NVH名词解释

NVH基础知识

轰鸣噪声，英文Booming Noise

主要指的是汽车车内在怠速或者加速时，某个转速下骤然出现的轰鸣声。该噪声会极大的影响车内声品质和舒适度，是乘客所不能接受的主观驾驶感受。而该噪声主要以低频为主，因此也是进行NVH控制时极难消除的噪声之一。

轰鸣噪声对车内声品质的影响

影响汽车车内声品质评价的主要因素之一是声压级及主要点火阶次的线性度。这就要求在进行汽车驾驶尤其是加速行驶时，总噪声声压级及主要点火阶次应随转速升高而基本呈线性增高趋势，而没有明显的波峰或者波谷现象。如下图所示为一总声压级与点火频率对应转速的分析图，由图可见其二阶频率在4000转左右有一个极强的波峰现象，其会导致该范围的声品质下降。

频谱瀑布图，英文Waterfall plot

简称瀑布图，又称谱阵图。是将等间距时间或者转速变化下振动或噪声的系列功率谱或者是幅值谱相叠置而成的三维谱线图，显示振动、噪声信号中各阶次成分随转速或时间变化的情况。随时间的变化或者转速的增大，整个三维图像中的功率谱或者幅值谱会随之发生渐变，其形状非常类似瀑布的流动，因此被称之为“瀑布图”。

瀑布图在NVH中的应用 类似于Colormap，频谱瀑布图主要用于分析与发动机相关的振动噪声频率、阶次成分，进而进行故障诊断或者是优化处理。如下图所示为一典型的发动机转速-频率-幅值的三维瀑布图实例。

Colormap，即彩图

是通过颜色深浅的变化，将两个变量以及其对应的函数值同时显示的一种方法，在现代计算数值分析或试验数据处理都经常应用到。其原理是通过一个mx3的矩阵，将具体的颜色变成colormap中的相应Index，即相应的数值通过转算矩阵，将指定的数值向量(矩阵)，映射到相应的颜色，形成Colormap。

Colormap在NVH中的应用

Colormap是进行NVH数据分析的重要途径之一。通过Colormap将噪声、振动数值与发动机转速、频率同时显示，可以清晰全面的反映当前的振动或噪声状态，进而进行优化设计或者故障诊断。

一般设定为X轴向变量为频率，Y轴向数值为发动机转速RPM或者是时间T。而在X-Y的区域内则相对应的噪声或者振动的数值，其大小通过颜色的深浅来表示。

如下图所示为一整车在怠速和全加速下的Colormap图。

C计权，英文C-Weighting

为模拟人耳听觉在不同频率下的不同的灵敏度，在以声级计为代表的噪声测试仪器内设计了一种特殊的滤波器，即计权网络。A计权是模拟60dB以下的声压，也是最符合人耳的响应曲线，而C计权则是模拟人耳对80dB以上的高强度噪声的频率特性的的计权声级，主要被用于机场、车间等噪音较大的环境评价。

C计权特性曲线及计算公式

C计权特性曲线如下图所示，

而C计权特性曲线的获得则基于如下计算公式：

其中，为应用的计权，单位为dB, 为频率，单位Hz。

与三分之一倍频程相对应的C计权值如下表所示：

B计权，英文B-Weighting

为模拟人耳听觉在不同频率下的不同灵敏度，在以声级计为代表的噪声测试仪器内设计了一种特殊的滤波器，即计权网络，而B计权则是模拟人耳对55dB到85dB的中等强度噪声的频率特性的的计权声级。

B计权特性曲线及计算公式

B计权特性曲线如下所示，

而B计权特性曲线的获得则基于如下计算公式：

其中，为应用的计权，单位为dB, 为频率，单位Hz。

与三分之一倍频程相对应的B计权值如下表所示

白车身，英文Body In White，简称BIW

是指汽车在完成焊接但是尚未涂装之前的主车体框架部分，不包括发动机、动力传动、内部装饰等部件，如下图所示。

白车身主要构成

汽车白车身主要是由如下几部分组成的：

1、车身覆盖件 包裹车身骨架的表面板件，主要功能是封闭车身，天车身外观造型以及增大结构强度和刚度等。

2、车身结构件

一般指梁、支柱等，是支撑覆盖件的全部车身结构零件，他是车身承载能力的基础，对保证车身所要求的结构强度和刚度非常重要。

3、结构加强件

主要用于加强板件的刚度，提高各构件的连接强度

白车身模态

汽车作为一个复杂的系统，其是在白车身上搭载各个子系统组建而成的，因此白车身的模态控制对于整车NVH开发是非常重要的，通过在前期NVN开发时，通过对白车身的计算和试验，提前预估出整车的模态频率，可以避免总成系统、子系统和部件之间的模态耦合，以及避免与主要激励源发生共振。

