一種改進(jìn)的提高精度的工況傳遞路徑分析的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種工況傳遞路徑分析方法精度的改進(jìn)技術(shù)，特別涉及一種改進(jìn)的提 高精度的工況傳遞路徑分析的方法，該方法使用小波降噪技術(shù)對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行降噪后 再進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。
【背景技術(shù)】
[0002] 車輛，尤其是混合動(dòng)力汽車，振動(dòng)源眾多，有路面激勵(lì)、輪胎激勵(lì)、發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)、電 機(jī)激勵(lì)、排氣系統(tǒng)激勵(lì)等，這些振動(dòng)源對(duì)車內(nèi)等處的振動(dòng)噪聲都有影響，判斷這些振動(dòng)源對(duì) 目標(biāo)點(diǎn)振動(dòng)噪聲貢獻(xiàn)量的大小是減振降噪的前提。目前常見(jiàn)用于分析振動(dòng)源貢獻(xiàn)量的傳遞 路徑分析方法主要有傳統(tǒng)傳遞路徑分析方法、工況傳遞路徑分析方法，其它方法大多基于 這兩種方法改進(jìn)。傳統(tǒng)傳遞路徑分析方法具有較高的精度，但分析過(guò)程耗時(shí)較多；工況傳遞 路徑分析方法則相反。如果能提高精度，在工程上需要快速尋找振動(dòng)噪聲源的場(chǎng)合將有更 多應(yīng)用。
[0003] 對(duì)于任意的線性系統(tǒng)模型，在每個(gè)頻率《下，輸入信號(hào)X(co)、輸出信號(hào)y(?)與 頻響函數(shù)H(co)關(guān)系可用以下算式表達(dá)：
[0004] x(co)H(co) =y(co), (I)
[0005] 由此式可推導(dǎo)出頻響函數(shù)的計(jì)算式
[0007] 工況傳遞路徑分析方法中，一次測(cè)量所有輸入輸出點(diǎn)的信號(hào)，由這些信號(hào)一次求 解所有路徑的頻響函數(shù)。為了更能體現(xiàn)工況特性，往往對(duì)工況進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量。對(duì)于一 個(gè)m條輸入路徑、n條輸出路徑的振動(dòng)系統(tǒng)，重復(fù)r次工況測(cè)量，其輸入輸出關(guān)系如式（3)所 示
[0008]
[0009] 式中，y為無(wú)法用所選擇的信號(hào)通道建立的殘差量。由于測(cè)試信號(hào)摻雜有噪聲或 是其它激勵(lì)源能量耦合到測(cè)量路徑，也有可能由于系統(tǒng)的非線性特征導(dǎo)致傳遞函數(shù)不再是 線性，故存在此殘差量。為表達(dá)簡(jiǎn)便，將激勵(lì)矩陣、頻響函數(shù)矩陣和響應(yīng)矩陣分別以X、H和 Y代替，式⑶可表達(dá)為式⑷形式：
[0010] XH+y=Y， (4)
[0011] 利用式⑷可以對(duì)每個(gè)頻率的FRF求解，通過(guò)左乘XT，令XV= 0,得到工況傳遞 路徑分析方法計(jì)算頻響函數(shù)的計(jì)算式：
[0012] H= (XtX) 1XtY=X+Y, (5)
[0013] 式（5)中，X+= (XtX) 1Xt,X上標(biāo)" + "表示偽逆矩陣。
[0014] 實(shí)際操作中，因?yàn)椴粌H結(jié)構(gòu)載荷可以被用作輸入量，位移與聲學(xué)載荷同樣也可以 被作為輸入量使用。輸入信號(hào)矩陣X和輸出信號(hào)矩陣Y往往摻雜大量噪聲，導(dǎo)致計(jì)算所得 頻響函數(shù)H產(chǎn)生偏差，從而導(dǎo)致傳遞路徑貢獻(xiàn)量結(jié)果具有很大的偏差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的提高精 度的工況傳遞路徑分析的方法，該方法利用小波降噪技術(shù)對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行降噪，從而 提尚傳遞路徑貢獻(xiàn)量的精度。
[0016] 本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種改進(jìn)的提高精度的工況傳遞路徑分析 的方法，包括以下步驟：
[0017] 步驟1、采集工況激勵(lì)和響應(yīng)信號(hào)；
[0018] 步驟2、使用小波降噪技術(shù)對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行降噪處理；
