[汽车] 第八章 动态测试数据处理.pdf
《[汽车] 第八章 动态测试数据处理.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《[汽车] 第八章 动态测试数据处理.pdf(58页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第八章 动态测试数据处理主要内容本章的主要内容有:汽车行驶平顺性的试验评价、振动信号的处 理、研究汽车行驶平顺性常用的方法、汽车噪声的测量、动态数据处理中的泄 漏和动态信号处理的栅栏效应与细化技术。动态测试数据处理一直是工程测试领域的重点和难点问题,工程测试工程师从未间断 过对它的研究。各工业领域对动态测试数据的研究方法较为相近,但由于不同工业领域进行 动态测试的要求、目的和对象的不同,所以对动态测试研究的侧重点不同,所以对动态测试 研究的侧重点有所不同。对于汽车产业而言,动态测试研究的重点是振动和噪声。所谓噪声是指人们所不愿意听到的声音,而声音的实质是振动频率在一定范围内的机 械纵波。由此可
2、见,噪声也是由机械振动引起的。正因为如此,汽车振动试验的数据处理方 法大多运用于噪声的研究,这就是本章将不把噪声测试的数据处理问题作为重点进行讨论的 原因。汽车振动研究十分复杂,且涉及到多个层面,如汽车的行驶平顺性问题、汽车的结构 强度问题等。关于汽车结构强度问题的动态研究已形成了一个独立的学科一汽车的试验模 态分析,有兴趣的同学可以去研读相关的内容,本章的重点是以汽车行驶平顺性为例来讨 论汽车动态测试的数据处理问题。8.1 汽车行驶平顺性的试验评价试验数据处理的目的是要对试验结果进行评价,为此我们先来了解一下汽车行驶平顺性 的评价方法。关于汽车行驶平顺性的试验评价,国际标准化组织多年的努力和
3、各国专家的智慧均体现 在国际标准ISO 2631中。我国也制定了相应的国家标准GB4970汽车行驶平顺性随机输入 试验方法。国家标准GB4970中列出了三种汽车行驶平顺性试验的评价方法,分别是,倍频程分别3评价、加速度加权均方根值和吸收功率等。工倍频程分别评价和加速度加权均方根值的评价方法是基于人体对振动的反应而提出3来的,其评价指标为:(1 舒适降低界限(用于客车和轿车);(2 疲劳降低工作效率界限(用于货车和越野车);(3 暴露极限。舒适降低界限:与舒适有关,它用来评价人在车上是否能进行吃、读、写等正常活动。疲劳降低功效界限:与持续工作效率有关。是指驾驶员所承受的振动在此界限内,是否 能保
4、持正常有效地驾驶操作。暴露极限:人体承受的振动在此界限内应保持健康和安全。它是人体承受振动能量的上 限。舒适降低界限、疲劳降低工作效率界限和暴露极限三者的关系是,振动加速度的均方根值4彼此相差10dB,或者说三者指标的加速度均方根值彼此相差3.15倍。汽车行驶平顺性试验中的无量纲dB和噪声测量中的dB具有几乎相同的概念,它是为 了表达上的方便所采用的对数表达式。将所测的汽车振动加速度均方根值取对数后再乘以20便是振动测量中的丰碑值,即201g1。201g3.15正好等于10dB。吸收功率:是根据人体对振动强度的承受能力提出来的。由于国家标准中只给出了吸收 功率的试验和计算方法,而没有相应的评价
5、指标,所以此试验评价方法在实际中应用不多。然而,由于BqK2512人体振动分析仪的大量引进,且该仪器系统的组成简单、使用十分方 便,所以BqK2512所采用的另一种汽车行驶平顺性试验评价方法一总的加速度加权均方根 值的评价方法近些年被补充进国家标准GB4970o8.1.1 三种试验评价方法的关系工倍频程分别评价是将试验所设定的分析频段按照如下关系:31f/。(8-1 式中:力、力一分别为多个频带上的上限和下限频率。分为若干个频带,计算出每个频带上振动加速度的均方根值。切,然后将其与国家标准中的评价指标进行比较,以确定汽车行驶平顺性的水平。为了方便表达每个频带上的数值,按g倍频程所分出的每个频带
6、均用中心频率力,其数值为:(8-2)国家标准中规定,客车和轿车行驶平顺性试验的分析频率范围为0.1Hz100Hz,货车和 越野车行驶平顺性试验的分析频率范围为0.1Hz500Hz,按照,倍频程的分频方法可得到 3工倍频程各频带的上限频率、下限频率和中心频率(见表8-1.3倍频程各频带的上限频率、下限频率和中心频率 表8-1序号中心频率力(Hz 下限频率ft Hz 上限频率fu Hz 序号中心频率fi Hz 下限频率ft(取)上限频率fu Hz 11.00.91.12152522.42821.251.121.41631.52835.531.61.41.81740.035.54542.01.82.
