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NVH测试速度还是NVH测试精度?
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借助LMS Test.Lab OPAX，您不再左右为难
Kia Motors使用LMS Test.Lab 新的工作传递路径分析（OPAX）技术，快速、有效地改进车厢内部的噪声水平。与之相比，仅用响应数据的工作路径分析（OPA）方法通常无法识别出振动的根本原因且不能给出NVH问题的相应修改方案。LMS OPAX提供了一个突破性解决方案，其精度与常规的TPA方法相当，并且计算效率与传统的工作路径分析方法相媲美。
精确但费时
常规传递路径分析（TPA）具有很好的普适性，在汽车、航空和制造工业的NVH问题研究中应用比较广泛。振动和辐射噪声从源到接收的传播方式包括通过结构连接（例如发动机悬置）的传播以及通过空气的传播，最终到达驾驶员的耳朵。在TPA分析中，这些传播方式以噪声传递函数（NTF）表示，即对应每个振动路径，接收器处的输出与输入载荷和力的精确比值。
常规TPA的主要缺点是对所有传递路径进行NTF量化需要很长的时间。例如，在汽车NVH测试中，不仅必须移除发动机和悬置，而且还要进行繁琐的仪器安装——采用声源再现空气传播的发动机噪声；将激振器放置在发动机与车架的连接处，对结构进行激振。然后，测量接收器（此例中接收器是车辆内部的麦克风）位置处的NVH水平。
要利用上述测量结果来精确地确定NTF，需要给出悬置在不同频率和载荷下的悬置刚度曲线。如果我们不能从零部件供货商处得到此信息（经常是这样），则必须进行另外的测试和分析，以生成该曲线——通常需要对此类型测试有专业经验的第三方测试公司来进行。此外，还需要单独测试发动机在加大载荷和减小载荷时引起的噪声水平。
由于上述各种测试的复杂性，整车的TPA分析一般需要两周或更多的时间来完成——耗费的时间太长，从而影响汽车研发进度，延迟新产品的发布，不利于在激烈竞争中抓住市场机遇。
快速但有风险
为了避免NTF测试的时间延迟，一些公司选用仅利用响应数据的TPA方法，也称为工作路径分析（OPA）。不同于NTF，此方法的特点是：以振动和噪声能量的传递作为传递率，即接收器处与声源处的加速度或声压的比值。利用发动机与车身连接点处的加速度计测量振动加速度。发动机舱内的声学测量通过固定在发动机附近的麦克风来实现。接收器处（例如车辆轿厢）的麦克风测量这些组合结构的响应噪声，以及声音中的空气传声部分。
“另一方面，只利用响应数据的TPA方法是有风险的、不可靠的，”Gielen指出，“不同测点的加速度之间可能存在耦合，从而丢弃一些连接点的测量值。此外，传递率会随物理载荷施加位置的不同发生显著的变化。因此，仅利用响应数据的TPA远没有常规TPA精确，并且个别的振动路径经常被错误地识别为关键路径，或被完全忽略。”
工作路径分析方法的最大缺点是：它不能像常规TPA一样进行假设路径的分析，来发现合适的噪声解决方案。而是必须修改个别的部件、悬置以及车上的刚性连接，并进一步测试直至找到解决方案（如果该解决方案存在）。因此，尽管单次工作路径测试本身仅需要一天时间，而所需的多种样车循环在一些情况中则要花费数月完成，且从一开始就受虚假辨识结果的困扰。
为了解决上述两种方法的局限，LMS 国际公司创新性地开发了LMS Test.Lab OPAX方法——其精度与常规的TPA方法相当，并且计算效率与仅利用响应数据的TPA方法相媲美。
“OPAX方法的精度比工作路径分析(OPA)要高，因为与常规TPA方法一样，OPAX使用NTF和物理载荷来评估单个振动路径，能精确识别NVH问题的根源，”Gielen解释到，“同样，工程师也可以利用OPAX方法提供的NTF和载荷，研究NVH问题的可能解决方案——通过在CAE软件中修改部件特征来实现。”
然而，与常规的TPA不同，OPAX方法可以在不改变车辆的发动机和悬置位置的情况下进行NTF测量。该方法使用互易原理进行测量，例如通过扬声器激励目标结构，测量安装在发动机上的多组振动传感器及发动机周围的麦克风的响应。
正如只利用响应数据的TPA方法，这些测量值可以直接在工作测试完成后得到，于是几乎不影响所需的总时间。同时，使用OPAX无需提供悬置刚度，它可以完全从软件模型中计算出来。所谓的频带估算模型主要用于表示结构刚性连接（如螺栓连接或焊接）；而对于柔性悬置，例如橡胶衬套则用单自由度（SDOF）模型表示。
