楊望

摘? 要：異響問(wèn)題嚴(yán)重影響車(chē)輛品質(zhì)，通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)的方式可有效地進(jìn)行零部件的異響評(píng)價(jià)。基于臺(tái)架試驗(yàn)的異響測(cè)試主要分為路譜獲取、測(cè)試評(píng)價(jià)、數(shù)據(jù)分析幾個(gè)步驟。根據(jù)試驗(yàn)需求不同，分析了不同驅(qū)動(dòng)信號(hào)的適用情況，并進(jìn)一步分析了評(píng)價(jià)方法之間的差別。根據(jù)評(píng)價(jià)方法的形式不同，異響評(píng)價(jià)結(jié)果分為主觀結(jié)果和客觀結(jié)果，為使異響評(píng)價(jià)更加高效統(tǒng)一，研究趨向于探索客觀結(jié)果與主觀結(jié)果之間的關(guān)聯(lián)性。

關(guān)鍵詞：異響? 載荷譜? 評(píng)價(jià)方法? 聲學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：U463? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2021）04（a）-0074-03

Brief Introduction of BSR Evaluation Method of Components Based on Bench Test

YANG? Wang

（China Automotive Engineering Research Institute Co.， Ltd.， Chongqing， 400039? China）

Abstract： The problem of BSR seriously affects the quality of vehicles. The BSR of components can be effectively evaluated by bench test. The BSR test based on bench test is mainly divided into road spectrum acquisition， test evaluation and data analysis. According to different test requirements， the applicability of different driving signals is analyzed. Further， the differences between the evaluation methods are analyzed. According to the different forms of evaluation methods， BSR evaluation results are divided into subjective results and objective results. In order to make BSR evaluation more efficient and unified， research tends to explore the correlation between objective results and subjective results.

Key Words： BSR; Load spectrum; Evaluation method; Acoustics

在對(duì)汽車(chē)品質(zhì)的評(píng)價(jià)中，NVH性能是最能直觀體現(xiàn)駕乘人員感受的指標(biāo)。異響則是一種常見(jiàn)的NVH問(wèn)題，具體指車(chē)輛在使用過(guò)程中，車(chē)輛中零部件或總成產(chǎn)生的非正常聲響，往往會(huì)使駕乘人員感到不適或煩躁。異響主要分為零部件自身在車(chē)輛使用過(guò)程中受到激勵(lì)共振產(chǎn)生的聲音（Buzz），和多個(gè)零件在車(chē)輛使用過(guò)程中相互作用而產(chǎn)生的摩擦聲（Squeak）或敲擊聲（Rattle）[1]。隨著汽車(chē)品質(zhì)的普遍提升，進(jìn)一步隨著新能源汽車(chē)的快速發(fā)展，針對(duì)異響性能的要求愈發(fā)增強(qiáng)[2]。因此，汽車(chē)生產(chǎn)商將會(huì)愈發(fā)關(guān)注其產(chǎn)品的異響性能。

在異響性能的分析控制與過(guò)程中，試驗(yàn)是最重要的分析手段。異響試驗(yàn)主要通過(guò)試驗(yàn)場(chǎng)道路試驗(yàn)和室內(nèi)道路模擬試驗(yàn)等方式進(jìn)行[3]。為避免道路試驗(yàn)所存在的耗時(shí)長(zhǎng)、成本高等缺陷[4]，道路模擬臺(tái)架試驗(yàn)在異響性能分析研究過(guò)程中被廣泛采用?？梢?jiàn)，如何使用試驗(yàn)臺(tái)架復(fù)現(xiàn)異響發(fā)生時(shí)整車(chē)或零部件所受的激勵(lì)，并對(duì)被測(cè)對(duì)象受激勵(lì)產(chǎn)生的異響進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，極具研究?jī)r(jià)值。

1? 道路載荷譜獲取

在通過(guò)臺(tái)架測(cè)試異響過(guò)程中常用正弦振動(dòng)、時(shí)間歷程、隨機(jī)振動(dòng)等振動(dòng)形式[5]。在異響評(píng)價(jià)中，正弦振動(dòng)通常以正弦掃頻的形式呈現(xiàn)，正弦掃頻多用于對(duì)樣件的異響掃描，用來(lái)發(fā)現(xiàn)、確認(rèn)樣件在何種頻率下存在異響。而時(shí)間歷程和隨機(jī)振動(dòng)則側(cè)重于復(fù)現(xiàn)樣件在道路上所受的真實(shí)激勵(lì)情況。

