【正文】 (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 。 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) 。 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(zhǎng)分級(jí)改變輸入正弦波的頻率 （ ） ,同步記錄輸出 。 下面就來(lái)討論最常用的隨機(jī)輸入法 。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。 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 。 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 ， 。239。 ( ) ( ) ( )u t x t x t? ()ut()ixt ()fxt 39。 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)。 汽車試驗(yàn)中較常用的主要是哈寧 (Hanning)窗和海明 (Hamming)窗 。主瓣被拓寬的結(jié)果是使得動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)處理的分辨率下降。 圖 89 平滑處理示意圖 ()Xf?()Xf? ()Xf()Xf?()Xf? f 1m?01, , , mf f f11~ mff? kf kX?1kf? 1kf? 1kX? ?1kX? ?kX? 平滑處理時(shí) ， 各點(diǎn)處的值按下式計(jì)算： (847) 在 及 兩個(gè)端點(diǎn)處 ， 用下式計(jì)算： (848) 11~ mff?1 1 1( ) [ ( 1 ) ( ) ] [ ( ) ( 1 ) ]2 2 2X f X k X k X k X k? ? ? ? ???? ? ? ? ? ?????1 1 1( 1 ) ( ) ( 1 )4 2 4X k X k X k? ? ?? ? ? ? ?0f mf01[ ( 0 ) ( 1 ) ]21[ ( 1 ) ( ) ]2mX X XX X m X m? ? ?? ? ?? ?????? ? ? ??? 動(dòng)態(tài)信號(hào)處理的柵欄效應(yīng)與細(xì)化技術(shù) 動(dòng)態(tài)信號(hào)處理的柵欄效應(yīng) 用頻率分析法處理動(dòng)態(tài)信號(hào)的第一步是對(duì)動(dòng)態(tài)信號(hào) 進(jìn)行富氏變換以得到 。 由于譜線就像是一個(gè)柵欄 ， 因此將其稱為動(dòng)態(tài)信號(hào)處理的柵欄效應(yīng) 。 計(jì)算機(jī)在進(jìn)行快速富氏變換計(jì)算時(shí)按固定點(diǎn)數(shù)進(jìn)行計(jì)算 ， 通常點(diǎn)數(shù) 1024個(gè)點(diǎn) 。 再用窗函數(shù)截取感興趣的頻段 ，并按 的計(jì)算步驟對(duì)其進(jìn)行計(jì)算所得到的便是以 為起始點(diǎn)的有限頻段的細(xì)化頻譜 。 當(dāng)動(dòng)態(tài)信號(hào)的頻率較高時(shí) ， 其頻率分辨率通常難以滿足實(shí)際的需要 。 事實(shí)上 ， 就是離散富氏變換所得到的頻譜譜線的間距 。 顯然 ， 不能用下述連續(xù)函數(shù)的富氏變換公式進(jìn)行計(jì)算 。 抑制泄漏的目的是減少皺波幅度 ， 使 曲線更接近于光滑的 曲線 。 哈寧窗時(shí)域離散形式 （ 常稱為哈寧數(shù)字時(shí)移窗 ） 為： (841) 哈寧窗頻域離散形式 （ 常稱為哈寧數(shù)字譜窗 ） 為： （ 842） 式中： —— 矩形數(shù)字譜窗 ， （ ） ； 矩形數(shù)字時(shí)移窗為： 1 [1 c o s ]() 20tdt T?? ??? ???tTtT??1 1 1 1 1( ) ( ) ( ) ( )2 4 2 4 2D f U f U f U fTT? ? ? ? ?()Uf1 [1 c o s ]20rnrd m? ??? ???rmrm??111 1 12 4 4k k k kD U U U??? ? ?kU s in2k kU m t k???? 0 ,1, 2 , ,km?10u????tTtT?? 