1 引言

汽车已经成为人们日常出行的主要交通工具，除汽车的动力性能外，其乘坐的舒适程度（平顺性）也是乘员评价汽车品质的主要性能之一，因此现代汽车设计不仅要满足一般载货需求，更要注重乘员的乘坐舒适性研究。通常在进行汽车平顺性试验数据处理过程中，要求试验人员掌握随机信号分析的理论基础，熟悉评价指标的计算方法，并且处理的数据量大、处理周期长，因此针对汽车平顺性试验数据处理开发相应的后处理软件，对试验数据进行处理并得到试验分析结果具有实际的工程意义。为此借助数据处理软件MATLAB/GUI（Graphical User Interface），设计汽车行驶平顺性数据处理系统，试验人员只需将得到的试验数据导入该数据处理系统，点击相应操作按钮就可自动获取试验分析结果，能够有效缩短汽车平顺性试验周期。

2 汽车平顺性试验数据处理系统设计

2.1 平顺性试验数据处理系统总体设计

汽车行驶平顺性试验数据处理系统是在MATLAB/GUI的环境下运行，以GB/T4970-2009汽车平顺性评价指标为依据，利用GUI用户可视化操作界面功能，完成汽车行驶平顺性数据处理系统的设计。该系统主要包含随机输入评价和脉冲输入评价两部分，每部分均由输入命令区、数据显示区、评价参考区三部分组成。通过将试验数据（*.txt格式）导入该系统的输入命令区，即可得到各轴向加权加速度均方根植和总加权加速度均方根值，以及最大（绝对值）加速度响应值；并在数据显示区显示各数据曲线；对照评价参考区的参考指标可即时评价汽车在各工况下的行驶平顺性。

（1）定义了多种管理角色：系统设置了设备管理员、普通使用人员以及相关领导等多个角色，便于全方位、多层次协同管理。

2.1.1 随机输入行驶评价指标的计算

根据GB/T 4970—2009《汽车平顺性试验方法》中规定[9]，当振动波形峰值系数＜9时，随机输入行驶试验和脉冲输入行驶试验用加权加速度均方根值和最大（绝对值）加速度值来评价振动对人体舒适和健康的影响[10]。

例如在学习到《詹天佑》一课时，为了使学生们对本文学习更有兴趣，更加主动地跟随教师深入探究相关人物，教师可提前为学生们准备好相关资料，比如詹天佑的人物图像、背景资料以及本文创作的时代背景等等。当学生们对所要学习的内容有一个初步了解时，其中的很多内容会触发学生们的兴趣点，让学生们的多个感官齐齐调动起来，进而引发学生们对本文进一步探究的兴趣。同时，还需注意的是，情境教学的类型有很多种，有音乐情境、图像情境、活动情境、问题情境、语言情境等等，教师要依据学生们的兴趣爱好和教材内容，选择合适的情境类型。

党的十九大报告指出：中国特色社会主义进入新时代，我国社会的主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾。人民需要什么，需要解决什么，这是党面临的主要任务，是党的奋斗目标，党的十九大报告对此指明了方向。生老病死是人生常态，生而快乐、老有所养、病有所医、死而安详，无疑是人民美好生活的具体体现。上述两个案例说明，我国医疗保障还有不如意的地方，30多年医疗改革还存在不够彻底的地方。基于此，对进一步完善我国医疗改革提出如下建议。

“正在实体化的儿童是一个精神的胚胎，他需要自己特殊的环境。”①那么，儿童所需要的特殊的环境是什么？从广义上来说，环境是与幼儿发展相关的周围一切人和事物的总和，包括幼儿园、家庭、和社会的各个方面。狭义的环境概念就是指明显可见的物质环境，这些要素中不包括心理和社会环境以及潜在的一些环境因素②。我从《童年的秘密》中总结出蒙台梭利的环境适宜思想，借此深入探析适合儿童成长的家庭环境。

 

频率加权函数w（f）可用以下公式表示

 

（2）当同时考虑椅面xs、ys、zs这三个轴向振动时，三个轴向的总加权加速度均方值按下式计算

第一，福建小学学校的数量和施教人数逐年增加。“二十九年改制之初，设中心学校875校、国民学校3700校、私立小学586校、共4161校① 原文计算有误，应为5161校。，施教人数小学部514490人。三十年中心学校增为1164校、国民学校增为3782校、私立小学516校、共5462校、施教人数小学部648551人。三十一年中心学校增为1349校、国民学校增为4041校、私立小学468校、共5732校②原文计算有误，应为5858校。、施教人数小学部634562人。”［27］13三年间，小学学校的数量增长了1571所，施教人数仅小学部就增长了120072人。

 

根据表1中加权加速度均方根值与人的主观感觉之间的关系，评定汽车随机输入下的平顺性结果。

 

表1 aw与人的主观感觉之间的关系Tab.1 awRelationship with People’s Subjective Feeling

  