7、241850.0455652.52.242.81963.0567163.152.83.552080.0719074.03.554.521100.09011285.04.55.622125.011214096.365.67.123160.0140180108.07.1924200.01802241110.0911.225250.02242801212.511.21426315.02803551316.0141827400.03554501420.01822.428500.0450560加速度均方根值的评价方法是利用频率加权函数段(力)将人体最敏感频率范围以外的个频带人所承受的加速度均方根值。质折
8、算为等效4Hz8Hz(垂直振动)、1Hz2Hz(水平振 动)的数值。由。%二)为 3 式中:。由一加速度加权均方根值;心,一各个频带上的加速度均方根值;川(力)一频率加权函数。垂直振动 10.5斤以力=1.0 8/(力44)(4Z 8)水平振动坟(力)=1.02/力(1Z 2)力一各频带的中心频率。有了,倍频程各频带上的加速度均方根值。由,按式 8-3 便可计算出各频带上的加速度加3权均方根值。齿,再将。齿与标准中最敏感频率范围(垂直振动:4Hz8Hz,水平振动:1Hz2Hz 内的评价指标(见图8-1 进行比较便可得到暴露时间TCD,TCD越长,汽车的行驶平顺 性越好。“修工”修-1.-一二-
9、k二二-._+L;-三。二.1 一;二,二工:工穿一居W手豆*,匿ii,MKi JEi(uwHL 皿*lKr-4 IWT*Kt)i*Ht图8-1汽车行驶平顺性评价曲线总的加速度加权均方根值的评价方法是将上述各频带上加速度均方根值按下式进行叠 加,便可得到总的加速度加权均方根值1z。对于总的加速度加权均方根值,人们习惯于用对数 表达,其单位为分贝(dB,即:Leg=201g%=201g 肉(8-5 式中:Leg一总的加速度加权均方根值对数值,常将其称为振动加速度的等效均值;儿一频带数,对于客车和轿车,=20,对货车和越野车,n=28oLeg值越小,汽车的行驶平顺性越好。国家标准中,也已给出了 L
10、eg的限值指标。由前面的分析并比较式 8-3 和 8-4 可知,-倍频程分别评价和加速度加权均方根值的3评价方法,其实质是一致的,所不同的是:,倍频程分别评价需将每个频带上的加速度均方3根值与对应频带上的指标值进行比较,便于获得多个暴露时间,其中暴露时间最短者 小min就是该车的行驶平顺性所能到达的指标值;加速度加权均方根值的评价方法是,将各频带上加速度加权均方根值中的最大者。山加人拿出来合最敏感频带(垂直振动:4HZ8HZ,水平振动:1Hz2Hz 上的指标值进行比较便可得到该车行驶平顺性的暴露时间小。显然,二者的结果完全相同。前者是先比较后找出最小的暴露时间小;后者是先找出影响行驶平 顺性最
11、大的那个频带上加速度加权均方根值,再和指标值进行比较得到最小的暴露时间 TCDO而总的加速度加权均方根值却不同,它是各频带上加速度加权均方根值叠加的结果。对于客车和轿车而言,在分析频段内有20个工倍频带,若每一个频带上的加速度加权均方 3根值都相等,即区1=巴2=%20=4 ,则总的加速度加权均方根值丐名为:%=思%2=而4。=4.472Go(8-6 由此可见,总的加速度加权均方根值和加速度加权均方根值是两个完全不同的概念,若二者 都用来评价汽车的行驶平顺性,显然是基于两个完全不同的思想。加速度加权均方根值评价方法是基于人体对振动反映的大量调查而提出来的,该评价方 法认为,汽车行驶平顺性的好坏
