Optimizing sound and vibration test procedures

优化声音和振动试验程序

程序和方法开发、评审、试验和CAE数据集成、试验台开发和培训的工程服务

开发和优化产品声音和振动性能所用的高效和有效的试验程序对最终产品的质量和产品上市速度都有很大的影响。这包括确保使用正确的工具、程序和方法解决问题,并且处理程序没有多余地复杂化。最重要的是,执行试验的工程师和技术人员需具有开展工作的正确技能。

我们已经与许多客户开展了项目合作,例如开发简化程序来估算噪声和振动的影响、集成试验和CAE数据以帮助提高产品开发过程的效率、使用评审估计进行方法开发和开发适用于NVH试验的定制试验台。在项目交付时,我们始终会确保对客户进行适当的培训,使其可以独立地继续工作。

以下是我们与客户合作的一些项目,帮助优化客户的流程、方法和工具:

在客车中,后置音频扬声器通常安装在称为包裹架的后部乘客座椅后面的水平面板中。一个汽车原始设备制造商需要帮助研究包裹架的低频振动特性,并开发可在设计阶段使用的客观指标,以尽量减少扬声器引起的嗡嗡声、吱吱声和咔嗒声(BSR)。为了解整个行业在包裹架BSR噪声上的表现,并帮助设定未来生产的组件级目标,在6种不同的车辆上采集了数据。获得了运行数据(带扬声器)和人工激励数据(用力锤激励),以表征每辆车的包裹架的模态和振动特性。根据测量数据确定了动刚度、固有频率、模态振型和工作变形,并使用这些确定的参数开发了客观指标,用于评价扬声器引起的包裹架BSR噪声。

盲人群体担心车辆对于视力障碍的行人来说变得过于安静且不安全。为了评估由盲人群体评估安静车辆的可察觉性所用的替代试验程序,我们与加州大学戴维斯分校合作进行了一项研究。我们在加州国家盲人联盟会议上进行了听审研究,会议的盲人志愿者参加了听审研究。内燃机车辆被换成电动车辆,并在车辆每个角落安装了扬声器。

Assessment of Acoustic Detection Threshold of Hybrid Vehicle by Blind Jurors - schematic试验设置示意图

Example vehicle pass by of blind jury participants车辆通过盲人听审参与者示例

在不同条件下驾驶车辆通过志愿者三次。当受试者听到车辆并发觉车辆与其的距离时,受试者举起手。本研究的结果表明,正常内燃机噪声的损失可能会显著影响盲人个体区分接近车辆的能力,为扭转这种风险,可能需要设置替代发声机制。

调查盲人群体对安静车辆的察觉(会议资料)

一个亚洲商用车原始设备制造商(OEM)需要为商用卡车设计经过优化的声学处理包。

Commercial Vehicle Acoustic Package Optimization vehicle interior 

他们找到我们,来接受NVH试验方法和统计能量分析(SEA)建模策略的培训。我们与CAE合作伙伴合作,制定并实施了试验计划,将卡车车厢内的总噪声分解为结构声和空气声,并开发了成本和性能得到优化的内部声学处理包。

Commercial Vehicle Acoustic Package Optimization在项目期间,来自车辆OEM的工程师与我们的工程师和CAE合作伙伴一起在现场,接受了NVH试验和SEA方法的培训。在项目结束时,我们将NVH结果、SEA模型和声学包优化建议交付给客户。

用于卡车声学包优化的SEA建模及验证(会议资料)
使用统计能量分析(SEA)优化卡车声学包(会议资料)

一家北美汽车OEM希望开发一个声学传递损失(TL)试验台,可以对低至20 Hz的整个排气系统进行试验。

Intake/Exhaust TL Test Bench Development

使用4206型阻抗管作为起点,我们设计和制造了具有较高声压级输出的极低频率声源,以便对整个排气系统进行试验,在低至20 Hz的范围内都有良好的频率响应。此外,我们开发和制造了将排气系统连接到阻抗管(标准直径:100 mm和29 mm)所需的组件。我们还制造了一对阻抗差异显著的终端元件,以便于使用双负载法进行试验。作为开发过程的一部分,使用简单的扩张式消声器作为试验对象,对试验系统进行了验证试验。在试验结束时,OEM接受了试验台操作培训,现在可以独立执行声传递损失测量。

