【正文】 性越好 。K2512所采用的是另一種汽車行駛平順性試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法 —— 總的加速度加權(quán)均方根值的評(píng)價(jià)方法，近些年已被補(bǔ)充進(jìn)了國家標(biāo)準(zhǔn) GB4970。 吸收功率 吸收功率：是根據(jù)人體對(duì)振動(dòng)強(qiáng)度的承受能力提出來的。 疲勞降低功效界限：與持續(xù)工作效率有關(guān) 。 我國也制定了相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn) GB4970 《 汽車行駛平順性隨機(jī)輸入試驗(yàn)方法 》 。 汽車振動(dòng)研究十分復(fù)雜 ， 且涉及到多個(gè)層面 ， 如汽車的行駛平順性問題 、 汽車的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問題等 。 對(duì)于汽車產(chǎn)業(yè)而言 ， 動(dòng)態(tài)測(cè)試研究的重點(diǎn)是振動(dòng)和噪聲 。 所謂噪聲是指人們所不愿意聽到的聲音 ， 而聲音的實(shí)質(zhì)是振動(dòng)頻率在一定范圍內(nèi)的機(jī)械縱波 。 關(guān)于汽車結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問題的動(dòng)態(tài)研究已形成了一個(gè)獨(dú)立的學(xué)科 —— 《 汽車的試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析 》 ， 有興趣的同學(xué)可以去研讀相關(guān)的內(nèi)容 ， 本章的重點(diǎn)是以汽車行駛平順性為例來討論汽車動(dòng)態(tài)測(cè)試的數(shù)據(jù)處理問題 。 國家標(biāo)準(zhǔn) GB4970中列出了三種汽車行駛平順性試驗(yàn)的評(píng)價(jià)方法，即： 1/3倍頻程分別評(píng)價(jià) 加速度加權(quán)均方根值評(píng)價(jià) 吸收功率等。 是指駕駛員所承受的振動(dòng)在此界限內(nèi) ， 是否能保持正常有效地駕駛操作 。由于國家標(biāo)準(zhǔn)中只給出了吸收功率的試驗(yàn)和計(jì)算方法 ,而沒有相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo) ,所以此試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法在實(shí)際中應(yīng)用不多。 一、三種試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法的關(guān)系 1/3倍頻程分別評(píng)價(jià)是將試驗(yàn)的分析頻段按照 將其分為若干個(gè)頻帶 ， 計(jì)算出每個(gè)頻帶上振動(dòng)加速度的均方根值 ，然后將其與國家標(biāo)準(zhǔn)中的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行比較 ， 以確定汽車行駛平順性的水平 。 13/2ulff?i l uf f f??()iwfai?()a i i a iwf??? ?ai??ai??CDT CDT 圖 81 汽車行駛平順性評(píng)價(jià)曲線 總的加速度加權(quán)均方根值的評(píng)價(jià)方法是將上述各頻帶上加速度均方根值按下式進(jìn)行疊加 ， (84) 便可得到總的加速度加權(quán)均方根值 。 由前面的分析并比較式 (83)和 (84)可知， 倍頻程分別評(píng)價(jià)和加速度加權(quán)均方根值的評(píng)價(jià)方法，其實(shí)質(zhì)是一致的。 該評(píng)價(jià)方法認(rèn)為 ，若汽車在行駛過程中 ， 因路面的不平所激起的振動(dòng)越激烈 ， 則汽車的行駛平順性越差 。該標(biāo)準(zhǔn)的主體部分來自于國際標(biāo)準(zhǔn) ISO 2631， 但只節(jié)選了其中乘員對(duì)振動(dòng)反應(yīng)的一部分 。 GB4970于 1996年作了一次修訂 ，將原來的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分解成了兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn) ， 即 GB49701996《 汽車平順性隨機(jī)輸入行駛試驗(yàn)方法 》 和 QC/T4741999《 客車平順性評(píng)價(jià)指標(biāo)及限值 》 。 