使用3D Xtra系统获取滚动轮胎的3D工作变形，揭示噪音来源
在不同的驾驶条件下，滚动轮胎会在车厢内外产生大量的噪音(NVH)，这种噪音必须解决掉的三大理由：
` 滚动轮胎产生的路面噪音会降低车乘体验，并会干扰道路沿线的居民。
` 许多关注市区噪声的国家预计会出台有关限制轮胎噪音的新规定。
` 电动汽车因没有内燃机噪音的优势，有可能因为轮胎噪音而大打折扣。
因此，为了控制轮胎噪声，更好地理解产生噪音的动力学机制至关重要，这就需要精确测量旋转轮胎表面的振动特性。
采用简单麦克风来量化汽车内外的噪音幅值的传统测量方法，几乎无法提供关于噪音来源的详细信息。即使将加速度计放置在关键测量位置，也不能满足获取精确振动特性所需空间和频率分辨率的要求。
基本上，传统的NVH测量方法无法解决该问题。
测量方案-非接触式3D全场扫描式测量系统
对于轮胎的模态测试，全场扫描式激光测振仪PSV-500是理想工具，而具有超强光学灵敏度的Xtra系统更具有显著优势，无需任何表面预处理，便能直接测量轮胎的黑色橡胶表面。
这里，Polytec的Xtra扫描式激光测振仪所测量的旋转轮胎转速相当于驾驶时速100 km/h。
Polytec公司最新开发的Xtra激光测振系统，使用红外激光源，尤其适合反光不良表面的振动测量。Xtra系统的激光安全等级II级，人眼安全。系统另配有可见定位激光，便于激光点精确定位。Xtra系统可测量的最大振动速度比标准的氦氖激光系统提高了2.5倍，达30米/秒。
如今，Xtra扫描式激光测振技术的可以更简单地获取旋转轮胎的振型，从而更快更准确地获知轮胎的噪音来源。
三个扫描头安装在同一机架上(见右侧)。左侧是滚动试验台，上边是轮胎，下边是电机。最左侧的反射镜用于简化扫描头的重新定位。
试验装置
为了验证新型3D Xtra振动测量系统在改进和简化获取真实滚动轮胎的振动特性数据的能力，我们特建立了一个实验室版“滚动试验台”。
最基本的测试固件包括一个直径25厘米的小轮胎，其在电动传动轴上滚动。将3D Xtra 测振系统的三个扫描头安装在同一机架中，机架靠近试验台。当测量区域覆盖轮胎的位置发生改变时，这种机架可简化扫描头的重新定位。最左侧的大反射镜也是为了便于在不用移动机架的情况下，来测量轮胎的不同位置。
通过这种简单测量装置所获取的测试结果，与在商用滚动试验台上测量真正汽车滚动轮胎所得到的测试结果相似。
图2显示的是所有扫描点在三个方向上的平均频谱(分别用三种不同的颜色标出)。
图3显示的是将坐标刻度放大后，频率从200Hz到400Hz的频谱细节图，从频谱图中很容易发现其梳状特征，这在3D Xtra 测振系统所进行的滚动轮胎试验中也可观察到这种特性。这种梳状谱图的峰值在轮胎转速的倍数时出现。对于胎面花纹的轮胎而言，这可解释为胎纹（和中间的气袋）与路面的周期性接触所致。
显然，使用这种测量装置可以观察在不同的速度和不同的负载条件下，胎面设计对轮胎结构共振的影响。
轻松获取轮胎振型
使用Xtra扫描头可测量更大滚动表面。当第一部分测量完成后，扫描头重新定位后再测量第二部分。通过内置的距离传感器获知已知参考点的坐标位置，可获知第二次测量区域与第一次测量区域的相对位置。这样，通过坐标转换就可将所有被测区域的测试结果拼接在一起，构成完整的振型动画。
在反射镜的帮助下，还可将轮胎侧面的振动数据拼接在内。通过这种拼接技术，Xtra系统能快速获取整个轮胎的振型。尽管黑色轮胎快速旋转且表面积较大，Xtra系统却始终保持了极佳的信噪比（SNR）。
图4为分别在396Hz和468Hz时的轮胎振型，可以清晰地观察到几个峰值的典型模式。在商业轮胎试验中也得到了类似的结果。
综上所述，使用采用红外激光的3D Xtra 扫描式激光测振仪，可以清晰地显示快速滚动轮胎表面的频谱和振型，提供轮胎表面振动特性的重要信息，而轮胎表面振动正是噪音源头。将这些精确的测量结果结合轮胎的仿真模型，来改进优化轮胎的FE模型，在设计阶段将轮胎的噪声降到最低。
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