Frequency Sweep Excitation Test Track  

– A test track to identify NVH problems in cold climate –  

The behaviour of a vehicle and its parts changes with temperature, for example seals become stiffer as the temperature drops. The effect of temperature will not only alter the dynamic behaviour of the car but also affect the acoustic properties. Examples of NVH problems that are more pronounced  in cold climate are squeak and rattle. An  important part of cold climate testing  is to  identify parts that squeak and rattle. Especially disturbing sources inside the car cabin are of great interest to address. In cooperation between  IceMakers, Colmis, CASTT and Luleå University of Technology a new test track has been developed. The aim of the new test track named Frequency Sweep Excitation Test Track is to identify NVH problems in cold climate.   

  The  basic  idea  behind  the  Frequency  Sweep Excitation Test Track  is that a vehicle travelling along  the  test  track with a  constant  speed will be exposed to a constant force with a changing frequency.  The  excitation  frequency  increases (or  decreases)  as  the  vehicle moves  along  the track.  The  force  is  created  from  the  obstacles mounted  on  the  test  track.  Since  the  distance between  the  obstacles  varies  along  the  test 

track  a  frequency  sweep  is  achieved.    If  the distance  between  obstacles  increases  or decreases  a  frequency  that  decreases  or increases  correspondingly  results.  The amplitude of the force will however be constant independent of the current excitation frequency. Due to the varying frequency a noise source can be  attributed  to  a  certain  frequency  which facilitates the work with correcting them. 

  

   Because  the  frequency  varies  in  a controlled  manner,  various  noise sources  inside  the  car  can  be detected, located and identified in a systematic way. Currently, the work is  less  systematically  using wooden step  tracks  which  only  excite  one frequency  at  a  time  and cobblestone  tracks,  which  cause  a randomly  varying  force.  The Frequency  Sweep  Excitation  Test 

Track  generates  a  more systematically  process  with  better opportunity  for  repeatability  and ability to control both the amplitude and  frequency  of  the  force  as well as  assuring  that  a  given  frequency range is excited during the test. The Frequency  Sweep  Excitation  Test Track  is  a  complement  to wooden step  tracks,  cobblestone  tracks  and twist hills.   

 

During the development process a number of different versions of the Frequency Sweep Excitation Test Track  have  been modelled  and  evaluated  in Matlab.  The  goal  has  been  to  achieve  a  test  track  that excites  the  vehicle with  a  linearly  increasing  (or  decreasing)  frequency.  A master  thesis  project  has investigated the influence of the shape of the obstacles on the force between the obstacle and the tyre.   

  

  A prototype of  the Frequency Sweep Excitation Test Track was built and evaluated at IceMakers testing ground  in 2010. The development of the new test track  is a cooperation project between IceMakers,  CASTT  and  Division  of  Sound  and Vibration at Luleå University of Technology. The prototype  track  is  100 m  long  and  consists  of some  300  obstacles.  If  the  vehicle  travels  at  a speed of 40 km/h the frequency range is 6‐40 Hz. If the speed increases to 100 km/h the frequency range changes to 15‐100 Hz.        

Prototype  of  the  Frequency Sweep  Excitation  Test  Track built  and  evaluated  at IceMakers’  testing ground,  in Arjeplog, Sweden.    

  

           

             

Preparation  of  the  test  track for  a  new  day  at  the  testing ground. 

A  car  being  equipped with  a triaxial  accelerometer  for  a test  run  on  the  Frequency Sweep Excitation Test Track.   

  The  major  advantage  with  the Frequency Sweep Excitation Test Track is that it more quickly can detect, locate and  identify  the  natural  frequencies, weaknesses,  squeak  and  rattling compared  to  the  test  tracks  available today.         

The figure below shows a result from a measurement on a vehicle driving 50 km/h along the Frequency Sweep Excitation Test Track. The lower graph shows the acceleration in vertical direction as the vehicle drives  along  the  test  track.  The  upper  graph  shows  a  spectrogram  of  the  acceleration  signal. At  the beginning of the test track the excitation frequency is 50 Hz which drops to 8 Hz at the end of the track.   

  

Measurements being performed at  the  Frequency  Sweep Excitation Test Track.  

 

Contact: If you are interested in information about the Frequency Sweep Excitation Test Track please contact:  

 Luleå University of Technology (www.ltu.se) Roger Johnsson, E‐mail: roger.johnsson@ltu.se