加权加速度均方根值aw/（m/s2）人的主观感觉＜0.315 没有不舒适（0.315～0.63） 有一些不舒适（0.5～1.0） 相当不舒适（0.8～1.6） 不舒适（1.25～2.5） 很不舒适＞2.0 极不舒适

2.1.2 脉冲输入行驶评价指标的计算

根据GB/T 4970—2009《汽车平顺性试验方法》中脉冲输入试验评价规定[9]，最大（绝对值）加速度响应Zmax按下式计算：

 

式中：n—脉冲试验有效试验次数x—最大（绝对值）加速度响应（m/s）2；¨maxi—第 i次试验结果的最大（绝对值）加速度响应（m/s）2。

2.2.1 随机输入评价界面设计

 

表2 Zmax与人的健康影响关系Tab.2 ZmaxRelationship with Human Health Effects

  

最大加速度响应值Zmax/（m/s2）健康危害程度＜31.44 对健康无害（31.44～43.02） 有一定影响＞43.02 危害健康

2.1.3 辅助评价方法

当峰值系数＞9时，用基本评价方法不能完全描述振动对人体的影响，应当采用振动剂量值VDV（m/s1.75）来评价[10]。

 

式中：T—从汽车前轮接触凸块到汽车驶过凸块且冲击响应消失时间段。

加窗平均周期图法基本步骤是将试验得到的加速度数据分成许多连续的区域来减小方差，对每个区域进行加窗（窗函数为Hanning窗函数），防止谱泄露。然后做FFT（快速傅里叶变换）计算，每两个相邻的区域之间有个重叠的区域（重叠率为20%）。把每个区域计算所得的序列先做模计算，然后对所有区域的序列进行求和，最后用这个和除以计算过的功率分布范围就得到加速度功率谱密度[5]。所采用的功率谱密度函数Ga（f）的调用格式[7]为：

根据上述随机输入行驶评价指标和脉冲随机行驶评价指标的计算方法可知，汽车平顺性试验采用总加权加速度均方根值和最大（绝对值）加速度响应值来评价。随机输入下的汽车平顺性评价需要对各轴向加速度测试数据进行加速度功率谱密度计算，加速度功率谱密度的计算精度直接影响最终的试验结果，这正是搭建平顺性数据处理系统的难点。而脉冲输入下的汽车平顺性数据处理则只需要找到每次测试数据中的最大绝对值再求平均值，通过调用abs（x）和max（x）函数就可得到评价结果。和随机输入评价的数据处理相比较，则较为简单。目前对于求功率谱密度最常用的方法由周期图法、分段平均周期图法（Bartlett法）、加窗平均周期图法（Welch法）等。采用周期法求功率谱密度只是一种估计值，容易存在较大方差；而采用分段平均周期法虽然可以使减少方差，但却减小了频率分辨率，数据利用率低；因此可以进一步改进分段周期图法，允许数据之间有一定的数据重叠。即加窗平均周期图法。

2.1.4 平顺性试验数据处理技术

 

式中：Pxx—输入信号Xn的功率谱密度数值序列；f—与Pxx对应的频率序列；pwelch—计算功率谱密度的函数名；Xn—输入的加速度时间历程a（t）；nfft—计算FFT（快速傅里叶变换）的单位宽度；Fs—采样频率，window声明窗函数的类型；noverlap—处理Xn混叠的点数。

对于在数据处理过程中计算功率谱密度时，根据GBT4970-2009中的规定，对数据采集及数据处理参数设置要求其截止频率fc应＞90Hz，有效频率分辨率Δf应＜0.2Hz。因此设定截止频率为fc=100Hz，采样频率fs=2Δfc=200Hz；根据采样定理公式Δt=1/（2fc），确定采样时间间隔为0.005s；设定采样点数N为1024个，可根据公式Δf=1/（Δt·N）确定有效频率分辨率Δf=0.195Hz。

（1）对采集的加速度时间信号a（t）进行频谱分析得到功率谱密度函数Ga（f），并通过相应频率加权函数w（f）的滤波网络得到各轴向加权加速度时间历程aw（t），按下式计算：

2.2 平顺性试验数据处理系统界面设计

随机输入界面控件设计主要包含三个轴向的加速度数据导入按钮、计算结果显示和评价参考区文本框以及数据的图形显示控件。

根据表2中最大加速度响应值与人的健康影响关系，评定汽车脉冲输入下的平顺性结果。

MATLAB/GUI具有强大的数据分析和数据可视化、算法和应用程序开发功能，提供用户简单的可视化操作界面来完成各种复杂的数据处理及分析计算工作。汽车平顺性试验主要分为随机输入试验和脉冲输入试验，平顺性试验所采集的试验数据为加速度信号，因此所设计的随机输入评价界面和脉冲输入评价界面应该包含数据处理功能、数据显示功能和评价参考。随机输入评价界面和脉冲输入评价界面的设计主要分为图形用户的控件布局设计、功能设计、程序设计等。

