运行工况传递路径分析识别车内声源

    汽车作为一个复杂系统，受多种振动噪声源的激励。动力传动系统的振动噪声是车内主要噪声源之一。准确确定各声源的位置及对车内噪声的贡献，是制定合理的降噪方案的基础。传递路径分析[1](Transfer Path Analysis，TPA)的目的不仅在于预测系统响应，更重要的是通过估计噪声源和传递路径的贡献率，找出对响应影响较大的关键噪声源和传递路径，从而可以有的放矢地改进设计[2―4]。传统传递路径分析方法在应用中主要存在如下不足[5]：单个传递路径测试时由于边界条件的改变带来测量误差；采用间接方法测量力激励和声激励带来测量误差；测量时外加声源及振源激励的过程复杂，工作量大。

    运行工况传递路径分析(Operational TransferPath Analysis, OTPA)[6]是对传统路径分析的改进。OTPA 用系统工作时激励参考信号表征原有的载荷激励信号。这样，只需在激励部分的参考点和声压响应点布置传感器，传递函数的计算只需考虑激励参考点和声压响应点之间的传递特性。采用OTPA方法对某乘用车车内噪声源贡献率进行了分析，结果表明，OTPA能识别并分解出主要噪声源，并具有操作简便和省时的特点。

    1 车内噪声的 OTPA 模型

    利用传递路径分析方法对车内声压响应分析时，首先建立起系统的传递函数矩阵和车辆在行驶工况下的实际激励载荷。运行工况下传递路径分析方法利用参考激励替换原有激励载荷的概念：对于结构声激励源，一般选用第 i 个激励点一侧的加速度响应信号 adi(t) 代替激励力信号 ei(t) ；对于空气声激励源，一般选用第 j 个激励点附近的声压响应信号 pdj(t) 代该点的空气体积速度Qj(t) 。

    根据传递路径分析方法的叠加原理建立车辆中多激励、多响应系统的传递函数方程组。假设系统存在多个（共计 n 个）激励参考点，其中结构声激励参考点为 n1个；空气声激励参考点为 n2 个。同时考察多个（共计 m 个）响应点，建立系统在每一个频率点下的传递函数线性方程组，如公式（1）所示[7]。

    其中 Hsi,k(f)（ i<n1，k<m ）为在频率点 f 下第 i 个结构声激励参考点到第 k 个响应点之间的传递函数，Haj,k(f)（ j<n2 ，k<m）为在频率点 f 下第 j个空气声激励参考点到第 k 个响应点之间的传递函数。

    在公式（１）中，方程的个数小于未知数的个数，还不足以求解系统的传递函数。根据系统线性时不变的原则，方程组中的传递函数 Hsi,k(f) 和 Haj,k(f) 描述的是系统的固有特性，不随激励而改变。因此，通过代入多组（共计 z 个）不同的激励信号与响应信号，增加方程组的个数。利用第 s 次测量的激励参考信号和声压响应信号建立传递函数方程组，如公式（2）所示