為更加直觀、真實(shí)地模擬被測(cè)樣品在實(shí)際道路上的情況，我們更多地使用時(shí)間歷程和隨機(jī)振動(dòng)兩種振動(dòng)形式。不管是采用時(shí)間歷程振動(dòng)還是隨機(jī)振動(dòng)，其振動(dòng)路譜的最初來(lái)源均為從實(shí)際道路激勵(lì)采集所得的真實(shí)振動(dòng)響應(yīng)?；竟ぷ髁鞒叹譃槁纷V采集、信號(hào)處理、傳遞函數(shù)計(jì)算、驅(qū)動(dòng)信號(hào)迭代、臺(tái)架振動(dòng)測(cè)試幾部分。

路譜采集需在感興趣的感應(yīng)點(diǎn)布置傳感器，使對(duì)象車(chē)輛在選定路面運(yùn)行時(shí)，記錄傳感器所采集數(shù)據(jù)，得到基礎(chǔ)時(shí)域信號(hào)。

1.1 時(shí)間歷程驅(qū)動(dòng)信號(hào)獲取

時(shí)間歷程信號(hào)可復(fù)現(xiàn)車(chē)輛在各種路面所收到的激振情況，且可重復(fù)性高。在獲取到的時(shí)域數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行濾波、去毛刺、消除奇異點(diǎn)等處理后，即可導(dǎo)入試驗(yàn)臺(tái)架。通過(guò)系統(tǒng)特性識(shí)別計(jì)算傳遞函數(shù)后，結(jié)合傳遞函數(shù)和時(shí)域信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)信號(hào)迭代。迭代出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)滿足迭代誤差以后，即可作為臺(tái)架驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行測(cè)試。時(shí)間歷程信號(hào)可直接復(fù)現(xiàn)車(chē)輛在任何實(shí)采路面上的振動(dòng)信號(hào)，但它僅能準(zhǔn)確表征采集路譜時(shí)所使用的那一條特定道路的激勵(lì)情況，所以存在通用性局限。

1.2 隨機(jī)振動(dòng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)獲取

針對(duì)不同驅(qū)動(dòng)信號(hào)，若其功率譜相似，則它們對(duì)樣件產(chǎn)生的損傷等效。若產(chǎn)生一定義明確合理的振動(dòng)信號(hào)，且此振動(dòng)信號(hào)與實(shí)際道路采集所得信號(hào)功率譜相同，則可使用這一隨機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)代表真實(shí)路面的振動(dòng)情況。將所采集到的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算后可得到其功率譜密度，通過(guò)對(duì)大量樣本的分析，可得到特定路面的功率密度的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。將其作為輸入信號(hào)，即可模擬真實(shí)路面激勵(lì)情況。因此，隨機(jī)振動(dòng)信號(hào)并不直接代表某一次采集的某一條道路的激勵(lì)情況，而是概括性地給出某一特定路面類(lèi)型的激勵(lì)特性。所以相較時(shí)間歷程信號(hào)而言，隨機(jī)振動(dòng)信號(hào)涵蓋更全面，通用性更強(qiáng)。

綜上所述，在異響評(píng)價(jià)的過(guò)程中，應(yīng)首先分析測(cè)試所需要達(dá)到的目標(biāo)，若側(cè)重異響點(diǎn)的掃描，則應(yīng)選擇正弦振動(dòng)的振動(dòng)形式;若側(cè)重真實(shí)道路激勵(lì)下異響復(fù)現(xiàn)，則應(yīng)選擇時(shí)間歷程或隨機(jī)振動(dòng)的振動(dòng)形式。且時(shí)間歷程信號(hào)更加專(zhuān)一、具體，隨機(jī)振動(dòng)信號(hào)更加籠統(tǒng)、寬泛，在進(jìn)行驅(qū)動(dòng)信號(hào)形式選擇時(shí)也需要納入考量范圍。具體驅(qū)動(dòng)信號(hào)選取邏輯如圖1所示。

2? 異響測(cè)試

異響的評(píng)價(jià)主要分為主觀評(píng)價(jià)和客觀測(cè)試兩種形式。主觀評(píng)價(jià)可直接準(zhǔn)確地反映評(píng)價(jià)人員的主觀感受，而客觀測(cè)試則是通過(guò)聲采集器采集聲音信號(hào)，并通過(guò)參數(shù)計(jì)算得到不受客觀因素影響的評(píng)價(jià)結(jié)果。

