傳輸路徑分析（Transfer Path Analysis, 下稱TPA）是一種用于將噪聲或振動問題分解為若干個主要貢獻(xiàn)源的方法。通過對源施加負(fù)載和分析傳遞函數(shù)，進(jìn)而分析目標(biāo)位置的響應(yīng)來識別其中重要的振動/噪聲貢獻(xiàn)者。

為了更好的理解目標(biāo)點處的響應(yīng)，需要介紹一下幾個概念：

1.     源：基本是以力為表現(xiàn)形式，也就是對測試系統(tǒng)施加的負(fù)載。

2.     傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)（頻率響應(yīng)函數(shù)）表征了噪聲和振動如何從源傳遞到目標(biāo)位置。

3.     目標(biāo)點：有噪聲問題的位置。

一、背景介紹

在傳輸路徑分析（TPA）中，需要：

預(yù)先確定源頭的負(fù)載；

計算源和目標(biāo)之間的傳遞函數(shù)。

通過了解源負(fù)載和傳遞函數(shù)，就能夠在目標(biāo)位置計算其響應(yīng)。

1.1傳遞函數(shù)

在下圖中展示了一個簡單的傳遞函數(shù)（P/F）的模型，為了簡化，僅僅畫出了該系統(tǒng)中兩個結(jié)構(gòu)傳聲的傳遞函數(shù)。

其中，P是目標(biāo)點處的聲壓，F(xiàn)是聲源處的激勵。通常在測試中，激勵的力是由力錘或者激振器產(chǎn)生。

這些負(fù)載（激勵）是在原來的聲源不運(yùn)行時施加的，所以它們能嚴(yán)格表征聲源與目標(biāo)點之間的傳遞函數(shù)。

1.2 激勵

激勵力，通常展示為激勵力的頻譜（隨頻率變化或者隨RPM變化），如下圖所示，有兩個激勵，頻率分別隨HZ或RPM變化，可以是力，也可以是聲學(xué)力（體積加速度聲源）。

為了更好的理解激勵與傳遞函數(shù)如何能夠在目標(biāo)點產(chǎn)生響應(yīng)，可以看上圖中展示的公式，目標(biāo)點處的響應(yīng)等于兩個激勵分別與其對應(yīng)的傳遞函數(shù)相乘，再相加就能夠得到，在這兩個聲源激勵后目標(biāo)點處的響應(yīng)（以聲壓表示）。公式中的P1或者P2都是隨激勵頻率的不同而不同的。

如果對于更加復(fù)雜的系統(tǒng)，則通常會有更加多的傳遞路徑。在上述案例中，僅展示了一個方向上的力的激勵，在實際情況中，會有XYZ三個方向的力及對應(yīng)的轉(zhuǎn)動方向，都能對目標(biāo)點產(chǎn)生影響。

二、空氣傳聲與結(jié)構(gòu)傳聲路徑對比

在結(jié)構(gòu)傳聲中，聲源通過對機(jī)械相連的結(jié)構(gòu)來施加力從而傳遞振動產(chǎn)生噪音，如下左圖所示。

在空氣傳聲中，聲源對目標(biāo)點的影響如上右圖所示。

那么到底如何區(qū)分這兩種傳遞方式呢？就只要關(guān)注最初始的激勵是通過什么方式傳遞過來的。不然在上述案例中就很難區(qū)分兩者，因為最終的噪聲都是通過空氣傳遞到目標(biāo)點的。

三、確定/定義傳遞路徑

當(dāng)進(jìn)行傳遞路徑分析時，把源和對應(yīng)結(jié)果系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)的分割是一種很有效的方式，其中，傳遞路徑就是前述兩者分割線直線連接的所有的附件，如下圖所示。

上圖中，將源和對應(yīng)結(jié)構(gòu)分割時，同時將其相連的電機(jī)的四個連接點分隔開，再考慮三個方向的話，那就如上圖所示，共有12條傳遞路徑需要分析。再者，若把電機(jī)和車架作為源，把車廂看做是傳遞對應(yīng)的結(jié)構(gòu)，那么如下圖所示，車廂與源共有5個連接點，因此，共有15條傳遞路徑需要進(jìn)行分析。

上述兩種分析的方式是有較大區(qū)別的，因為這兩種方式需要不同的源數(shù)據(jù)，雖然它們分析的主體基本相同。

那具體測試時，該如何采取正確的分析方式呢？

這主要是要看分析對象具體的連接情況了，若在本案例中，車廂的連接可以進(jìn)行改變，而電機(jī)的固定方式不能改變，在這種條件下，那肯定選擇車廂為接收對象，源為電機(jī)/車架的方式。另外，之前所有的路徑均是指結(jié)構(gòu)傳遞，這里還需要考慮空氣傳聲，如下圖所示：

總的來說，不同的分割形式對應(yīng)不同的傳遞路徑的模型。不同的傳遞路徑，有不同的力和傳遞函數(shù)。

四、TPA結(jié)果分析

確定好路徑之后，并進(jìn)行TPA分析后，就需要對分析進(jìn)行檢討，這里選用最常見的方式，即不同路徑貢獻(xiàn)量分析。

如下圖的結(jié)果，不同的橫條表示貢獻(xiàn)量，越紅說明貢獻(xiàn)量越高，反之越藍(lán)：

隨轉(zhuǎn)速的變化，不同的路徑貢獻(xiàn)量不同，作如下解釋：

頂上第一個橫條：這是在目標(biāo)點位置測得的結(jié)果；

第二個橫條：這個所有分析的路徑的共享量之和；

其余橫條：不同路徑在對應(yīng)RPM下的貢獻(xiàn)量，即力乘以傳遞函數(shù)。

在上圖中，可以發(fā)現(xiàn)：路徑“body:1:+Z”是4800RPM時的最大貢獻(xiàn)者。一般來說，在實際情況中，一般主要貢獻(xiàn)量會有幾條路徑，在該案例中較為特殊，只有一條路徑是貢獻(xiàn)者。

需要指出的是：所有的傳遞路徑的貢獻(xiàn)進(jìn)行求和，理應(yīng)與在目標(biāo)點的測試結(jié)果相同。如下圖所示：

如果計算的結(jié)果與測試的結(jié)果不吻合，說明某些關(guān)鍵的路徑?jīng)]有被準(zhǔn)確識別或者缺少關(guān)鍵路徑的識別等其他問題，若吻合，則說明所有的重要路徑均準(zhǔn)確識別了。