加速聲品質(zhì)的分析方法初探

楊光

摘要：本文主要介紹了加速聲品質(zhì)的主觀評(píng)價(jià)和客觀評(píng)價(jià)方法。首先通過(guò)具體的加速聲感知，確認(rèn)了加速聲品質(zhì)的主觀評(píng)價(jià)維度。其次確認(rèn)了客觀評(píng)價(jià)參數(shù)。最后按照感知層、客觀指標(biāo)層、機(jī)理層、結(jié)構(gòu)層的邏輯順序?qū)χ笜?biāo)進(jìn)行分解，形成了加速聲品質(zhì)的優(yōu)化依據(jù)。

關(guān)鍵詞：聲品質(zhì)；主觀評(píng)價(jià)；客觀指標(biāo)

1 引言

傳統(tǒng)的噪聲控制只強(qiáng)調(diào)聲壓級(jí)的大小，認(rèn)為噪聲越低越好，隨著研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的聲壓級(jí)不足以描述汽車(chē)噪聲的全部特征，聲品質(zhì)的作用日益突顯而加速聲品質(zhì)作為整車(chē)聲品質(zhì)的重要組成部分，已逐漸成為汽車(chē)行業(yè)研究的熱門(mén)課題。

2加速聲品質(zhì)評(píng)價(jià)方法

2.1主觀評(píng)價(jià)方法

結(jié)合加速聲品質(zhì)評(píng)價(jià)識(shí)別的主要特征[1]和傳統(tǒng)NVH評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)，制定車(chē)內(nèi)噪聲總體響度、低沉度、純度凈、運(yùn)動(dòng)感四個(gè)維度用于加速工況下的聲品質(zhì)評(píng)價(jià)。

加速聲品質(zhì)主觀評(píng)價(jià)術(shù)語(yǔ)定義：

a）總體響度：主觀上感受到的加速過(guò)程中車(chē)內(nèi)聲音的總體音量感，即聲音的大小。

b）純凈度：加速過(guò)程除主階次或特征音（如：調(diào)制感）以外，不希望有別的雜亂無(wú)章的聲音，如敲擊、嘯叫、共振、風(fēng)噪、泄露等。

c）低沉度：對(duì)于加速噪聲音色的評(píng)價(jià)，除低頻能量構(gòu)成外，更多來(lái)源于低階次噪聲之間的配比。以常見(jiàn)四缸發(fā)動(dòng)機(jī)為例，二階次能量占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，表現(xiàn)出低沉感；四階次能量占主導(dǎo)，表現(xiàn)出明亮、輕快感。

d）運(yùn)動(dòng)感：由調(diào)制產(chǎn)生，兩個(gè)聲音的頻率特征相近時(shí)，人耳不能區(qū)分各自的聲學(xué)特征，表現(xiàn)為上下波動(dòng)的聲音。是某些運(yùn)動(dòng)型車(chē)輛為體現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)特性人為設(shè)計(jì)的一種特征聲音。

2.2客觀評(píng)價(jià)方法

通過(guò)對(duì)主觀評(píng)價(jià)維度的聲特征進(jìn)行分析，尋找可能與主觀維度相關(guān)的聲品質(zhì)指標(biāo)，以主、客觀關(guān)聯(lián)性強(qiáng)弱為根本依據(jù)，篩選與主觀感知維度關(guān)聯(lián)性較高的客觀參數(shù)作為量化指標(biāo)[2]。最終選取響度控制線、語(yǔ)言清晰度、低階次能量配比、調(diào)制四個(gè)加速聲品質(zhì)的客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)。

3加速聲品質(zhì)優(yōu)化方法

加速聲品質(zhì)主要受動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)噪聲、路噪、風(fēng)噪的影響。對(duì)加速聲品質(zhì)進(jìn)行貢獻(xiàn)量分解，形成從感知層、客觀指標(biāo)層、機(jī)理層、結(jié)構(gòu)層的分解過(guò)程，如圖1所示。由于響度及語(yǔ)音清晰度的控制技術(shù)較為成熟，因此不做詳細(xì)介紹。在此主要介紹二四階噪聲占比和調(diào)制控制的方法。

3.1低階次能量配比

低沉度是加速聲品質(zhì)非常重要的聲品質(zhì)特征，用低階次能量的配比來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)于常用的四缸發(fā)動(dòng)機(jī)而言，主要控制二四階噪聲能量的配比，通過(guò)二、四階次線性擬合線區(qū)間設(shè)計(jì)來(lái)獲取所追求的加速聲品質(zhì)特征，當(dāng)二階能量在加速過(guò)程中占主導(dǎo)時(shí)，車(chē)內(nèi)加速聲將出現(xiàn)低沉有力的特征，當(dāng)四階能量占主導(dǎo)時(shí)，車(chē)內(nèi)加速聲將出現(xiàn)輕快明亮的特征。