從式 (840)可以看出 ， 哈寧窗是一個(gè)壓低 1/2的矩形譜窗 和兩個(gè)各左 、 右移位 、 峰高為 的譜窗疊加而成 。從圖中可以看出，原本比較光滑的曲線 ，用頻域法經(jīng)加矩形窗處理后，它就變成了一條充滿 “ 皺波 ” 的曲線，為了便于區(qū)別用 表示。從圖中可以看出 ， 由于積分區(qū)間的有限性 ， 使得 在 處的脈沖變?yōu)橐? 為中心的 型連續(xù)函數(shù) 。 如何實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)態(tài)信號(hào)的分段截取呢 ？ 最簡(jiǎn) 單的方法是用矩形函數(shù) (837) 與動(dòng)態(tài)信號(hào) 相乘 ， 即： (838) 圖 84 測(cè)得的振動(dòng)加速度的時(shí)間歷程 ()xt ()xt1()0ut????mmtttt??()xt()( ) ( )0xtu t x t ?? ??tTtT?? 圖 85(a)是矩形函數(shù) 的曲線 ， 圖 85(b)是 與 相乘的結(jié)果 。 比較汽車振動(dòng)和噪聲信號(hào)的處理方法不難發(fā)現(xiàn) ， 二者的原理和方法幾乎完全相同 。 (835) 式中： —— 中心頻率為 所對(duì)應(yīng)頻帶上的聲壓均方根值； 、 —— 分別為各頻帶上的下限頻率和上限頻率； —— 中心頻率為 所對(duì)應(yīng)頻帶上聲壓時(shí)間歷程的富氏變換 。 人們喜歡聽到的聲音是美妙的音樂 ， 汽車運(yùn)行所發(fā)出的聲音顯然不可能是美妙的音樂 。 iv1v?nv maxv()mnjyt 1, 2,3m ?1, 2, 3, 4n ? 14()ytj1, 2 , , 3 0j ? 用下式計(jì)算出每次試驗(yàn)各傳感器輸出的加速度均方根值 。 2) 分別單獨(dú)給四個(gè)車輪正弦輸入 ， 各車輪的輸入分別為 、 、 和 ， 且它們都相等 ， 即： 3) 用傳感器記錄各種不同頻率 下各車輪單獨(dú)輸入時(shí)的輸出 （ —— 輸入點(diǎn)的編號(hào) ， 分別表示前左 、前右 、 后左 、 后右車輪； —— 輸出點(diǎn)的編號(hào) ， 分別表示前排 、 中排 、 后軸上方和后排座椅處 ） 。K2512所采用的是總的加速度加權(quán)均方根值的評(píng)價(jià)方法 。 前面述及 ， 總的加速度加權(quán)均方根值常用對(duì)數(shù)表示 ， 將其稱為加速度的等效均值 ， 即： (825) 采用式 (825)處理汽車振動(dòng)信號(hào)的典型設(shè)備有丹麥畢凱 （ Bamp。 式 (821)告訴我們 ， 欲得到加速度加權(quán)均方根值 ， 首先需按式 (820)計(jì)算出 1/3倍頻程各頻帶上的加速度均方根值 ， 再將其乘以頻率加權(quán)函數(shù) 。 相關(guān)函數(shù)法是通過(guò)對(duì)樣本記錄的自相關(guān)函數(shù)作富氏變換得到 ， 即： (815) 若已知自相關(guān)函數(shù) ， 顯然無(wú)需將其變換成自功率譜函數(shù)就可以直接得到加速度均方根值 。 5． 采用合適的窗函數(shù) 關(guān)于窗函數(shù)的選取在后面將專門討論 。 一、振動(dòng)信號(hào)處理的基本要求 1．截?cái)囝l率 1) 對(duì)于客車、轎車座椅和各類車輛駕駛室座椅上的采樣， ； 2) 各類車輛（包括客車和轎車）車廂底板及車橋上的采樣， ； 3) 駕駛員手臂振動(dòng)的測(cè)量， ； 4) 暈車界限的測(cè)量， 。 13CDT 從兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的整體上看 ， 修訂后的標(biāo)準(zhǔn)更貼近汽車質(zhì)量抽查試驗(yàn) 。 前二者考核的是單個(gè)對(duì)人體影響最大的頻帶上的振動(dòng)量 （ 加速度均方根值 ） ， 后者是整個(gè)分析頻率范圍內(nèi)的振動(dòng)總量 ， 此兩種評(píng)價(jià)方法各有其最合適的應(yīng)用范圍 。 值越小 ， 汽車的行駛平順性越好 。K