一種車輛液壓減振器透射異響評價方法與流程
本發明屬于汽車噪聲、振動及聲振舒適性(noise,vibration,andharshness，nvh)技術領域，特別涉及一種車輛液壓減振器透射異響評價方法。
背景技術：
在經歷了十余年的“雙位數”增長后，我國汽車產業已開始步入內涵式發展的穩健增長階段。這一階段的產能增長不再是主流，而代之以車型品質的持續提升。大量實踐表明，當出現“非正常、非預期的噪聲”即“異響”時，車輛聲品質必然會被較大幅度地削弱。因此，抑制或消除異常噪聲自然成為改善聲品質的關鍵。其中，現階段廣泛應用于車輛懸架系統的液壓減振器，其異常噪聲問題長期困擾汽車行業。近年來，隨著對發動機、傳動系等車輛主要噪聲源的有效治理，以及用戶對車輛nvh要求的日漸苛刻，懸架液壓減振器的異常噪聲問題越發受到關注。在此類減振器的主要故障模式(漏油、發硬、疲軟、異常噪聲)中，用戶投訴異響的比例已占據首位。
這里所謂“減振器異響”，本質上是一種與懸架減振器密切相關的車內噪聲，其未被背景噪聲淹沒的頻率成分會引起車內乘員的關注、警覺以致不適。從車內噪聲起源及傳播途徑出發，懸架減振器異響可被歸于兩種主要類型：“透射異響”和“沖擊異響”。具體地，對于透射異響而言，車輪將路面激勵傳遞至減振器底端，然后經過減振器的阻尼作用衰減路面激勵力，在活塞上下運動過程中，由于油液的快速流動以及閥片的高頻開閉會產生噪聲向外輻射，其中部分噪聲經過車身透射至車內，如圖1路徑
減振器透射異響的主要影響因素主要有兩個，即減振器自身輻射的噪聲大小和汽車車身的聲學包密封性好壞。前者是噪聲源，后者是傳遞路徑，出于成本和工作難度考慮，一般直接對噪聲源，即減振器自身輻射噪聲進行識別與控制，以從根本上降低或消除減振器透射異響。需要注意的是，減振器透射異響在同批次減振器產品中的客戶投訴比例一般在5％以內，也就是說這是一個小比例事件，與減振器本身的設計無關，而是由于加工制造誤差和后期裝配誤差引起的。從技術角度出發上述誤差是可以得到控制的，但是所需成本會成倍增加，因此，在不增加或最少增加成本的條件下降低或消除減振器透射異響的顧客投訴比例是各大減振器制造企業和整車生產企業所期望的。這樣，就需要一種具有高準確率和高效率的評價方法對減振器透射異響進行識別，阻止噪聲未達標的減振器樣件出廠。
目前針對減振器透射異響的評價方法有整車道路試驗和臺架試驗兩種。其中整車道路試驗是指專業人員隨車在指定的測試道路進行車內噪聲主觀評價，該方法的優點在于能夠真實地反映減振器透射異響程度，缺點是主觀評價結果受到評價人員經驗的影響較大并且測試成本高，因此該方法主要用于減振器在大批量生產之前的少量試制樣件噪聲評價測試。臺架試驗是指將減振器按照裝車方式安裝于減振器動態特性測試臺架上，由減振器臺架作動頭施加模擬的路面譜激勵減振器底端，使得減振器處于工作狀態從而產生噪聲。臺架試驗的優點是能夠快速、便捷地對減振器自身輻射噪聲進行測試與評價，特別是在大批量產品檢測時效率很高，缺點是未引入隔聲系統從而導致測試所得的減振器自身輻射噪聲要高于減振器透射異響。但是，在車身隔聲系統一定的條件下，減振器自身輻射噪聲大小與減振器透射異響程度呈正相關，因此，可直接利用采集的減振器自身輻射噪聲來衡量其透射異響程度。這樣，基于臺架試驗的減振器透射異響識別準確率就取決于噪聲特征提取以及評價指標制定，其關鍵技術難點如下：
(1)減振器透射異響特征頻段確定。減振器自身輻射噪聲經過車身聲學包系統隔離后傳至車內，在此過程中降低了大部分高頻噪聲，因此減振器透射異響屬于中、低頻傳播噪聲，但具體頻段范圍的確定仍需研究。
(2)減振器透射異響評價指標制定。基于異響頻段提取減振器透射異響特征信息，然后根據提取出的特征信息進行客觀評價指標制定，此處評價指標的計算方法最為重要。另外，減振器透射異響最終由車內駕乘人員所感知，因此制定的客觀評價指標還需與主觀評價具有較高的相關性。
