振动噪声测试设备分享

szhzh

! U$ R2 O( T" \: ^$ P+ ~! B
) ^; I" r5 \* ?8 E8 f0 L, _首先说明，本人水平非常有限，只是自己整理的厂家的能力分享，中间错误肯定有，也肯定不全，只是给大家参考一下。这个主要是测试设备厂家的能力介绍，很多东西如果要用，还是结合需求，好的可能很贵，有些需要选择不是那么流行的可能价格很便宜，不过大厂的服务肯定好很多。
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6 o2 @5 O5 U, O" X, o7 b3 x首先说数采，主要指标有采样率，AD位数，现在好的是双24位，B&K, Deweron, 东方所等，还有动态范围，SNR，harmonic distortion，cross talk，Gain 和 phase dismatch Interchannel，还有一点就是是否支持200V的需要极化电压麦克风。B&K的数采很好，不过也很贵，PAK的也是质量好的一家，性能也好，NI也算主流吧，主要是价格便宜。 NI和Dewetron主要是采集器，不能算是 NVH专业的供应商个人观点。
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动力学模态测试，这个最好的首推西门子的LMS，测试上有锤击和激振器法，激振器有random，burst，伪随机， 周期随机，扫频和步进正弦，对应的窗函数看资料把，主要就是泄露和FRF是否要求准确，信噪比等。模态的算法主要有时域和频域方法，时域用到脉冲响应函数，频域是传函。LMS有最大似然估计和误差迭代处理，这个比B&K和M+P的好。而且阶次模态也是LMS的。国内的东方所模态这方面也好。M+P的动力学也是挺好的，而且非线性分析他们家好像是独一份。主流的复频域最小二乘LMS，B&K，M+P和东方所都有。OROS的我不确定算法能力，Prosig的好像是ERA的方法，这个方法已经很早了。还有一块是工作模态分析，这个基本上也是LMS，B&K，M+P，工作模态是无法测量力，没有FRF，所以还没有特别好的学术认可方法，属于还有较多研究价值。
% Y/ C5 Y2 N' I( A! b7 A声学基本的声功率、声强测试，这个几家大的厂家都有，声学材料测试方法主要是B&K，这家设备做的最好，LMS，PAK也比较全。近场声全息的方法包括空间傅里叶变化， 边界元，等效源，统计最优等。近场全息B&K应该是最好的，也是最全的，统计最优是B&K提出的。个人认为工程上，比较实用的近场就是等效源和统计最优，空间傅里叶方法有逆变换，虽然可以用L2正则化等方法控制误差，但是高频误差还是大，等效源可以通过控制源和边界距离，保证解的唯一性，统计最优不需要麦克风阵列包含测量面，但是如果是点源，不能保证数学上的解的唯一性，会带来相近多声源定位错误，球源能解决这问题，但是好像没有商业化的。LMS采用的贝叶斯概率方法对于长时间瞬态情况应该是最好的商业化方法。远场主要是beamforming方法，算法也很多，只要是子空间法就可以突破瑞利判据的限制，Head采用的相干性滤波个人认为是工程上商业化的这几家最好的，算是一种Clean SC贪婪算法的压缩感知方法，当然如果从技术角度上说，在反卷积迭代中加入L2 正则化更好，提高空间分辨率。B&K的方法和适用性是最多的，LMS的其次。如果做Turbine的好像只有B&K和LMS。其他家beam forming方法OROS和PAK有，但是算法差距很大了。在电声方面，只能从B&K和Head中选，别家不推荐。考虑声品质和心里声学，B&K和Head也是首推，然后是LMS。PAK和M+P也有一些。 Prosig的人体NVH是一个特色，这个是他们独有的。人工头,只推荐B&K和Head的。

