NVH测试中的在线监控

引言

NVH测试在很长的一段时间里，一直作为产品研发人员的辅助工具，主要用于样件测试、成品改进、不良件复检。由于专业的NVH人员有限，无法对批量生产出的产品逐一进行测试，从而导致产品生产过程中，由于装配等原因造成的产品异响问题无法及时发现，当产品到达最终用户手上后，这些问题就会体现出来，这不仅会给客户留下了不良的印象。企业在召回这批产品进行复检的时候也要增加额外的人力和物力。

因此，在产品出厂前，通过增加一个NVH检测的程序，在对产品进行常规性能检测的同时，对NVH性能同时进行在线监控。

图1、ATOM在线监控现场应用照片

下面让我们来介绍一下什么是在线监控。

在线监控

区别于之前的NVH测试中需要将产品拿到专门的实验室进行测试分析，在线监控通过将测试系统放置于产品生产线上，与其他常规的性能检测（如电压、电流、风门开关位置）同时进行，对于在线监控中有问题的产品，再交给专业的NVH工程师进行检测分析。通过在线监控，可以提前发现95%以上的不合格品。

在线监控的分析方法

在收集了众多客户的需求信息后，ATOM在线监控（Measure）中使用了Overall、FFT、1/3 Octave、FFT vs Time四种分析方法。

Overall:

最简单常用的分析方法，可以直观的看到产品运行时的噪声或者振动随时间变化的幅值，同时，针对生产线上随机出现的各种外界干扰（如铲车蜂鸣声，产线运行的气泵声），可以通过Overall曲线上的波动变化进行直观的观察。

图2、Overall 分析

1/3Octave

通过Overall曲线可以观察到噪音或者振动的幅值变化，但在实际测试中，有些产品虽然整体幅值不大，但是运行时的声音确实让人感到难受，这时候就需要通过频谱分析的方法来进行判断，频谱分析中首先推荐使用1/3 Octave, 由于1/3 Octave在频率划分与人耳听觉紧密相关，同时在20-20000Hz的频率范围上只有31个频率段，因而更加方便我们观察产品在各个不同频率上的幅值差异。

图3、1/3 Octave分析

FFT:

FFT分析，由于该分析方法的主要参数（谱线数）设置不同，会导致同一频率上幅值出现差异，同时，相较于1/3 Octave只有31个频率段而言，在FFT曲线中，其频率点还是多很多，对如此多的频率点进行观察对比，会导致现场测试员无法从中找到关键点，但是对于某些特定产品，如电机，在固定谱线数的情况下，在在线监控中，我们可以只观察前几个谐波的幅值。

图4、FFT分析

FFTvs Time

鉴于Overall只能看到幅值的变化，而无法转化到频率上，而FFT曲线实时更新速度快，通过人工捕捉产品运行时存在的短时间异响很困难，因此，可以借助FFT vs Time来解决这一问题。

图5、 FFT vs Time分析

ATOM中的在线监控

ATOM中的在线监控功能，除集成了上述分析功能外，还包含以下内容:

• 通过Online模式将在线监控的结果保存下来；

• 通过触发设置将在线监控与常规检测进行同步；

• 通过心理声学参数（响度、尖锐度）对产品进行在线监控；

• 通过阶次分析，阶次切片对产品进行在线监控；

应用案例介绍

以某型泵为例，看看ATOM在线监控如何设置：

1、 应用背景介绍

客户线上已集成某声音测试系统，可以进行常规电流电压信号检测同时，测量该泵工作时产生的噪音值。但是尽管声音测试系统结果没有超标，但是人工检测员仍能挑出不少异响件，声音测试系统的检测成功率很低。

2、 数据收集

选取一定数量的合格样品及不合格样品，对噪声，振动，转速等信号进行采集，该阶段的主要目的为收集大量的数据，找出导致样品不合格的原因，发现其中规律。

3、 数据分析处理

对采集到的数据进行分析处理，为选择合适的判定方法，我们对所有数据均进行Overall、1/3 Octave、FFT vs Time处理，然后进行结果对比。

Overall图6、测试数据Overall分析结果，很难判定不合格品，甚至还会出现误判

FFT vs Time图7、FFT vs time结果，即使通过后处理，也很难快速分辨出不良品的特征

 1/3 Octave图8、 1/3 Octave结果表明，不良品在某些频率上有较高的峰值

4、 分析结论

结合1/3 Octave结果，我们尝试按照不同的频率范围对产品进行细分。如下图，按照高频部分（2500Hz-5500Hz）和中频部分（500Hz-1500Hz）进行对比，并计算该区间的幅值。

高频部分（2500Hz-5500Hz）图9、高频部分（2500Hz-5500Hz）幅值对比

图10、中频部分（500Hz-1500Hz）幅值对比

使用ATOM的频率区间段计算功能，不仅实现了对产品的监控，还能对不同噪声表现的产品进行分类。

5、 在线监控

在确定了需要使用的分析方法后，在Measure测试界面上添加判定方法1/3 Octave，并对同一个信号，分别计算两个不同频率段的有效值并设定阈值/曲线，实现产品的在线监控。

此外，通过Online模式，可以在测试完成后对分析结果进行保存，方便后续问题追踪。

图11、ATOM 在线监控界面

6、 在线监控应用结果

在使用ATOM在线监控系统后，不仅更快地发现了不良品，并且，经过现场的人工检测员确认后，误检率基本为零。