一种座椅弯曲模态频率测试方法和系统与流程

1.本发明涉及汽车振动测试技术领域，特别是涉及一种座椅弯曲模态频率测试方法和系统。


背景技术：

2.随着汽车行业的高速发展，消费者对汽车的舒适性要求也随之提高。当消费者乘坐汽车时，身体直接与座椅接触，座椅的振动会直接影响到消费者对汽车舒适度的评价。
3.其中，汽车座椅的振动输入信号主要来自发动机和不平整的路面，振动输入信号可以通过实验的手段获得，如果能够对汽车座椅的振动模态进行测量，在后续的整车设计中避免与振动输入信号产生共振，能够明显提高消费者乘坐汽车的舒适度。
4.目前，现有技术中对汽车座椅的振动模态测试方法，需要对测试座椅结构进行网格划分，在座椅骨架上选取多个测试点进行测试，同时需要对汽车座椅对应测试点的发泡进行开孔，这样会导致座椅损坏无法投入生产使用，从而造成资源浪费。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是：提供一种座椅弯曲模态频率测试方法和系统，在保证测试精度的前提下，选择座椅的头枕杆导套作为测试点，不需要破坏座椅，大大简化测试流程且还能节约资源。
6.为了解决上述技术问题，本发明的实施例采用如下技术方案：第一方面，提供一种座椅弯曲模态频率测试方法，包括：预先设置测试座椅的测试参数以及调整测试座椅的测试状态；所述测试参数包括：分析频率、谱线数、平均模式、采样时间和激励次数；根据力锤对所述测试座椅的头枕杆导套所施加的激励，采集所述力锤的激励力信号和所述头枕杆导套的振动加速度信号；根据所述测试参数、所述激励力信号和所述振动加速度信号，得到所述头枕杆导套的频响曲线；根据所述频响曲线，得到所述测试座椅的弯曲模态频率。
7.可选的，所述调整测试座椅的测试状态的步骤包括：将所述测试座椅固定在所述测试平台上；调整所述测试座椅的头枕和靠背为设计状态。
8.可选的，所述力锤对所述测试座椅的头枕杆导套所施加的激励包括横向激励和纵向激励。
9.可选的，所述根据力锤对所述测试座椅的头枕杆导套所施加的激励，采集所述力锤的激励力信号和所述头枕杆导套的振动加速度信号的步骤，包括：所述力锤对所述测试座椅的头枕杆导套施加所述激励次数的激励，采集每次所述力锤的激励力信号和所述头枕杆导套的振动加速度信号。
10.可选的，所述激励次数至少为5次。
11.可选的，所述根据所述测试参数、所述激励力信号和所述振动加速度信号，得到所述头枕杆导套的频响曲线的步骤，包括：根据所述激励力信号和所述振动加速度信号，得到
测试数据相干系数；将所述测试数据相干系数与标准相干系数比较，若所述测试数据相干系数不小于所述标准相干系数，则判定所述振动加速度信号有效；根据有效的振动加速度信号，得到所述头枕杆导套的频响曲线。
12.可选的，所述标准相干系数为0.9。
13.第二方面，提供一种座椅弯曲模态频率测试系统，所述系统包括：上位机、与上位机相连的数据采集系统、以及分别与所述数据采集系统相连的三向加速度计和力锤，所述三向加速度计位于测试座椅的头枕杆导套上。
14.其中，所述力锤，用于对所述测试座椅的头枕杆导套施加激励，得到激励力信号，并将所述激励力信号发送至所述数据采集系统；所述三向加速度计，用于测量所述头枕杆导套在所述力锤施加激励时所述头枕杆导套的振动加速度，得到振动加速度信号，并将所述振动加速度信号发送至所述数据采集系统；所述数据采集系统，用于分别采集所述力锤所得到的激励力信号和所述三向加速度计所得到的振动加速度信号，并传输至所述上位机；所述上位机，用于预先设置测试座椅的测试参数；根据所述测试参数、所述激励力信号和所述振动加速度信号，得到所述头枕杆导套的频响曲线；以及根据所述频响曲线，得到所述测试座椅的弯曲模态频率。
