方案:汽车NVH与噪声定位系统

NVH(Noise、Vibration、Harshness噪声、振动与声振粗糙度）是衡量汽车制造质量的重要参数，可分为发动机NVH、车身NVH和底盘NVH三大部分。NVH直接决定着驾乘汽车的舒适度，有统计资料显示，整车约有1/3的故障问题是和车辆的NVH问题有关系，而各大公司有近20%的研发费用消耗在解决车辆的NVH问题上。

噪声定位系统是NVH系统中的重要组成部分。噪声定位系统是指利用定向麦克风作为传感器，采集设备在运行时发出的噪声信号，经过软件分析，识别出设备发出噪声的位置和原因，进而识别设备潜在故障和健康程度。

人们的听觉器官其实是非常好的识别噪声源的分析器，配合头部扭动运动就相当于一个搭配了运动机构的双麦克风阵列，具有方向性辨别、频率分析等能力。计算机声音声音定位系统具有比人耳更大的声音范围和更精确的位置定位，并不受主观因素影响，越来越得到广泛的应用。例如通过麦克风阵列可以精确定位汽车发动机噪声位置并通过频率分析来确定噪声的原因（不同的频率特性对应不同的故障模型）

声音定位系统主要包括三部分：工业麦克风(传声器)阵列，数据采集系统和噪声分析识别软件。

工业麦克风(传声器)阵列

噪声测试环境可分为自由场、混响场和压力场，不同的测试环境需要选择不同类型的工业麦克风（传声器）。

自由场：边界影响可忽略不计的声场称为自由场，声波在任何方向无反射。开阔的旷野，周围较大范围内无反射物，消声室（四壁、顶棚和地板都有吸声能力很强的吸声材料）是典型的自由场。

混响场：边声能量均匀分布、并在各个传播方向上做无规则传播的声场，称混响场，如混响室。混响室的四壁均用反射性很强的材料制作，不管声源处于室内任何位置，室内各处声压接近相等，声能密度处于均匀。

压力场：声波波长比所处腔体空间大时，声压压力分布均匀，此时称为压力场。当传声器插入声压级校准器中时，即是压力场。

麦克风(传声器)阵列是由一定数量的麦克风按照一定的空间几何位置排列而成的，常见的有线性阵列，十字形阵列，圆形阵列，螺旋形阵列等。衡量阵列性能优劣的特征参数有阵列的孔径大小，传声器阵元间距，传声器的空间分布形式，指向性，波束宽度，最大旁瓣级等。

噪声定位数据采集系统

根据麦克风阵列声源定位的原理，必须要同步采集多通道噪声信号，用于数据处理，这就必须得保证动态信号的采集精度。

PCIE-1802/1802L是8通道/4通道同步采集卡，支持多卡同步，当需要实现多路同步时可以通过同步总线实现时钟和触发的同步。(详情点击PCIE-1802多卡同步采集振动信号同步性能验证！。)

噪声定位系统软件

噪声分析软件主要通过对噪声的采集、存储并对相位、频谱、振动级、声压级与倍频程谱的计算和结果精准判断噪声的来源、位置及故障类型等。

噪声定位系统软件分析方法

1、振动级分析：计算信号的振动级，支持的平均方法：RMS、移动RMS、指数平均（快速、慢速、脉冲及自定义平均模式）、峰值、最大—最小。

2、声压级分析：计算信号的声压级，支持：瞬时等效声压级、指数平均声压级、峰值、连续等效声压级、百分数声压LN、暴露声压级LE，支持的计权方式包括：线性、A计权、B计权、C计权。

3、倍频程谱分析：计算信号的倍频程谱，计算1、1/3、1/6、1/12、1/24Oct，支持的计权方式包括：线性、A计权、B计权、C计权，支持的平均方法包括：线性、指数、等效自信、峰值，支持多个倍频程谱的比较显示功能。

4、单音参数测量：计算信号的频率、幅度、SNR(dB)、SINAD(dB)、THD(%)、THD+N(dB)。

噪声定位系统软件开发

噪声分析软件可以通过C++，C#，Labview等进行开发，其中Labview以包含大量的分析算法和图形显示，应用较为广泛。研华PCIE-1802/1802L等数据采集卡提供以上开发语言的驱动和例程。

噪声定位系统工具软件

可以使用噪声定位系统软件，通过设定和组态完成噪声定位分析。

噪声定位系统软件完成信号采集、存储、回放、分析、报告生成等功能，采集电压、电流、声音、振动、应变、温度、扭矩等多种类型信号；支持在线和离线分析，分析功能包括功率谱、滤波、积分、微分、数学公式、倍频程、振动级、声压级、联合时频、阶次分析、小波、频响函数、模态分析等。

该软件已集成研华PCIE-1802的驱动，可以直接使用。未安装采集卡的用户可以使用DAQ Navi自带的虚拟板卡DEMODevice进行测试。

该软件适合用于声音振动相关应用，包括振动噪声NVH测试、声学声品质测试、机器故障诊断与状态监测、结构动态特性测试、疲劳分析、车载数据记录、通用数据记录与回放等。

参考资料

1. 技巧:USB-DSO示波器CAN总线译码!
2. 高能:研华USB数字存储示波器!
3. USB设备如何应用于工业控制系统?
4. 研华设备监诊与预测性维护解决方案
5. PCIE-1802多卡同步采集振动信号同步性能验证！
6. 案例：汽车安全气囊高压钢瓶测试系统
7. 案例：汽车制动器生产检测系统
8. 案例：刹车盘固有频率检测系统
9. 案例：数控机床主轴校准与颤振监测系统
10. WebAccess如何通过MCM实现振动检测和高速采集？
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12. 研华测试与测量解决方案2018.1