基于声品质评价模型的车内噪声优化研究

— 一
０
ｌ
２
３
４
５
６
７
８
９ ｌ ０
理声学 的 临界频带 尺度 ；
时 间／ Ｓ
） 与临界频带尺度响度变化 的函数表达式 ； —— ｇ ） — 取值 为 ｅ 。 ’— “
图 ４ 怠速 状 态下各 测 点的抖 动度 曲线 图 ２２ 粗糙 度 ．４ ．
ｑ ａｉ ｅｖ ｈ ｃ ｅ ｕ ｌ ｙｉ ｔ ｅ ｉｌ ． ｔ ｎ ｈ
Ｋ ｙｗｏｄ ：ｎ ｅ － ｅ ｉｅｎ ｉ ， ａ ｓ ｅｃ ｎｒｌａ ｌ， ｕ ｊｃｉ ｖ ｌａｉｎ ｏ ｊｃｉ ｅ ｒｓ ｉｎ ｒｖ ｈ ｌ ｏｓ ｐ ｓ ｉ ｏ ｔ ， ｔｄｅ ｓ ｂｅ ｔ ｅｅ ａｕ ｔ ， ｂｅ ｔ ｅ ｃ ｅ ｖ ｏ ｉ ｖ ｏ ｖ
０． ８
（ｂ ４）
Ｏ． ７
０ ｌ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １ ０
式中，
时 间／ ｓ
△ ） —— 临 界频带 内的声 压 函数 ；
图 ３ 怠速状 态 下各测 点的 尖锐 度 曲线 图
２２３抖 动度 ．－ 声音 随时 间表现 为低 频变 化时 ，人 耳 听起 来 就
基于声 品质评价模型 的车 内噪声优化研究
黄灿银 。陈阳
（ 海柴 油机 股份 有 限公 司 ， 海 ２０３ ） 上 上 ０４ ８
摘要 噪声被动控制方法能简单有效地改善噪声的声品质。首先对 ８ 辆各种型号汽车进行 了 怠速状态下车 内噪声样本的采集，通过噪声信号的主客观分析研究 ，得 出车 内噪声评价 的主客观
第７ 号车 ６ 个测点的尖锐度值如图 ３ 所示。
１． ３
１２ ．
抖动度和粗糙度都是描述声音信号随时间变化 给人的感受的参量 ，区别在于后者描述的是调制频 率为中高频率时的情况。粗糙度显示 噪声信号的调 制程度及其分布状况 ，对频率为 ２ ～ ０ ｚ 比较 ０ ２０ 有 Ｈ 明显的效果。粗糙度的计算公式如下 ：
￣ ４ ｒ ２ Ｂａ ｋ
样本采用高保真耳机播放。选取高校及 内燃机研究 所 的成员 共 计 ５ ０人组 成 评 审 团 ，预 先选 ８组声 音
样 本 ，用 成对 比较 法 对评 审 团成 员进 行评 价培 训 。
００ ８ ．０ Ｉ
＝ 一
△ ｚ ｄ
！
评价的规定与足球 比赛计分规则刚好相反 ，即如果 感 觉声 音样 本 甲 比乙好 ，那 么记 录 甲得 ０分 ，乙得
评 价模 型 ，明确 了响度 、尖锐度 及粗糙 度 是 影响 怠速 状 态车 内声 品质 的主要 因素 。而后 ，对声 品
质最差的 ７号车实施噪声优化试验，采取添加塞丽隔声阻尼毡的方案。通过对 比发现 ，车 内噪声 的响度等参量值 变小。将数据代入声品质客观计算模型 ，同时进行主观评价试验 ，结果表明其评 分等级从 １ 级 降至 １ 级 ，从而证明了噪声被动控制方法能有效提 高车内噪声的声品质。 ３ ０ 关键词 ：车 内噪 声 被 动控 制 怠速 状态 主 观评价 客 观参 数
