基于臺架試驗的零部件異響評價方法簡述

楊望

摘? 要：異響問題嚴重影響車輛品質，通過臺架試驗的方式可有效地進行零部件的異響評價。基于臺架試驗的異響測試主要分為路譜獲取、測試評價、數據分析幾個步驟。根據試驗需求不同，分析了不同驅動信號的適用情況，并進一步分析了評價方法之間的差別。根據評價方法的形式不同，異響評價結果分為主觀結果和客觀結果，為使異響評價更加高效統一，研究趨向于探索客觀結果與主觀結果之間的關聯性。

關鍵詞：異響? 載荷譜? 評價方法? 聲學

中圖分類號：U463? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：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

在對汽車品質的評價中，NVH性能是最能直觀體現駕乘人員感受的指標。異響則是一種常見的NVH問題，具體指車輛在使用過程中，車輛中零部件或總成產生的非正常聲響，往往會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輛使用過程中受到激勵共振產生的聲音（Buzz），和多個零件在車輛使用過程中相互作用而產生的摩擦聲（Squeak）或敲擊聲（Rattle）[1]。隨著汽車品質的普遍提升，進一步隨著新能源汽車的快速發展，針對異響性能的要求愈發增強[2]。因此，汽車生產商將會愈發關注其產品的異響性能。

在異響性能的分析控制與過程中，試驗是最重要的分析手段。異響試驗主要通過試驗場道路試驗和室內道路模擬試驗等方式進行[3]。為避免道路試驗所存在的耗時長、成本高等缺陷[4]，道路模擬臺架試驗在異響性能分析研究過程中被廣泛采用。可見，如何使用試驗臺架復現異響發生時整車或零部件所受的激勵，并對被測對象受激勵產生的異響進行準確的分析，極具研究價值。

1? 道路載荷譜獲取

在通過臺架測試異響過程中常用正弦振動、時間歷程、隨機振動等振動形式[5]。在異響評價中，正弦振動通常以正弦掃頻的形式呈現，正弦掃頻多用于對樣件的異響掃描，用來發現、確認樣件在何種頻率下存在異響。而時間歷程和隨機振動則側重于復現樣件在道路上所受的真實激勵情況。

為更加直觀、真實地模擬被測樣品在實際道路上的情況，我們更多地使用時間歷程和隨機振動兩種振動形式。不管是采用時間歷程振動還是隨機振動，其振動路譜的最初來源均為從實際道路激勵采集所得的真實振動響應。基本工作流程均分為路譜采集、信號處理、傳遞函數計算、驅動信號迭代、臺架振動測試幾部分。

路譜采集需在感興趣的感應點布置傳感器，使對象車輛在選定路面運行時，記錄傳感器所采集數據，得到基礎時域信號。

1.1 時間歷程驅動信號獲取

時間歷程信號可復現車輛在各種路面所收到的激振情況，且可重復性高。在獲取到的時域數據基礎上，對其進行濾波、去毛刺、消除奇異點等處理后，即可導入試驗臺架。通過系統特性識別計算傳遞函數后，結合傳遞函數和時域信號進行驅動信號迭代。迭代出的驅動信號滿足迭代誤差以后，即可作為臺架驅動信號進行測試。時間歷程信號可直接復現車輛在任何實采路面上的振動信號，但它僅能準確表征采集路譜時所使用的那一條特定道路的激勵情況，所以存在通用性局限。

1.2 隨機振動驅動信號獲取

針對不同驅動信號，若其功率譜相似，則它們對樣件產生的損傷等效。若產生一定義明確合理的振動信號，且此振動信號與實際道路采集所得信號功率譜相同，則可使用這一隨機產生的振動信號代表真實路面的振動情況。將所采集到的時域信號進行運算后可得到其功率譜密度，通過對大量樣本的分析，可得到特定路面的功率密度的統計規律。將其作為輸入信號，即可模擬真實路面激勵情況。因此，隨機振動信號并不直接代表某一次采集的某一條道路的激勵情況，而是概括性地給出某一特定路面類型的激勵特性。所以相較時間歷程信號而言，隨機振動信號涵蓋更全面，通用性更強。

綜上所述，在異響評價的過程中，應首先分析測試所需要達到的目標，若側重異響點的掃描，則應選擇正弦振動的振動形式;若側重真實道路激勵下異響復現，則應選擇時間歷程或隨機振動的振動形式。且時間歷程信號更加專一、具體，隨機振動信號更加籠統、寬泛，在進行驅動信號形式選擇時也需要納入考量范圍。具體驅動信號選取邏輯如圖1所示。