如下图为一采用模拟软件计算某车型白车身一阶扭转模态的3D模态分析图

皮带噪声，英文Belt Noise

皮带所产生的噪声一般有两种，一种是吱吱的摩擦声，一种是高频的尖叫噪声，而造成这两种皮带噪声主要有如下几种情况：

冲击：皮带与皮带轮之间的冲击所产生的噪声

皮带轮振动：由于扭转力波动引起皮带轮振动

摩擦： 皮带轮与正时皮带之间的摩擦产生噪声

空气挤压：在皮带和皮带轮之间的空气挤压所产生的噪声

皮带振动：皮带的横向和扭转方向的振动形成的咯咯吱吱的噪声

背景噪声(Background Noise)

背景噪声，又称环境噪声或本地噪声，英文Background Noise，是指在工业生产、建筑施工、交通运输和社会生活中所产生的干扰周围生活环境的声音。而在进行环境噪声影响评价中，背景噪声是指除研究对象以外的所有噪声的总称

环境噪声影响评价

根据背景噪声的声压量级，环境噪声所造成的影响可以分为4个级别，如下图所示，可以分为以正常交流可以听清、可能听清、大声交流才能听清、大声交流也无法听清的四个区域。因此对于一些特殊的环境，比如飞机场周围或者是道路交通两侧的居民区，如果背景噪声过大就必须对居民区采取一定的防噪声措施，例如在道路两侧种植树木，安置隔音屏障等，来改善环境噪声对周边居民的影响。

背景噪声对噪声测量的影响

在进行任何关于噪声的测量时，了解并消除背景噪声是非常重要的，否则就有可能得到错误的数据和结论。比如在进行汽车车外加速噪声测试时，要求背景噪声要低于声源噪声10dB以上，如果不足10dB，则必须对测量的噪声声级进行修正，而如果不足3dB，则该测试结果无效。

衰减 (Attenuation)

衰减，英文Attenuation，或者Loss。衰减的最基本的意思是指一个信号的强度的减小。任何信号，无论是真实存在的或者是计算模拟的，都可以发生衰减。衰减是一个信号传输时所发生的固有特性之一。代表衰减程度的单位为decibels，简写为dBs。

衰减的计算

对于一个信号，如果用来表示发出信号的信号源处的能量，而用来表示接受该信号的接受处的能量，那么，而两者之间的能量衰减可以用如下关系式来表示：

衰减系数 (Attenuation coefficient)

衰减系数，英文attenuation coefficients，用来指代不同的传输介质对于信号的不同衰减特性。衰减、衰减系数与传输频率之间的关系式如下所示：

其中，字母A指的是衰减值，指代衰减系数，指介质长度，f指的是频率。

声音的衰减

由式(2)可知声音的衰减受温度、粘度以及物质衰减机理有关。在常温下(20°C)，声音在空气中的衰减系数为1.64 dB/(MHz*cm) ， 而在水中的衰减系数为0.0022 dB/(MHz*cm)。

参考：

1)/wiki/Attenuation

2)/article/ultragarsas/63-2008-no.1_03-jakevicius.pdf

3)ISO 20998-1:2006 “Measurement and characterization of particles by

acoustic methods

频率(Frequency)

频率，英文frequency,

最基本的定义是在单位时间内完成的任何重复工作的参数,

在振动噪声研究中主要指单位时间振动或者波动的次数,

用符号来表示,

单位为赫兹（英文Herz,简写为Hz，以纪念德国物理学家赫兹的贡献。

固有频率(Natural Frequencies)

当物体做自由振动时，振动的周期或频率与初始条件无关，而与物体本身的固有特性有关，因此被称之为固有频率，物体的固有频率并不是唯一的，而是成阶次离散的。其一阶固有频率计算公式为：

其中是物体的一阶固有频率，是物体的刚度，m是物体的质量。

频率与波长、波速的的关系

频率与波长成反比关系，频率等于波的速度除以波长

如下图所示为同一时间段不同频率的波的波长对比。

相位，英文Phase

是描述周期性信号变化的度量，定义了在任何瞬时一个周期性曲线在它所在周期中的位置，

通常以角度为单位，因此也称之为相位角。根据在正弦函数或曲线中的定义不同，有两个不同但很相近的含义，即初始相位和相位差。

相位角计算公式

一个周期性正弦函数或者正弦波的相位角可以用如下公式求解：

其中， A为振幅，为角速度，t为时间，为初始相位, ωt+θ为时间t时刻振动的相位。

相位移 (Phase shift)

相位移，英文Phase shift, 指的是在相位中一个量的变化，或者是在两个量或多个量之间的相位差异。

下图所示为相位移图解，左侧图为两个量随时间变化旋转360度，右侧为其相位差异。

相位差（Phase difference）

相位差，英文Phase difference, 主要应用在通信和电子领域。指的是有相同频率和参考时间点的两个波的差异。相同频率，但是不同相位的两个振荡器就会有一个相位差，这两个振荡器也被称之为异相。如下图所示，左图为相同频率，相同相位的波，而右图为频率相同，但是相位差异的波。