15.可选的，所述数据采集系统，还用于分别根据力锤对所述测试座椅的头枕杆导套施加所述激励次数的激励，采集每次所述力锤所得到的激励力信号和所述三向加速度计所得到的振动加速度信号。
16.可选的，所述上位机还包括：计算模块，用于根据所述激励力信号和所述振动加速度信号，得到测试数据相干系数；判断模块，用于判断所述测试数据相干系数和标准相干系数的大小，若所述测试数据相干系数不小于所述标准相干系数，则判定所述振动加速度信号有效；数据分析模块，用于根据有效的所述振动加速度信号，得到所述头枕杆导套的频响曲线。
17.与现有技术相比，本发明实施例的座椅弯曲模态频率测试方法和系统，其有益效果在于：选择测试座椅的头枕杆导套作为激励点，能够避免对测试座椅的发泡进行破坏，节约了测试成本，且能够真实的反映出测试座椅的弯曲模态，从而得到测试座椅的弯曲模态频率，能够实现在保证测试精确度的基础上，大大简化测试流程，提高检测效率。
附图说明
18.图1是本发明实施例提供的一种座椅弯曲模态频率测试方法的流程图；图2是本发明实施例提供的一种座椅弯曲模态频率测试方法中s10的子步骤的流程图；图3是本发明实施例提供的座椅的横向弯曲振型示意图；图4是本发明实施例提供的座椅的纵向弯曲振型示意图；图5是本发明实施例提供的另一种座椅弯曲模态频率测试方法的流程图；图6是本发明实施例提供的一种座椅弯曲模态频率测试系统的结构图；图7是本发明实施例提供的另一种座椅弯曲模态频率测试系统的结构图。
具体实施方式
19.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开所提供的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
20.在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“用于”的使用意味着开放和包容性的语言，其不排除适用于或被配置为执行额外任务或步骤的设备。
21.除非上下文另有要求，否则，在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”被解释为开放、包含的意思，即为“包含，但不限于”。在说明书的描述中，术语“一些实施例”、“示例”等旨在表明与该实施例或示例相关的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施例或示例中。上述术语的示意性表示不一定是指同一实施例或示例。此外，所述的特定特征、结构、材料或特点可以以任何适当方式包括在任何一个或多个实施例或示例中。
22.如图1所示，本发明实施例优选实施例提供一种座椅弯曲模态频率测试方法，包括如下步骤：s10：预先设置测试座椅的测试参数以及调整测试座椅的测试状态；测试参数包括：分析频率、谱线数、平均模式、采样时间和激励次数。
23.在一些实施例中，如图2所示，调整测试座椅的测试状态，包括：s11：将测试座椅固定在测试平台上。
24.本发明实施例中采用工装将测试座椅固定在测试平台上，使测试座椅处于约束状态，从而能够避免在后续测试过程中，测试座椅自身不固定导致晃动，影响后续测试数据的准确度。
25.本实施例的测试平台可以为金属地板，比如铁地板，从而能够很好的固定测试座椅，当然也可以为其他能够实现固定效果的结构。
26.s12：调整测试座椅的头枕和靠背为设计状态。
27.在一些实施例中，座椅生产厂家在座椅出货时，会将座椅的头枕和靠背调整为一致的状态，设计状态可以为座椅生产厂家出货时座椅的头枕和靠背的状态。
28.需要说明的是，测试座椅的头枕和靠背的设计状态还可以根据具体测试条件进行设置，规定某一状态下的座椅的头枕和靠背设置方式为设计状态，本发明对此不作限制。本发明实施例中调整测试座椅的头枕和靠背为设计状态，从而可以保证测试标准一致。