12、,是由对人体影响最大的那个频带上的振动量所决定的;总 的加速度加权均方根值的评价方法却不同,它是对人体所承受振动总量的一个考核。该评价 方法认为,若汽车在行驶过程中,因路面的不平所激起的振动越激烈,则汽车的行驶平顺性 越差。显然,对客车和轿车而言,用!倍频程分别评价或用加速度加权均方根值评价汽车行驶3平顺性比较科学;而对于许多除了载人外其主要功能是运载货物的其它车辆,其行驶平顺性 的研究内容除人体对振动的反应外,还应包括货物载运输途中不受损坏的内容。货物只对振 动的总能量敏感,对振动频率不敏感。由此可见,欲评价除客车和轿车之外的其它车辆的行 驶平顺性最科学的方法是对于驾驶员座椅处,采用-倍频程
13、分别评价或加速度加权均方根值 3的评价方法;对于货箱(或货舱)部分则应采用总的加速度加权均方根值的评价方法。综上所述,工倍频程分别评价、加速度加权均方根值的评价和总的加速度加权均方根值 3的评价方法的关系是,个量和总量的关系。前二者考核的是单个对人体影响最大的频带上的 振动量(加速度均方根值),后者是整个分析频率范围内的振动总量,此两种评价方法各有 其最合适的应用范围。当然,每个频带上的加速度加权均方根值不可能相等,即一般性情况下实际的总的加速 度加权均方根值巴Z比式(86 的计算值?z要小,即8.1.2 三种试验评价方法的应用关于汽车振动的研究,我国起步较晚,1985年才有相关的标准,即GB
14、4970-85汽车平 顺性随机输入行驶试验方法。该标准的主体部分来自于国家标准ISO 2631,但只节选了其 中乘员对振动反应的一部分。标准中列出了,倍频程分别评价、加速度加权均方根值的评价3及吸收功率等三个试验方法及前两项试验的评价方法和最终的评价指标,即暴露时间小0用此方法较容易比较不同测量行驶平顺性的优劣。暴露时间小越长,汽车的行驶平顺性越好。GB4970于1996年作了一次修订,将原来的一个标准分解成了两个标准,即GB4970-1996 汽车平顺性随机输入行驶试验方法和QC/T-474-1999客车平顺性评价指标及限值。此两个标准加在一起的主体内容和原标准GB4974-85基本相同,但
15、在评价方法和评价指标上 做了一些修改,删除了吸收功率的试验内容,增加了加速度加权均方根值及等效均值(即总 的加速度加权均方根值)的限(见表8-2。汽车行驶平顺性评价指标限值 表8-2评价指标大、中型客车轻型客车旅游客车长途和 团体客 车城市客车高级客车普通客车空气悬 架非空气 悬架加速度加权 均方根值(mis1)0.45950.70791.02741.12200.68330.8123等效均值Leg(dB)113.0117.0120.0121.0116.52.51.00.50.41.20.8从两个标准的整体上看,修订后的标准更贴近汽车质量抽查试验。事实上汽车行驶平顺性试 验远不止这些内容,它还包
16、括驾驶员的手臂振动、晕车界限(包括降低舒适和极度不适两项 内容)、查找汽车行驶平顺性差的原因及探寻改进汽车行驶平顺性措施等。图8T给出了人 体、驾驶员手臂对不同频率的反映特性。从图中可以看出小于1Hz的低频振动容易导致乘客 晕车。图8-1中的五项汽车行驶平顺性的评价内容中,各用什么方法进行评价较为合适呢?图8-2人体对振动反应的特性曲线方向的振动,应用工倍频程分别评价或加速度加权均方根值的方法进行评价;对驾驶员的手3臂振动及晕车极限,尽管它们都表现为对某一频率范围非常敏感,但振动总能量对其的影响 也不可忽视,因此它们较适合同时用总的加速度加权均方根值和加速度加权均方根值进行评 价;若欲查找汽车
