虹科技术分享 | 为什么低频的敲击会产生高频的声音？

在学习NVH振动异响故障诊断时，我们时常会听到这样一个概念——

“高频声响，低频发生”

很多技师对此感到疑惑，时常出现概念上的混淆，也不知这一概念对实际诊断到底有什么帮助。那么今日，我们就通过NVH波形，一起来探讨现象背后原因及其应用。

汽车NVH免拆诊断

01

现象认知

“高频声响，低频发生”

字面意思并不难理解，即低频的敲击会产生高频的声音。

原瑞铠老师曾在《汽车维护与修理》2025年6月的免拆诊断专栏中，发表过这样一个案例：

一辆帕萨特车冷机启动后，发动机会发出“叽叽”的异响。测到这个“叽叽”声的频率为6kHz，而经过计算，发现导致“叽叽”声的罪魁祸首，却是“冷却液泵”——转动频率仅约为17.84 Hz。

图1 6kHz的异常“叽叽”声

明明波形上指示的是6kHz的高频异响，为何发声源的转动频率却这么低？

这是很多技师诊断时容易踩的坑，一不小心可能就陷入了“苦找高频发声源”的误区。

那究竟为什么会出现这种现象呢？
 

02

原因探究

其实，出现“高频声响，低频发生”的原因很简单，我们用一个更易于理解的情境来说明：

用打鼓的方式来理解

我们知道，敲击鼓面，鼓会发出“咚咚”声响。

假设一秒敲击一次，即敲击频率是1Hz。此时，我们每秒听到的鼓声却是400Hz（以小型手鼓声为例）。

这是因为，敲击的动作，会让皮质鼓面发生弹性形变。鼓面被敲击的区域会先向下凹陷，随后在自身弹性和张力的作用下快速恢复原状，并因惯性继续向上凸起，如此反复形成机械振动（受迫振动）。这个受迫振动的过程，速度极快（如：可达到一秒400次），随后幅度逐渐变小至停止。

如图2，鼓面振动时，带动鼓腔内空气一起振动，形成驻波放大敲击声，最终形成了“鼓声”。

 

因此，虽然我们最终听到的是更高频的鼓声（现象），但实际导致声音出现的，却是低频的敲击动作（激励）。

 

波形的理解

那么，从波形的角度，又如何进一步理解这个过程呢？

此前直播中，南通同鑫宝马专修店的张晨老师，给大家准备的课后练习题——一段用60分的节拍器录下的声音。如以下两张图：发声频率为1Hz（每秒响一次），产生了约1.4KHz的声音。

图3 发声频率1Hz

 

图4 声音频率1.4kHz

 

如以下音频。使用PicoDiagnostics中自带的【低通过滤】，过滤出1.1kHz以下的声音。此时你是不是听不到“滴滴”声了？没错，这也就说明了这个声响频率确实在1.1KHz以上。

我们将采集到的波形导出为音频，并使用Sonic Visualiser软件打开这段音频。挑选某1次的敲击，放大。如图5，可看到：1次敲击后，伴有多次高频振动。

图5 使用Sonic Visualiser软件打开音频

再放大，选取一个高频振动周期，如图6，测量其周期时间约为:0.00072s, 其频率为1/0.00072s=1388.89 Hz。

与图4中NVH软件显示的声音频率1400Hz相符！

图5 放大单独高频振动周期

 

 

03

诊断启示

至此，相信你也已经很明确了。

低频的敲击是响声出现的源头，但我们听到的声响，其实来自于被敲击物体自身的高频振动。

如：高速振动的鼓面、铁片等

所以，“高频声响，低频发生”的问题，找到异响自身的频率是不够的。想要斩草除根，必须找到激励源头对应的频率。

异响频率好找，使用频谱图即可快速锁定。

那低频激励源呢？用时域图。例如在以下时域图中，可以发现异响发生的频率为18Hz。接下来你就可以利用“异响1秒出现18次”的信息，与发动机内部链轮结构，计算得到那个转动频率与之一致的部件了。（图源：《汽车维护与修理》2025.06 上半月刊-免拆诊断专栏-原瑞铠老师案例）

 

图6 异响1秒18次

 

作者介绍

  陈国飞 

 

汽车售后事业部负责人，虹科高级工程师，17年汽车售后诊断技术经验。精通示波器诊断和噪音振动检测技术，善于解决汽车诊断的疑难杂症。