振動噪聲測試設備分享

szhzh

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6 q' F" u9 y& c+ P# ?% k首先說明，本人水平非常有限，只是自己整理的廠家的能力分享，中間錯誤肯定有，也肯定不全，只是給大家參考一下。這個主要是測試設備廠家的能力介紹，很多東西如果要用，還是結合需求，好的可能很貴，有些需要選擇不是那么流行的可能價格很便宜，不過大廠的服務肯定好很多。
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. N4 ^/ a7 }( D1 I$ t1 b! `7 A7 I+ b4 z首先說數采，主要指標有采樣率，AD位數，現在好的是雙24位，B&K, Deweron, 東方所等，還有動態(tài)范圍，SNR，harmonic distortion，cross talk，Gain 和 phase dismatch Interchannel，還有一點就是是否支持200V的需要極化電壓麥克風。B&K的數采很好，不過也很貴，PAK的也是質量好的一家，性能也好，NI也算主流吧，主要是價格便宜。 NI和Dewetron主要是采集器，不能算是 NVH專業(yè)的供應商個人觀點。
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動力學模態(tài)測試，這個最好的首推西門子的LMS，測試上有錘擊和激振器法，激振器有random，burst，偽隨機， 周期隨機，掃頻和步進正弦，對應的窗函數看資料把，主要就是泄露和FRF是否要求準確，信噪比等。模態(tài)的算法主要有時域和頻域方法，時域用到脈沖響應函數，頻域是傳函。LMS有最大似然估計和誤差迭代處理，這個比B&K和M+P的好。而且階次模態(tài)也是LMS的。國內的東方所模態(tài)這方面也好。M+P的動力學也是挺好的，而且非線性分析他們家好像是獨一份。主流的復頻域最小二乘LMS，B&K，M+P和東方所都有。OROS的我不確定算法能力，Prosig的好像是ERA的方法，這個方法已經很早了。還有一塊是工作模態(tài)分析，這個基本上也是LMS，B&K，M+P，工作模態(tài)是無法測量力，沒有FRF，所以還沒有特別好的學術認可方法，屬于還有較多研究價值。
聲學基本的聲功率、聲強測試，這個幾家大的廠家都有，聲學材料測試方法主要是B&K，這家設備做的最好，LMS，PAK也比較全。近場聲全息的方法包括空間傅里葉變化， 邊界元，等效源，統(tǒng)計最優(yōu)等。近場全息B&K應該是最好的，也是最全的，統(tǒng)計最優(yōu)是B&K提出的。個人認為工程上，比較實用的近場就是等效源和統(tǒng)計最優(yōu)，空間傅里葉方法有逆變換，雖然可以用L2正則化等方法控制誤差，但是高頻誤差還是大，等效源可以通過控制源和邊界距離，保證解的唯一性，統(tǒng)計最優(yōu)不需要麥克風陣列包含測量面，但是如果是點源，不能保證數學上的解的唯一性，會帶來相近多聲源定位錯誤，球源能解決這問題，但是好像沒有商業(yè)化的。LMS采用的貝葉斯概率方法對于長時間瞬態(tài)情況應該是最好的商業(yè)化方法。遠場主要是beamforming方法，算法也很多，只要是子空間法就可以突破瑞利判據的限制，Head采用的相干性濾波個人認為是工程上商業(yè)化的這幾家最好的，算是一種Clean SC貪婪算法的壓縮感知方法，當然如果從技術角度上說，在反卷積迭代中加入L2 正則化更好，提高空間分辨率。B&K的方法和適用性是最多的，LMS的其次。如果做Turbine的好像只有B&K和LMS。其他家beam forming方法OROS和PAK有，但是算法差距很大了。在電聲方面，只能從B&K和Head中選，別家不推薦。考慮聲品質和心里聲學，B&K和Head也是首推，然后是LMS。PAK和M+P也有一些。 Prosig的人體NVH是一個特色，這個是他們獨有的。人工頭,只推薦B&K和Head的。

旋轉機械，這個自己好久沒做過了，B&K，LMS，PAK，M+P，OROS，Prosig這幾家基礎模塊都有。扭振和角度域分析，首推PAK，然后B&K和LMS也可以。Prosig 的旋轉機械也相對全。TAP傳遞路徑，這個個人涉及的少，各家都不太一樣。
汽車測試，這個LMS的最全，其次是B&K，然后PAK。虛擬NVH，這個好像就是B&K和LMS了。
振動臺控制這塊，Ｍ＋P最好，然后是LMS。PAK的是液壓臺控制。

