图1 活动图显示允许用户分析任何路径、转速或频率的贡献，以及不同的分析工况

传统的工作路径分析（TPA）方法通常无法识别出振动的根本原因且不能给出NVH问题的相应修改方案，LMS OPAX提供了一个突破性解决方案，其精度与常规的TPA方法相当，并且计算效率可以与传统的工作路径分析方法相媲美。

常规传递路径分析（TPA）具有很好的普适性，在汽车、航空和其他制造工业的NVH问题研究中应用比较广泛。振动和辐射噪声从源到接收器的传播方式包括通过结构连接的传播以及通过空气的传播，最终到达驾驶员的耳朵。在TPA分析中，这些传播方式以噪声传递函数NTF表示，即对应每个振动路径，接收器处的输出与输入载荷和力的精确比值。NTF不仅能够详细描述振动路径，而且可以对这些路径的贡献大小进行分析和排序，是NVH测试中识别振动根源的最准确的方法之一。此外，工程师还能够利用计算机模型快速估计可能的修改方案，因此避免了对样车的多次修改和重复测试，走出“尝试——错误——尝试”的循环。

TPA测试

常规TPA 的主要缺点是对所有传递路径进行NTF量化需要很长的时间。例如，在汽车NVH测试中，不仅必须移除发动机和悬置，而且还要进行繁琐的仪器安装，包括采用扬声器再现空气传播的发动机噪声，将激振器放置在发动机与车架的连接处以对结构进行激振等。然后测量接收器（此例中接收器是车辆内部的麦克风）位置处的NVH水平。要利用上述测量结果来精确地确定NTF，需要给出悬置在不同频率和载荷下的悬置刚度曲线。如果我们不能从零部件供货商处得到此信息（经常是这样），则必须进行另外的测试和分析，以生成该曲线（通常需要对此类型测试有专业经验的第三方测试公司来进行）。此外，还需要单独测试发动机在加大载荷和减小载荷时引起的噪声水平。

由于上述各种测试的复杂性，整车的TPA分析一般需要两周或更多的时间来完成，耗费的时间太长，从而影响汽车研发进度，延迟新产品的发布，不利于在激烈竞争中抓住市场机遇。

图2 表格总览方便用户观察为不同载荷识别方法设定的数据组的完整性，且便于计算出的载荷与源数据组放在一起验证

工作路径分析（OPA）

为了避免NTF测试的时间延迟，一些公司选用仅利用响应数据的TPA方法，也称为“工作路径分析 （OPA）”。不同于NTF，此方法的特点是：以振动和噪声能量的传递作为传递率，即接收器处与声源处的加速度或声压的比值。利用发动机与车身连接点处的加速度计测量振动加速度。发动机舱内的声学测量通过固定在发动机附近的麦克风来实现。接收器处（例如车辆轿厢）的麦克风测量这些组合结构的响应噪声，以及声音中的空气传声部分。

此方法的主要优点是速度快，所有的测量都可在车辆运行中完成，即通过对工作负载发动机的一个或多个连续的测试得到，而不需要悬置刚度数据。仅利用响应数据的TPA测量值包括加速度、振动压力和声压级。因此，一个完整的测试循环通常可以在一天内完成，远比常规TPA方法（需要两周的时间）快得多。另一方面，只利用响应数据的TPA方法是有风险的、不准确的。不同测点的加速度之间可能存在耦合，从而丢弃一些连接点的测量值。此外，传递率会随物理载荷施加位置的不同发生显著的变化。因此，仅利用响应数据的TPA远没有常规TPA精确，并且个别的振动路径经常被错误地识别为关键路径，或被完全忽略。

工作路径分析方法的最大缺点是：它不能像常规TPA一样进行假设路径的分析，来发现合适的噪声解决方案。而是必须修改个别的部件、悬置以及车上的刚性连接，并进一步测试直至找到解决方案（如果该解决方 案存在）。因此，尽管单次工作路径测试本身仅需要一天时间，而所需的多种样车循环在一些情况中则要花费数月完成，但从一开始就受虚假辨识结果的困扰。

图3 使用参数化模型和频响函数（FRF），LMS OPAX明显地加速车辆车厢内声学和振动现象各自的溯源过程

OPAX方法

为了解决上述两种方法的局限， LMS国际公司创新性地开发了LMS Test.Lab OPAX方法，其精度与常规的TPA方法相当，并且计算效率可以与仅利用响应数据的TPA方法相媲美。OPAX方法的精度比工作路径分析要高，因为与常规TPA方法一 样，OPAX使用NTF和物理载荷来评估单个振动路径，能精确识别NVH问题的根源。同样，工程师也可以利用OPAX方法提供的NTF和载荷，研究NVH问题的可能解决方案——通过在CAE软件中修改部件特征来实现。

然而，与常规的TPA不同，OPX方法可以在不改变车辆的发动机和悬置位置的情况下进行NTF测量。该方法使用互易原理进行测量，例如通过扬声器激励目标结构，测量安装在发动机上的多组振动传感器及发动机周围的麦克风的响应。正如只利用响应数据的TPA方法一样，这些测量值可以直接在工作测试完成后得到，于是几乎不影响所需的总时间。同时，使用OPAX无需提供悬置刚度，它可以完全从软件模型中计算出来。所谓的频带估算模型主要用于表示结构刚性连接（如螺栓连接或焊接），而对于柔性悬置，例如橡胶衬套则用单自由度（SDOF）模型表示。

OPAX并不意在取代常规的TPA方法，在评估零部件级而非整个系统的噪声和振动性能时，常规TPA仍是惟一的选择。同时，在关键空间（如车辆乘员舱或机器封闭件）的面板声反射研究中，常规TPA是迄今为止进行声源量化的是最精确的方法。

为将OPAX与其他的方法进行基准测试对比，LMS国际公司在起亚汽车公司使用这种方法对某6缸4?L发动机车辆节气门全开工况下的280Hz轰鸣噪声进行了研究。在此之前，另一家公司使用只利用响应数据的TPA方法在降低噪声水平方面的尝试并不成功；他们使用该方法进行了历时4个月的三轮优化循环后，建议起亚汽车公司重新设计发动机，但此方案不可行，因为它可能延迟车辆的发布日期，产生高昂的代价。所以，最终这家韩国车辆制造商请LMS工程师来解决问题。

在使用OPAX 解决上述噪声问题时，LMS工程师在驾驶舱内（驾驶员右耳噪声最显著的位置）放置了两个扬声器，且用8个振动传感器和6个麦克风测量了发动机机壳下的响应。彩色图结果给出了各结构以及空气传声路径的贡献，清晰地显示了噪声源的罪魁祸首——发动机3次谐振导致的发动机机壳下的声共振，而先前工作TPA测试无法识别出来。利用OPAX仅通过一天时间的单次试验，就直接识别出了问题所在，这使得起亚汽车公司的工程师们非常惊讶。果然，通过对样车进行简单的调整，轰鸣噪声被完全消除。最终，起亚汽车公司在他们的车上实施了这种相对节约成本的修改方案。