工况传递路径分析法原理及其应用

工况传递路径分析法（OTPA）是一种有效振动传递路径的在线测量方法,测试中用振源处的振动加速度或噪声表征振源,用振动传递率表示传递路径,相对于传统传递路径分析（TPA）,不需要测量激励力和力到响应的传递函数（FRF）,测试过程得到简化,并可以在线测量。在推导分析工况传递路径的基本原理的基础上,分析其误差原因。并以一汽车振动噪声分析为例,介绍工况传递路径分析法的基本实施步骤,通过传递路径综合分析得出噪声源排序,并由此提出减振降噪措施建议。     

水下耦合机械噪声源的量化识别及试验

目前水下机械噪声源及其传递路径识别效果较难。为此,将盲源分离算法和传递路径分析方法融合和集成。视多振源信号为卷积混叠,结合LU分解,提出一种新的非正交联合块对角化方法进行耦合振动源的分离。将分离振源作为工况传递路径分析方法的输入振源,建立水下机械振动噪声源识别算法,并对潜艇舱段模型的水下振动-声辐射试验对算法进行验证。结果表明,与现存方法相比,该盲源分离算法具有易实现、收敛速度快、精度高等优点;所集成的源识别算法在水下声场预报和振源贡献量排序中的性能均优于振源耦合时的结果,与实际情况吻合好,达到了高效、准确地识别机械噪声源的目的。     

冰箱侧壁振动传递路径分析试验研究

某型冰箱振动较大,为明确振源及其主要传递路径,采用振动传递路径分析方法进行测试分析,本文介绍频域法传递路径分析的原理和传递函数及激励力的测量方法,试验结果找到了对冰箱侧壁振动贡献最大的激励源和传递路径,根据分析结果对冰箱底板改进设计后冰箱侧壁振动降低,验证了传递路径分析方法对振动源识别和贡献分析的可靠性。     

基于加权正则化的火箭发动机振动传递路径分析

为了给火箭发动机振动控制提供依据,需要对受到多源激励的发动机进行振动传递路径分析,其主要包括载荷识别和贡献量分析两个环节。为了准确识别发动机多源激励载荷并提供可靠的振动贡献量分析结果,提出一种基于加权正则化的改进传递路径分析技术。首先,推导出了载荷识别相对误差上界,并利用加权矩阵和贝叶斯理论提高载荷识别精度,并基于此提出改进的传递路径分析理论。然后,进行某发动机地面振动试验。最后,根据所提的加权正则化载荷识别理论和参考点响应数据识别了多源激励,并计算分析了不同振源在目标点的振动贡献量。分析结果表明,相较于传统传递路径分析技术,所提方法能更准确地识别多源激励,提供更可靠的振动贡献量分析结果。     

基于悬置刚度法的客车方向盘怠速振动传递路径分析

为更加准确识别某中型客车怠速工况下的方向盘振动来源,提升传递路径分析精度,文中总结了基于悬置刚度法分析振动传递路径的基本方法,并以该车方向盘为研究对象开展方法验证。首先,通过计算该车悬置软垫预载力、对已有的悬置软垫数据进行多元回归拟合以及整车方向动刚度转化计算出该悬置软垫实际动刚度;其次,测试系统水平频响函数以及激励点与响应点的加速度信号;再次,用基于阻抗矩阵法TPA所得的结果以及实测结果作为标杆进行对比,比较结果显示悬置刚度法TPA具有较高的精度。传递路径分析结果表明排气系统X向振动对方向盘怠速振动贡献量最大。断开发动机与排气系统连接,发现方向盘怠速振动加速度明显降低,进一步验证了基于悬置刚度法的传递路径分析结果的可靠性。上述分析结果可为车内振动的传递路径分析提供借鉴。     

时域工况传递路径分析方法

针对非稳态工况振动噪声的传递路径分析需求,将频域工况传递路径分析方法推广到时域,利用指示点和目标点的时域工况数据实现路径分解,提出了时域工况传递路径分析方法。利用时域传递率函数建立了目标点与指示点时域工况数据的卷积关系,并将其离散化后以矩阵方程的形式表示,然后采用Tikhonov正则化求解,即可利用不同工况下目标点和指示点的时域响应数据计算出时域传递率函数,能进行振动噪声的分解和预测。通过九自由度集中质量块模型仿真与简易车身骨架模型试验进行检验,结果表明所提出的方法具有较好的精度,可以准确地进行时域传递路径分析,并能准确预测目标点在非稳态工况下的响应。     

基于OTPA方法的挖掘机驾驶室结构噪声源识别

工况下传递路径分析方法(OTPA)是在传统TPA方法的基础上改进而来的。目前OTPA方法已经广泛应用于工程机械领域振动信号之间的传递特性分析中,而在振动和噪声信号之间的应用较少。应用OTPA方法,以发动机振动为主要激励源进行分析,研究某型液压挖掘机的驾驶室耳旁结构噪声,并采用奇异值分解技术对输入信号进行处理。通过对比合成信号和实测信号,验证OTPA方法的有效性。通过各路径的噪声贡献分析,对降噪措施提出建议。     