17、行驶平顺性的原因和探寻改善汽车行驶平顺性的方法,则应采用工倍频程 3分别评价的方法(以了解振动能量在各频带上的分布)和测出振动系统的传递函数或频率响 应函数。由第二章对动态系统的分析知,系统的输出、输入和频率响应函数的关系为:y(j=H(jx(j(8-7)若将式(8-7)与滤波器的工作原理进行对比不难发现,频率响应函数的作用就像是一个滤波 器,若要减小某些频带上的振动量,只需调节滤波器的参数,使之在这些频带上的衰减增加 既可。由此可见,欲改善汽车行驶平顺性,测试系统的频率响应函数非常重要。8.2振动信号的处理在进行振动信号处理之前,应了解振动信号处理的基本要求,配信号处理设备(如选用 何种滤波
18、器、什么样数据采集系统等)和对信号处理设备的参数进行位置,使之得到一个满 意的试验结果。8.2.1振动信号处理的基本要求1.截断频率力1)对于客车、轿车座椅和各类车辆驾驶室座椅上的采样,fc=100Hz;2)各类车辆(包括客车和轿车)车厢底板及车桥上的采样,fc=500Hz;3)驾驶员手臂振动的测量,/=1000Hz;4)晕车界限的测量,fc=2Hz.2.采样时间间隔由仙农(Shannon)采样订立知,为了避免频率混淆,采样频率力应不小于信号频率成分中最高频率7max的两倍,即:fs2f_=2fc(8-8)采样时间间隔4是由采样频率决定的,其关系为:At 200Hz,AZ 1000Hz,A O
19、.OOk;3)驾驶员手臂振动的测量,其采样频率和采样时间间隔为/220007ft,N 4Hz,AzOo工倍频程各频带上加速度均方根值品为3(8-20)式中:,一中心频率为力所对应频带上的加速度均方根值;力、九一分别为各频带上的下限和上限频率;%一中心频率为力所对应频带上加速度时间历程进行富氏变换。式(8-20)式汽车振动信号处理中计算加速度均方根值常用的计算方法,即先对加速度的 时间历程进行富氏变换,再按频带进行积分。2.加速度加权均方根值下式是早期计算振动加速度加权均方根值常用的方法:(8-21)式中:。出一加速度加权均方根值;何力)一频率加权函数;4n.一加速度均方根值。式(8-21)告诉
20、我们,欲得到加速度加权均方根值,首先需按式(8-20)计算出工倍频程各频带3上的加速度均方根值。出,再将其乘以频率加权函数可力)。随着滤波技术的发展,加速度加权均方根值的计算又有了另一种方法,即先对加速度时间历程工)进行频率加权处理,其方法是,用具有图8-1所示特性的滤波器对工)进行滤波,显然这一滤波过程就实现了 对时域振动信号无。)的频率加权处理。再对经过频率加权处理的振动信号无进行富氏变 换得工(7),将其代入式(8-20)便可得到加速度加权均方根值4;。在工程上能实现对时域振动信号进行频率加权处理的滤波器称为频率负荷滤波器,简称 负荷滤器。由图8-1不难发现,图中所给出的滤波器特性似乎更
21、接近实际的滤波器特性,所 以这类滤波器并不难制造。3.总的加速度加权均方根值式(8-4)是总的加速度加权均方根值的原理式,事实上在工程实际中很少采用这种计算 方法。那么如何获得总的加速度加权均方根值呢?前面介绍过自相关函数的两种计算方法,其一是:Rx(0)二1匚/力=1%2 力(8-22)则加速度的均方根值O-为:0二eJ山(8-23)若式中的振动信号(加速度时间历程)了。)是仅经低通滤波器处理的包括整个分析频率的 振动信号,则按式(8-23)计算出的加速度加权均方根值就是分析频率范围内的总的加速度均 方根值;若了。)是经具有图8-1所示特性的负荷滤波器处理的时间信号将其代入式(8-23)所计
