时域TPA（传递路径分析）特点及案列分析

传递路径分析（Transfer path analysis）可对复杂结构的振动噪声源及传递路径进行分解和排序，精准找到振动或噪声问题的根源，可应用于整车开发的整个流程中。

下图为汽车行业的典型TPA案例，发动机作为激励源，通过多条空气、结构路径，最终传到车内的座椅和驾驶员耳朵。

NVH行业对TPA功能的更多需求

目前主流整车厂及部分零部件厂商已能较好的使用TPA，如寻找升转速过程中booming噪声的根源路径。但由于目前客户对整车NVH噪声提出了更高的要求，整车厂及零部件厂商对TPA有了更多的需求：

特点鲜明的时域TPA

TPA有频域和时域两种算法。频域TPA所有算法和结果都是频域的，即用工作载荷的频谱乘以传递函数，得到该条路径的贡献量也是频域的。时域TPA用工作载荷的时域时间与传递函数的逆FFT做卷积，得到该条路径的贡献量也是时域的。

频域TPA在计算工况数据的频谱过程中，会使用平均化处理，因而使其使用条件受到限制，如不适用于瞬态工况。而时域TPA则没有此方面的限制。二者的对比如下图所示。

较频域TPA，时域TPA可使用于瞬变工况，且各条路径都是时域的数据，故可回放及声品质分析。时域TPA计算量要稍大些，但目前市场的大部分电脑都已能满足其计算要求。为此，HEAD acoustics的BTPA解决方案都是基于时域的，因此可以胜任更多的使用工况。

HEAD acoustics的TPA软件---Progno[i]se

HEAD acoustics的Progno[i]se是基于时域的TPA分析软件，其鲜明的特点，使其广泛应用于各大主机厂，尤其是在欧洲，国内也有多个客户在使用，如中汽研、北汽、长安、长城等。

Progno[i]se的典型优势有：

1. 适用于各种瞬态工况

得益于其时域TPA的算法，使Progno[i]se适用于各种瞬态工况，如分析发动机启动时的噪声和抖动，tip-in时的rattle noise，传动系齿轮啮合发生的瞬态声音—clunk noise等等。

2. 可双耳聆听任何一条路径

为更直观的判断噪声是哪条路径传过来的，Progno[i]se可聆听分解出的各条路径。且车内噪声是通过人工头测试的，可实现高保真的双耳回放。

如下图为某车clunk noise的TPA分析结果。首先可以聆听airborne和structure borne，发现问题在structure borne。进而再细分到PT mounts、suspension和shift cables等，发现主要路径是suspension。

对于常见问题，可凭借经验直接看图找出问题路径；但对于不常见的问题或新手而言，双耳回放各条路径，将助您更直观、快速的找到问题。

3. 具体措施前先虚拟改进，降低风险，提高效率

用TPA分析出主要的贡献路径后，难点将转移到改进措施。理想的改进方案是将主要的几条路径都改掉，但有些路径很难改动或代价较高，如果选择改进方案是个很大的难点。

为提高效率，Progno[i]se提供虚拟改进并可回放车内声音，在做真实改进方案前，对比各种改进方案的效果，并结合实施的难易程度，做出最终的改进方案。如下文案例分析中的电动车whine noise，就是先虚拟改进，根据效果做出最终的方案。

4. 结合仿真或台架数据进行TPA预测分析

要预测新部件或对标部件装车后的效果，但实际装车费时费力，HEAD acoustics的Progno[i]se可基于原车的TPA结果，结合欲更换部件（如发动机）的仿真数据，查看更换该结构后，该车的振动、噪声水平。

如下图为欲知更换另一款发动机后车内的噪声水平，首先对原车进行TPA分析，再将发动机部分用仿真数据替换，即可获得更换发动机后的车内噪声水平。

案例分析

1. 三缸机的Booming噪声

某三缸机，在多个工况时，尤其是常用的低负载工况，会产生booming noise。针对此问题，进行BTPA的分析，寻找根源。

BTPA分析的结果如下，可以看出，空气声和结构声对Booming都有贡献，进一步细分：

a.    空气声传递的Booming主要通过排气系统，发动机部件贡献较小。

b.   结构声传递的Booming主要通过传动轴和悬置传递。

对于空气声中排气系统的贡献，可以加装或改进消音器来改善。对于传动轴和悬置传递的结构声，需要进一步分解路径进行排查。

如针对悬置的贡献，进一步分解到三个悬置的贡献，发现Torque mount贡献较大，进一步细分到Torque mount的X、Y、Z向，发现X向贡献较大。通过进一步查看传递函数和悬置传递特性（无需台架测试，可直接由HEAD acoustics的EMTF算法获得），发现传递函数和悬置的X向传递特性在该频率段都有峰值存在，故可从两方面下手进行改进。

2. 电动汽车的Whine噪声

某电动车加速时存在Whine noise，通过BTPA分析可以看出，结构声和空气声中有多条路径都有贡献，若对每一条路径都更改，将会造成较高的成本，且费时费力。

为此，HEAD acoustics的BTPA支持虚拟改进，即通过滤波功能，改进某条路径并回放。根据改进效果及实际改进的成本、难度等，做出最终的方案。

如本案例中，分别比较了优化空气声、空气声+传动轴、空气声+传动轴+悬置，发现优化空气声会有较大改进，改进后的效果可以接收，而改进传动轴和悬置成本较高，故最终选择的方案为改进电机的声学包装。

3. 路噪、风噪分离

针对路噪和风噪等不相关的噪声源快速分离，HEAD acoustics的提供OTPA分析方法，可以快速分离路噪、风噪、动力总成噪声。

对于路噪，若想进一步细分，如细分到各轮控制臂的衬套，此时OTPA则不适用，需要使用BTPA来完成。

4. 关门声

如下是对某款车的关门声做BTPA分析，可以将关门声的传递路径分解到密封条、门闩等结构，也可对各个路径的贡献量做进一步的声品质分析。

结语

传递路径分析是系统解决系统振动、异响问题的理想方案，HEAD acoustics的BTPA为时域TPA算法，不仅适用于包含瞬态在内的多种工况，还可回放各条路径。BTPA还可用仿真或台架数据替换掉某部件，预测更换部件后的噪声或振动水平。HEAD acoustics除了有强大的TPA分析软件Progno[i]se，其咨询团队在TPA方面也有丰富的经验，可以为您提供优质的服务。

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关于海德声科

海德声科（HEAD acoustics China）是全球领先的声学解决方案及声音与振动分析领域供应商HEAD acoustics GmbH在中国设立的子公司。HEAD acoustics凭借其在声学领域的专业性和相关软硬件研发的先驱地位，在NVH、声学和语音音频质量的测量、分析和优化领域广受赞誉。其产品和服务广泛用于汽车、电信，IT设备、办公用品和家电行业的制造商和研究机构，以及在声音环保领域的企业与院所等。