2.1 主觀評(píng)價(jià)

主觀評(píng)價(jià)依賴(lài)評(píng)價(jià)人員根據(jù)自身對(duì)所聽(tīng)到聲音的主觀感受，所以為統(tǒng)一不同評(píng)價(jià)人員的評(píng)價(jià)結(jié)果，會(huì)事先確定評(píng)判方法和標(biāo)準(zhǔn)。常見(jiàn)的主觀評(píng)價(jià)方法有等級(jí)評(píng)分、語(yǔ)義細(xì)分、簡(jiǎn)單排序、成對(duì)比較等[6-9]。

2.1.1 等級(jí)評(píng)分法

在進(jìn)行評(píng)價(jià)之前，需先將評(píng)價(jià)人員對(duì)聲音的主觀感受進(jìn)行明確等級(jí)劃分。評(píng)價(jià)者依照此評(píng)分等級(jí)，結(jié)合自身對(duì)聲音的主觀感受，評(píng)出待測(cè)聲音的等級(jí)評(píng)分。此方法對(duì)評(píng)價(jià)人員要求較高，需對(duì)評(píng)價(jià)規(guī)則和聲音屬性通曉。

2.1.2 語(yǔ)義細(xì)分法

語(yǔ)義細(xì)分法需要首先定義評(píng)價(jià)范圍，把對(duì)聲音的評(píng)價(jià)劃分為一系列使用形容詞描述的等級(jí)。通常應(yīng)選擇與所選研究?jī)?nèi)容相符合的形容詞，如響亮/安靜等。此方法在使用中易出現(xiàn)主觀評(píng)價(jià)尺度變化較大，造成結(jié)果離散型較大。

2.1.3 簡(jiǎn)單排序法

簡(jiǎn)單排序法要求在進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)時(shí)，評(píng)價(jià)人員對(duì)所有聲音進(jìn)行依次聽(tīng)審，再對(duì)所有樣本進(jìn)行優(yōu)劣排序。但受限于評(píng)審人員記憶能力，此方法不適用于大樣本量評(píng)價(jià)情況。

2.1.4 成對(duì)比較法

成對(duì)比較法需將待評(píng)價(jià)的聲音兩兩組合，再通過(guò)主觀感受對(duì)其進(jìn)行比較，判定二者之間的優(yōu)劣。此方法可有效對(duì)比兩樣本間的細(xì)微差別。若樣本量較大時(shí)，會(huì)因疲勞造成評(píng)價(jià)失效。

2.2 客觀測(cè)試

客觀測(cè)試主要使用傳聲器采集樣件在受試驗(yàn)臺(tái)激振情況下所產(chǎn)生的異響。在滿足背景噪聲需求的環(huán)境下，樣件以實(shí)車(chē)狀態(tài)安裝于試驗(yàn)臺(tái)上，使用激振臺(tái)輸入激勵(lì)。為確保激振臺(tái)不出現(xiàn)行程超限情況，一般會(huì)將所用信號(hào)中的低頻部分去除。采集前，需按規(guī)范對(duì)傳聲器布置位置進(jìn)行確定，并對(duì)傳聲器進(jìn)行校準(zhǔn)。將采集到的聲音信號(hào)記錄，以待后處理分析。

3? 數(shù)據(jù)分析

3.1 主觀評(píng)價(jià)分析

基于臺(tái)架試驗(yàn)的異響測(cè)試所遇到的主觀評(píng)價(jià)，更多的是需要對(duì)樣件在受臺(tái)架激振情況下所產(chǎn)生的不同的異響分別進(jìn)行嚴(yán)重程度的評(píng)價(jià)，所以在進(jìn)行異響測(cè)試時(shí)大都選擇等級(jí)評(píng)分法對(duì)各個(gè)異響進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)。主觀評(píng)價(jià)分級(jí)可參考常用的異響評(píng)分等級(jí)[10]，具體如表1所示。

3.2 客觀測(cè)試分析

主觀評(píng)價(jià)存在過(guò)度依賴(lài)評(píng)價(jià)人員經(jīng)驗(yàn)并存在受評(píng)價(jià)人員主觀影響較大的缺陷，客觀測(cè)試結(jié)果的分析則可彌補(bǔ)這一缺陷，做到結(jié)果一致性好，不受批評(píng)者主觀因素影響。結(jié)合各種聲學(xué)參數(shù)的特征和適用性，進(jìn)行異響評(píng)價(jià)時(shí)，通?？紤]A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)、響度、尖銳度、抖動(dòng)度和粗糙度等參數(shù)[11-12]。