3.1.1二、四階配比結(jié)構(gòu)傳遞控制

結(jié)構(gòu)噪聲開(kāi)發(fā)中，更多的是通過(guò)隔振系統(tǒng)對(duì)振動(dòng)的衰減及車(chē)身傳遞函數(shù)的控制，來(lái)減小結(jié)構(gòu)噪聲對(duì)車(chē)內(nèi)的貢獻(xiàn)，要通過(guò)結(jié)構(gòu)噪聲的傳遞來(lái)調(diào)節(jié)車(chē)內(nèi)二、四階的配比非常復(fù)雜，在進(jìn)行車(chē)內(nèi)調(diào)音時(shí)，通常不會(huì)使用結(jié)構(gòu)聲的控制來(lái)達(dá)到對(duì)二、四階車(chē)內(nèi)噪聲配比的調(diào)節(jié)。

典型案例，某SUV在加速過(guò)程中3300rpm以前整體聲特征較為低沉，3300rpm以后整體聲特征較為明亮。通過(guò)排查確認(rèn)3300rpm以前是由于排氣四階噪聲與多個(gè)結(jié)構(gòu)模態(tài)存在100Hz-200Hz的低頻共振而導(dǎo)致的整體低沉感。通過(guò)優(yōu)化消聲器結(jié)構(gòu)降低中低轉(zhuǎn)速排氣四階噪聲的貢獻(xiàn)量，很好的解決了該問(wèn)題。優(yōu)化后經(jīng)主觀評(píng)價(jià)確認(rèn)加速聲特征整體明亮，且低轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速聲特征較為統(tǒng)一，見(jiàn)圖2。

3.1.2 二、四階配比進(jìn)氣系統(tǒng)空氣聲控制

根據(jù)車(chē)內(nèi)加速聲品質(zhì)的需要，可以針對(duì)性的對(duì)進(jìn)氣口噪聲的二階和四階能量占比進(jìn)行調(diào)節(jié)，再通過(guò)空氣聲傳遞至車(chē)內(nèi)，使車(chē)內(nèi)有不同的加速聲品質(zhì)特征，是車(chē)內(nèi)加速聲品質(zhì)調(diào)音的常用手段之一。

使用進(jìn)氣仿真軟件，對(duì)進(jìn)氣口噪聲進(jìn)行仿真，對(duì)空濾器容積、管路、消聲腔等結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可得到不同的能量配比。

3.1.3 二、四階配比排氣系統(tǒng)空氣聲控制

根據(jù)車(chē)內(nèi)加速聲品質(zhì)的需要，可以針對(duì)性的對(duì)排氣口噪聲的二階和四階能量占比進(jìn)行調(diào)節(jié)，再通過(guò)空氣聲傳遞至車(chē)內(nèi)，使車(chē)內(nèi)有不同的加速聲品質(zhì)特征，是車(chē)內(nèi)加速聲品質(zhì)調(diào)音的常用另一手段。

使用排氣噪聲仿真軟件，對(duì)排氣口噪聲進(jìn)行仿真，對(duì)排氣管路結(jié)構(gòu)、消聲器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行匹配，從而得到不同的低階次能量占比。

3.2調(diào)制

通過(guò)加速半階次噪聲的增加，增強(qiáng)中低頻段聲音的調(diào)制，從而使加速噪聲出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)感的聲品質(zhì)特征。

常見(jiàn)的中低頻聲音調(diào)制方法包括如下三種：

a）進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的調(diào)音：通過(guò)進(jìn)排氣歧管、排氣管等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)進(jìn)排氣噪聲中的半階次成分或者增強(qiáng)進(jìn)排氣結(jié)構(gòu)共振，產(chǎn)生較強(qiáng)的調(diào)制感。

b）氣流脈動(dòng)式調(diào)制：由于進(jìn)氣系統(tǒng)近場(chǎng)噪聲存在較強(qiáng)的調(diào)制特征，使用一根管子將進(jìn)氣系統(tǒng)的噪聲引入車(chē)內(nèi)，使車(chē)內(nèi)有較強(qiáng)的調(diào)制感，如福特、保時(shí)捷應(yīng)用的Sound Symposer和Sound Pipe（自然吸氣也有使用）技術(shù)。

c）主動(dòng)發(fā)聲產(chǎn)生調(diào)制：例如結(jié)構(gòu)激振式、音響式音色增強(qiáng)式系統(tǒng)。

4結(jié)論

本文以加速聲品質(zhì)主客評(píng)價(jià)的觀發(fā)展現(xiàn)狀為切入點(diǎn)，通過(guò)對(duì)加速聲感知的調(diào)研，歸納聲品質(zhì)的主觀評(píng)價(jià)維度?；谥饔^評(píng)價(jià)維度制定客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)，并結(jié)合客觀數(shù)據(jù)庫(kù)和主觀評(píng)價(jià)分析對(duì)客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)的限值加以規(guī)定，使主客觀的關(guān)聯(lián)性有較大提高，具備較強(qiáng)的可操作性。

通過(guò)對(duì)加速聲品質(zhì)各客觀參數(shù)進(jìn)行貢獻(xiàn)量分解，形成從感知層、客觀指標(biāo)層、機(jī)理層、結(jié)構(gòu)層分解過(guò)程，為加速聲品質(zhì)的性能優(yōu)化提供指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]毛東興 車(chē)內(nèi)聲品質(zhì)主觀評(píng)價(jià)與分析方法的研究 同濟(jì)大學(xué)博士論文 2003

[2]汪念平，陳劍，鐘秤平 汽車(chē)聲品質(zhì)分析方法與評(píng)價(jià)流程 汽車(chē)工程 2007，29（9）