2? 異響測試

異響的評價主要分為主觀評價和客觀測試兩種形式。主觀評價可直接準確地反映評價人員的主觀感受，而客觀測試則是通過聲采集器采集聲音信號，并通過參數計算得到不受客觀因素影響的評價結果。

2.1 主觀評價

主觀評價依賴評價人員根據自身對所聽到聲音的主觀感受，所以為統一不同評價人員的評價結果，會事先確定評判方法和標準。常見的主觀評價方法有等級評分、語義細分、簡單排序、成對比較等[6-9]。

2.1.1 等級評分法

在進行評價之前，需先將評價人員對聲音的主觀感受進行明確等級劃分。評價者依照此評分等級，結合自身對聲音的主觀感受，評出待測聲音的等級評分。此方法對評價人員要求較高，需對評價規則和聲音屬性通曉。

2.1.2 語義細分法

語義細分法需要首先定義評價范圍，把對聲音的評價劃分為一系列使用形容詞描述的等級。通常應選擇與所選研究內容相符合的形容詞，如響亮/安靜等。此方法在使用中易出現主觀評價尺度變化較大，造成結果離散型較大。

2.1.3 簡單排序法

簡單排序法要求在進行主觀評價時，評價人員對所有聲音進行依次聽審，再對所有樣本進行優劣排序。但受限于評審人員記憶能力，此方法不適用于大樣本量評價情況。

2.1.4 成對比較法

成對比較法需將待評價的聲音兩兩組合，再通過主觀感受對其進行比較，判定二者之間的優劣。此方法可有效對比兩樣本間的細微差別。若樣本量較大時，會因疲勞造成評價失效。

2.2 客觀測試

客觀測試主要使用傳聲器采集樣件在受試驗臺激振情況下所產生的異響。在滿足背景噪聲需求的環境下，樣件以實車狀態安裝于試驗臺上，使用激振臺輸入激勵。為確保激振臺不出現行程超限情況，一般會將所用信號中的低頻部分去除。采集前，需按規范對傳聲器布置位置進行確定，并對傳聲器進行校準。將采集到的聲音信號記錄，以待后處理分析。

3? 數據分析

3.1 主觀評價分析

基于臺架試驗的異響測試所遇到的主觀評價，更多的是需要對樣件在受臺架激振情況下所產生的不同的異響分別進行嚴重程度的評價，所以在進行異響測試時大都選擇等級評分法對各個異響進行主觀評價。主觀評價分級可參考常用的異響評分等級[10]，具體如表1所示。

3.2 客觀測試分析

主觀評價存在過度依賴評價人員經驗并存在受評價人員主觀影響較大的缺陷，客觀測試結果的分析則可彌補這一缺陷，做到結果一致性好，不受批評者主觀因素影響。結合各種聲學參數的特征和適用性，進行異響評價時，通?？紤]A計權聲壓級、響度、尖銳度、抖動度和粗糙度等參數[11-12]。

A計權聲壓級為通過對不同倍頻帶上的聲壓級加權修正，得到最能體現人耳真實感受的聲壓級表現形式。

響度能表征聲音強弱程度，用來衡量人耳對聲音大小的感覺，且響度是其他心理聲學客觀參數的計算基礎。

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

抖動度和粗糙度則可用來衡量聲音是否嘈雜、粗獷等感受，可評價聲音使人感到的愉悅性如何。

總而言之，主觀評價分析和客觀評價分析均可從不同角度描述異響性能水平，但異響評價依然嚴重依賴有經驗評價人員的主觀評價。因此，仍需進一步研究客觀測試所得物理特征和主觀感受之間的關系，以降低評價人員主觀影響，減少人力消耗，更加高效地進行異響評價。

4? 結語

通過臺架試驗的方法可方便有效地進行零部件的異響評價，能大量節省測試所花費的時間，并具有良好的可復現性。根據試驗需求確定恰當的驅動信號和評價方法是高效進行異響評價的基礎。在異響評價中主觀評價與客觀測試相輔相成，缺一不可，但主觀評價受評價人員主觀感受影響較大，存在不穩定性。因此，如何使用客觀數據清晰準確地反映出人對于異響的真實感受，是未來異響評價的重要研究發展方向。

參考文獻

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