海拔高度對機動車喇叭裝車性能的影響研究

摘要：機動車喇叭的裝車性能是汽車強制認證中的重要內容。根據依據GB15742—2019《機動車用喇叭的性能要求及試驗方法》規定的試驗方法，選取了不同的海拔高度作為變量，進行了機動車裝車喇叭聲壓級測試。根據測試結果，擬合相關數據曲線，確定機動車喇叭聲級與海拔高度變化之間的相關關系，揭示了機動車喇叭聲壓級隨海拔高度變化的規律，即海拔每下降100m，喇叭聲壓級降低0.16db。研究結論也進一步豐富了機動車喇叭檢測的內容，為相關檢測和標準修訂工作提供了新的視角和補充。

關鍵詞：機動車喇叭；聲壓級；海拔高度

中圖分類號：U461收稿日期：2024-11-11

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2025.01.029

1前言

隨著社會經濟的不斷發展，各種道路交通工具變得越來越普及，道路上汽車產生的噪聲對城市居民的生活產生了較大影響。科技的不斷進步，致使汽車的功能不斷優化升級，汽車功率越來越大，故產生的噪聲也日益增加，大致占整體交通噪聲的80%[1]。

機動車喇叭噪聲作為汽車的主要噪聲源，對環境噪聲污染產生了一定的影響。機動車檢測中，喇叭聲級作為汽車性能的重要檢測指標，保證喇叭聲級維持在一定的范圍內，能夠在源頭上降低和減小汽車對環境造成的噪聲污染，這促使汽車制造廠商在設計制造汽車時，需要密切關注相關的制造技術。

國家強制性標準GB15742—2019《機動車用喇叭性能的性能要求及試驗方法》對機動車喇叭聲級檢測提出了明確的規定，并給出了相關的性能檢測方法及對應的噪聲限值要求。但是，由于地形的不同和海拔高度的差異，對于機動車在不同的海拔高度下的喇叭聲級變化及具體數值，并沒有開展相關的研究。

在該檢測標準下，測量機動車在不同海拔高度下的喇叭聲級數值，可為汽車設計制造提供一定的參考，同時為汽車檢測行業海拔變化下的汽車喇叭聲級檢測做出一定的補充。

2喇叭聲級檢測

2.1汽車喇叭

汽車喇叭分為電喇叭與氣喇叭兩種形式。氣喇叭主要是利用壓縮空氣的氣流讓金屬膜片不斷產生振動，傳遞聲波，其外形多為長喇叭形，聲音相對較大且聲調較高，傳播距離較遠，大多用在大中型汽車上，一般禁用于城市內。電喇叭主要是通過對電磁線圈進行不斷的通電與斷電，金屬膜片因不斷振動而產生音響，聲音悅耳，其外形多為螺旋形與盆型，應用于各種汽車上[2]。

2.2聲級檢測儀器

在汽車喇叭的相關聲級檢測中，主要是使用聲級計來開展相關試驗的。在試驗研究中，喇叭裝車性能聲級計的測試采用的是丹麥Bamp;K公司生產的數字型聲級計，該聲級計（不確定度）F和S計權為±0.3dB。同時，采用丹麥Bamp;K公司生產的聲級計校準器對聲級計進行校準，保證測量儀器的可靠性，提高測量精度及數據的有效性。

2.3聲級計工作原理

聲級計[3]是噪聲測量中最基本的使用儀器，由傳聲器、前置放大器、衰減器、放大器、頻率計權網絡以及指示表頭等部件組成。

聲級計的工作原理為：由傳聲器將聲音轉換成電信號，再由放大器變換阻抗，使傳聲器與衰減器相匹配。放大器將輸出信號加到計權網絡，對信號進行頻率計權（或外接濾波器）處理，然后再經衰減器及放大器將信號放大到一定幅值，傳到有效值檢波器（或外按電平記錄儀），在指示表頭上顯示出噪聲聲級的具體數值。

計權網絡為了模擬人耳聽覺在不同頻率下的不同靈敏性，在聲級計內設有一種能夠模擬人耳的聽覺特性，將電信號修正為與聽感近似值的網絡，這種網絡稱為計權網絡。計權（又叫加權）參數是對頻響曲線進行了一些加權處理后測得的參數，以區別于平直頻響狀態下的不計權參數。根據所使用的計權網絡不同，分別稱為A聲級、B聲級和C聲級，單位記作dB（A）、dB（B）和dB（C）[4]。

對于目前的噪聲測量設備，聲級計的表頭響應按照靈敏度分為四種：“慢”“快”“脈沖或脈沖保持”“峰值保持”。

2.4聲級檢測試驗方法

喇叭裝車性能聲壓級檢測依據GB15742—2019《機動車用喇叭性能的性能要求及試驗方法》中第4.2條款的要求，在試驗時，將車輛停在平坦的空地上，同時將聲級計放置于被檢車輛正前方7m處，在離地高度為0.5～1.5m范圍內測得最大的聲壓級為測試值。

3研究思路

結合標準的規定，選取不同的海拔高度，對機動車喇叭聲級進行檢測，得到不同海拔下的聲級計數值。通過對數據進行數值擬合，得出機動車喇叭聲級變化與海拔高度變化之間的關系，為后續機動車的喇叭性能研究提供相關的思路，同時為噪聲檢測提供一定的支持。試驗研究思路如圖1所示。

