噪音、振動及聲振粗糙度

噪音、振動及聲振粗糙度（Noise, vibration, and harshness）簡稱NVH，也稱為噪音及振動（noise and vibration），簡稱N&V，是有關車輛（特別是汽車和卡車）噪音和振动相關特性的研究和改善。噪音和振動都是很容易量測的物理量，而聲振粗糙度（harshness）是主觀的量，可以用人員評估取得，也可以用可反映人類主觀印象的分析工具來量測，後者是心理声学領域裡的工具。車內NVH處理乘坐在車廂內人員感受到的噪音和振動，而車外NVH主要關注車輛會產生的噪音，包括行駛噪音測試。

NVH主要是工程技術，但客觀量測常常無法預測或是反映觀測人員的主觀感受。例如，人耳對中等程度噪音的響應可以用來表示，但兩個有相同A加權的不同噪音，對人造成的干擾仍是不同的。心理聲學的領域有一部份是探討這方面的相關性。有時，NVH工程師的任務不單是讓車輛更安靜，而是增加或是減少某特定的諧波，以此來改善噪音的音質。

透過頻率的量化，可以區分噪音、振動和聲振粗糙度。振動是在0.5 Hz到50 Hz之間，噪音是在20 Hz到5000 Hz之間，而聲振粗糙度是噪音和振動之間的耦合。

NVH的來源
汽車NVH的來源可以分為：

• 空氣動力學（例如：風，暖通空調的冷卻風扇)
• 機械（例如：引擎、傳動系統、輪胎和道路表面、剎車）
• 電子（例如：來自電子致動、交流發電機或是電動車馬達的）
• 噪音主要是因為機械結構或是空氣動力學。

許多問題會以振动或是噪音的方式產生，經過不同路徑傳播，声学方式發散到車廂內，這些會分類為結構性的噪音。其他噪音是透過空氣途徑產生以及傳播。結構性的噪音可以用隔離來減緩，而空氣性噪音可以用吸收或是阻擋材料來降低。方向盤、座椅、扶手或地板和踏板都會感受到震動。有些振勳問題可以透過視覺感知，例如後視鏡或敞篷車頂棚橫樑的振動。

音調或是寬頻率範圍
NVH可能是音調噪音（tonal noise，在某頻率範圍內），像是引擎噪音，也有可能是寬頻率範圍的，像道路噪音或是風的噪音。有些共振系統會在特定頻率有響應，但其響應是隨機的。因此，雖然在頻譜上像是音調噪音，但其振幅可能有很大的變化。另一個問題是自激振荡，例如天線的嘯叫聲。

音調噪音常常會有谐波，以下是迈克尔·舒马赫的法拉利在16680 rpm下的頻譜，其中有許多不同的諧波。其中的x軸是引擎速度的倍數，y軸是對數尺度，未校正的值。

測試儀器
典型量測NVH的儀器有麦克风、加速規、測力計或。許多測試NVH的設備會包括半消音室和滾動路面動力計。一般來說，訊號會透過類比數位轉換器轉換，再直接記錄在硬碟裡。過去曾使用磁帶錄音機或DAT磁帶錄音機來儲存。這些資料鏈的完整性非常重要，一般來說每一個儀器每年會在實驗室進行一次完整校正，每天也會進行一次整體校正。

若要有效的針對NVH進行最佳化，是很重要的工具。可以知道待測物在運作條件或是受激條件下，全範圍的振動特性，而且其結果是表示真正的振動情形。因為使用光來進行量測，沒有附加質量影響測試。

分析技術
識別NVH的技術有零件替換、、台架異響試驗（rig squeak and rattle tests，可能針對整部車，或是某零件或系統）、鉛包覆層（lead cladding）、音强、傳遞途徑分析、以及部分相干性分析。大部份的NVH分析是在頻域進行，利用快速傅里叶变换將時域的信號轉換到頻域。有時也會用到小波分析、階數分析（order analysis）、等方法，或是對即時修改的訊號進行主觀評估。

以電腦為基礎的建模
NVH 分析需要具有良好代表性的量產車型原型車進行測試。這些原型車會設計過程的早期階段就投入使用，因為解決方案通常需要對設計進行大幅修改，工程部門需進行變更，這些變更在早期階段進行成本要低得多，但早期原型車造價昂貴，因此人們對電腦輔助 NVH 預測技術產生了濃厚的興趣。

例如針對結構產生的噪音和振動的建。若其現象是出現在25–30 Hz以下（像是例如動力總成的怠速抖動），可以用多體模型分析，而一些較高頻率的現象（例如超過1 kHz），用統計能量分析（SEA）模型可能會比較合適。

針對中頻段的現象，有許多不同的方法，例如振動-聲音的有限元素法以及。結構可以和內部空腔耦合，形成完全耦合的方程式組。也有其他將量測資料和有限元素/邊界元素資料混合的方法。

常見處理方式
有三種改善NVH的主要方式。

• 降低聲源強度，例如用消音器降低噪音源的音量，或改善旋轉機構的平衡性。
• 中斷噪音或是振動的傳播途徑，加上隔音用的屏障，或是防振的隔振器。
• 吸收噪音或是振動的能量，例如用泡沫吸音材料，或調諧減振器。

針對特定問題，要用哪一種（或哪幾種）方式處理，就是NVH工程師要面對的挑戰之一。

改善的NVH的方法有使用、、、調整結構的強度或是質量、重調排气系统和，修改彈性隔離器的特性、加入隔音或吸音材料，以及使用主动降噪。有些情形下，針對特定噪音問題，最經濟有效的解決方式是針對車體結構作重大改變。

像美国采暖、制冷与空调工程师学会（ASHRAE）和隔振和抗震控制製造商協會（Vibration Isolation and Seismic Control Manufacturers Association，VISCMA）等非營利組織會提供相關的規範、標準及要求，其範圍包括許多產業，像是電子、機械、配管以及HVAC。

相關條目
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*噪音控制
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*減震
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參考資料
書目

• Baxa (1982). Noise Control in Internal Combustion Engines.
• Beranek. Acoustics.
• Griffin. Handbook of Human Vibration.
• Harris. Shock and Vibration Handbook.
• Thomson. Theory of Vibration with Applications.

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外部連結
*[http://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5952-8898E.pdf Agilent's Fundamentals of Signal Analysis]
*[http://www.nvhconsultancy.com/youtubechannel/ Basics of NVH Dr. Pawan Pingle]