IPEmotion的NVH噪声测试模块——坎贝尔图

德国IPETRONIK的IPEmotion软件除了可对之前介绍的热管理试验及热管理台架试验、电性能试验和道路试验等各种进行基本的温度、模拟量和数字信号的采集分析外，其专业版、开发版及分析版还支持噪声分析模块。该模块支持噪声数据离线后处理，包括Campbell图操作、总体层级分析和阶次滤波器。因此，该软件在汽车NVH试验的噪声测试中得到了广泛应用。

本文将对噪声分析元件使用做出介绍。

• Campbell：坎贝尔操作基于FFT操作，通过添加附加的滤波加权函数来在分析工作界面内的Campbell显示元件中显示数据。

• 总体层级分析与Campbell操作设置相同，运用总体层级分析能够确定对声级影响最大的频率范围，从而调查声源，操作结果以X-Y图显示。

• 阶次滤波器支持与Campbell操作几乎相同的配置设置，两者的主要区别在于阶次滤波器不支持任何重叠配置。

一 针对Campbell操作的主要设置

| FFT设置

• 分辨率：

分辨率与用于计算FFT的采样数有关。根据选定的分辨率，计算相应的频率和块持续时间：块持续时间=分辨率/采样率，频率分辨率=采样率/分辨率。增加FFT分辨率时，会提高序列的精确度，但同时会降低时基的精度。

• 参考通道：

在标准配置中，所有FFT都是相对于时间基础计算。在噪声分析中，更合理的是针对测量声音和振动频率相关的另一个通道。发动机转速（RPM）通道是研究声学影响的一个常用通道。

• 窗函数：

FFT分析中为了减少或消除频谱能量泄露及栅栏效应而采用不同的截取函数来对信号进行截短，即使用窗函数。泄露与窗函数频谱的两侧旁瓣有关。

• 步长定义：

Overlap：重叠函数，数据文件中包含的所有数据进行计算FFT。并且，根据因子（%）可定义FFT计算的重叠部分，即FFT计算中包含前一个数据块的数据量。Absolute：定义FFT计算的绝对步长，默认值通过公式计算得到：（Max-Min）/500。

| Weighting设置

权重设置对于Campbell分析十分重要。IPEmotion中定义了相关缩放模式及推荐的参考值。通过加权函数，可根据人的听觉来补偿不同的声压级。参考值取决于应用，选择或添加与源通道单位相匹配的权重因子即可。

• 缩放模式：

线性缩放/dB无权重/dB A加权/dB B加权/dB C加权/dB D加权（A加权模拟人耳对40方纯音的响应；B加权模拟人耳对70方纯音的响应；C加权模拟人耳对100方纯音的响应；D加权主要用于飞机噪声的评价）

• dB参考权重因子：

Sound pressure (2E-05 Pa) /Acceleration (1E-06 m/s²) /Force (1E-06 N) /Pressure pulsation (1E-06 Pa) /Sound power (1E-12 W) /Sound particle velocity (5E-08 m/s)

• 权重类型：

RMS（均方根）/Peak value（峰值）/Peak to Peak value（峰峰值）

二 分析实例

| 振动台噪声分析

源数据：振动台振动加速度数据。

采样率：1kHz。

步骤一：对源数据进行重采样

数据按采样率4kHz以及线性插值模式来进行重采样。该步骤视实际测试情况而定。

步骤二：添加坎贝尔操作（基于时间）

FFT参数设置：

分辨率：16384；

参考通道：基于时间；

窗函数：Hanning（如果测试信号有多个频率分量，频谱表现十分复杂，且测试目的多是关注频率点而非能量的大小，则需选择汉宁窗；如果被测信号是随机或未知的，那么也可选择汉宁窗）。

Weighting参数设置：

缩放模式：dB B加权（B加权模拟人耳对70方纯音的响应）；

dB参考权重因子：Acceleration（1E-06 m/s²）与源通道单位相匹配即可；

权重类型——RMS（均方根）。

步骤三：分析工作界面添加坎贝尔显示元件

根据坎贝尔图，可得出：基于时间，振动台在振动频率为60Hz至200Hz之间产生的噪声为主要噪声来源......

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| 往期回顾

▶ IPEmotion交流电功率分析计算

▶ IPEmotion控制模块-PID循环应用