旋转机械，这个自己好久没做过了，B&K，LMS，PAK，M+P，OROS，Prosig这几家基础模块都有。扭振和角度域分析，首推PAK，然后B&K和LMS也可以。Prosig 的旋转机械也相对全。TAP传递路径，这个个人涉及的少，各家都不太一样。
2 d9 V8 y- {" D% B汽车测试，这个LMS的最全，其次是B&K，然后PAK。虚拟NVH，这个好像就是B&K和LMS了。
振动台控制这块，Ｍ＋P最好，然后是LMS。PAK的是液压台控制。
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振动噪声测试这块，个人认为专业的厂家欧洲的最好，美国的spectral　dynamic　算是好的，国内东方所不错，东华凑合吧。总体来说，从技术角度和全面性看，LMS和B&K可能是行业龙头，国内汽车行业LMS的最多吧，航空船舶等B&K好，而且水声好像也只有B&K合适。再下面是PAK，然后HEAD。如果是声学测试，就选B&K和Head。动力学，LMS和M＋P好，然后B&K。汽车上是LMS，B&K，PAK。如果做航天等非线性和振动控制，推荐M+P，M+P的一个特色是声疲劳控制，还有温控。PROSIG是英国南安普顿大学声振所的，这个所搞振动噪声的应该都知道，其实力也挺强的，只不过国内市场做的很差，他们的基础功能挺全的。
; B4 g# g- i, s5 Y0 L$ j7 U技术服务上，个人觉得B&K的做的最好，他们进中国最早，上世纪７、８０年代进入，LMS的人也比较多，是９０年代进中国的，然后是PAK，本世纪０３年进中国好像，Head以前是郎德代理，２０１８年独立的，Ｍ＋Ｐ也是本世纪初设立办事处的。OROS虽然有自己的，但是基本提供不了什么支持，个人在两家公司工作过，第一家我在的时候就是用的ＯＲＯＳ的，那时候OROS功能很少，工作上遇到问题是结构局部坏，当时OROS模态测不出来，自己还开发的模态算法找的问题，而且声波导场的测试也在OROS上开发了，不过后来听公司人说他们已经抛弃了OROS了，换了大厂的。这家公司我来的时候也是OROS，OROS开始是东菱代理，后来换大友，但是服务真的跟不上，升级软件把功能都弄丢了，也就放弃他们，自己来说还是有感情，特别是很多开发的算法，现在也没有商业化的。。其他的，日本的小野测试的国内用户应该也挺多的，还有理音，但是我没有用过，所以不说了。　PAK和M+P相当于半开源，很多算法支持。　个人用的最多的是B&K，很早用过LMS和PAK，工作后没有用过PAK了，，东方所的是我用的第一套采集设备。NI的东西是要开发的，相对便宜，基本上什么都能测试，个人的多物理场测试用的NI的，个人还开发了一些EMC电磁测试的，对NVH来说，NI硬件勉强够用，如果电磁等，就不如是德的专业了，不过用途多，所以个人NI的用的也挺多的。

; a1 J/ h' A3 z3 b  J测试这东西，本质上都差不多，声场也好，电磁场也好，频域基本都是波动方程，然后加上边界条件，考虑格林函数，基本方法都是一样的，无论波导场还是近场，远场。。在后面都是数学上的方法了，像奇异值分解，正则化压缩感知，贝塞尔函数，贝叶斯概率等。 那些大厂的东西如果懂了，有时间也就那样，想要高精度的，很多东西自己去写算法是最好的，商业化的东西都是成熟的，相对并不是最好的，但是公司要效率还是很有比较好的，自己开发时间太长了。