Ｉ ｒｖｍｅｔ ｆｎ ｅ． ｅｉｌ Ｓｕ ｄＱｕｌｙＢ ｓｄｏ ｏ ｎ ｍｐｏｅ ｎ ｎ ｒｖｈｃｅ ｏ ｎ ａｉ ａｅ ｎＳｕ ｄ ｏＩ ． ． ｔ
Ｑｕ ｌｙ ｖｌａｉ ｄ ｌ ａｉ ａｕ ｔ ｎＭｏ ｅ ｔＥ ｏ
Ｈｕ ｎ ｎ ａｎ Ｃｈ ｎＹａ ｇ ａ ｇＹｉｃ ， ｅ ｎ
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通过此 表 达式 ，可 以得 出 以下结论 ：确定 车 内
听 到 的 声 音 ，带 给 自己 的 主 观 感 觉 进 行 打 分
声品质 与客观参量 （ 响度 、尖锐度 和粗糙度）有
关 ，客 观参 量 对 声 品质 的影 响程 度 可 以从 公 式 得
（～０ ，分数越高说明声品质越差 。将各个评价人 １ １）
ｔ ｅｗ ｒｔｎ ｉ ａ ｐｅｗ ｓ ｃｎ ｕ ｔ ， ｄ ｔｒｕ ｈ ｔｅｃｍｐｒ ｏ ， ｅ ｏｊｃ ｖ ａａ ｅ ｒ ｅ ｏｔ ｏ ｏ ｅ ｓ ｌ ａ ｏ ｄ ｃ ｄ ａ ｏｇ ｏ ａｉ ｎ ｔ ｂｅｔ ｅｐ ｒ ｔ ｓｗ ｒ ｈ ｓ ｓ ｍ ｅ ｎ ｈ ｈ ｓ ｈ ｉ ｍ ｅ ｅ ｒｄ ｃｄ ｓ ｎｆ ａ ｔ ． ｙｕ ｉｇｏ ｊｃｖ ａｃ ｌ ｉ ｄ ｌ ｎ ｕ ｊｃ ｖ ｖ ｕｔ ｎｔ ｔ ｔｅａ ｎ ｙ ｃ ｅ ｕ ｅ ｉ ｉｃ ｌ Ｂ ｓ ｂｅｔ ｅｃｌ ａ ｏ ｍｏ ｅ ａ ｄｓｂｅｔ ｅｅａ ａ ｏ ｅ ， ｈ ｎ ｏａ ｅ ｇ ｉｎ ｙ ｎ ｉ ｕ ｔｎ ｉ ｌ ｉ ｓ ｎ
员的分数取平均值就可以得到该声音样本的品质等 级【 ５ 】 。采集 的噪声样本 的主观评 价结果 如表 １ 所示 。
表 １ 噪声 等级评 分 结果
结果排序
１
出，怠速状态下车内噪声的改善要从控制响度 、尖 锐度 和粗糙 度 ３ 面人 手 。 方 ３ 车内噪声被动控制优化试验 ３１ 车 内噪 声源 的识别 试验 ＿
ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ａａ ｔ ｒ
１
引言
旨在反映声物理特性与人 的主观感受之间的关系。 噪声被动控制技术 由于其降噪 明显 、成 本较 低 ，已在 汽 车 、建 筑 、军 事 等领 域 应用 ［ ２ １ 文 首 。本 先对 ８辆 汽 车在 怠 速 工况 下 的 车 内噪声 进 行 采集 ，
然后对 噪声进 行 主客观 分析研 究 ，得 出主观 评价 与