相關領域已公開的文獻中，申請號為cn201010210438.4(名稱：減震器噪聲檢測裝置及檢測方法)的專利申請主要介紹了在進行減振器噪聲檢測時的傳感器安裝位置與方法，同時設計出了一套噪聲檢測裝置，但并未涉及具體的減振器透射噪聲識別原理與評價指標計算方法。相關領域已公開的論文中，舒紅宇，王立勇，岑伊萬發表的論文“車輛液力減振器異常噪聲鑒別方法(重慶大學學報(自然科學版)，2005，24(4)：9-13)”，其介紹了一種減振器異常噪聲鑒別方法，即利用減振器振動信號的時域衰減量進行減振器異常噪聲鑒別，但是該計算方法主要基于時域幅值信息，導致了鑒別結果受到試驗隨機誤差干擾較大，降低了鑒別準確率。么鳴濤，顧亮，管繼富發表的論文“雙筒式減振器異響試驗分析(工程設計學報，2010，17(3)：229-235。)”，其利用減振器活塞桿振動信號的加速度均方根指標進行減振器異響評價，但是減振器活塞桿振動信號中含有的透射異響信息較少，僅適用于沖擊異響評價，對透射異響的識別效果欠佳。
技術實現要素：
本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種直接利用減振器自身輻射噪聲進行減振器透射異響評價，可較為簡便、真實地反映減振器透射異響程度，并在此基礎上提出具有針對性的減振器透射異響客觀評價指標的車輛液壓減振器透射異響評價方法。
本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種車輛液壓減振器透射異響評價方法，包括以下步驟：
s1、減振器試驗臺架激勵信號輸入，為了激發減振器自身輻射噪聲從而產生透射異響，使用迭代加載的正弦信號作為試驗臺架作動頭的位移激勵以模擬汽車在粗糙路面上行駛；
s2、設置聲壓傳感器，為了采集減振器自身輻射的近場噪聲，將聲壓傳感器固定在減振器活塞水平線位置高度，同時距離減振器外缸筒邊緣大約10cm，聲壓傳感器用于采集減振器自身輻射的近場噪聲；
s3、對減振器臺架試驗與透射異響進行主觀評價，減振器透射異響與減振器自身輻射噪聲的特征具有較高的一致性，因此，假設汽車聲學包隔音效果一定的條件下，利用等級評分法對減振器自身輻射的近場噪聲進行主觀評價，并以此恒量減振器透射異響程度；
s4、確定減振器透射異響特征頻帶范圍；減振器透射異響涉及頻率范圍較寬，在制定減振器噪聲客觀評價指標前需要首先確定透射異響的特征頻段，因此可將采集得到的減振器近場輻射噪聲頻率進行分塊劃分，計算各子頻段內的噪聲信號線性聲壓級，并將其分別與步驟s3得到的減振器透射異響主觀評價結果進行相關性分析，找出與主觀評價相關性最高的特征子頻段，并由此確定減振器透射異響特征頻帶范圍；
s5、制定減振器透射異響客觀評價指標；由于減振器透射異響為非平穩噪聲信號，因此需要采用非平穩信號處理方法進行分析，加上人耳對于不同頻率聲音成分的敏感度不同，還需對步驟s4中提取的減振器透射異響特征信息進行加權處理，并結合以上處理結果制定減振器透射異響客觀評價指標。
進一步地，所述步驟s4包括以下子步驟：
s41、減振器自身輻射噪聲頻率分塊，在步驟s2的基礎上，將采集得到的減振器近場輻射噪聲頻率進行分塊劃分如下：
f＝[0,f1]∩[f2,f3]∩...∩[f(n-1),fn](1)
式中，f為噪聲信號的頻率總帶寬，f1,f2,...,fn為劃分的頻率間隔；
s42、進行噪聲頻率分段相關分析，在步驟s41的基礎上計算各子頻段內的噪聲信號線性聲壓級，記為{spl1,spl2,…,spln}，然后分別將各子頻段內的線性聲壓級數值與主觀評分作相關分析，得到n個相關系數向量，之后對這n個向量進行算術平均即可得到減振器透射異響在不同頻段范圍內與主觀評價的相關系數，記為{r1,r2,…,rn}；
s43、確定減振器透射異響特征頻帶，結合步驟s41和步驟s42確定減振器透射異響特征頻帶范圍如下：
f'＝s1*[0,f1]∩s2*[f1,f2]∩...∩sn*[f(n-1),fn](2)
式中，f'為減振器透射異響特征頻帶，sn為頻段篩選系數，其具體取值如式(3)所示：
