關門速度對汽車聲品質的影響研究*

劉邦雄，黃佳雯，劉林根

關門速度對汽車聲品質的影響研究*

劉邦雄1，黃佳雯1，劉林根2

（1.景德鎮學院機械電子工程學院，江西 景德鎮 333000；2.江西昌河汽車有限責任公司，江西 景德鎮 333000）

為解決關門力度、關門速度對主觀評價影響較大的問題，了解車門關門的輕重程度對聲品質心理聲學指標的關系，文章通過測試分析，發現關門速度對響度影響較大，而對尖銳度影響較小，為聲品質方面的研究提供了參考。

聲品質；關門速度；響度；尖銳度

1 前言

隨著社會科學技術的進步和汽車工業的快速發展，消費者對汽車舒適性的要求也逐步提高。傳統汽車聲學研究中以降低車內聲壓級為目標的研究，已遠不能滿足現代人們對汽車舒適性的要求。聲學品質越來越受到重視，關門聲品質影響著顧客對車的第一感官[1]。目前對關門聲品質的研究重點在評價術語和評價方法的應用[2]。李燦[3]等采集關門聲音數據，運用Bradley-terry模型對樣本的偏好性展開分析，利用濾波的方法分析計算出響度、尖銳度等心理聲學參數。田玉珠[4]等利用聲學定位技術定位影響關門聲品質的主要聲源，對關門過程中存在的多次碰撞提出改進方案，有效提高了聲品質。李凱[5]等分析汽車車門生聲的產生機理，提高鎖芯機構的強度，增強了聲品質。上述研究未考慮不同關門力度、不同關門速度對聲品質的影響。而在實際過程中不同的關門力度對響度影響較大，在實驗過程中會掩飾尖銳度，影響主觀評分。針對該現象，提出不同關門聲對響度、尖銳度的影響，為聲品質的研究奠定基礎。

2 聲品質的評價指標

心理聲學能夠反映出物理量和心理反應之間關系。這種主觀感覺與人的聽覺器官構造高和生理特性有關，人耳聽覺對聲音的印象取決于心理聲學的參數：響度、尖銳度等。響度：考慮了特征頻帶分布和人耳的掩蔽效應對聲音的影響，反映到人的感覺吵鬧程度怎么樣，考慮到人耳對聲音頻譜的遮蔽效應。圖1所示為ISO定義1000Hz純音的聲壓級，單位為Phons，自由聲場測聽到的等響曲線。從圖中可以看到，人耳對中頻聲音較為敏感，對高頻和低頻聲音不敏感，尤其對4000Hz頻率的聲音最為敏感。

圖1 等響曲線

尖銳度：是首次特征頻帶分布隨指定響度級變化關系的加權，反映了高頻段聲音成分和低頻段聲音成分的比率關系。是聲音是否使人愉悅的一種感覺，主要與窄帶聲的譜成分及中心頻率有關，尖銳度表示單位取為“acum”（acumer的縮寫）。1 acum的參考聲為中心頻率1kHz，聲壓級60dBA，帶寬等于一個臨界帶的窄帶噪聲。

尖銳度的計算是基于響度模型計算中的特征響度，聲音信號的低頻成分引起的尖銳度較小，高頻成分對尖銳度的貢獻大；在普遍的尖銳度計算使用的是Zwicker響度模型，計算公式如下：

其中，S為尖銳度，N為總響度，c=0.11比例因子，Z為臨界帶頻帶，N（z）表示臨界帶Zwicker特征響度，g（z）表示強化高頻成分計權函數。總體而言，尖銳度是一種高頻強化的響度比例系數。

3 實驗測試與分析

為保證聲音信號的準確性和真實性，要求背景噪聲不高于30dBA，常溫常壓下進行。本實驗采用朗德公司HEAD Artemis聲學測試分析系統，使用關門速度測試儀對關門速度測試和監控，測量精度0.02m/s。測試過程中，保證試驗用電腦的噪聲足夠低，滿足背景噪聲不高于30dBA，否則需要將電腦隔離再測試。測試裝置如圖3所示，將人工頭布置模擬人實際關門狀態，車門外側正對車門布置HEAD人工頭，將人工頭固定于三腳架中。設定測試頻率范圍為0-44Khz，采集時間2.5s。記錄汽車關門聲品質聲音信號，取3次有效數據。得到在0.68m/s、0.8m/s、1.0m/s、1.2m/s關門速度下響度的變化情況分別如圖4（A）-（D）所示。從圖中可以看到，在0.5s時刻車門關閉，此時響度最大，結果如表1所示，從表中可以看出，在最小關門速度0.68m/s時響度最小，響度衰減變慢。在0.68m/s、0.8m/s、1.0m/s、1.2m/s關門速度下尖銳度的變化情況分別如圖5（A）-（D）所示。從圖中可以看到，在0.5s時刻車門關閉，此時尖銳度也為最大，結果如表2所示。從表中可以看出，尖銳度對關門速度不夠敏感。

圖3 測試裝置布置圖

圖4 不同關門速度對響度的影響

表1 關門響度

表2 關門尖銳度

4 結論

通過測試得出，不同關門速度對聲品質的影響較大，其中關門速度對響度的影響較大，而尖銳度對關門速度的敏感程度不夠。本文能夠為之后的關門聲品質相關工作積累了經驗，提供了借鑒。

[1] 朱俊興,程義,黃貝,張延松,黎煥明,池子敬.轎車關門聲品質評價方法研究[J]上海汽車. 2019(01):2-10.

[2] 陳德欣,曹友強,王勇,曾晰.車門關門聲品質控制的主觀評價體系研究[J]現代制造工程. 2014 (12):30-36.

[3] 李燦,陳劍.某車車門關閉聲品質評價[J].噪聲與振動控制.2009 (04):103-107.

[4] 田玉珠,李洪亮,蘇麗俐,劉海,劉鴻偉.應用聲學定位技術對汽車關門聲品質的改進設計[J].科學技術與工程.2017(13):286-290.

[5] 李凱,王金立,袁飛,王國剛.汽車車門聲品質方法的研究[J].汽車實用技術. 2017(18):44-46.

Research On the Influence of Closing Speed on Sound Quality of Automobile*

Liu Bangxiong1, Huang Jiawen1, Liu lingen2

( 1.Department of Mechanical and Mechatronic Engineering, Jingdezhen University, Jiangxi Jingdezhen 333000; 2.Jiangxi Changhe Automobile Co., Ltd, Jiangxi Jingdezhen 333000 )

In order to solve the problem that the force and speed of door closing have great influence on the subjective evaluation, to understand the relationship between the degree of door closing and the psychoacoustic index of sound quality.Through the test and analysis, it is found that the door closing speed has a greater impact on loudness, but less on sharpness, which provides a reference for the study of sound quality.

Sound quality; Speed of closing; Loudness; Sharpness

A

1671-7988(2020)24-105-03

劉邦雄（1990-），男，碩士，就職于景德鎮學院機械電子工程學院，研究方向：CAD/CAE/NVH。

U463.83+4

A

1671-7988(2020)24-105-03

景德鎮學院2019年度校級科研課題。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2020.24.035

CLC NO.: U463.83+4