: t) H: ~" o3 G& k- H' h8 A- p/ v1 r振動噪聲測試這塊，個人認為專業(yè)的廠家歐洲的最好，美國的spectral　dynamic　算是好的，國內東方所不錯，東華湊合吧。總體來說，從技術角度和全面性看，LMS和B&K可能是行業(yè)龍頭，國內汽車行業(yè)LMS的最多吧，航空船舶等B&K好，而且水聲好像也只有B&K合適。再下面是PAK，然后HEAD。如果是聲學測試，就選B&K和Head。動力學，LMS和M＋P好，然后B&K。汽車上是LMS，B&K，PAK。如果做航天等非線性和振動控制，推薦M+P，M+P的一個特色是聲疲勞控制，還有溫控。PROSIG是英國南安普頓大學聲振所的，這個所搞振動噪聲的應該都知道，其實力也挺強的，只不過國內市場做的很差，他們的基礎功能挺全的。
9 S% y! \* A# d/ }5 y5 ]" H技術服務上，個人覺得B&K的做的最好，他們進中國最早，上世紀７、８０年代進入，LMS的人也比較多，是９０年代進中國的，然后是PAK，本世紀０３年進中國好像，Head以前是郎德代理，２０１８年獨立的，Ｍ＋Ｐ也是本世紀初設立辦事處的。OROS雖然有自己的，但是基本提供不了什么支持，個人在兩家公司工作過，第一家我在的時候就是用的ＯＲＯＳ的，那時候OROS功能很少，工作上遇到問題是結構局部壞，當時OROS模態(tài)測不出來，自己還開發(fā)的模態(tài)算法找的問題，而且聲波導場的測試也在OROS上開發(fā)了，不過后來聽公司人說他們已經拋棄了OROS了，換了大廠的。這家公司我來的時候也是OROS，OROS開始是東菱代理，后來換大友，但是服務真的跟不上，升級軟件把功能都弄丟了，也就放棄他們，自己來說還是有感情，特別是很多開發(fā)的算法，現在也沒有商業(yè)化的。。其他的，日本的小野測試的國內用戶應該也挺多的，還有理音，但是我沒有用過，所以不說了。　PAK和M+P相當于半開源，很多算法支持。　個人用的最多的是B&K，很早用過LMS和PAK，工作后沒有用過PAK了，，東方所的是我用的第一套采集設備。NI的東西是要開發(fā)的，相對便宜，基本上什么都能測試，個人的多物理場測試用的NI的，個人還開發(fā)了一些EMC電磁測試的，對NVH來說，NI硬件勉強夠用，如果電磁等，就不如是德的專業(yè)了，不過用途多，所以個人NI的用的也挺多的。

% c' ?: H' _  B測試這東西，本質上都差不多，聲場也好，電磁場也好，頻域基本都是波動方程，然后加上邊界條件，考慮格林函數，基本方法都是一樣的，無論波導場還是近場，遠場。。在后面都是數學上的方法了，像奇異值分解，正則化壓縮感知，貝塞爾函數，貝葉斯概率等。 那些大廠的東西如果懂了，有時間也就那樣，想要高精度的，很多東西自己去寫算法是最好的，商業(yè)化的東西都是成熟的，相對并不是最好的，但是公司要效率還是很有比較好的，自己開發(fā)時間太長了。

# `! ]% S& A4 M" b" C: F- q

5 \" a( w% e, O: T- P6 V
+ z% ?' u1 s/ M3 c" \( u

數據采集器

模態(tài)測試

高級模態(tài)算法

工作模態(tài)

階次模態(tài)

聲學材料

聲功率、聲強

近場全息

遠場識別

電聲

心里聲與聲品質

Turbine聲

傳遞路徑分析

汽車測試

通過噪聲

虛擬汽車

旋轉機械

扭振角度域

振臺控制

麥克風

加速度計

振動臺

聲學試驗室

B&K

最好采集器

Idle 純模態(tài)

PolyLSCF PDT+

8 q  c/ S. x3 M' a  ^

最全面

最全，算法好

1 v2 x3 g) [' a

: n1 H) j) p8 \! Z: K! [2 z

SPC

! r0 e( e/ f& M1 V

絕對優(yōu)勢

性能優(yōu)秀

LMS

可測純模態(tài)

PolyMAX++

瞬態(tài)算法好

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1 L' w7 a1 W1 a+ w1 a+ u0 _3 a7 [

Classic TPA

* Z' `( \9 [; |" J* R' ?! G; L

0 Q: m7 S" Y0 H) j6 u7 b' r

PAK BBM

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ME SCOPE

?) P1 l! T7 S  S2 i3 c

5 M' H9 f4 W8 x* `. y3 @

' ~. A. P/ w. E) a0 U* A, k5 A- N3 i3 n

OTPA

5 x' T, u+ |2 U# U

液壓

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Head

ME SCOPE

3 ]/ z- E8 ^$ a. g9 x

' p1 v2 l; ~1 J8 s

最好算法

; I( s3 A3 F0 ~1 u

BTPA

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/ q+ q4 |4 j* h7 S( `4 Q

M+P

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可測純模態(tài)

PolyLSCF PDT+

# b+ m' Y* r- y

+ T4 d9 R# c+ q5 x) k' U

2 x: j- X$ s1 D% h

TPA不確定算法能力

# w9 T. n- f2 Y

9 k$ y& A: K' ]* a6 ^  ]

. ~- d8 V' [! J' c

OROS

( V& Q8 L* Q. s1 l* g# N& K9 I  q+ d

算法不好

算法不好

算法一般

& v$ O9 h, j' P! @7 F6 e) x0 _

ATPA 不需拆 可數學解耦

$ |2 R' r# H. }$ F! O- i9 G; G

1 Q4 J* Q% q9 M6 \+ c" r, T

Prosig

: X; ^# I: S) [' a0 f1 m

ERA DT

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) j- \, k' f, M, _* `& i

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TPA不確定算法能力

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N! L, a" J. b7 b7 q; ]4 [

1 p3 g; i7 o6 H5 m, k

Spectral  dynamics

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1 q4 X* i7 `6 N. o/ {& G1 }, c

5 M: E' D4 F7 N, j/ y! T

$ v% i; h# }0 P

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晶鉆

控制器強Laser

PDT

6 Q5 s3 `7 P+ }# v9 ]# [# x' @

0 m5 J; h( G6 a4 h

. a, S8 N# z, [' O  Y

( E' I$ U+ ?5 |! d& N( N- O. M9 u2 ^

( V1 h+ h" E# T1 H! y5 u$ v6 f. G

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小野

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: z1 B% @1 Y5 v1 W$ Q* {) U

相當于沒有

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里音

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號稱可測

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東方所

可測純模態(tài)

PolyLSCF PolyIIR

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算法有差距

不確定算法

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德維創(chuàng)

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Kistler

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東華

純模態(tài)可測

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聲科測

落后很多

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愛華

落后很多

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兆華

落后很多

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/ C! K- ~5 ]7 n' m再說傳感器把，主要是加速度計和麥克風。加速度計現在用的最多的是壓電的，也有電阻和可變電容，還有用激光測位移的，像Polytech。壓電主要是電荷和電壓，用了壓電效應，電路在傳感器上的就是電壓的。壓電傳感器主要看壓電材料，然后是電路，在是剪切設計方式，剪切設計有平面剪，三角剪切，圓環(huán)剪切，圓錐剪切等，具體優(yōu)缺點看資料吧。如果是快速溫變還要瞬態(tài)采集要求高，個人還是推薦電荷型的，雖然好多大廠宣稱自家的電壓也一樣，但是個人用下來沒有一個能保證和電荷一樣的性能，電路還是有影響。加速度計Kistler的很好，PCB的種類很多，B&K的質量也很贊。如果看壓電材料，Kistler 和 PCB有非常好的。DJB剛進中國，性能可以，相對便宜一點。使用中，就是要主要低頻和高頻的范圍，還有溫度等。
麥克風，主要是電容的。分預極化和非預極化的，非預極化的需要200V供電，如果是高溫或者高精度測量，個人推薦非預極化的，特別是相位精度，或者低頻高頻等。還有一種分法是自由場，壓力場，無規(guī)則方向麥克風，這個主要是高頻影響大，但是如果只用傳函等，其實可以不考慮。麥克風的薄膜，背板，泄壓口等都對測試有影響，泄壓口對低頻影響很大。麥克風首推B&K的，如果玩笑話，分類麥克風，就是B&K和其它家的，特別是使用了幾年以后，還要保證本底噪音。然后GRAS，再PCB，其次MTG。當然，這個價格也是考慮因素，還有就是這幾家還是有自己特色的一些的。
自己用的麥克風最多的是B&K，然后GRAS，也用過PCB的和其它一些。加速度計用過B&K，PCB，Kister，東方所的等。
4 x  j- O0 p: q! z  i" X
3 ?% M7 w7 t0 p+ T0 R

B&K

GRAS

PCB

MTG（MK2）

Endevco(PCB收購 )

Kistler

DJB

MMF

DYTRAN

ACO Pacific

聲望

小野

理音

東方所

聲科測

愛華

兆華電子

麥克風

1

2

3

4

+ p3 l7 C6 j( I% q4 n. G, K6 s

x: E; U& |5 g

1 O9 d! y+ T$ z! P% ]: k

加速度計

2

種類最多

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電阻，可變電容

1 精度高

+ z! Q% O. ?9 W8 p6 v/ h7 s  I

' Y7 b& Q% R0 \; A8 x6 h4 r

9 W$ a9 L1 W* y$ x% H. I/ S+ Q


自己的經驗分享，肯定很多不足，只是一個借鑒。
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* G& Z2 F6 T. ~7 w' I  w

曉昀

樓主能不能從宏觀上先概述下，振動測試設備？比如，設備包括哪些單元？這些單元分別是什么？主要功能是什么？如何做測試等？振動噪聲測試專業(yè)性太強，有時看完了，腦子里還是對測試設備沒概念。

szhzh

曉昀 發(fā)表于 2020-1-23 23:47
: e4 l# ?4 y! T3 }8 G樓主能不能從宏觀上先概述下，振動測試設備？比如，設備包括哪些單元？這些單元分別是什么？主要功能是什么 ...

個人觀點，包括傳感器，數據采集器，和處理軟件。傳感器是將物理信號轉換為電信號，如壓電加速度計，利用壓電效應，將加速度轉化為電荷，經電路轉化為電壓。然后是數采，就是把電壓信號采集進行分析，進行模數轉換，濾波等，如sigma delta，就是一種模數轉換方法，還有24位，就是2的24次方分電壓。為了防止混疊，還要濾波，低通，振動噪聲的濾波器很簡單，一般是巴特沃夫，切比雪夫，或貝塞爾，各家有差別。因為iepe傳感器是直流偏置，所以還要濾掉低頻，這個模擬數字的都有。然后是把數采得到的數據處理，這個是技術含量比較高的，不過主要是專業(yè)加數學上的東西了。像模態(tài)，聲源識別，傳遞路徑分析，都是軟件上的，這也是各家的主要差異。
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702736

專業(yè)

szhzh

文中有處寫錯了，更正下，激光測振是用多譜勒效應測速度的。實際機械工程中，激光用的少，現在傳感器很輕，對結構動力學的影響可忽略。激光用于大的物體不好布傳感器，薄壁件，還有就是非常低的頻率或很高頻。

遠祥

這個振動是否有按國家標準，具體什么技術參數，有沒有隨機振動實驗？？

szhzh

遠祥 發(fā)表于 2020-1-31 15:26
9 |8 ~) X- X3 ^8 B這個振動是否有按國家標準，具體什么技術參數，有沒有隨機振動實驗？？

% t5 }4 X: ]6 {" j1 y隨機振動的國標挺多的，我介紹的是振動噪聲的數采。隨機振動一般是耐久驗證實驗，如果是實驗室做，一般用液壓振動臺和電磁臺，主要是頻率，液壓臺常規(guī)是50hz以下，也有到200hz的。電磁臺一般是到2000hz，電磁臺包括振動臺，功放，控制器三塊，前面介紹的lms和m+p的可以做電磁臺控制，pak可以液壓。電磁振臺，好的歐洲lds，被bk收購，控制器現在是laser（lds收購晶鉆的），后面會換m+p。m+p也有振臺。美國dp迪飛也挺好的。國內主要有蘇式，東菱，航天希爾，三者同源，還有憶恒。還有些日本品牌。控制器美國vr的業(yè)內也較好。
3 T! ]# T; y9 F  \# O* i! Z隨機振動一般是高斯隨機，也有控制器用的是廣義二階平穩(wěn)隨機，不過對耐久驗證結果一樣。

szhzh

遠祥 發(fā)表于 2020-1-31 15:26
# z2 C+ O9 w; [5 _% f/ Y1 T這個振動是否有按國家標準，具體什么技術參數，有沒有隨機振動實驗？？

電磁臺主要是推力，然后控制器國內外差距最大，臺體本身也是一分錢一分貨。國內幾家的確便宜，大推力單臺也是國內的。隨機振臺現在好多第三方可做，三綜合價格也不是很貴。

gaolei521

樓主，您好！您的貼子我很感興趣，我是做相同研究方向的某高校教授，有些問題想與你探討，閣下能在百忙之中抽出時間，屈尊與我一起探討一下嘛！郵箱地址1115840524@qq.com

gaolei521

樓主，您好！您的貼子我很感興趣，我是做相同研究方向的某高校教授，有些問題想與你探討，閣下能在百忙之中抽出時間，屈尊與我一起探討一下嘛！郵箱地址1115840524@qq.com