随机输入界面主要实现的功能是通过导入的各轴向加速度数据进行各轴向加权加速度均方根值和总加权加速度均方根值的计算，并显示各轴向加速度时间变化曲线和功率谱密度曲线，将随机输入行驶评价指标的计算方法进行程序化设计，从而得到随机输入试验的平顺性评价结果，如图1所示。

2)在恒温热风干燥和分阶段控温热风干燥两种方法下，辣椒干燥后的品质相差不大，但是在分阶段控制温度条件下，辣椒达到安全含水率的总干燥时间普遍较短，即其干燥速率较快、干燥能耗较低。试验所得最优的干燥辣椒的工艺是：分阶段控制温度热风干燥，初始温度为45℃，150min后迅速升温至60℃，风速为1.2m/s，辣椒达到安全含水率的总干燥时间为420min。

10月24日，莱阳市人大常委会听取审议了市政府关于市十八届人大二次会议期间代表所提建议办理情况及市政府8个部门关于重点建议办理情况的汇报，首次组织常委会组成人员和10名提出重点建议的代表对市政府及相关部门的汇报进行投票评议。

  

图1 随机输入评价结果Fig.1 The Evaluation Results of Random Input Interface

2.2.2 脉冲输入评价界面设计

脉冲输入评价界面控件设计主要包含Z轴（垂向）的加速度数据导入按钮、最大（绝对值）加速度响应值显示和评价参考区文本框、数据的图形显示控件。脉冲输入界面主要实现的功能是计算导入的Z轴加速度数据的最大（绝对值）响应值，并显示Z轴加速度时间变化曲线和最大（绝对值）加速度响应曲线。

3 汽车平顺性试验数据实例分析

3.1 随机输入试验数据分析

通过点击各轴向加速度数据导入按钮，自动获取该汽车以60km/h驶过水泥路面时汽车质心各轴向加速度时间曲线、加速度功率谱密度曲线、各轴向加权加速度均方根值和总加权加速度均方根值。随机输入试验数据分析结果，如图2所示。从上图可知汽车质心处X轴（纵向）加权加速度均方根值为0.161m/s2，振动频率为5.08Hz时底盘质心处纵向加速度的功率谱密度峰值为0.11m2/Hz-s4；汽车质心处Y轴（横向）加权加速度均方根值为0.153m/s2，振动频率为4.69Hz时底盘质心处横向加速度的功率谱密度峰值为0.09m2/Hz-s4，横向和纵向功率谱密度峰值频率均避开了人体水平振动最敏感频率范围（0.5～2）Hz。汽车质心处Z轴（垂向）加权加速度均方根值为0.438m/s2，振动频率为3.13Hz时底盘质心处垂向加速度的功率谱密度峰值为0.08m2/Hz-s4，同样避开了人体垂直振动最敏感频率范围（4～12.5）Hz。振动质心处三轴向总加权加速度均方根植为0.537m/s2。通过与主观感受评价参考区的数值比对得知，总加权加速度均根值在（0.315～0.63）之间，会引起乘员的不舒适，需要对乘坐舒适性进一步的改进优化。

  

图2 试验数据分析结果示意图Fig.2 Schematic Diagram of Experimental Data Analysis

3.2 脉冲输入试验数据分析

将汽车质心Z轴（垂向）加速度数据导入按钮，自动获取该汽车以60km/h驶过三角形凸块路面时汽车质心Z轴加速度时间曲线和最大（绝对值）加速度响应曲线。脉冲输入试验数据分析结果，如图3所示。从图3可以得知汽车质心处Z轴（垂向）最大（绝对值）加速度响应值为6.873m/s2，通过与健康影响评价参考区的数值比对得知，最大加速度响应值小于31.44m/s2，所以汽车在以60km/h通过三角形凸块路面时，不会影响乘员的健康。

首先，优势特色产业快速发展，奠定了农村一、二、三产业融合发展的良好基础。近年来，各级政府大力培植农业优势主导产业，逐步形成了优质专用小麦、优质稻米、食用菌、蔬菜、奶牛、大闸蟹、冬枣等一批专业化生产基地及优势产业带。

  

图3 Z轴加速度和最大（绝对值）加速度响应曲线Fig.3 Z Axial Acceleration and the Maximum Acceleration Response Curve（Absolute Value）

4 结论

根据GB/T 4970汽车平顺性试验方法和MATLAB/GUI可视化操作界面模块建立了汽车行驶平顺性试验数据处理系统，将随机输入和脉冲输入下的平顺性试验采集的加速度信号导入搭建的平顺性试验数据处理软件中，可快速得到随机输入和脉冲输入下的平顺性试验结果。该数据处理系统操作简单，能够按照汽车平顺性试验方法对试验数据进行分析，极大提高工程技术人员对平顺性试验数据处理的工作效率。

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