汽車空調HVAC總成噪聲測試方法及異音分析

康家勇

（奇瑞汽車股份有限公司試驗和整車技術工程院， 安徽蕪湖 241006）

目前， 隨著人們物質生活的提高， 消費者對汽車空調舒適度要求也越來越高， 而對于噪聲這顯性的評價要求更高。 為了使汽車空調在噪聲舒適度方面有所提高， 對于單體部件的要求也更加嚴格， 因此在新產品研發初期階段， 應根據產品的自身特點和結合整車狀況， 制定合理有效的測試方案及方法， 加強產品開發初期驗證的充分性。

1 試驗介紹

由聲學知識可知， 為了模擬人耳聽覺在不同頻率下有不同的靈敏性， 在聲級計內設有一種能夠模擬人耳的聽覺特性， 就是將電信號修正為與聽感近似值的網絡， 這種網絡叫作計權網絡。 通過計權網絡所測得的聲壓級， 已不再是客觀物理量的聲壓級（叫線性聲壓級）， 而是經過聽感修正的聲壓級， 叫作計權聲級或噪聲級。 計權（又叫加權） 參數是在對頻響曲線進行了一些加權處理后測得的參數。

為了更真實地反映人的主觀聽感， 對低頻和高頻都加以適度的衰減， 這樣中頻便更突出。 把這種加權網絡接在被測器材和測量儀器之間， 于是器材中頻噪聲的影響就會被該網絡 “放大”， 換言之，對聽感影響最大的中頻噪聲被賦予了更高的權重。根據所使用的計權網不同， 分別稱為A聲級、 B聲級和C聲級， 聲級計單位記作dB （A）、 dB （B） 和dB（C）。 A計權聲級是模擬人耳對55 dB以下低強度噪聲的頻率特性； B計權聲級是模擬55 dB～85 dB的中等強度噪聲的頻率特性； C計權聲級是模擬高強度噪聲的頻率特性； 三者之間的主要區別是對噪聲低頻成分的衰減程度不同， A衰減最多， B次之， C最少。 A計權聲級由于其特性曲線接近于人耳的聽感特性， 因此在噪聲測量中應用是最廣泛的一種； 所以， 這里我們所說的汽車空調HVAC總成的噪聲評價， 也是采用A聲級來進行評價噪聲的量。

圖1所示的方框圖是聲音信號的輸入轉換過程。即由傳聲器將聲信號轉換成需要的電信號， 此時的信號是比較微弱的， 為了能夠推動下一級電路， 需要將信號進行放大， 然后根據儀器的量程范圍， 再將信號通過衰減器轉換成合適的信號 （衰減器實際上也就是量程轉換開關的一種）， 再將信號放大來推動下一級電路。 在此， 為了能正確地反映被測對象的實際狀態， 必須對所測量的值進行修正 （也就是加權）， 即在測量噪聲時還需要通過一個與聽覺頻率特性等效的濾波器。

2 試驗要求

1） 試驗室內的本底噪聲值與被測樣件的噪聲值差值應不小于10 dB （A）。

2） 試驗室內的環境條件通常情況下按照常溫條件， 額定工作電壓按QC／T 413—2002中4.1的規定進行， 特殊條件可按照實際檢測需求進行設定。

3 具體操作方法及要點

1） 測試前首先打開測試軟件界面， 利用聲級校準器 （可產生頻率為1 000 Hz， 聲壓級為94 dB的恒定聲壓級， 精度為±0.3 dB） 將測試儀器進行校準； 然后確保試驗室內無任何的發聲源、 關好隔音門、 無外界干擾的條件下， 對試驗室內的本底噪聲進行測試并做好記錄。

