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噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）是電機設計與性能的關鍵因素。過高的NVH會導致產品壽命縮短、維護成本增加和客戶滿意度下降。因此，在設計階段早期解決NVH挑戰至關重要，以避免設計階段后期出現重大NVH問題。電機NVH分析本質上是一個結合了電磁和機械分析的、復雜的多物理場問題——因為電機NVH問題通常源于電磁力與結構組件（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 高級應用工程師編輯整理：王楊 | Ansys 主任應用工程師噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）是電機設計與性能的關鍵因素。

將調制頻率為70Hz，調制幅度為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系決定。當調制幅度為25%時，粗糙度達到其最低值0.1 asper，調制幅度每增加10%，相應粗糙度增加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）就是我們日常測量中所說的面粗糙度，可以理解為在加工產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） 聽覺系統對經過調制的聲音有兩種不同的感覺：當調制頻率在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過渡區域。將60dB頻率為1kHz的純音，以4Hz純音進行幅值調制，調制度為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。

本文結合了一些實測數據和分 析結果，對各種參數進行介紹，包括： ? 聲壓級(SPL) ? 心理聲學參數：響度(Loudness)、尖銳度(Sharpness)、 抖動度(Fluctuation Strength)、粗糙度(Roughness) ? 調幅參數：調制(Modulation)、包絡分析(Envelope) ? 純音類參數：突出比(Prominence Ratio)、

粗糙度反映聲音在較低頻調幅特征，主觀感受為聲音不平順。未完待續......下期文章中，我們將繼續聊聊調制、包絡分析、純音比、突出比 、音調、FFT、1/3倍頻程、臨界頻帶等其他參數，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，發現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和低壓區的交替區域，螺旋槳葉片通過空氣產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果，聲壓級的轉換方法由公式(1)和(2)得出。

我真的對音頻的質量和清晰度感到驚訝，尤其是對于虛擬飛機設計。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果——好像連續播放了 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中國區應用服務經理 調制(Modulation)、包絡分析(Envelope) 如果噪聲中出現了明顯的調幅(AM)現象，除了 上篇 提及的抖動度和粗糙度以外，BK Connect軟件還提供包絡分析(Envelope)。包絡分析能夠將調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定的聲音，此時實際上表現出粗糙特性。當頻差繼續增大到某一值時，兩個頻率從混合在一起變成可被人耳分離，但仍然有不平穩的聽感。當頻差繼續增大，聽感轉變為平穩。頻差增至某一值時，基底膜上的最大位移開始變為兩個峰值位移時，聽覺系統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——聲場重構技術之一：波場合成。聲場重構技術之一：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的技術，它可以在聽音室內一個廣泛的區域準確重構聲場的物理特性，例如，利用一個揚聲器線陣列重構多個聲源產生的聲場（圖1）。

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這些變化被稱為高次諧波，出現在一次諧波的倍數頻率處，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。這些諧波力激勵結構振動，振動穿過電機外殼，并在空氣中產生壓力波，這通常是我們聽到的噪聲部分。由于電動機的轉速是可變的，隨著電動機旋轉速度的加快，每個諧波產生的聲音量將使用仿真來確定。

韓國NF公司成立已經有20年之久，多年來一直專注在數字音頻芯片的自主研發，擁有一批全球高端的IC設計專家和音效算法專家，其產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三星和LG的青睞；三星和LG將近八成的音視頻電子產品均采用韓國NF的芯片產品，銷售至全球。

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