4機動車用喇叭性能測試

4.1試驗進行

選取平整的路面測量相關參數，包括氣壓、溫度、濕度、風速等，在符合GB15742—2019《機動車用喇叭性能的性能要求及試驗方法》規定的情況下開展汽車喇叭聲級試驗。

4.2試驗數據

如圖2所示，根據測試需求，在不同的海拔高度下對汽車喇叭聲級進行檢測，主要從距離汽車7m，離地高分別為50cm、100cm、150cm以及喇叭最大聲壓級時對應離地高度89cm開展試驗，并記錄喇叭聲壓級值見表1。

4.3試驗結果擬合

根據表1得出的相關數據，采用MATLAB軟件對數值進行曲線擬合，得出喇叭聲級變化與海拔高度變化的關系，根據采取的數據點，選取線性擬合、高斯擬合、傅立葉函數三種擬合方式。

線性擬合公式為：

f（x）=aexp（bx）

f（x）=86.29exp（-0.02013x）

高斯函數擬合公式為：

f（x）=a1exp（-（（x-b1）/c1）2）

f（x）=89.72exp（-（（x+2079）/（1.999×104））2）

傅立葉函數擬合公式為：

f（x）=a0+a1cos（xw）+b1sin（xw）

f（x）=86.28+-0.4553cos（0.001839x）+

2.644sin（0.001839x）

根據對測量高度分別為50cm、100cm、150cm、喇叭最大聲壓級時對應離地高度89cm下進行的數據測量，利用線性函數擬合、高斯函數擬合、傅里葉函數擬合，得出對應的線性方程、高斯方程以及傅里葉公式，在對應的海拔高度下，可以根據對應的公式，計算出該海拔高度下的聲壓級值，得到曲線圖像如圖3所示。

4.4試驗結果分析

通過對曲線進行分析，四個點在不同海拔測試下的喇叭聲壓級變化趨勢基本一致，均隨海拔高度增加而降低，海拔每下降100m，喇叭聲壓級降低0.16dB。

聲源發出聲音，其聲波以一定的速度向四周傳播，傳播的速度與介質的性質有較為密切的關系。聲波能在所有物質（除真空外）中進行傳播，故在真空中聽不到聲音，因此，聲波傳播的介質決定聲音傳播速度的快慢。傳播過程中，由于受到聲波影響，介質分子在原來所處的平衡位置附近依次振動，如果某個介質分子偏離所處平衡位置，其附近的其他分子會使其恢復原來的平衡狀態。

對于介質分子，均具有反抗偏離平衡位置的能力。固體、空氣和液體均為聲音傳播的介質，不同形態的介質分子，反抗能力不同。介質反抗能力越強，振動傳播的能力也越強，損失的能量越少，因此，聲音傳播的速度就更快。同時，聲波速度的傳播也由介質中的某些物理性質來決定，主要為該介質的力學性質。例如，介質的密度和彈性性質對聲音的傳播速度產生較大影響，故隨著介質的溫度、壓強等狀態參量發生變化，傳播速度也發生改變。

由于海拔高度的不同，導致傳播的介質的密度、溫度與壓強等均不一樣。隨著海拔高度的增加，空氣密度越來越小，溫度不斷降低，介質分子受到振動后恢復原狀態的能力降低，能量損失減少，故聲波的傳播速度降低，測得的汽車喇叭聲級數值降低。

5結語

在本文的研究中，基于GB15742—2019《機動車用喇叭的性能要求及試驗方法》標準的基礎上，深入探討了機動車喇叭裝車性能的一個特定維度——即其聲壓級與海拔高度之間的關系。通過系統的測試與數據分析，進一步精確量化了海拔變化對喇叭聲壓級的具體影響：海拔每下降100m，喇叭聲壓級大約降低0.16dB。這一結論不僅具有理論價值，更為實際應用提供了有力的科學依據，尤其是在考慮不同地理環境下機動車喇叭的性能評估與調整時顯得尤為重要。

本研究成果不僅是對現有機動車喇叭檢測體系的一次有益補充，更是對未來標準修訂和技術創新的一次積極探索。它強調了在進行機動車喇叭性能開發和測試過程中，應充分考慮環境因素的復雜作用，尤其是海拔高度這一自然條件對喇叭實際表現的影響。這對于提升機動車整體安全性、確保喇叭在不同使用場景下的有效性具有積極的推動作用。

總之，本研究通過揭示機動車喇叭聲壓級與海拔高度之間的變化規律，不僅為當前的行業實踐提供了科學指導，也為未來的研究指明了方向。這一研究成果能夠為構建更加安全、智能、環保的交通環境貢獻力量，同時也為機動車喇叭的性能評估與標準制定提供新的思路和參考。

參考文獻：

[1]陳建平，張會章.一種汽車喇叭聲級的優化檢測算法[J].微計算機信息（嵌入式與SOC），2007，23（26）：286-287.

[2]黃長城.汽車用蝸牛電喇叭聲壓級檢測的分析研究[J].科技與企業，2013（22）：326-327.

[3]張紹棟，孫家琪.聲級計的原理與應用[M].北京：計量出版社，1986.

[4]謝俊杰.汽車電子喇叭綜合性能測試系統的研制[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2010.

作者簡介：

張海林，男，1992年生，工程師，研究方向為汽車法規認證。