工况传递路径分析用于辨识车内噪声源

为了在不拆除耦合部件情况下,实现车内噪声辐射源和振动激励源快速辨识,应用工况传递路径分析方法建立车内噪声传递多输入、单输出模型。进行偏奇异值分析辨识出车内噪声主要辐射源和振动激励源,计算各条传递路径对车内噪声贡献量,并且将目标点合成噪声与实测噪声进行对比。在定置怠速工况下通过拆除某路径后预测噪声与实测噪声对比,验证模型正确性。该方法不限具体车型,可以广泛地应用于车内噪声传递路径分析。     

融合盲源分离的船舶耦合振源传递路径分析技术研究

为解决工况传递路径分析(OTPA)方法面临的核心问题,提升OTPA方法应用范围和工程实用性,提出一种融合盲源分离的传递路径分析技术。首先,结合舱段模型振动试验,深度剖析OTPA方法面临的振源交叉耦合和遗漏振源无法识别等问题;然后,将盲源分离(BSS)技术和OTPA方法进行集成、融合:引入经验模态分解(EMD)-特征值分解的源数估计方法定量估计振源个数,指导振源输入测点的选取;视多个振源信号为卷积混叠,引入非正交联合块对角化方法进行耦合振动源的分离;在解决分离振源排序不确定性的前提下,将分离出的振源作为OTPA方法的输入振源,建立应用限制条件少的BSS-OTPA模型;最后,开展实船海上振动声辐射试验,利用BSS-OTPA模型成功实现了船舶机械振动噪声源的量化、识别。研究成果可直接支持船舶机械设备振动源辐射声场预报和振动噪声控制。     

基于工况传递路径分析方法的空调器室外机噪声源识别

使用工况传递路径分析(OPA)方法对某空调器室外机中压缩机的空气声及结构声传递路径进行识别。为了减弱3个安装支脚结构路径间的交叉耦合,将压缩机减振脚垫两端的振动加速度差作为压缩机支脚输入振源。通过路径贡献量分析定位引起室外机噪声异常的主要贡献路径,最后通过对该路径的改进,室外机噪声异常得到有效改善,噪声降低6.7 dB(A)。     

基于工况传递路径分析的挖掘机座椅振动研究

以某挖掘机新产品试验车为对象,研究发动机到驾驶室座椅的振动传递情况。应用奇异值分解技术对工况传递路径分析方法进行了改进,并采集运行工况试验的振动数据,建立了从发动机振动到驾驶室座椅振动的工况传递路径分析模型。对比座椅安装位置加速度的模型合成信号与实测信号的频域特征,研究发现两者吻合较好,从而验证了模型的正确性。对模型合成的输出信号进行频域分析,可以直观的研究需要关心的频率。结合各路径的振动贡献频谱图与矢量图,找出特定频率处需要改进的路径。最后利用传递率函数频谱图和输入加速度频谱图,提出具体的改进方法,为解决振动噪声传递类问题,提供了工程参考。     

利用改进重相干分析改进订标机工况传递路径模型

工况传递路径分析(OPA)在应用过程中可能存在传递路径遗漏或错误估计问题。为此,以缝纫式订标机为研究对象,针对其振源之间存在互相关情况,将基于偏相干理论改进重相干分析技术,应用于订标机工况传递路径模型优化。基于改进重相干分析技术,利用Matlab对多输入-单输出工况传递路径模型进行分析,改善重要传递路径被遗漏情况,确定对目标点输出影响较大的输入信号,剔除次要输入,最终建立起更符合订标机真实系统又相对简化的六输入、单输出工况传递路径模型,为更深入的工况传递路径分析提供可靠前提。     

工况传递路径分析在方向盘振源识别中的应用

针对某三缸发动机车辆怠速工况下方向盘抖动的问题,利用工况传递路径分析方法找出方向盘抖动的原因。首先采集怠速工况的动力总成悬置点和方向盘的振动加速度信号,使用奇异值分解建立从动力总成悬置被动端到方向盘的振动传递矩阵。然后对比传递矩阵合成的振动信号与拾振点的实测信号,验证了传递矩阵的正确性。最后计算各条路径对方向盘的振动能量贡献量,结合模态分析和信号的频谱分析,发现导致方向盘抖动的主要原因是副车架的共振,为解决方向盘抖动问题提供了依据。     

乘用车油箱的燃油晃动噪声工况传递路径分析

汽车刹车之后油箱的燃油晃动噪声会引起车内驾驶员和乘客的不适;为了研究乘用车油箱晃动噪声的传递特性,采用工况传递路径分析方法,对某型号油箱进行研究。根据油箱的安装方式,以油箱的安装部件绑带和减振垫作为结构噪声传递路径,建立工况传递路径分析(OTPA)模型;对比车内噪声信号的计算值与实测值的频谱,发现两者吻合的很好,从而验证了模型的正确性;根据OTPA模型,计算出各路径的传递噪声贡献。通过分析结构路径振动加速度频谱和传递函数频谱,提出了改进燃油晃动噪声问题的方法。     

