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。

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 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 

減震

 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.



外部連結
Agilent's Fundamentals of Signal Analysis 
Basics of NVH Dr. Pawan Pingle 

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