2） 將被測試的樣件固定在圖2所示的測試臺面上， 傳感器按照圖3所示進行布置。 然后利用直流穩壓電源給樣件通入額定工作電壓 （鼓風機工作時的端電壓， 不是穩壓電源設備的顯示值， 因此， 一定要用萬用表進行核對）， 其次， 需要確認HVAC總成內的運動機構功能正常與否， 要采用與之相匹配的控制器對HVAC總成內的各個模式進行調節， 觀察是否能夠正常工作， 同時， 在通過用控制器調節的過程中， 需要注意觀察各風門動作情況及電機運轉時是否有異常聲音產生， 在此過程中我們通過耳朵的聽覺來感受是否有不舒服的聲音。 在這里需要強調兩點： 第一， 我們在聽的時候， 耳朵與被測樣件需要保持有一定的距離 （推薦1 m） 及角度 （推薦45°）； 第二， 被測樣件在各個模式下的各個方位都要聽。

4 異音判斷方法

1） 主觀評價 在試驗室內若發現被測樣件有異常聲音時， 首先我們讓被測樣件在額定工作電壓下運行20 min， 也就是進行預熱處理， 若預熱后，異音依然存在的話， 再看一下頻譜是否有異常， 若頻譜顯示也異常 （排除軟件自校準錯誤等）， 那就可以斷定這個被測樣件肯定是有問題的； 若主觀感受有異常聲音， 但是頻譜顯示正常， 對此， 對于比較難以斷定的異常聲音， 建議可多人進行辨別， 進行評審決定。

2） 軟件頻譜分析 （案例分析） 若發覺異常噪聲后， 建議按圖4的要求進行頻譜分析， 計算最大的相鄰頻帶噪聲差值。 并進入試驗室， 將噪聲測試探頭的位置放在感覺異常噪聲最明顯的位置， 重新進行測試、 計算最大的相鄰頻帶噪聲差值。

觀察40 Hz～10 kHz的頻帶內是否有類似圖4形狀的尖峰波形頻譜， 分別計算出峰頂與左右峰谷的相鄰頻帶噪聲差值DL和DR， 取左右兩側最大差值作為相鄰頻帶噪聲差值D。 左右峰谷的相鄰頻帶噪聲差值的計算方法為： ①D2＜D1則D=D1（見圖4a）； ②D2≥D1則D=D1+D2（見圖4b）。 異音值判斷可參考表1， 異音類型可參考表2。

表1 異音值判斷

表2 異音類型

5 異常問題處理方法參考

若測試過程中出現異常現象， 首先根據具體問題具體分析， 不能盲目下結論， 譬如： 若噪聲值超標、并且無異常聲音和頻譜異常現象， 我們首先應考慮軟件有無問題（仔細檢查通道各參數設置， 量程有無自校準等）， 其次檢查測試電壓是否過高， 再次， 檢查傳感器是否受潮等， 所以一旦出現異常現象， 我們首先從試驗室自身查， 然后再考慮外界的干擾。

外界干擾現象排查： 試驗過程中或試驗前檢測背景噪聲時， 若發現頻譜間斷性變化 （圖4）， 應檢查試驗室周圍有無震源， 若發生有震源， 當震源停止時， 頻譜趨于正常， 即可說明此試驗室隔震措施防護不當， 應及時進行整改 （建議在試驗室周圍，通過深坑的方式進行隔震）。

6 結束語

基于上述的分析， 異音的判斷主要是靠主觀聽覺和頻譜分析， 而噪聲合格與否， 需結合3個方面來分析： ①噪聲值是否滿足要求 （判定標準為產品技術要求）， 例如： 一個新開發的樣件， 測試M1、M2位置點的噪聲值分別為66.5 dB （A）、 67.3 dB（A）， 而要求為66 dB （A）， 從測試數據看M1點只差了0.5 dB （A）， 但結果判定仍然不合格； ②主觀聽覺無異常； ③頻譜顯示無異常。 只有這3個條件同時滿足時， 我們才可以判定噪聲合格。 另外， 噪聲測試過程中， 需要在不同的角度和位置來聽是否有異常聲音， 若發現某部位有異音（低頻的“嗡嗡”聲）， 可用手去觸摸， 感覺是否有共振等現象。 這些分析主要來源于筆者的長期實踐， 因此， 噪聲方面的測試一定要仔細、 認真、 多聽、 多觀察， 善于發現問題和分析解決問題， 相信這對以后的工作會有很大的幫助。