Gielen说：“由于悬置刚度包含在OPAX计算过程中而不需要单独获得，且所有的测量都不需要移除车内的发动机和悬置，OPAX与工作传递路径方法花费的时间几乎相同：大约为一天。”
OPAX并不意在取代常规的TPA方法。在评估零部件级而非整个系统的噪声和振动性能时，常规TPA仍是唯一的选择。同时，在关键空间（如车辆乘员舱或机器封闭件）的面板声辐射研究中，常规TPA是迄今为止进行声源量化的是最精确的方法。
为将OPAX与其它的方法进行基准测试对比，LMS 国际公司在Kia Motors使用这种方法对某6缸4升发动机车辆节气门全开工况下的280Hz轰鸣噪声进行了研究。在此之前，另一家公司使用只利用响应数据的OPA方法在降低噪声水平方面的尝试并不成功；他们使用该方法进行了了历时四个月的三轮优化循环后，建议Kia重新设计发动机，但此方案不可行，因为它可能延迟车辆的发布日期，造成高昂的代价。所以，最终韩国车辆制造商请LMS工程师来解决问题。
在使用OPAX 解决上述噪声问题时，LMS工程师在驾驶舱内（驾驶员右耳噪声最显著的位置）放置了两个扬声器，且用八个振动传感器和六个麦克风测量了发动机机壳下的响应。
彩色图结果给出了各结构以及空气传声路径的贡献——清晰的显示了噪声源的罪魁祸首——发动机三次谐振导致的发动机机壳下的声共振，而先前工作TPA测试无法识别出来。利用OPAX仅通过一天时间的单次试验，就直接识别出了问题所在，这使得Kia工程师们非常惊讶。
果不其然，通过对样车进行简单的调整，轰鸣噪声被完全消除。最终，Kia在他们的车上实施了这种相对节约成本的修改方案。
“利用LMS Test.Lab OPAX进行的基准测试工作极为有效，”Kia功能测试三组的NVH经理Ji Hyeon Ki博士说，“基于测量值和初始分析，基本问题变得很清晰。我们甚至能早在详细分析结果完成之前提出解决方案、修改样机。”(end)
Kia Motors使用LMS Test.Lab 新的工作传递路径分析（OPAX）技术，快速、有效地改进车厢内部的噪声水平。与之相比，仅用响应数据的工作路径分析（OPA）方法通常无法识别出振动的根本原因且不能给出NVH问题的相应修改方案。LMS OPAX提供了一个突破性解决方案，其精度与常规的TPA方法相当，并且计算效率与传统的工作路径分析方法相媲美。
精确但费时
常规传递路径分析（TPA）具有很好的普适性，在汽车、航空和制造工业的NVH问题研究中应用比较广泛。振动和辐射噪声从源到接收的传播方式包括通过结构连接（例如发动机悬置）的传播以及通过空气的传播，最终到达驾驶员的耳朵。在TPA分析中，这些传播方式以噪声传递函数（NTF）表示，即对应每个振动路径，接收器处的输出与输入载荷和力的精确比值。
常规TPA的主要缺点是对所有传递路径进行NTF量化需要很长的时间。例如，在汽车NVH测试中，不仅必须移除发动机和悬置，而且还要进行繁琐的仪器安装——采用声源再现空气传播的发动机噪声；将激振器放置在发动机与车架的连接处，对结构进行激振。然后，测量接收器（此例中接收器是车辆内部的麦克风）位置处的NVH水平。
要利用上述测量结果来精确地确定NTF，需要给出悬置在不同频率和载荷下的悬置刚度曲线。如果我们不能从零部件供货商处得到此信息（经常是这样），则必须进行另外的测试和分析，以生成该曲线——通常需要对此类型测试有专业经验的第三方测试公司来进行。此外，还需要单独测试发动机在加大载荷和减小载荷时引起的噪声水平。
由于上述各种测试的复杂性，整车的TPA分析一般需要两周或更多的时间来完成——耗费的时间太长，从而影响汽车研发进度，延迟新产品的发布，不利于在激烈竞争中抓住市场机遇。
快速但有风险
为了避免NTF测试的时间延迟，一些公司选用仅利用响应数据的TPA方法，也称为工作路径分析（OPA）。不同于NTF，此方法的特点是：以振动和噪声能量的传递作为传递率，即接收器处与声源处的加速度或声压的比值。利用发动机与车身连接点处的加速度计测量振动加速度。发动机舱内的声学测量通过固定在发动机附近的麦克风来实现。接收器处（例如车辆轿厢）的麦克风测量这些组合结构的响应噪声，以及声音中的空气传声部分。