A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)為通過(guò)對(duì)不同倍頻帶上的聲壓級(jí)加權(quán)修正，得到最能體現(xiàn)人耳真實(shí)感受的聲壓級(jí)表現(xiàn)形式。

響度能表征聲音強(qiáng)弱程度，用來(lái)衡量人耳對(duì)聲音大小的感覺(jué)，且響度是其他心理聲學(xué)客觀參數(shù)的計(jì)算基礎(chǔ)。

尖銳度可衡量聲音的刺耳程度，通常聲音信號(hào)中存在的高頻成分比重越大，聲音將會(huì)越刺耳，則聲音的尖銳度值會(huì)越高。

抖動(dòng)度和粗糙度則可用來(lái)衡量聲音是否嘈雜、粗獷等感受，可評(píng)價(jià)聲音使人感到的愉悅性如何。

總而言之，主觀評(píng)價(jià)分析和客觀評(píng)價(jià)分析均可從不同角度描述異響性能水平，但異響評(píng)價(jià)依然嚴(yán)重依賴(lài)有經(jīng)驗(yàn)評(píng)價(jià)人員的主觀評(píng)價(jià)。因此，仍需進(jìn)一步研究客觀測(cè)試所得物理特征和主觀感受之間的關(guān)系，以降低評(píng)價(jià)人員主觀影響，減少人力消耗，更加高效地進(jìn)行異響評(píng)價(jià)。

4? 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)的方法可方便有效地進(jìn)行零部件的異響評(píng)價(jià)，能大量節(jié)省測(cè)試所花費(fèi)的時(shí)間，并具有良好的可復(fù)現(xiàn)性。根據(jù)試驗(yàn)需求確定恰當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)信號(hào)和評(píng)價(jià)方法是高效進(jìn)行異響評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。在異響評(píng)價(jià)中主觀評(píng)價(jià)與客觀測(cè)試相輔相成，缺一不可，但主觀評(píng)價(jià)受評(píng)價(jià)人員主觀感受影響較大，存在不穩(wěn)定性。因此，如何使用客觀數(shù)據(jù)清晰準(zhǔn)確地反映出人對(duì)于異響的真實(shí)感受，是未來(lái)異響評(píng)價(jià)的重要研究發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 龐劍.汽車(chē)車(chē)身噪聲與振動(dòng)控制[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.

[2] 房宇.汽車(chē)內(nèi)飾件異響識(shí)別[D].江蘇大學(xué)，2020.

[3] 徐占.標(biāo)準(zhǔn)路面譜室內(nèi)再現(xiàn)控制研究[D].武漢理工大學(xué)，2009.

[4] 程凱華，周力，王金龍.整車(chē)道路模擬行駛載荷譜采集方法研究[J].客車(chē)技術(shù)與研究，2021（2）：45-48.

[5] 申超.道路模擬環(huán)境中的汽車(chē)座椅異響評(píng)價(jià)方法研究[D].西南交通大學(xué)，2017.

[6] 謝軍.汽車(chē)聲品質(zhì)評(píng)價(jià)技術(shù)及方法研究[D].吉林大學(xué)，2009.

[7] 陳劍，楊雯，李偉毅.汽車(chē)聲品質(zhì)主觀評(píng)價(jià)試驗(yàn)方法探究[J].汽車(chē)工程，2009，31（4）：389-392.

[8] 毛東興，張寶龍.采用參考激勵(lì)信號(hào)的語(yǔ)義細(xì)分法主觀聲品質(zhì)評(píng)價(jià)[J].聲學(xué)技術(shù)，2006，25（6）：560-567.

[9] 高印寒，張澧桐，梁杰.基于客觀心理聲學(xué)參數(shù)的重型商用車(chē)車(chē)內(nèi)異響噪聲分析[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：工學(xué)版，2016，46（1）：43-49.

[10] 陸怡.混合動(dòng)力汽車(chē)車(chē)內(nèi)聲品質(zhì)評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)與控制研究[D].江蘇大學(xué)，2020.

[11] 唐榮江.車(chē)內(nèi)聲品質(zhì)評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)與控制技術(shù)研究[D].吉林大學(xué)，2013.

[12] 陶澤平，鄭敬峰，潘燕璐.汽車(chē)儀表板振動(dòng)異響的聲品質(zhì)評(píng)價(jià)方法[J].上海汽車(chē)，2020（12）：27-32.