噪声与振动测量是NVH（噪声、振动与声振粗糙度）工程的核心技术之一，其目标是通过精确的数据采集与分析，量化声学和机械系统的动态特性，为产品设计与优化提供科学依据。以下从测量原理、方法体系及关键技术展开说明。

1. 噪声测量

噪声测量关注声压、声强及声功率等参数，通过频域和时域分析揭示声学特性。

1.1 核心参数

• 声压级（SPL）：以分贝（dB）为单位，表征瞬时声压能量，需加权处理（如A计权模拟人耳响应）。

• 声强（Sound Intensity）：矢量参数，反映声能流方向与大小（单位：W/m²），用于噪声源定位。

• 声功率（Sound Power）：声源辐射的总能量（单位：W），与传播环境无关，适用于产品声学评级。

1.2 测量方法

• 自由场法：在消声室中测量声压，近似自由传播条件，适用于点声源特性分析。

• 声强扫描法：采用双麦克风探头，通过声压梯度计算声强，用于复杂场噪声源识别。

• 近场声全息（NAH）：基于声压阵列数据重建声源表面振动分布，实现高分辨率声源可视化。

1.3 关键技术

• 频率分析：1/3倍频程或窄带FFT（如0.5Hz分辨率）分离特征频率成分。

• 相干分析：排除背景噪声干扰，确认信号与激励的因果关系。

2. 振动测量

振动测量通过位移、速度或加速度传感器量化结构动态响应，揭示机械系统的动力学行为。

2.1 核心参数

• 加速度：最常用（单位：m/s²），高频振动敏感，需积分获得速度（mm/s）或位移（μm）。

• 模态参数：固有频率、阻尼比、振型，表征结构共振特性。

2.2 测量方法

• 接触式测量：

• 压电加速度计：适用于高频振动（上限20kHz），需考虑质量负载效应。

• 阻抗头：同步测量激励力与响应，直接计算频响函数（FRF）。

• 非接触式测量：

• 激光多普勒测振仪（LDV）：纳米级分辨率，适用于轻质或高温部件。

• 数字图像相关（DIC）：全场振动测量，捕捉复杂模态振型。

2.3 关键技术

• 传感器布置：依据模态置信准则（MAC）优化测点，避免空间混叠。

• 激励信号设计：伪随机噪声、猝发随机或正弦扫频，平衡频域分辨率与信噪比。

3. 噪声与振动的耦合分析

噪声与振动常通过结构-声学耦合相互影响，需联合分析：

• 声振传递函数（VATF）：量化结构振动至声压的传递效率（如单位振动加速度引发的车内声压）。

• 工作变形分析（ODS）：在运行工况下测量结构振动形态，关联噪声辐射特性。

4. 测量系统构成

• 硬件：

• 传感器（麦克风、加速度计、力锤）。

• 数据采集系统（24位ADC，动态范围≥120dB）。

• 软件：

• 信号处理（窗函数、重叠率、抗混叠滤波）。

• 分析模块（阶次分析、坎贝尔图、声学贡献量）。

5. 前沿技术趋势

• 高维数据融合：结合阵列测量与机器学习，实现噪声源自动分类。

• 实时传递路径分析（RTPA）：在线监控振动与噪声路径贡献。

• 非线性系统识别：针对摩擦、间隙等非线性振动，采用高阶谱或Volterra级数方法。

噪声与振动测量是连接物理现象与工程优化的桥梁，其技术深度体现在参数选择的严谨性、测量方法的适应性及数据解析的精确性。通过系统化的测量与分析，可为动力学建模、故障诊断及性能优化提供不可替代的实验依据。