一家汽车原始设备制造商(OEM)要求开发一个通过噪声的分解和合成工具。我们开发了试验和分析方法,根据来自物理和(或)解析的组件级数据评估整车级通过性能。这些方法允许对总体车辆级通过噪声及对来自每个关键噪声源的总体和主要频率组成的影响进行评估。该信息可以以两种截然不同的方式使用。首先,根据物理试验和/或分析预测可以估计新组件级设计替代方案的通过噪声水平。第二,可以指定目标通过噪声水平,并且可以计算主要噪声源的所需声学性能。

组件级设计的车辆通过噪声评估(会议论文)

一家汽车OEM需要优化其产品车(卡车)的声学包,并去除在产品车发布前/后所使用的多余临时固定设备,达到所需的NVH性能。

Passenger Truck Interior Acoustic Package Optimization

  • 优化已发布的NVH包,以提高成本和并降低重量,但不降低NVH性能
  • 开发实用、高效且可靠的处理流程,通过集成试验和分析工具优化NVH包的开发过程。

通过建立一套综合处理程序,实现对替代NVH包配置下的车内声级预估,达成了预定的目标。在有和没有NVH改进的情形下,合成了通过特定路径传入车内的动力系统声贡献。这使得可以收听不同的声学包条件下的声音,并计算声品质指标,以确定最具成本效益的方案。

Passenger Truck Interior Acoustic Package Optimization - HATS in cabin 

用于卡车声学包优化的SEA建模及验证(会议资料)
使用统计能量分析(SEA)优化卡车声学包(会议资料)

一家车辆原始设备生产商(OEM)希望对生产车辆中的替代动力系统进行声品质(SQ)影响评估,而无需实际交换动力系统。我们开发了一个利用现有车辆和动力系统的试验性时域源路径影响(SPC)模型的新流程。这使我们能够虚拟地交换动力系统。可以在SPC模型中虚拟地实现不同的发动机,倾听结果,并与确定的平台目标对比。该项目的主要目标是开发一个对OEM工程师完全开放的试验和数据分析流程,以取代供应商的基于频率的专有方法。当把不同或新的动力系统集成到产品车中时,新流程可用于率先发现严重的声品质问题。该项目证明,具有‘虚拟’交换动力系统的试验车辆在稳态和升速运转时,由SPC重建的内部噪声与测量数据密切相关,因此可以依赖其评估相同车体中不同动力系统的声品质影响。

一家隔振器材料制造商需要帮助制定用于确定其材料样品振动传递率的试验程序。为准确测量隔振器的振动传递率,隔振器必须有实际加载,因为材料特性取决于样品的静态负载。我们开发了一个试验设置来测量各种静态负载下的振动传递率。使用模态力锤和加速度计测试夹具组件“地面”和“主动”端的响应,计算传递率(TR)曲线。开发的方法被证明是生成橡胶隔振材料振动传递率曲线的一种简单而准确的方法。
我们接受了一家医疗技术提供商的帮助请求,其请求改进医疗设备报警声,以进行正式的听审试验。在听审试验中,收听者能够像在真实环境中一样听到警报声,且收听者感觉就像处在房间内的特定位置上。客户提供了没有任何环境噪声的报警声,因此该项目的目标是合成适用于真实环境的声音。在医疗诊所设施中测量了环境噪声录音和脉冲响应(IR)函数。环境录音用于在合成声音中提供“背景”,其中IR函数用于模拟每个记录房间内的收听者位置。声音被合成并用于开发播放工具箱,供客户在听审试验中使用。
一家商用车辆和轻型卡车制造商的子公司选择我们为其提供支持,培训动力系统、整车和装饰车体的模态试验。在客户位于中国的实验设施内进行了稳态振动测量。进行了组件和多种车辆配置的模态试验,同时测试了车辆声学和触觉灵敏度测量,以协助客户关联CAE模型。我们对客户进行了实验模态试验培训,使客户超过了以前仅仅是测量频响函数数据的能力。此外,培训工作使客户能够在项目完成后继续支持其实验与CAE的相关性分析工作。
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