iDAQ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。

振动采集模块

iDAQ-801-AE 256kS/s/ch,24位,4通道DSA iDAQ模块

•支持热插拔

•4通道同步采样256kS/s

•24位分辨率,IEPE供电

•可配置抗锯齿滤波器

•高增益，可达±187.5mV输入范围

iDAQ USB机箱

iDAQ-934 4槽USB3.0 iDAQ模块机箱

• 内置USB 3.0超高速集线器
• 宽范围电源输入
• LED状态指示
• 多模块识别的物理ID开关
• 4 个iDAQ插槽
• 2个可编程功能引脚，用于定时信号(触发器，时钟)输入/输出

iDAQ独立式机箱

iDAQ-964 4槽独立式iDAQ模块机箱

• 连接AMAX-5000系列控制器的PCIe接口
• LED状态指示
• 4个iDAQ槽
• 2个可编程功能引脚，用于定时信号(触发器，时钟)输入/输出

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。

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Labview，C++，C#，python，JAVA，Qt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iDAQ系列提供以上开发语言的驱动和数据采集例程。使用图形化向导快速实现数据采集。

依据数据采集加入声音振动分析组件，完成噪声定位系统开发。

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。