29.在一些实施例中，为了保证测试标准一致，往往还会对座椅在座椅导轨上的位置进行设置，通常将座椅设置在座椅导轨的中间位置。另外也会对汽车座椅的扶手进行设置，从而在座椅状态一致的情况下测试，所得到的测试数据才能反映出座椅的振动模态。
30.s20：根据力锤对测试座椅的头枕杆导套所施加的激励，采集力锤的激励力信号和头枕杆导套的振动加速度信号。
31.本发明实施例中，选择测试座椅的头枕杆导套作为激励点，力锤激励该激励点，能够使得力锤产生激励力信号以及头枕杆导套产生振动加速度。
32.本发明实施例中选择测试座椅的头枕杆导套作为激励点，一方面，头枕杆导套直接裸露在测试座椅表面，外侧没有设置发泡结构，在进行测试时，不需要对发泡结构进行破坏，测试座椅在测试后还可以继续投入生产使用，可以节约成本；另一方面，头枕杆导套与
头枕杆固定连接，其直接与测试座椅骨架连接，在对头枕杆导套进行激励，可以真实的反映出测试座椅的振动模态，进而实现座椅的弯曲模态测试。
33.可选的，本发明实施例中，采用最大量程不低于2000n的力锤，能够满足测试要求。
34.可选的，本发明实施例中选择橡胶锤头的力锤，橡胶锤头的低频特性好，能够产生较低频的振动信号，由于座椅的振动模态一般为100hz以内的模态，故而选择橡胶头能够很好的进行模态识别。
35.在s20对力锤的激励力信号和头枕杆导套的振动加速度信号采集之后进行s30。
36.s30：根据测试参数、激励力信号和振动加速度信号，得到头枕杆导套的频响曲线。
37.示例性地，测试参数包括分析频率为200hz、谱线数为200、平均模式为线性平均和采样时间不少于1s。
38.需要说明的是，上述示例仅是为了更好地理解本公开实施例的技术方案而列举的示例，不作为对本公开实施例的唯一限制。
39.s40：根据频响曲线，得到测试座椅的弯曲模态频率。
40.在一些实施例中，如图3和图4所示，座椅的弯曲模态振型在横向x和纵向y两个方向上振型的振幅均比较明显，本发明实施例优选的，使用力锤对测试座椅的头枕杆导套从横向x和纵向y方向进行激励，能够便于识别测试座椅的弯曲模态。
41.在一些实施例中，本发明实施例中在测试座椅的头枕杆导套上设置有质量较轻的硬块结构，力锤通过激励硬块结构实现对头枕杆导套的激励。这是由于测试座椅的头枕杆导套的表面通常为曲面，如果直接使用力锤激励头枕杆导套，在进行纵向激励时，其受力方向可能会发生偏移，通过设置硬块结构能够实现对准，提高测试精度。
42.可选的，硬块结构为铝块，铝块其质量较小，且具有一定的刚度，能够很好的实现该功能。
43.基于上述激励测试条件，本发明实施例中采用力锤对测试座椅的头枕杆导套施加激励次数的激励，采集每次力锤的激励力信号和头枕杆导套的振动加速度信号。
44.可选的，激励次数至少为5次。
45.在一些实施例中，如图5所示，s30：根据测试参数、激励力信号和振动加速度信号，得到头枕杆导套的频响曲线，包括如下步骤：s31：根据激励力信号和振动加速度信号，得到测试数据相干系数。
46.其中，测试相干系数=振动加速度/激励力，根据采集的激励力信号和振动加速度信号得到测试相干系数。
47.s32：将测试数据相干系数与标准相干系数比较。
48.可选的，标准相干系数为0.9。0.9的相干系数为经过多次实验得到的，具有较高参考价值。
49.s33：若测试数据相干系数不小于标准相干系数，则判定振动加速度信号有效。
50.需要说明的是，相干系数越大，则说明两变量之间有较强的线性相关性，选择测试数据相干系数不小于标准相干系数的测试数据，也即通过相干系数的比对，从测试数据中选择更为有效的振动加速度信号、激励力信号等数据，能够提高后续检测到的弯曲模态频率的精确度。