圖 82給出了人體 、 駕駛員手臂對(duì)不同頻率的反映特性 。 由此可見 ，欲改善汽車行駛平順性 ， 測(cè)試系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)非常重要 。 1) 客車 、 轎車座椅和各類車輛駕駛室座椅上的采樣頻率和采樣時(shí)間間 隔為 ； 2)各類車輛車廂底板及車橋上測(cè)點(diǎn)的采樣頻率和采樣時(shí)間間隔為 ， ； 3)駕駛員手臂振動(dòng)的測(cè)量 ， 其采樣頻率和采樣時(shí)間間隔為 ， ； 4) 暈車界限的測(cè)量 ， 其采樣頻率和采樣時(shí)間間隔為 。 為了節(jié)省計(jì)算機(jī)時(shí) ， 且達(dá)到信號(hào)處理的精度 ， 常采用集合平均的方式 ，即將加速度的時(shí)間歷程分成若干段 （ 即若干個(gè)獨(dú)立的子樣或稱為獨(dú)立樣本 ） 進(jìn)行處理 。 振動(dòng)加速度的均方根值 由 《 隨機(jī)振動(dòng) 》 知： (810) 式中： —— 加速度均方根值； —— 時(shí)的自相關(guān)函數(shù) 。但這種方法不僅需調(diào)用的儀器復(fù)雜（需一組帶寬不同的濾波器或帶寬可調(diào)的帶通濾波器），而且費(fèi)時(shí)、數(shù)據(jù)處理的誤差也較大。 因此在工程上常采用直接計(jì)算法 ， 即對(duì)樣本記錄截?cái)嗪蟮臄?shù)值序列 進(jìn)行快速富氏變換得到自功率譜 。 式 (820)是汽車振動(dòng)信號(hào)處理中計(jì)算加速度均方根值常用的計(jì)算方法， 即先對(duì)加速度的 時(shí)間歷程進(jìn)行富氏變換，再按頻帶進(jìn)行積分。 再對(duì)經(jīng)過頻率加權(quán)處理的振動(dòng)信號(hào) 進(jìn)行富氏變換得 ， 將其代入式 (820)便可得到加速度加權(quán)均方根值 。 那么如何獲得總的加速度加權(quán)均方根值呢 ？ 前面介紹過自相關(guān)函數(shù)的兩種計(jì)算方法 ，其一是： (822) 則加速度的均方根值 為： (823) 若式中的振動(dòng)信號(hào) （ 加速度時(shí)間歷程 ） 是經(jīng)低通濾波器處理的包括整個(gè)分析頻率的振動(dòng)信號(hào) ， 則按式 (823)計(jì)算出的加速度均方根值就是分析頻率范圍內(nèi)的總的加速度均方根值；若 是經(jīng)具有圖 81所示特性的負(fù)荷濾波器處理的時(shí)間信號(hào) ， 將其代入式 (823)所計(jì)算出的加速度均方根值就是分析頻率范圍內(nèi)的加速度加權(quán)均方根值 。K2512。 比較式 (825)和 (827)發(fā)現(xiàn) ， 式 (827)中除多了具有重要特征的常數(shù)項(xiàng) 120之外 ， 此兩式幾乎完全等價(jià) 。K2512人體振動(dòng)分析儀對(duì)大量客車進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)果提出來的 ， 因此若用 的限值指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)汽車的行駛平順性 ， 則應(yīng)按式 (827)對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理 62012 0 l g [ 1 0 ( ) ]TLe g a t d tT?? ?2011 2 0 2 0 l g ( )T a t d tT?? ?dBdBdBLegLeg頻率響應(yīng)函數(shù) 在第二章第六節(jié)中介紹過兩種測(cè)量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的方法 ，即正弦輸入法和脈沖輸入法 。 正弦輸入獲取汽車整車頻率響應(yīng)函數(shù)的方法與第二章中介紹的用正弦輸入法求測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的方法完全相同 ， 即給汽車某一頻率 的正弦輸入 ， 用加速度傳感器測(cè)出設(shè)定測(cè)點(diǎn)上的輸出 ， 逐漸按一定的步長分級(jí)改變輸入正弦波的頻率 （ ） ,同步記錄輸出 。 0() m n im n i YAj X? ?()m n i m n ij? ? ??()mn iHj?0() m n ijm n im n i YH j eX?? ??