长久 以来 ，人们 以 Ａ声 功率级越低越好 为原 则来评价噪声 。后来研究发现 ， 某些 Ａ计权声级高 的 噪声 听 起来 比较舒 服 ，而 一 些 满 足 Ａ声级 标 准 的噪声却让人无 法忍受 。人们意识到 Ａ计权声 级 存在很大 的缺陷 ，它不能全面描述噪声各个属性。 于是 ，能反映人主观感受的声品质这一概念开始引 起 关 注 ，并 成 为 噪声 领 域研 究 的新 课 题 【 ｎ 。声 品质
（ｈ ｎ ｈ ｉ ｉｓｌ ｎ ｉｅ ｏ，ｔ．Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０ ３ ， ｈａ ） Ｓ ａ ｇａ Ｄ ｅｅＥ ｇｎ ． ｄ， ｈ ｎｈ ｉ ０ ４ ８ Ｃ ｉ Ｃ Ｌ ｎ
Ａｂ ｔａ ｔ ａ ｓｖ ｏ ｔ ｌｎ ｉｅ ｔｃ ｎ ｌｇ ａ ｍｐ ｏ ｅ ｉ ｎ ｒ ｖ ｈｃｅ ｎ ｉｅ ｅ ｅ ｔ ｅｙ ｉｓｌ ８ ｓｒ ｃ ：Ｐ ｓ ｉ ｃ ｎｒ ｏｓ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｃ ｎ ｉ ｒｖ ｎ ｅ－ ｅ ｉｌ ｏｓ ｆ ｃｉ ｌ．Ｆｒｔ ｅ ｏ ｖ ｙ
ｔｅｓｂｅｔ ｅａ ｄｏｊｃｉ ａｙｉ ｏ ｏ ｅｓ ｐｅ，ｈ ｏ ｅａ ｏ ｅ ｅｎｓｂｅ ｔ ｅｅａｕｔ ｎａ ｄ ｈ ｕ ｊｃ ｖ ｂｅｔ ｅａ ｌｓ ｆ ｉ ａ ｌｓ ｔｅｃｒ ｌ ｉ ｂｔ ｅ ｕ ｊｃ ｖ ｖ ａ ｏ ｉ ｎ ｖ ｎ ｓ ｎｓ ｍ ｒ ｔｎ ｗ ｉ ｌ ｉ ｎ ｏｊ ｔ ｅｐ ｒ ｅ ｒ ｗ ｓｆｒ ｅ ： ｈ ｏｄ ｅｓ ｔｅｓａｐ ｅｓａｄ ｔｅｒｕ ｈ ｅｓｏ ｕ ｄ ａｅｔｅ ｍ ｓ ｂｅ ｉ ａａ ｔ ｓ ａ ｏｍ ｄ ｔｅｌ ｎ ｓ， ｈ ｈｒｎ ｓ ｎ ｈ ｏ ｇｎ ｓ ｆｓ ｎ ｈ ｏｔ ｃｖ ｍ ｅ ｕ ｏ ｒ
调制频率。 图 ５为第 ７ 车测 点噪 声 的粗 糙度 曲线 图 。 号 ２３ 噪 声样 本 的主 观 评价 ． 主 观评价 试验 定在 远离 闹市 区的 教室里 ，声 音
— —
会感 觉有 抖动感 。抖 动度 的计算 公式是 Ｆｓ 和 ａｔ ｌ Ｚｉ ［ ｗｃ ３ ｋ］ 前 人 的基 础 总 结 出来 的 ，为 世界 通 用 ， 根据 表示 如下 ：
ｉ ｏｔ ｔ ａ ｔｒ ｆ ｅ ｃｎ ｅｉｎ ｒ ｖ ｈｃｅｓｕ ｄｑ ａｉ ． ｈ ａｓｖ ｏｓ ｏ ｔ ｌ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ｐ ｃｆ ｍｐ ｒ ｃｏｓｉｌ ｎ ｉｇｔ ｅ － ｅ ｉｌ ｏ ｎ ｕ ｔ Ｔ ｅｐ ｓ ｉｅｎ ｉｅｃ ｎｒ ｐ ｒ ｎ ｅ ｉｃ ｎ ａ ｆ ｎｕ ｈ ｎ ｌ ｙ 。 ｏ ｅ ｉ ｓ ｉ
（ ／） （ ） 甜 ４＋ ４ ／
式中， Ｆ— 动级 ；
△ — —调 制深 度 ；
２ ；反之亦然 ；如甲与乙相 当，则 甲和乙都得 １ 分
