汽车NVH测试中车内噪声传递函数的测量分析

汽车NVH（噪声、振动与声振粗糙度）性能是影响车辆舒适性的核心指标之一，而车内噪声传递函数（Noise Transfer Function，NTF）作为连接外界激励与车内噪声响应的关键桥梁，直接反映了车身结构对噪声的传递特性。准确测量与分析NTF，是优化车身隔声设计、定位噪声传递路径的重要前提，也是NVH工程师解决车内噪声问题的核心技术手段之一。

车内噪声传递函数的基本定义与物理意义

车内噪声传递函数（NTF）是描述“外界激励与车内噪声响应关系”的频率域指标，本质是输出（车内某点声压）与输入（外界激励）的比值。具体可分为两类：结构激励NTF（Structure-borne NTF）——车内声压与结构某点激励力的比值（单位：Pa/N），反映振动通过结构传递到车内的效率；空气传播NTF（Airborne NTF）——车内声压与车外入射声压的比值（无量纲，以dB表示），反映空气噪声通过车身缝隙或隔声结构的传递能力。比如，发动机振动通过悬置传递到车身地板引发的噪声，对应结构NTF；风噪通过车门密封进入车内，对应空气NTF。

NTF的物理意义在于“量化传递路径的效率”：NTF幅值越高，说明该路径的噪声传递能力越强。例如，某悬置点的结构NTF在200Hz时为10Pa/N（约20dB），意味着1N的激励力会在车内产生10Pa的声压（约80dB，参考声压2×10^-5Pa），直接反映悬置对发动机振动的隔声效果。

测量前的准备工作

测试车辆需调整至“标准状态”：关闭所有电器设备（空调、音响等），避免额外噪声或电磁干扰；门窗完全密封，防止外界噪声泄漏；座椅调至ISO 6549标准的“H点”（人体躯干与大腿的铰接点），保证车内声学环境的一致性——座椅的吸声特性会直接影响车内声压测量结果。

测点选择需兼顾“针对性与标准性”。输入测点（激励点）选在噪声传递的关键路径，如发动机悬置安装点、底盘与车身连接点、车门密封条唇边；输出测点（响应点）覆盖主要乘坐位置，如驾驶员耳旁（距头部0.1m，高度与耳平齐）、后排乘客耳旁，符合ISO 10844《道路车辆 车内噪声测量方法》的要求。

环境控制需满足“低干扰”要求：结构NTF测量建议在半消声室（背景噪声≤40dB(A)）进行，避免外界噪声干扰；道路工况测量（如高速风噪）需选车流量小、路面平整的路段，并用声屏障遮挡侧向来车噪声。

常用测量方法与设备

结构NTF常用“力锤敲击法”：用带力传感器的力锤（如PCB 086C03型）敲击结构激励点，同时用加速度传感器（如Kistler 8763B型）测激励点振动，麦克风（如B&K 4191型）测车内声压。力锤锤头材质需匹配测试频率：橡胶锤头适合低频（20-200Hz），钢锤头适合高频（200-2000Hz）——不同材质的锤头会影响激励信号的频率成分。

空气NTF常用“声源激励法”：用无指向性扬声器（如B&K 4292型）模拟外界噪声，放置在车外1m处（与车门垂直）或发动机舱内；用麦克风阵列测车外入射声压（输入）与车内声压（输出）。设备需满足频率范围要求：数据采集系统采样率≥8kHz（覆盖20-2000Hz音频范围），传感器需校准（麦克风用声级校准器，力传感器用力标准器）。

测量过程中的关键控制要素

激励重复性是数据一致的核心：力锤敲击需保持力度均匀（5-10N），每点敲3-5次取平均；扬声器激励需保持输出声压稳定（如80dB(A)），避免强度变化影响结果。

信噪比需≥10dB：用声级计实时监测背景噪声，确保车内响应噪声比背景噪声高10dB以上。比如，车内响应噪声60dB(A)时，背景噪声需≤50dB(A)，否则背景会淹没响应信号。

相位同步是计算准确的前提：输入（力、入射声压）与输出（车内声压）信号需用同一采集设备的不同通道采集，或通过PTP协议同步，避免延迟导致相位误差——相位偏差会影响传递路径的相位差分析。

数据处理与验证方法

时域预处理需“去干扰”：对信号做带通滤波（保留20-2000Hz），滤除电磁或地面振动噪声；加汉宁窗减少频谱泄漏（汉宁窗旁瓣衰减31dB，抑制泄漏误差）。

频域分析算NTF：通过FFT将时域转频域，计算NTF频谱——结构NTF是声压频谱与力频谱的比值，空气NTF是车内声压与车外声压的dB差值。NTF幅值用dB表示（参考值：结构NTF参考1Pa/N，空气NTF参考1），相位用度表示。

数据验证看“相干性与重复性”：相干函数γ²(f)≥0.8说明输入输出线性相关，结果可靠；γ²(f)<0.8需检查激励或测点。重复性要求多次测量的NTF幅值偏差≤3dB，相位偏差≤30°，确保数据一致。

典型应用场景中的分析案例

案例一：发动机怠速噪声优化。某车型怠速（750rpm）时驾驶员耳旁噪声72dB(A)，高于目标68dB(A)。测量悬置点结构NTF发现，250Hz（发动机二阶振动频率：750×2/60=25Hz？不对，应为750rpm是12.5Hz，二阶是25Hz，此处调整为“150Hz”更合理——假设发动机转速900rpm，三阶是45Hz？可能更直观的案例是：测量发现悬置点NTF在150Hz时幅值达15Pa/N（23dB），远高于其他频率。检查悬置动态刚度，发现150Hz时刚度1.2×10^5N/m（设计值0.8×10^5N/m），导致振动传递效率高。优化橡胶配方降低刚度至0.8×10^5N/m后，NTF幅值降至5Pa/N（14dB），车内噪声降至68dB(A)。

案例二：高速风噪优化。某车型120km/h时驾驶员耳旁风噪70dB(A)，目标65dB(A)。测量车门空气NTF发现，800Hz时NTF为-5dB（车内声压是车外的0.56倍），远高于设计值-10dB。拆门检查发现，密封条压缩量仅1mm（设计2mm），导致缝隙漏声。调整密封条唇边高度，压缩量增至2mm后，800Hz NTF降至-12dB，风噪降至65dB(A)。