()mn iAj? i?()mn ij?? i?m 1, 2, 3, 4m ? n 1, 2,3, 4n ? 研究汽車行駛平順性常用的方法 從理論上講，先用試驗(yàn)的方法測(cè)出汽車整車的頻率響應(yīng)函數(shù)，然后針對(duì)頻率響應(yīng)函數(shù)的幅頻特性的特點(diǎn)，采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施（調(diào)整震動(dòng)參數(shù)），使之對(duì)人體最敏感頻率范圍的振動(dòng)具有較強(qiáng)的衰減特性。 下面就來討論最常用的隨機(jī)輸入法 。 amnji?21 ()ulfa m n ji m n jif Y f d fT? ? ?amnji?m n jlf ufT T min? ?mnjiyf m n ji 若某被試車輛的行駛平順性不夠好 ， 顯然是座椅上振動(dòng)的輸出不夠理想 ， 即要么是座椅上振動(dòng)的輸出能量在各頻帶上分布不合理 ， 如振動(dòng)能量在人體最敏感的頻率范圍 （ 垂直振動(dòng) 4Hz～ 8Hz， 水平振動(dòng) 1Hz～ 2Hz， 暈車界限 ～ 1Hz） 內(nèi)的加速度均方根值較大；要么是振動(dòng)輸出的總能量較大 ， 即各頻帶上加速度均方根值均較大 。此外，由于隨機(jī)輸入能夠較好地反映汽車的實(shí)際狀況，且易于操作，因此它是研究汽車行駛平順性中常采用且有效的試驗(yàn)方法。 噪聲是一種機(jī)械縱波 ， 它在介質(zhì)中傳播時(shí)的壓力與無聲波傳播時(shí)的靜壓力之間有個(gè)差額 ， 稱為聲壓 ,它是測(cè)試儀器容易測(cè)得的物理量 。 將其分為若干的頻帶 ， 計(jì)算出各個(gè)頻帶上聲壓的均方根值 ， 即為聲壓的 倍頻程分析 ， 按倍頻程所分出的每個(gè)頻帶常用中心頻率 表示 。為此人們引出了一個(gè)成倍比關(guān)系的對(duì)比量 —聲壓級(jí)和 A、 B、 C三個(gè)計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)，其中 A計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是按照人耳的特性對(duì)聲壓的時(shí)間歷程 進(jìn)行濾波（它相當(dāng)于汽車行駛平順性中的頻率加權(quán)）， C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)對(duì) 不加衰減，因此它反映了聲壓的總量， B計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)介于 A、 C之間，如圖 83所示。 將聲壓總的加權(quán)均方根值用聲壓級(jí)表示即為： (836) 式中： —— 聲壓級(jí) ， ； —— 聽閥聲壓 ， 。()pt39。239。 進(jìn)行動(dòng)態(tài)信號(hào)處理時(shí)不可避免地要用到窗函數(shù) 。 ( ) ( ) ( )u t x t x t? ()ut()ixt ()fxt 39。 在主瓣兩側(cè)還出現(xiàn)一系列小峰 ， 稱為副瓣 。 00( ) c o s 2x t A f t?? 1() 0ut ????tTtT??[ ( ) ( )]F u t x t[ ( ) ( )]F u t x t [ ( )]Fu t [ ( )]F x t ()Uf ()Xf2 00 0 0 0( ) c o s 2 [ ( ) ( ) ]2j f t AX f A f t e d t f f f f?? ? ??? ???? ? ? ? ??22s i n 222( ) ( )2Tj f t j f tTfTTfTU f u t e d t e d tT?????? ??? ? ???? ? ? ?????00ff??()Uf ()Xf[ ( ) ( )]F u t x t 0f?0f? sin?? 0f?022AT? 圖 86 卷積的圖示表達(dá) 上述特性可以推廣到任意類型的函數(shù)。 圖 87 泄漏時(shí)動(dòng)態(tài)信號(hào)處理的影響 (a) 時(shí)域計(jì)算結(jié)果 (b)用矩形窗函數(shù)在頻域中的計(jì)算結(jié)果 ()Xf()Xf?一、選用合適的窗函數(shù) 從圖 86中可以看出 ， 泄漏的大小取決于譜窗副瓣的大小 。 汽車試驗(yàn)中較常用的主要是哈寧 (Hanning)窗和海明 (Hamming)窗 。 圖 88 哈寧窗的構(gòu)成圖 比較圖 86(b)和圖 88可知，矩形窗 的主瓣高為 ，第一副