6 f* I+ ^5 ?' w/ z1 _" m2 k" G* l

数据采集器

模态测试

高级模态算法

工作模态

阶次模态

声学材料

声功率、声强

近场全息

远场识别

电声

心里声与声品质

Turbine声

传递路径分析

汽车测试

通过噪声

虚拟汽车

旋转机械

扭振角度域

振台控制

麦克风

加速度计

振动台

声学试验室

B&K

最好采集器

Idle 纯模态

PolyLSCF PDT+

. g/ b1 T: z/ ]3 V

最全面

最全，算法好

" S, P# i: _. J! F) t5 q" M

SPC

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绝对优势

性能优秀

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LMS

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可测纯模态

PolyMAX++

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瞬态算法好

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Classic TPA

PAK BBM

ME SCOPE

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OTPA

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液压

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Head

ME SCOPE

最好算法

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BTPA

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M+P

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可测纯模态

PolyLSCF PDT+

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; e6 h$ j8 W: F; P0 j' Y7 P( `

TPA不确定算法能力

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OROS

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算法不好

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算法不好

算法一般

7 y* q  h9 r% ^7 P1 Z! r: k& y1 I# g

ATPA 不需拆 可数学解耦

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Prosig

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ERA DT

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TPA不确定算法能力

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Spectral  dynamics

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晶钻

控制器强Laser

PDT

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小野

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相当于没有

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里音

号称可测

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东方所

可测纯模态

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算法有差距

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不确定算法

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德维创

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Kistler

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东华

纯模态可测

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声科测

落后很多

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爱华

落后很多

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6 w) J" O# p3 t2 R$ g6 j0 L. a

兆华

落后很多

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0 r; K9 C% R5 _/ t

9 q; V5 E9 T2 g5 q) E5 p- ?再说传感器把，主要是加速度计和麦克风。加速度计现在用的最多的是压电的，也有电阻和可变电容，还有用激光测位移的，像Polytech。压电主要是电荷和电压，用了压电效应，电路在传感器上的就是电压的。压电传感器主要看压电材料，然后是电路，在是剪切设计方式，剪切设计有平面剪，三角剪切，圆环剪切，圆锥剪切等，具体优缺点看资料吧。如果是快速温变还要瞬态采集要求高，个人还是推荐电荷型的，虽然好多大厂宣称自家的电压也一样，但是个人用下来没有一个能保证和电荷一样的性能，电路还是有影响。加速度计Kistler的很好，PCB的种类很多，B&K的质量也很赞。如果看压电材料，Kistler 和 PCB有非常好的。DJB刚进中国，性能可以，相对便宜一点。使用中，就是要主要低频和高频的范围，还有温度等。
5 A! ~2 @7 |' v) h. Y麦克风，主要是电容的。分预极化和非预极化的，非预极化的需要200V供电，如果是高温或者高精度测量，个人推荐非预极化的，特别是相位精度，或者低频高频等。还有一种分法是自由场，压力场，无规则方向麦克风，这个主要是高频影响大，但是如果只用传函等，其实可以不考虑。麦克风的薄膜，背板，泄压口等都对测试有影响，泄压口对低频影响很大。麦克风首推B&K的，如果玩笑话，分类麦克风，就是B&K和其它家的，特别是使用了几年以后，还要保证本底噪音。然后GRAS，再PCB，其次MTG。当然，这个价格也是考虑因素，还有就是这几家还是有自己特色的一些的。
6 _3 V9 K/ m* ]* ^5 P4 v自己用的麦克风最多的是B&K，然后GRAS，也用过PCB的和其它一些。加速度计用过B&K，PCB，Kister，东方所的等。
: M7 q; V4 U5 [1 g* i/ ^2 h
! l, i$ Y2 ?* F9 i: A9 _$ D

B&K

GRAS

PCB

MTG（MK2）

Endevco(PCB收购 )

Kistler

DJB

MMF

DYTRAN

ACO Pacific

声望

小野

理音

东方所

声科测

爱华

兆华电子

麦克风

1

2

3

4

0 [% t1 K5 [' `4 \3 _2 c: e# @

" r* o. S; x  r3 O! Y- i

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加速度计

2

种类最多

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电阻，可变电容

1 精度高

9 g' C( z8 I+ c/ k3 V$ z

( b# }  X  q! ]0 A; W: W6 l. q+ |8 G" ]