工况传递路径分析在方向盘振源识别中的应用

摘 要：针对某三缸发动机车辆怠速工况下方向盘抖动的问题,利用工况传递路径分析方法找出方向盘抖动的原因。首先采集怠速工况的动力总成悬置点和方向盘的振动加速度信号,使用奇异值分解建立了从动力总成悬置被动端到方向盘的振动传递矩阵。然后对比传递矩阵合成的振动信号与拾振点的实测信号,验证了传递矩阵的正确性。最后计算各条路径对方向盘的振动能量贡献量,结合模态分析和信号的频谱分析,发现导致方向盘抖动的主要原因是副车架的共振,为解决方向盘抖动问题提供了依据。     

船舶振动噪声源传递路径分析及试验验证

针对工况传递路径分析（Operational transfer Path Analysis OPA）方法在工程应用中虽具吸引力、尚存准确性难以满足船舶实际应用需求等问题,将多源信号视为卷积混叠,提出耦合振动噪声源分离方法。建立船舶OPA模型,结合船舶传递路径振声测试试验对模型可行性、正确性进行验证。讨论观测点数目及不同工况组合对新OPA模型影响,给出有效选取原则。结果表明,新OPA模型可准确、高效进行船舶噪声源识别、声场预报及状态监测,工程应用前景广阔。     

随机振动下产品包装系统传递路径分析

实验研究不同激励谱型、不同振动等级、不同缓冲衬垫厚度和不同衬垫分配方式下产品包装系统的振动响应规律,利用工况传递路径分析法（OTPA）量化随机振动下产品包装系统各传递路径的振动贡献量。结果表明：当振动等级较高时,包装件出现轻微跳动现象,系统振动响应增大,共振频率略微减小;随着缓冲衬垫厚度的增加,系统共振频率减小,不同激励谱下关键元件的加速度响应功率谱密度（PSD）有所差异,振动响应与系统共振频率处的激励能量大小有关,衬垫厚度对各路径的振动贡献量影响较小;衬垫分配方式对关键元件上的响应 PSD 影响较大,不同衬垫分配方式可调节各传递路径的振动贡献量大小;当缓冲衬垫面积均匀分配时,利用 OTPA 方法识别出系统的主要振动贡献路径,将其定义为关键振动传递路径,关键元件的响应与关键振动传递路径在共振频率附近的振动贡献量紧密相关,缓冲包装设计应重点关注关键振动传递路径的减振设计。研究结果为进一步研究缓冲包装设计方法提供理论支撑。     

车内噪声时域传递路径分析

与传统的频域传递路径分析相比,时域传递路径分析能够对噪声及其各路径贡献进行回放试听及进一步的声品质分析,能更直观、全面地理解和掌握噪声及其路径贡献特性。基于结构声的阻抗矩阵传递路径分析方法和空气声的替代源传递路径分析方法,给出一种综合考虑结构声和空气声的车内噪声时域传递路径分析方法,并阐明了其实现流程。在此基础上,建立某汽车发动机对车内副驾驶位置噪声的时域传递路径分析模型,分析了发动机悬置结构声传递路径和表面辐射空气声传递路径贡献。结果表明:在整个升降速过程中,该发动机的结构声对车内目标点的贡献显著大于空气声,右上悬置和左上悬置是其主要传递路径,且路径频率响应函数高是造成贡献量大的根本原因。为后续的噪声控制方案的制定指明了方向。     

高速列车运行工况下噪声传递路径及声源贡献量分析

随着高速列车运行速度的不断提升,高速列车内部噪声与限值之间矛盾日益突出。在运行工况下对噪声源进行识别是低噪声设计的前提和必要手段。传递路径分析提供了一种快速有效的分析车厢内部主要噪声传递路径和噪声源贡献的技术。因此,比较不同的激励源对车厢内部噪声贡献大小和判断主要传递路径分析,对于改善车厢内部声环境设计有重要参考价值。本文利用运行工况下传递路径分析技术对高速列车CRH380B进行测试,首次将气动噪声作为一种高速列车主要激励源进行分析,得到了不同的噪声源贡献量的对比结果。通过结果分析,车厢内噪声主要来自于转向架和车顶区域。     

基于扩展工况传递路径分析的驾驶室振动传递路径二级建模应用研究

阐述了OPAX方法的基本理论,对某中型卡车驾驶室振动实施传递路径分析,并针对该车结构设计特点,提出基于OPAX方法的二级TPA分析模型,分别为动力总成-驾驶室一级传递路径模型和车架-驾驶室二级传递路径模型。通过建模测试计算获得各级悬置动刚度、工况载荷和路径贡献量,准确定位引起驾驶室振动水平较大的原因,提出改进方案,有效减小驾驶室振动水平。该应用研究表明二级TPA模型更符合研究对象的结构设计,能反映出更详尽的结构路径特性,是对已有TPA模型的丰富和拓展,对OPAX方法的工程应用具有重要的借鉴意义。