuation Strength） 聽覺系統(tǒng)對經(jīng)過調(diào)制的聲音有兩種不同的感覺：當調(diào)制頻率在20Hz以下感知為波動度，而在高頻則感知為粗糙度。在20Hz附近是聽覺感知的平穩(wěn)過渡區(qū)域。將60dB頻率為1kHz的純音，以4Hz純音進行幅值調(diào)制，調(diào)制度為100%聲音的波動度定義為1 vacil。

本文將展示在實車測試越來越少的情況下，HEAD acoustics如何幫助車廠對車輛的NVH性能進行真實的評估。 NVH（噪聲、振動、聲振粗糙度）模擬器以交互方式模擬駕駛時的噪聲和振動，如圖 1 所示。駕駛員像在實車中一樣操作檔位桿和踏板，并實時聽到重新擬合的駕駛噪音。

本文結(jié)合了一些實測數(shù)據(jù)和分 析結(jié)果，對各種參數(shù)進行介紹，包括： ? 聲壓級(SPL) ? 心理聲學參數(shù)：響度(Loudness)、尖銳度(Sharpness)、 抖動度(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)、

粗糙度反映聲音在較低頻調(diào)幅特征，主觀感受為聲音不平順。未完待續(xù)......下期文章中，我們將繼續(xù)聊聊調(diào)制、包絡(luò)分析、純音比、突出比 、音調(diào)、FFT、1/3倍頻程、臨界頻帶等其他參數(shù)，敬請期待。

圖1 吸塵器A和B的頻譜、Overall Level和時變響度通過對這兩個吸塵器工作時發(fā)出的噪聲信號進行時變響度分析，從右下圖可以看出，吸塵器A的時變響度明顯大于吸塵器B，為了進一步弄清楚為什么吸塵器A更響，我們對兩個噪聲信號進行了頻譜分析，發(fā)現(xiàn)二者的頻譜圖大致趨勢相差不大，但吸塵器A存在明顯的多個純音成分，它們是倍頻關(guān)系，可能是電機的基頻和諧波成分。

這些速度和壓力的變化將導致在螺旋槳前后形成一個高壓區(qū)和低壓區(qū)的交替區(qū)域，螺旋槳葉片通過空氣產(chǎn)生了周期性的壓力變化，這些壓力變化在周圍的空氣中形成了壓力波。這些壓力波隨著時間的推移，以與螺旋槳旋轉(zhuǎn)頻率相同的頻率擴散到周圍的空氣中，形成了離散頻率噪聲。 圖7是從圖5(a)、(b)、(c)的聲壓計算出的全音壓級的結(jié)果，聲壓級的轉(zhuǎn)換方法由公式(1)和(2)得出。

我真的對音頻的質(zhì)量和清晰度感到驚訝，尤其是對于虛擬飛機設(shè)計。聽起來很真實，我記得一遍又一遍地播放那些最初的音頻結(jié)果——好像連續(xù)播放了 10 次。這個過程非常好，”Kuprowicz 博士說。文章來源：ansys博客

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)制信號從載波信號中分離出來。

當頻差進一步提高，大于15Hz時，聽感逐漸從拍音變成一個音高不明確的不穩(wěn)定的聲音，此時實際上表現(xiàn)出粗糙特性。當頻差繼續(xù)增大到某一值時，兩個頻率從混合在一起變成可被人耳分離，但仍然有不平穩(wěn)的聽感。當頻差繼續(xù)增大，聽感轉(zhuǎn)變?yōu)槠椒€(wěn)。頻差增至某一值時，基底膜上的最大位移開始變?yōu)閮蓚€峰值位移時，聽覺系統(tǒng)就可以分辨出兩個頻率的純音信號，而不是兩個信號的混合，如圖5所示。

今天先為大家介紹系列中的第一個主題——聲場重構(gòu)技術(shù)之一：波場合成。聲場重構(gòu)技術(shù)之一：波場合成波場合成（Wave Field Synthesis, WFS）是一種利用揚聲器陣列進行空間聲場重構(gòu)的技術(shù)，它可以在聽音室內(nèi)一個廣泛的區(qū)域準確重構(gòu)聲場的物理特性，例如，利用一個揚聲器線陣列重構(gòu)多個聲源產(chǎn)生的聲場（圖1）。

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這些變化被稱為高次諧波，出現(xiàn)在一次諧波的倍數(shù)頻率處，并且可以顯著改變電動機的噪聲、振動與聲振粗糙度（NVH）性能。正像本文的教程模型所演示的，仿真可以計算電磁力并提取一次和隨后的諧波。這些諧波力激勵結(jié)構(gòu)振動，振動穿過電機外殼，并在空氣中產(chǎn)生壓力波，這通常是我們聽到的噪聲部分。由于電動機的轉(zhuǎn)速是可變的，隨著電動機旋轉(zhuǎn)速度的加快，每個諧波產(chǎn)生的聲音量將使用仿真來確定。

韓國NF公司成立已經(jīng)有20年之久，多年來一直專注在數(shù)字音頻芯片的自主研發(fā)，擁有一批全球高端的IC設(shè)計專家和音效算法專家，其產(chǎn)品品牌在老一輩工程師都有較高的認可度，并且一直受到韓國本土企業(yè)三星和LG的青睞；三星和LG將近八成的音視頻電子產(chǎn)品均采用韓國NF的芯片產(chǎn)品，銷售至全球。

使用等響曲線近似形狀，比如“A”計權(quán)就是使用40方等響曲線的近似形狀，低頻聲對總體響度貢獻度小，計權(quán)系數(shù)較低。“B”計權(quán)則是使用70方的等響曲線，“C”計權(quán)則是使用100方的等響曲線來來加權(quán)計算。目前B計權(quán)幾乎不用，使用最多的是A計權(quán)方式的測量，單位為dBA或dB(A)。下圖是A，C計權(quán)曲線。圖2.