活动图显示允许用户分析任何路径、转速或频率的贡献，以及不同的分析工况。
这不仅可以在LMS Test.Lab中进行，而且可以从最终报告中进行。
“另一方面，只利用响应数据的TPA方法是有风险的、不可靠的，”Gielen指出，“不同测点的加速度之间可能存在耦合，从而丢弃一些连接点的测量值。此外，传递率会随物理载荷施加位置的不同发生显著的变化。因此，仅利用响应数据的TPA远没有常规TPA精确，并且个别的振动路径经常被错误地识别为关键路径，或被完全忽略。”
工作路径分析方法的最大缺点是：它不能像常规TPA一样进行假设路径的分析，来发现合适的噪声解决方案。而是必须修改个别的部件、悬置以及车上的刚性连接，并进一步测试直至找到解决方案（如果该解决方案存在）。因此，尽管单次工作路径测试本身仅需要一天时间，而所需的多种样车循环在一些情况中则要花费数月完成，且从一开始就受虚假辨识结果的困扰。
表格总览方便用户观察为不同载荷识别方法设定的数据组的完整性，
且便于将计算出的载荷与源数据组放在一起验证。
为了解决上述两种方法的局限，LMS 国际公司创新性地开发了LMS Test.Lab OPAX方法——其精度与常规的TPA方法相当，并且计算效率与仅利用响应数据的TPA方法相媲美。
“OPAX方法的精度比工作路径分析(OPA)要高，因为与常规TPA方法一样，OPAX使用NTF和物理载荷来评估单个振动路径，能精确识别NVH问题的根源，”Gielen解释到，“同样，工程师也可以利用OPAX方法提供的NTF和载荷，研究NVH问题的可能解决方案——通过在CAE软件中修改部件特征来实现。”
然而，与常规的TPA不同，OPAX方法可以在不改变车辆的发动机和悬置位置的情况下进行NTF测量。该方法使用互易原理进行测量，例如通过扬声器激励目标结构，测量安装在发动机上的多组振动传感器及发动机周围的麦克风的响应。
正如只利用响应数据的TPA方法，这些测量值可以直接在工作测试完成后得到，于是几乎不影响所需的总时间。同时，使用OPAX无需提供悬置刚度，它可以完全从软件模型中计算出来。所谓的频带估算模型主要用于表示结构刚性连接（如螺栓连接或焊接）；而对于柔性悬置，例如橡胶衬套则用单自由度（SDOF）模型表示。
Gielen说：“由于悬置刚度包含在OPAX计算过程中而不需要单独获得，且所有的测量都不需要移除车内的发动机和悬置，OPAX与工作传递路径方法花费的时间几乎相同：大约为一天。”
OPAX并不意在取代常规的TPA方法。在评估零部件级而非整个系统的噪声和振动性能时，常规TPA仍是唯一的选择。同时，在关键空间（如车辆乘员舱或机器封闭件）的面板声辐射研究中，常规TPA是迄今为止进行声源量化的是最精确的方法。
使用参数化模型和频响函数（FRF），
LMSOPAX明显地加速车辆车厢内声学和振动现象各自的溯源过程。
为将OPAX与其它的方法进行基准测试对比，LMS 国际公司在Kia Motors使用这种方法对某6缸4升发动机车辆节气门全开工况下的280Hz轰鸣噪声进行了研究。在此之前，另一家公司使用只利用响应数据的OPA方法在降低噪声水平方面的尝试并不成功；他们使用该方法进行了了历时四个月的三轮优化循环后，建议Kia重新设计发动机，但此方案不可行，因为它可能延迟车辆的发布日期，造成高昂的代价。所以，最终韩国车辆制造商请LMS工程师来解决问题。
在使用OPAX 解决上述噪声问题时，LMS工程师在驾驶舱内（驾驶员右耳噪声最显著的位置）放置了两个扬声器，且用八个振动传感器和六个麦克风测量了发动机机壳下的响应。
彩色图结果给出了各结构以及空气传声路径的贡献——清晰的显示了噪声源的罪魁祸首——发动机三次谐振导致的发动机机壳下的声共振，而先前工作TPA测试无法识别出来。利用OPAX仅通过一天时间的单次试验，就直接识别出了问题所在，这使得Kia工程师们非常惊讶。
果不其然，通过对样车进行简单的调整，轰鸣噪声被完全消除。最终，Kia在他们的车上实施了这种相对节约成本的修改方案。
“利用LMS Test.Lab OPAX进行的基准测试工作极为有效，”Kia功能测试三组的NVH经理Ji Hyeon Ki博士说，“基于测量值和初始分析，基本问题变得很清晰。我们甚至能早在详细分析结果完成之前提出解决方案、修改样机。”(end)
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