[发明专利]一种低频结构振动相关性特征的相干分析方法

说明书

本发明公开了一种低频结构振动相关性特征的相干分析方法，步骤为：(1)试验相干分析的准备过程；(2)板件结构振动信号的采集；(3)结构振动信号的输入与信号性质的判断，在Matlab程序中根据信号的特征自动判断输入信号的类型；(4)在Matlab程序实现相干分析和钣金贡献量结合的方法。根据输入信号的类型自适应进行相应的分析，得出偏相关系数图和小波时频相干图；(5)根据步骤(4)的分析结果绘制相干系数图，确定对结构振动和噪声贡献量最大的板件。本发明主通过将相干分析与钣金贡献量结合，不仅能准确有效地识别稳态和非稳态噪声信号，还能自适应地采用相应的方法对钣金贡献量进行排序分析，确定对结构振动和噪声贡献量最大的板件结构。

技术领域：

发明主要涉及汽车低频结构噪声识别与相关性分析技术领域，特指一种适应稳态和非稳态噪声的低频结构振动相关性特征的相干分析方法，其主要应用于对稳态和非稳态工况下车辆板件结构振动对噪声贡献量的试验分析。

背景技术：

随着汽车行业的高速发展以及汽车市场的日趋成熟，消费者越来越关注车辆的乘坐舒适性。车内噪声值是影响乘坐舒适性的主要因素之一。车辆的中低频噪声主要是外界激励源通过结构传递路径作用到车内造成的，车内的高频噪声则主要是激励源通过空气传递路径造成的。车内驾驶和乘坐人员对低频噪声的反应较为敏感，而低频噪声主要与车身板件结构的振动和自身模态有关。大量的研究成果表明，车辆板件结构振动信号的能量主要集中在低频频率段，它来源于板件结构受到各种激励源的作用产生的振动，因此针对该低频段需要通过相关的方法找到对噪声贡献量较大的板件结构。

在实际的工程应用中，偏相干分析常用于分析噪声信号的频率特征和峰值特征，还可以被用于分析一个或多个噪声源信号的相关程度，因此偏相干分析方法可以用来地分析稳态噪声的相关性。该方法还可以除去耦合板件之间的相互影响，对噪声源进行识别定位，并对不同的噪声源和不同的板件结构的贡献量大小进行排序分析。对于非稳态信号，可以采用小波变换的方法对其进行处理。相关研究学者还提出了能对非稳态信号进行相关性分析的小波相干方法，该方法最早被应用于气象水文和脑电研究方面。随着小波相干算法的不断发展，该方法也被逐渐被应用到工程领域研究中。此外车身不同位置的板件结构振动对车内噪声的影响不同，因此还可以通过板件贡献量分析的方法可以找出对车内噪声贡献量最大的板件。

上述的四种方法中，由于工程测试中采集到的信号大多都是非稳态信号，非稳态信号的信号特征是随时间变化而变化的，因此原有的可以对稳态信号分析的偏相干分析方法，对于非稳态信号并不适用，也无法求解非稳态信号之间的相关关系。小波变换的方法虽然可以对非稳态信号进行处理，但它只能依次处理单个非稳态信号，无法探究两个或多个非稳态信号之间的相关关系。相关研究者用小波相干的方法识别汽车非稳态行驶过程中的噪声源，从时域和频域得到了非稳态噪声信号之间的相干函数大小以及相位关系，但是并未能进一步说明两者的相位关系，也没给出详细的相干系数图和相位图。板件贡献量分析方法通常采用建模仿真的手段，可以得到在某一频率下车身不同板件振动的对车内噪声的贡献量大小，对于信号出现连续峰值的情况并不适用。以上的方法对非稳态信号的研究都是从噪声源或者钣金贡献量的角度出发解决车内噪声过大的问题，较少将相干分析和钣金贡献量结合来自适应地识别噪声并找到特定连续频率范围内的主要噪声源。

名词解释：

LMS SCADAS数据采集系统：LMS SCADAS数据采集系统是LMS公司生产的一种便携式、多功能的数据采集系统。其硬件可与LMS Test.Lab软件无缝集成，可以快速完成所有的测试设置，在保证最佳数据质量和精度的同时，高效地完成测试任务。且硬件支持多种传感器，具有多种信号调理功能，可用于进行噪声、振动信号采集等试验任务。本发明的实施例采用的是LMS SCADAS Mobile 5槽便携式机箱，机箱上集成2个转速和2个信号源。SCM-V8-E具有8通道电压，具有固定采样、阶次跟踪、倍频程滤波功能。