分 。积分的高低就代表声品质的优劣。通过多次训 练后 ， 使用等级打分法对全部声音信号进行主观评 价 ，每个声 音样 本播 放 时间均 为 １ ０Ｓ 。评 审 团就所
调制 频率 带宽 。 将采集 的噪声信号 ，通过上述公式得 出各个测 点 的抖 动 度大小 ，图 ４所 示 为第 ７号车 的抖 动度 曲
— —
线图。
§
皇
硇
京
时间／ ｓ
图 ２ 怠速状 态下各 测 点的响 度 曲线 图
ｋ—— 加 权系 数一般 取 ０１ ； ．１
０ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ ｌ ０
得 出怠速 状态 下车 内声 品质客 观评价模 型 。
ＳＱ＝０３ ６ ．５ Ｌ ＋４． ３ Ｓ ＋０．２ １８ ８ ４Ｒ ＋２ ７ ．５ ４
，
时 间／ ｓ
图 ５ 怠速状 态 下各测 点的粗糙 度 曲线 图
柴 油机 设计 与制 造 Ｄ ｓｎ ｅｇ ＆Ｍａｕ ｃ ｒ ｏＤｉｅＥ ￣ ｅ ｉ ｎ ｆ ｔ ｅ ｆ ｅ ｌ ｎ ｎ ａｕ ｓ
ｄ ｉ１ ． ６ ／ｉ ｎ１７ － ６ ４２ １ ． ． ６ ｏ ０３ ９ ．ｓ．６ １ ０ １ ． ２０ ０ ： ９ ｊｓ ０ ３０
２ １ 年第 ３ 第 １ 卷（ ０２ 期 ８ 总第 １０ ） ４期
客观参数之间的相关性。接着对评价结果最差的汽 车进行被动噪声控制，即添加塞丽隔声阻尼毡。最 后通过对改进后 的汽车进行噪声数据采集和主观评
来稿 日期 ： ０２ ０ — １ ２１ — ５ ３ 作者简介 ： 黄灿银（９ ４ ） 男， １８ ＂ ， 硕士 ， 主要研 究方向为噪声振动优化控制。
ｉ ｎ ｒ ｖ ｈ ｃ ｅ ｎ ｉ ａ ｌ ｓａ ｌ ｐ ｅ ｅ ｅ ａ ｑ ｉｅ ｒ ｍ ｅ ｉｌｓ ｏ ａ ［ｕ ｐ ｓｏ ａ ｓ Ｂａ ｅ ｎ ｎ ｅ — ｅ ｉｌ ｏｓ ｓ ｍｐ ｅ ｔｉ ｅ ｓ ｅ ｄ ｗ ｒ ｃ ｕ ｒ ｄ ｆｏ ８ ｖ ｈ ｃｅ ｆ ｒ ｓ ｔ ｅ ｆｅ ｒ． ｓ ｄ ｏ ｅ ｄ ｖ ｏ ｙ
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取 如下 的主观评 价结果 和客 观参数 之 间的 数学关 系
表 达式 ：
＋ ＋Ｒ ＋ ５ｓ ｒＲ
式中，
｜ ——主观评价结果 ； ｓ 。 响度 ；
— —
｜ —— 尖锐 度 ； ｓ ＾
— —
粗 糙度 ； Ｉ Ｆ，进 而 ＂ Ｒ Ｓ
（） ５
ｒ —— 对应 的系数 。 将 各 数 据 代 人 公 式 中 ，求 出
针 对声 品质最 差 的 ７号 车进行 车 内噪 声源 的识 样本顺序 ４
等级评分法结果
３．３６ ４
别试 验。试验使用 的测量 仪器是 Ｂ Ｋ公 司生 产 的
３６ 强仪 。 ３０声 车 内测 试 点的安 排如下 ：首 先 ，在车 的前 部地