22、算出的加速度均方根值就是分析频率范围内的加速度加权均方根值巴名。为了便 于区别,将式(8-23)改写成如下形式:二力 乐24)式中:T 采样时间,为了保证数据处理的精度,T应有足够的长度,国标中规定 T 3 min;了于一经频率加权处理的振动信号。前面述及,总的加速度加权均方根值常用对数表示,将其称为加速度的等效均值入空,即:Leg=201g J。(8-25)采用式(8-24)处理汽车振动信号的典型设备有丹麦毕凯(BqK)公司生产的人体振动分 析仪BqK2512。该一起处理振动信号的原理式为:Leg=20 lg J(第京 记-26)式中:Leg一加速度的等效均值,dB;T一采样时间,s;)一经
23、频率负荷滤波器处理后的加速度时间历程,mis2 o将式(8-26)略作改造:Leg=201g106xj2(t)dt=120+201g 力(8-27)120期在噪声测量中,它所对应的是痛阀的声压极值,即当噪声达到120期时,将对人体 健康构成直接危害。对于汽车振动而言,同样如此,若测的汽车振动加速度的等效均值达到 120d5,它也将对热体的健康构成影响。比较式(8-25)和(8-27)发现,除式(8-27)中多了具有重要特征的常数项120之外,此两 式几乎完全等价。显然,BqK2512所采用的是总的加速度加权均方根值的评价方法。QC/T474-1999客车平顺性评价指标和限值中的等效均值Leg的
24、限值是基于用BqK2512人体振动分析仪对大量客车进行试验的结果提出来的,因此若用Leg的限值指标进行评价汽车的行驶平顺性,则应按式(8-27)对振动信号进行处理4.频率响应函数在第二章第六节中介绍过两种测量系统动态特性的方法,即正弦输入法和脉冲输入法。对于测试用仪器系统,前面的分析告诉我们,脉冲输入法是获得测试用一起系统频率响应函 数简单易行的方法;正弦输入法与之相比显得费时而麻烦。尽管如此,但脉冲输入法用在汽 车整车以获得频率响应函数却有一些较难克服的困难:(1)汽车整车的重量和体积均很大,振动系统复杂;(2)对于大型复杂结构,若用单点激振,由于能量太小,难达到预想的效果,用多点激振,欲获
25、得所需的频率响应函数,在技术上上存在一定的困难。而正弦输入法在有 效设备条件的情况下不失是一种获取汽车整车频率响应函数的一种有效方法。正弦输入法求汽车整车频率响应函数的方法与第二章中介绍的用正弦输入法求测试系统动态特性的方法完全相同,即给汽车某一频率目的正弦输入引=Xsin可小 用加速 度传感器测出设定测点上的输出,逐渐按一定的步长分级改变输入正弦波的频率 匕。)=Xsin用/(i=l,2,3,同步记录输出。)。当输入的幅值X。不大时,可将 汽车看成是一个线性系统,如此输出外即为:y.(/)=Yt sin(+外)(8-28)将各种频率例下所测得输出的幅值匕与输入幅值之比便可得到幅频特性得离散值
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 汽车 汽车 第八章 动态测试数据处理 第八 动态 测试数据 处理
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【曲****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【曲****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。