소음, 진동, 거칠음

Noise, vibration, and harshness

NVH(Noise, Vibration, and Harshness, NVH)는 소음과 진동(Noise and Vibration, N&V)이라고도 하며 차량, 특히 자동차와 트럭의 소음과 진동 특성에 대한 연구와 수정입니다.소음과 진동을 쉽게 측정할 수 있지만, 거칠기는 주관적인 품질이며 배심원 평가를 통해 또는 인간의 주관적인 인상을 반영하는 결과를 제공할 수 있는 분석 도구를 사용하여 측정한다.후자의 도구는 심리음향학 분야에 속합니다.

실내 NVH는 실내 탑승자가 경험하는 소음과 진동을 다루는 반면, 외부 NVH는 주로 차량에서 방출되는 소음과 관련이 있으며 주행별 소음 테스트를 포함합니다.

NVH는 대부분 공학적이지만 객관적인 측정이 인간 관찰자에 대한 주관적인 인상을 예측하거나 잘 상관하지 못하는 경우가 많다.예를 들어, 중간 소음 수준에서 귀의 반응은 A-가중치에 의해 근사되지만, 동일한 A-가중치를 가진 두 개의 다른 소음은 반드시 똑같이 방해하지는 않는다.정신음향학 분야는 부분적으로 이 상관관계와 관련이 있다.

경우에 따라서는 NVH 엔지니어에게 차량의 소음을 줄이는 대신 특정 고조파를 추가하거나 빼서 음질을 변경하라는 요청을 하기도 합니다.

NVH 소스

차량의 소음원은 다음과 같이 분류할 수 있습니다.

  • 공기역학(예: HVAC의 바람, 냉각 팬)
  • 기계식(예: 엔진, 드라이브라인, 타이어 접촉 패치 및 노면, 브레이크)
  • 전기(예: 전기 자동차의 전기 액추에이터, 교류 발전기 또는 트랙션 모터에서 발생하는 전자파 유도 음향 소음 및 진동)

많은 문제가 진동 또는 소음으로 발생하며,[1] 다양한 경로를 통해 전달된 후 음향적으로 실내로 방사됩니다.이러한 소음은 "구조물 기반" 소음으로 분류됩니다.다른 것들은 음향적으로 생성되고 공중 경로를 통해 전파된다.구조 전달 소음은 격리에 의해 감쇠되는 반면, 공기 중 소음은 흡수 또는 장벽 재료 사용을 통해 감소한다.진동은 스티어링 휠, 시트, 팔걸이 또는 바닥과 페달에서 감지됩니다.오픈 탑 차량의 리어 뷰 미러 또는 헤더 레일의 진동과 같은 일부 문제가 시각적으로 감지됩니다.

톤과 브로드밴드

NVH는 엔진 소음과 같은 톤이거나 일반적으로 도로 소음이나 풍절음 같은 광대역일 수 있습니다.일부 공명 시스템은 특성 주파수로 반응하지만 무작위 들뜸에 반응합니다.따라서 어느 한 스펙트럼에서나 톤 문제처럼 보이지만 진폭은 상당히 다양하다.안테나에서 휘파람이 울리는 등의 자기공진 문제도 있습니다.

음색의 소음은 종종 고조파를 가지고 있다.16680rpm의 미하엘 슈마허 페라리의 다양한 고조파를 보여주는 노이즈 스펙트럼입니다.x축은 엔진 속도의 배수로 표시됩니다.y축은 로그이며 보정되지 않습니다.

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인스트루먼트

NVH를 측정하는 데 사용되는 일반적인 기기에는 마이크, 가속도계 및 힘 게이지 또는 로드 셀이 포함됩니다.많은 NVH 시설에는 반무향 챔버와 롤링 로드 동력계가 있습니다.일반적으로 신호는 아날로그-디지털 변환기를 통해 하드 디스크에 직접 기록됩니다.과거에는 자기 또는 DAT 테이프 레코더가 사용되었습니다.신호 체인의 무결성은 매우 중요합니다. 일반적으로 사용되는 각 계측기는 1년에 한 번씩 실험실에서 완전히 교정되며, 주어진 설정은 하루에 한 번씩 전체적으로 교정됩니다.