進一步地，所述步驟s5包括以下子步驟：
s51、非平穩信號處理分析，減振器透射異響屬于非平穩噪聲信號，因此選擇非平穩信號處理方法進行分析，通過時頻變換提取減振器透射異響的瞬態信息；
s52、減振器透射異響頻段計權，減振器透射異響特征在不同的頻率范圍內對人耳的感知是不同的，因此結合步驟s3、步驟s4、步驟s51對各頻段范圍內的噪聲信息進行相關系數計權，如下式所示：
式中，tf為步驟s51中視頻變換所采用的時頻變換系數，含m行n列；tf'為計權后的時頻變換系數；
s53、制定減振器透射異響評價指標，定義減振器透射異響客觀評價指標為減振器自身輻射噪聲在時頻空間內的計權求和總值，同時通過標準化消除量綱，具體計算方法如下：
式中，t-idx為減振器透射異響客觀評價指標，rms(tf')表示對tf'計算其均方根值，m為噪聲持續時間，n為劃分的子頻段數量。
進一步地，所述步驟s51中時頻變換采用希爾伯特黃變換(hht)，小波變換(wt)或維格納分布(wvd)方法。
本發明的有益效果是：本發明直接利用減振器自身輻射噪聲進行減振器透射異響評價，可較為簡便、真實地反映減振器透射異響程度，并在此基礎上提出具有針對性的減振器透射異響客觀評價指標。本發明利用減振器自身輻射噪聲恒量減振器透射異響以進行減振器透射異響程度客觀評價，簡化了試驗流程與難度。減振器制造廠可通過本發明進行減振器透射異響線上或線下批量檢測，控制含有透射異響減振器的出廠比例，提升企業產品的出廠質量，減少客戶投訴率，直接降低了企業的售后成本。
附圖說明
圖1為減振器異常噪聲來源及分類示意圖；
圖2為本發明的車輛液壓減振器透射異響評價方法流程圖；
圖3為本發明的減振器臺架試驗示意圖；
圖4為本實施例減振器透射異響主觀評價分數示意圖；
圖5為本實施例減振器透射異響特征頻段與主觀評價的相關性曲線圖；
圖6為本實施例減振器透射正常噪聲(無異響)的hht系數曲線圖；
圖7為本實施例減振器透射嚴重異響的hht系數曲線圖；
圖8為本實施例減振器透射異響客觀評價指標t-idx與主觀評價的相關散點圖。
具體實施方式
下面結合附圖進一步說明本發明的技術方案。
如圖2所示，一種車輛液壓減振器透射異響評價方法，包括以下步驟：
s1、減振器試驗臺架激勵信號輸入，為了激發減振器自身輻射噪聲從而產生透射異響，使用迭代加載的正弦信號作為試驗臺架作動頭的位移激勵以模擬汽車在粗糙路面上行駛；本實施例選擇頻率為16hz，速度為0.15m/s的位移激勵作為減振器臺架輸入信號；
s2、設置聲壓傳感器，為了采集減振器自身輻射的近場噪聲，將聲壓傳感器固定在減振器活塞水平線位置高度，同時距離減振器外缸筒邊緣大約10cm，聲壓傳感器用于采集減振器自身輻射的近場噪聲；聲壓傳感器安裝示意圖如圖3所示。
s3、對減振器臺架試驗與透射異響進行主觀評價，減振器透射異響與減振器自身輻射噪聲的特征具有較高的一致性，因此，假設汽車聲學包隔音效果一定的條件下，利用等級評分法對減振器自身輻射的近場噪聲進行主觀評價，并以此恒量減振器透射異響程度；具體地，將減振器透射異響分為3個等級：嚴重異響、輕微異響和無異響。在進行主觀評價時，嚴重異響記為3，輕微異響記為2，無異響記為1。為了便于說明，按照步驟s1和步驟s2的安裝和加載方式，分別對46支減振器進行了臺架試驗，設置采樣頻率為40khz，采樣時間3.2s，同時選擇10位主觀評價人員對上述46支減振器進行異響主觀評價，之后對每支減振器的主觀評價進行平均從而得到46支減振器透射異響的主觀評分，如圖4所示。
s4、確定減振器透射異響特征頻帶范圍；減振器透射異響涉及頻率范圍較寬，在制定減振器噪聲客觀評價指標前需要首先確定透射異響的特征頻段，因此可將采集得到的減振器近場輻射噪聲頻率進行分塊劃分，計算各子頻段內的噪聲信號線性聲壓級，并將其分別與步驟s3得到的減振器透射異響主觀評價結果進行相關性分析，找出與主觀評價相關性最高的特征子頻段，并由此確定減振器透射異響特征頻帶范圍；具體包括以下子步驟：