51.s34：根据有效的振动加速度信号，得到头枕杆导套的频响曲线。
52.选择有效的振动加速度信号，通过计算得到头枕杆导套的频响曲线。
53.本发明实施例中，根据横向激励得到的有效的振动加速度信号，通过计算得到头枕杆导套横向激励的频响曲线，根据纵向激励得到的有效的振动加速度信号，通过计算得到头枕杆导套纵向激励的频响曲线。
54.在s40中，根据横向激励的频响曲线和纵向激励的频响曲线，分析并识别出测试座椅的一阶弯曲模态，并记录数据，经过参数识别分别获得测试座椅的横向弯曲模态频率和纵向弯曲模态频率。
55.本发明实施例提供一种座椅弯曲模态频率测试方法，其选择测试座椅的头枕杆导套作为激励点，不需要破坏测试座椅发泡层，能够节约测试成本，且能够真实的反映出测试座椅的弯曲模态，从而得到测试座椅的弯曲模态频率，能够在保证测试精确度的基础上，简化测试流程，提高检测效率。
56.如图6所示，本发明实施例提供一种座椅弯曲模态频率测试系统，包括：上位机100、与上位机100相连的数据采集系统200、以及分别与数据采集系统200相连的三向加速度计300和力锤400，三向加速度计300位于测试座椅的头枕杆导套上。
57.力锤400用于对测试座椅的头枕杆导套施加激励，得到激励力信号，并将激励力信号发送至数据采集系统200。
58.三向加速度计300用于测量头枕杆导套在力锤400施加激励时头枕杆导套的振动加速度，得到振动加速度信号，并将振动加速度信号发送至数据采集系统200。
59.数据采集系统200用于分别采集力锤400所得到的激励力信号和三向加速度计300所得到的振动加速度信号，并传输至上位机100。
60.上位机100用于预先设置测试座椅的测试参数，根据测试参数、激励力信号和振动加速度信号，得到头枕杆导套的频响曲线；以及根据频响曲线，得到测试座椅的弯曲模态频率。
61.在一些实施例中，三向加速度计300通过绝缘三轴低噪声电缆与数据采集系统200相连，力锤400通过绝缘单轴低噪声电缆与数据采集系统200。
62.在一些实施例中，在三向加速度计300测量头枕杆导套在力锤400施加激励时头枕杆导套的振动加速度之前，还包括，使用振动校准器对三向加速度计300进行校准，以确保三向加速度计300能够正常使用。
63.在一些实施例中，本发明实施例中数据采集系统200，还用于根据力锤400对测试座椅的头枕杆导套施加激励次数的激励，分别采集每次力锤400所得到的激励力信号和三向加速度计300所得到的振动加速度信号。
64.在一些实施例中，上位机100还包括：计算模块500、判断模块600和数据分析模块700。
65.其中，计算模块500，用于根据激励力信号和振动加速度信号，得到测试数据相干系数。
66.其中，测试相干系数=振动加速度/激励力，根据采集的激励力信号和振动加速度信号得到测试相干系数。
67.判断模块600，用于判断测试数据相干系数和标准相干系数的大小，如果测试数据相干系数不小于所述标准相干系数，则判定振动加速度信号有效。
68.数据分析模块700，用于根据有效的振动加速度信号，得到头枕杆导套的频响曲线。
69.本实施例的上位机为计算机设备或者集成系统，其可以内置相关弯曲模态测试软件，该软件可以实现本实施例上述各功能模块所实现的测试分析功能。
70.本发明实施例提供一种座椅弯曲模态频率测试系统，其选择测试座椅的头枕杆导套作为激励点，不需要破坏测试座椅发泡层，能够节约测试成本，且能够真实的反映出测试座椅的弯曲模态，从而得到测试座椅的弯曲模态频率，能够在保证测试精确度的基础上，简化测试流程，提高检测效率。
71.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。