레이저 스캐닝 진동계는 효과적인 NVH 최적화에 필수적인 도구입니다.샘플의 진동 특성은 작동 또는 들뜬 조건에서 전체 필드를 획득합니다.결과는 실제 진동을 나타냅니다.센서 자체가 밝기 때문에 추가된 질량은 측정에 영향을 주지 않습니다.

조사 기법

NVH를 식별하는 데 사용되는 기법에는 부품 교체, 모달 분석, 리그 스퀵 및 래틀 테스트(전체 차량 또는 구성 요소/시스템 테스트), 납 클래드, 음향 강도, 전달 경로 분석 및 부분 일관성이 포함됩니다.대부분의 NVH 작업은 주파수 영역에서 이루어지며, 고속 푸리에 변환을 사용하여 시간 영역 신호를 주파수 영역으로 변환합니다.실시간으로 수정된 신호의 웨이브릿 분석, 순서 분석, 통계 에너지 분석 및 주관적 평가도 사용된다.

컴퓨터 기반 모델링

NVH는 테스트를 위해 생산 차량의 좋은 대표 시제품이 필요합니다.설계 프로세스 초기에 필요한 것은 솔루션이 설계를 대폭 수정해야 하는 경우가 많기 때문에 엔지니어링 변경은 조기에 이루어지면 훨씬 더 저렴해지기 때문입니다.이러한 초기 프로토타입은 가격이 매우 비싸기 때문에 NVH를 위한 컴퓨터 지원 예측 기술에 큰 관심이 있었습니다.

한 가지 예는 구조물 발생 소음 및 진동 분석을 위한 모델링 작업이다.예를 들어 파워트레인의 공회전 진동과 같은 25-30Hz 아래에서 고려되는 현상이 발생할 경우 다중체 모델을 사용할 수 있습니다.반대로, 고려 중인 현상이 예를 들어 1kHz 이상에서 비교적 높은 주파수로 발생할 경우, 통계 에너지 분석(SEA) 모델이 더 나은 접근방식이 될 수 있다.

중주파 대역에는 진동음향 유한요소해석, 경계요소해석 등 다양한 방법론이 존재한다.이 구조는 내부 공동에 결합되어 완전 결합 방정식 시스템을 형성할 수 있습니다.또한 측정된 데이터를 유한 요소 또는 경계 요소 데이터와 혼합할 수 있는 다른 기술도 있습니다.

일반적인 솔루션

NVH를 개선하는 세 가지 주요 방법은 다음과 같습니다.

  • 머플러로 소음원을 조용하게 하거나 회전 메커니즘의 균형을 개선하는 등 소스 강도를 낮춥니다.
  • 장벽(소음용) 또는 차단기(진동용)로 소음 또는 진동 경로 차단
  • 예를 들어 폼 노이즈 업소버 또는 동조 진동 댐퍼와 같은 소음 또는 진동 에너지의 흡수

NVH 엔지니어가 직면하는 과제 중 하나는 특정 문제를 해결하기 위해 사용할 것(또는 조합)을 결정하는 것입니다.

NVH를 개선하기 위한 구체적인 방법에는 튜닝된 질량 댐퍼, 서브프레임, 균형 조정, 구조물의 강성 또는 질량 수정, 배기 및 흡입구 수정, 탄성 절연체 특성 수정, 소음 또는 흡수 재료 추가 또는 능동 소음 제어 사용이 포함됩니다.경우에 따라서는 차량 아키텍처의 상당한 변경이 일부 문제를 비용 효율적으로 해결할 수 있는 유일한 방법일 수 있습니다.

미국 난방, 냉동 및 공기조절 기술자 협회(ASHRAE) 및 진동 절연 및 내진 제어 제조업체 협회(VISCMA)와 같은 영리 조직은 전기, 기계, 배관 및 HVAC를 포함한 광범위한 산업에 적용되는 사양, 표준 및 요구사항을 제공합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Wang, Xu (2010). Vehicle noise and vibration refinement. Cambridge, UK: Woodhead Publishing Ltd. ISBN 978-1-84569-497-5. Retrieved 5 December 2016.

참고 문헌

외부 링크