[0019] 步驟3、使用經(jīng)過(guò)降噪處理的信號(hào)計(jì)算頻響函數(shù)；
[0020] 步驟4、計(jì)算載荷；
[0021] 步驟5、計(jì)算傳遞路徑貢獻(xiàn)量。
[0022] 所述步驟2包括以下步驟：
[0023] 步驟21、對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行小波分解；
[0024] 步驟22、對(duì)小波系數(shù)進(jìn)行適當(dāng)處理；
[0025] 步驟23、進(jìn)行小波逆變換，實(shí)現(xiàn)降噪信號(hào)重構(gòu)。
[0026] 所述步驟22包括以下步驟：
[0027] 步驟221、對(duì)已分解的小波信號(hào)預(yù)置閾值；
[0028] 步驟222、把小波系數(shù)小于閾值的信號(hào)置零，而保留小波系數(shù)大于閾值的信號(hào)。
[0029] 本發(fā)明的原理：本發(fā)明在工況傳遞路徑分析方法計(jì)算頻響函數(shù)前對(duì)信號(hào)進(jìn)行小波 降噪處理，加入降噪措施后的傳遞路徑分析流程如下：在進(jìn)行傳遞路徑分析測(cè)試時(shí)，首先選 擇工況，測(cè)量激勵(lì)點(diǎn)和響應(yīng)點(diǎn)信號(hào)，將車輛運(yùn)行在設(shè)置的工況，測(cè)取選定的激勵(lì)點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn) 振動(dòng)信號(hào)；接著對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行小波降噪處理；然后計(jì)算頻響函數(shù)和載荷，進(jìn)行使用 降噪后的信號(hào)按式（5)方法進(jìn)行頻響函數(shù)計(jì)算。最后計(jì)算傳遞路徑貢獻(xiàn)量，即按照工況傳 遞路徑分析方法計(jì)算載荷和傳遞路徑貢獻(xiàn)量。本發(fā)明改進(jìn)的方法比現(xiàn)有技術(shù)中的方法精度 更高，而本發(fā)明的效率與現(xiàn)有技術(shù)的效率幾乎完全相同。
[0030] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)與有益效果：
[0031] 本發(fā)明通過(guò)對(duì)測(cè)量所得信號(hào)進(jìn)行小波降噪處理，該小波降噪處理的方法為高頻系 數(shù)置零法、閾值法或模極大值法，有效提高了傳遞路徑貢獻(xiàn)量結(jié)果的精確度。
【附圖說(shuō)明】
[0032] 圖1為改進(jìn)的工況傳遞路徑分析方法流程圖。
[0033] 圖2為傳遞路徑模型圖。
[0034] 圖3為發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置Z振動(dòng)加速度降噪效果圖。
[0035] 圖4為3種方法所得發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置Z向?qū)︸{駛員耳旁噪聲貢獻(xiàn)量比較。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不 限于此。
[0037] 實(shí)施例
[0038] 如圖2所示，建立的整車振動(dòng)模型，該整車振動(dòng)模型包括：發(fā)動(dòng)機(jī)1、變速器2、發(fā)動(dòng) 機(jī)前懸置3、發(fā)動(dòng)機(jī)后懸置4、變速器懸置5和麥克風(fēng)6 ;發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)通過(guò)3個(gè)懸置傳遞到車 內(nèi)，在駕駛員耳旁產(chǎn)生噪聲。使用工況傳遞路徑分析方法分析傳遞路徑貢獻(xiàn)量時(shí)，分析激勵(lì) 點(diǎn)為3個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置被動(dòng)端（車身側(cè)），響應(yīng)點(diǎn)為駕駛員耳旁噪聲。每個(gè)懸置分析整車坐 標(biāo)系上的X、Y和Z三個(gè)振動(dòng)方向，有3X3 = 9條路徑將振動(dòng)傳遞到駕駛員耳旁，產(chǎn)生噪聲； 如圖1所示，按照以下步驟進(jìn)行傳遞路徑分析：
[0039] (1)在每個(gè)懸置的被動(dòng)側(cè)布置1個(gè)振動(dòng)傳感器，共布置3個(gè)傳感器，以駕駛員耳旁 噪聲為響應(yīng)點(diǎn)。選定1個(gè)目標(biāo)行駛工況，比如勻速40km/h，和1個(gè)參考行駛工況，比如固定 2檔均勻加速到最高車速，汽車分別以這2個(gè)工況行駛，測(cè)取各個(gè)激勵(lì)點(diǎn)振動(dòng)信號(hào)和響應(yīng)點(diǎn) 噪聲信號(hào)；