s41、減振器自身輻射噪聲頻率分塊，在步驟s2的基礎上，將采集得到的減振器近場輻射噪聲頻率進行分塊劃分如下：
f＝[0,f1]∩[f2,f3]∩...∩[f(n-1),fn](1)
式中，f為噪聲信號的頻率總帶寬，f1,f2,...,fn為劃分的頻率間隔；本實施例選擇三分之一倍頻程帶寬作為噪聲信號的頻段劃分，如表一所示。
表一
s42、進行噪聲頻率分段相關分析，在步驟s41的基礎上計算各子頻段內的噪聲信號線性聲壓級，記為{spl1,spl2,…,spln}，然后分別將各子頻段內的線性聲壓級數值與主觀評分作相關分析，得到一個31×46的相關系數矩陣；之后對該相關系數矩陣進行算術平均即可得到減振器透射異響在不同頻段范圍內與主觀評價的相關系數向量，記為{r1,r2,…,rn}；具體如圖5所示。
s43、確定減振器透射異響特征頻帶，結合步驟s41和步驟s42確定減振器透射異響特征頻帶范圍如下：
f'＝s1*[0,f1]∩s2*[f1,f2]∩...∩sn*[f(n-1),fn](2)
式中，f'為減振器透射異響特征頻帶，sn為頻段篩選系數，其具體取值如式(3)所示：
根據步驟s42所得結果，并結合式(2)和式(3)可知，在劃分的第4個子頻段至第18個子頻段內噪聲信號與主觀評價的相關系數大于0.7，因此可確定減振器透射異響特征頻段范圍為35hz～1120hz。
s5、制定減振器透射異響客觀評價指標；由于減振器透射異響為非平穩噪聲信號，因此需要采用非平穩信號處理方法進行分析，加上人耳對于不同頻率聲音成分的敏感度不同，還需對步驟s4中提取的減振器透射異響特征信息進行加權處理，并結合以上處理結果制定減振器透射異響客觀評價指標；具體包括以下子步驟：
s51、非平穩信號處理分析，減振器透射異響屬于非平穩噪聲信號，因此選擇非平穩信號處理方法進行分析，如希爾伯特黃變換(hht)，小波變換(wt)，維格納分布(wvd)等，通過時頻變換提取減振器透射異響的瞬態信息；本實施例選擇hht作為減振器透射異響的非平穩信號處理方法，其計算公式如下：
式中，ai(t)為信號的瞬時幅值，
s52、減振器透射異響頻段計權，減振器透射異響特征在不同的頻率范圍內對人耳的感知是不同的，因此結合步驟s3、步驟s4、步驟s51對各頻段范圍內的噪聲信息進行相關系數計權，如下式所示：
tf'＝tf[35.5,44.7]*r4∩tf[44.7,56.2]*r5∩...∩tf[891,1120]*r18(4)
式中，tf為信號的hht變換系數，tf'為計權后的時頻變換系數；
s53、制定減振器透射異響評價指標，定義減振器透射異響客觀評價指標為減振器自身輻射噪聲在時頻空間內的計權求和總值，同時通過標準化消除量綱，具體計算方法如下：
式中，t-idx為減振器透射異響客觀評價指標，rms(tf')表示對tf'計算其均方根值，m為噪聲持續時間，此處為3.2s，轉換為離散點可得m＝128000；n為劃分的三分之一倍頻程子頻段上界，根據步驟4可得n＝18。通過式(5)對采集得到的46支減振器自身輻射噪聲計算其t-idx指標即可得到減振器對應的透射異響程度指標，圖8所示為減振器透射異響客觀評價指標與主觀評價的相關散點圖，其中散點旁的數字為減振器序號，可知兩者的相關性達到0.908。
本領域的普通技術人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本發明的原理，應被理解為本發明的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。本領域的普通技術人員可以根據本發明公開的這些技術啟示做出各種不脫離本發明實質的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發明的保護范圍內。
- 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊！