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    1. 機械社區

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      振動噪聲測試設備分享

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      1#
      發表于 2020-1-23 13:53:57 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
      本帖最后由 szhzh 于 2020-1-23 14:19 編輯 1 {* v8 s, Q; b
      6 }7 ^8 j2 M; C
      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。
      9 Q, C6 S- O6 l: X/ G1 ~- s: i$ q( n" `5 J6 [3 u
      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專業的供應商個人觀點。
      ' I" I3 X5 J" r- }& W) B
      + u& U. c2 t% U8 [' q. s" ]3 K- f動力學模態測試,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。而且階次模態也是LMS的。國內的東方所模態這方面也好。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分析,這個基本上也是LMS,B&K,M+P,工作模態是無法測量力,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。
      . g) f2 S# D' [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,統計最優等。近場全息B&K應該是最好的,也是最全的,統計最優是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計最優,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,統計最優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,但是好像沒有商業化的。LMS采用的貝葉斯概率方法對于長時間瞬態情況應該是最好的商業化方法。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?紤]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。- K$ k! F1 g1 w) P! ?/ o. y
      + V7 T6 b, ~( i/ ~) E& F9 v, ?
      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。
      9 c6 t4 h2 O6 ]( e$ D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。
      ( a4 T' n: V7 P8 ]0 d振動臺控制這塊,M+P最好,然后是LMS。PAK的是液壓臺控制。
      3 F. H2 i6 P" K, X9 l
      & ?+ _6 o: P% s- Q) g振動噪聲測試這塊,個人認為專業的廠家歐洲的最好,美國的spectral dynamic 算是好的,國內東方所不錯,東華湊合吧?傮w來說,從技術角度和全面性看,LMS和B&K可能是行業龍頭,國內汽車行業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。
      ' c7 {4 T0 ]+ R' V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模態測不出來,自己還開發的模態算法找的問題,而且聲波導場的測試也在OROS上開發了,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,特別是很多開發的算法,現在也沒有商業化的。。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!AK和M+P相當于半開源,很多算法支持!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,就不如是德的專業了,不過用途多,所以個人NI的用的也挺多的。9 |- Q: A) C% m: V9 m/ e+ p% K

      7 C& v( I, c; W) I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,自己開發時間太長了。, ~" {7 D, W1 a2 \3 S& i
      , |7 y' M) @0 l9 p

      0 Q* `' [. m7 k) _" g
      5 Z# M6 @0 e, \# _. ~: M) j
      / H/ b: [9 a$ e5 {
       
      數據采集器
      模態測試
      高級模態算法
      工作模態
      階次模態
      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
      PolyLSCF PDT+
      7 w' J5 a8 @7 n$ f* r' g/ B+ U! {$ H! N
      , c+ e: s, s2 t+ u+ F/ h' `
      最全面
      最全,算法好

      8 O8 e$ a  k9 g! Z! |# H; P  a

        z+ A$ r7 n, g, Y
      SPC
      6 h3 p3 A$ a8 j( r

      1 N: u, M- ]3 W, r) ]
      3 v) z! k0 A0 R) }
      絕對優勢
      性能優秀

      7 s$ C, r: k& o, S1 \$ m+ V
      LMS+ V1 V8 y3 [4 s
      可測純模態
      PolyMAX++

      4 |  S5 X) i6 s- m/ ~# G' A
      8 b. r4 @3 k# A1 D
      瞬態算法好
      * m; l( m) ^* B, z) D+ v
      . r8 w% a% F4 v: a3 E* c- I; j
      Classic TPA

      ! s0 K% {: B5 e  o
      & b9 o* m9 h9 }) h# _

      7 d! k4 Z. ^+ M2 ~. o

      3 g1 @4 w# D* w, d( x+ }  m6 M

      6 Z; `7 y$ {2 `3 W3 H  k. i% @
      PAK BBM
      / B9 Y5 \6 q  f2 {- J6 D
      ME SCOPE

      9 D0 n3 L$ q1 `2 Y

      7 X) |* @3 j; N
      6 V! z1 E" \" U5 u) c9 T7 V

      . s1 J* m# {& [* e
      ) }* M* ]' ~( Y, U; B
      OTPA
      3 V0 n+ p2 W1 y4 E
      7 u  N: W" H7 R2 S/ M

      . C6 O9 [) R1 I
      液壓
      ! k4 n* `7 C" o3 ~0 y0 f) L# L

        ^- `# V, ?9 p8 A4 f
      Head- w* ?* x& L* \1 Q; U: G: h4 M5 u
      ME SCOPE

      $ N) M) u$ ]; y, q
      ! G/ a. N# }/ i% a* i& N0 t4 {/ \
      ' l2 n$ T  H5 V
      最好算法
      % r8 e" y4 @! R4 }* h! `4 _
      ' |/ d# i) D1 l9 u
      BTPA   d! i' V% g! P7 @# \
      7 T+ R3 ~8 l6 C" A

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      9 x6 z$ ]* i" V2 T4 I
      % {9 ~3 c& O; B# b/ v' ^* O
      M+P
      ' ]% V: h& _0 \' w6 s7 h
      可測純模態
      PolyLSCF PDT+

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      2 h6 w/ n6 n9 Z4 y% G
        i: B! X* n  W/ r7 R' g- e
      ! ]7 E5 o9 @# L) N# Q  o6 @
      TPA不確定算法能力
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      * Y& J$ M6 d+ p; {0 z! V; ]6 _+ y

      . N% T0 D+ p- U4 N7 J
        K" P' c( ?1 W
      OROS+ k% C9 g+ E; X
      算法不好
      6 V9 _3 f$ [, k

      1 o. j- }% _( D8 N( C
      算法不好
      算法一般
      ; i( b  R6 {  Z5 u3 S6 \  t

      ! J  `7 U% q; h3 V; v& p+ T! u
      ATPA 不需拆 可數學解耦 8 q7 q7 |. H1 D- Q9 B# `
      & h) {2 _2 F4 V: p/ Y" V

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      - ^& M6 T. ?) D" r9 a
      4 Z0 h+ ^3 J3 c% h
      Prosig
      0 \) W! a% ^, Y. ~+ q
      ERA DT
      ; B" ^4 O$ }8 D3 e' ?
      ! Z5 ~4 r- H9 [6 F

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      4 u2 C( E. t' c  ~$ g& m! h# T  I, c
      , x# Y9 D, O  u' v
      TPA不確定算法能力
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      5 G) Z8 N% {' L: N, K7 o( _

      4 j$ W/ I2 k+ f8 `5 S% A$ d( w% i: n

      2 J% P! d3 U; |+ O

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      Spectral  dynamics: N0 J3 p- B1 G) t% t
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      晶鉆
      控制器強Laser
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      相當于沒有

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      號稱可測
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      東方所
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      可測純模態
      PolyLSCF PolyIIR
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      算法有差距
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      不確定算法
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      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,圓環剪切,圓錐剪切等,具體優缺點看資料吧。如果是快速溫變還要瞬態采集要求高,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。3 Z* `- y! I- W# e+ B% N% V/ _6 Y
      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。
      1 y% P8 O5 r" s2 A% f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。+ I/ a5 B: ~. ]5 G+ Z
      ' v/ D: f2 X* E- b$ y
       
      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

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      $ I8 q% P9 s6 V
      ' V% `7 t, X0 N2 t0 o4 \, v
      加速度計
      2
      3 h# F% ]3 `. t1 O
      種類最多$ _) u# M7 D$ j6 f  w' j
      電阻,可變電容
      1 精度高
      : s- k/ Z6 }1 k0 {8 r' P# b7 ?
      0 D! @( p" L5 D

      ) q' T# |% a# _% u

      : D8 A& L& t! r3 A+ b: ^% l

      4 T; |% N  p) u" F; r8 J
      % J6 G& t9 }% B' ?4 V
      5 l2 W! [! p! d9 b6 z: q  O8 \
      7 C2 x; H9 E, @) i- N  z  M3 y
      1 D$ O8 f1 ?0 H' r# `

      $ M. U, U+ X: p4 ]自己的經驗分享,肯定很多不足,只是一個借鑒。
      % {* T0 m% k8 f) l" V3 \4 H9 J2 W- g( y1 v0 x: o' F
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      2#
      發表于 2020-1-23 23:47:45 | 只看該作者
      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?振動噪聲測試專業性太強,有時看完了,腦子里還是對測試設備沒概念。
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      3#
       樓主| 發表于 2020-1-24 00:35:08 | 只看該作者
      曉昀 發表于 2020-1-23 23:47$ c+ L+ {7 M9 N6 ^
      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 ...

      9 a  l! z! |) X: {9 {: [& R- X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,不過主要是專業加數學上的東西了。像模態,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。
      1 Y. v  e% b% L6 H1 N+ S
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      4#
      發表于 2020-1-24 09:38:13 | 只看該作者
      專業
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      5#
       樓主| 發表于 2020-1-24 13:28:01 | 只看該作者
      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。
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      6#
      發表于 2020-1-31 15:26:10 | 只看該作者
      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??
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      7#
       樓主| 發表于 2020-2-2 21:14:03 | 只看該作者
      遠祥 發表于 2020-1-31 15:26
      / T( K% K( c: N6 L! D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??
      " J' m( b; `0 e
      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?刂破髅绹鴙r的業內也較好。
        S- t2 e3 T: y6 ~6 R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隨機,不過對耐久驗證結果一樣。% Q& T& I4 u8 A& M6 j
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      8#
       樓主| 發表于 2020-2-2 21:17:28 | 只看該作者
      遠祥 發表于 2020-1-31 15:265 B2 N% H, x2 h; g) K/ z/ 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??

      ! P! `5 A3 C5 e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。
      - r! e0 W0 ?4 J
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