[0040] (2)對(duì)采集到的信號(hào)使用預(yù)置閾值法進(jìn)行小波降噪處理；
[0041] (3)使用經(jīng)過(guò)降噪的信號(hào)以式（3)計(jì)算2個(gè)工況的頻響函數(shù)；
[0042] (4)以參考工況的頻響函數(shù)的逆乘以目標(biāo)工況的響應(yīng)點(diǎn)的聲壓得到載荷；
[0043] (5)以第（3)步所得目標(biāo)工況頻響函數(shù)乘以第（4)步所得載荷得到各條傳遞路徑 貢獻(xiàn)量。
[0044] 如圖3所示，是其中1次測(cè)量信號(hào)小波降噪前后加速度幅值比較，如圖4所示，是 振動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)小波降噪（圖中標(biāo)識(shí)的改進(jìn)0TPA)和沒(méi)有經(jīng)過(guò)小波降噪（圖中標(biāo)識(shí)的已有 0TPA)的所得傳遞路徑貢獻(xiàn)量曲線，以及以傳統(tǒng)傳遞路徑分析方法（CTPA)所得傳遞路徑貢 獻(xiàn)量曲線。小波降噪前后所得貢獻(xiàn)量與傳統(tǒng)傳遞路徑分析方法所得貢獻(xiàn)量決定系數(shù)分別為 0.89和0.86,前者更好。
[0045] 上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例 的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化均 應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種改進(jìn)的提高精度的工況傳遞路徑分析的方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1、采集工況激勵(lì)和響應(yīng)信號(hào)； 步驟2、使用小波降噪技術(shù)對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行降噪處理； 步驟3、使用經(jīng)過(guò)降噪處理的信號(hào)計(jì)算頻響函數(shù)； 步驟4、計(jì)算載荷； 步驟5、計(jì)算傳遞路徑貢獻(xiàn)量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的提高精度的工況傳遞路徑分析的方法，其特征在于， 所述步驟2包括以下步驟： 步驟21、對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行小波分解； 步驟22、對(duì)小波系數(shù)進(jìn)行適當(dāng)處理； 步驟23、進(jìn)行小波逆變換，實(shí)現(xiàn)降噪信號(hào)重構(gòu)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的改進(jìn)的提高精度的工況傳遞路徑分析的方法，其特征在于， 所述步驟22包括以下步驟： 步驟221、對(duì)已分解的小波信號(hào)預(yù)置閾值； 步驟222、把小波系數(shù)小于閾值的信號(hào)置零，而保留小波系數(shù)大于閾值的信號(hào)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種改進(jìn)的提高精度的工況傳遞路徑分析的方法，包括以下步驟：步驟1、采集工況激勵(lì)和響應(yīng)信號(hào)；步驟2、使用小波降噪技術(shù)對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行降噪處理；步驟3、使用經(jīng)過(guò)降噪處理的信號(hào)計(jì)算頻響函數(shù)；步驟4、計(jì)算載荷；步驟5、計(jì)算傳遞路徑貢獻(xiàn)量。本發(fā)明具有有效提高了傳遞路徑貢獻(xiàn)量計(jì)算的精度等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G01H17/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105222886
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510548408
【發(fā)明人】陳吉清, 莫愁, 蘭鳳崇
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年8月31日