6 U0 U* H' ~) Z. y' f; U

7 a% k9 i/ {- I" P8 @

9 ~/ Z; f( j6 v3 n

自己的经验分享，肯定很多不足，只是一个借鉴。

晓昀

楼主能不能从宏观上先概述下，振动测试设备？比如，设备包括哪些单元？这些单元分别是什么？主要功能是什么？如何做测试等？振动噪声测试专业性太强，有时看完了，脑子里还是对测试设备没概念。

szhzh

晓昀 发表于 2020-1-23 23:47
% Q% L/ B( @1 V6 s2 w楼主能不能从宏观上先概述下，振动测试设备？比如，设备包括哪些单元？这些单元分别是什么？主要功能是什么 ...

个人观点，包括传感器，数据采集器，和处理软件。传感器是将物理信号转换为电信号，如压电加速度计，利用压电效应，将加速度转化为电荷，经电路转化为电压。然后是数采，就是把电压信号采集进行分析，进行模数转换，滤波等，如sigma delta，就是一种模数转换方法，还有24位，就是2的24次方分电压。为了防止混叠，还要滤波，低通，振动噪声的滤波器很简单，一般是巴特沃夫，切比雪夫，或贝塞尔，各家有差别。因为iepe传感器是直流偏置，所以还要滤掉低频，这个模拟数字的都有。然后是把数采得到的数据处理，这个是技术含量比较高的，不过主要是专业加数学上的东西了。像模态，声源识别，传递路径分析，都是软件上的，这也是各家的主要差异。
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702736

专业

szhzh

文中有处写错了，更正下，激光测振是用多谱勒效应测速度的。实际机械工程中，激光用的少，现在传感器很轻，对结构动力学的影响可忽略。激光用于大的物体不好布传感器，薄壁件，还有就是非常低的频率或很高频。

远祥

这个振动是否有按国家标准，具体什么技术参数，有没有随机振动实验？？

szhzh

远祥 发表于 2020-1-31 15:26
: Z# B: o: c' H8 Q2 w* N: o! L) K" W$ J这个振动是否有按国家标准，具体什么技术参数，有没有随机振动实验？？

随机振动的国标挺多的，我介绍的是振动噪声的数采。随机振动一般是耐久验证实验，如果是实验室做，一般用液压振动台和电磁台，主要是频率，液压台常规是50hz以下，也有到200hz的。电磁台一般是到2000hz，电磁台包括振动台，功放，控制器三块，前面介绍的lms和m+p的可以做电磁台控制，pak可以液压。电磁振台，好的欧洲lds，被bk收购，控制器现在是laser（lds收购晶钻的），后面会换m+p。m+p也有振台。美国dp迪飞也挺好的。国内主要有苏式，东菱，航天希尔，三者同源，还有忆恒。还有些日本品牌。控制器美国vr的业内也较好。
随机振动一般是高斯随机，也有控制器用的是广义二阶平稳随机，不过对耐久验证结果一样。

szhzh

远祥 发表于 2020-1-31 15:26
: v* ]9 k+ R$ w: h' Y这个振动是否有按国家标准，具体什么技术参数，有没有随机振动实验？？

电磁台主要是推力，然后控制器国内外差距最大，台体本身也是一分钱一分货。国内几家的确便宜，大推力单台也是国内的。随机振台现在好多第三方可做，三综合价格也不是很贵。
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gaolei521

楼主，您好！您的贴子我很感兴趣，我是做相同研究方向的某高校教授，有些问题想与你探讨，阁下能在百忙之中抽出时间，屈尊与我一起探讨一下嘛！邮箱地址1115840524@qq.com
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gaolei521

楼主，您好！您的贴子我很感兴趣，我是做相同研究方向的某高校教授，有些问题想与你探讨，阁下能在百忙之中抽出时间，屈尊与我一起探讨一下嘛！邮箱地址1115840524@qq.com
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