汽车车身噪声与振动控制的客观评价

1.测试方法

为了客观地评价不同汽车的关门声品质，就必须建立一套客观、可重复的测试方法。这涉及两个问题：一是怎样客观地测试声品质；二是用哪些客观指标来评价声品质。

客观评价是在低背景噪声的环境中（如消声室、空旷而且安静的地方），用高精度的声学人工头来测量关门时的声音信号，然后对测试数据进行分析处理，得到相应的客观指标。这些指标能定量地给出声品质的好坏。

无论人在车内和车外，都会遇到开门和关门的情景，因此测量声音时也需要同时测量车内和车外的声音。车内测量相对简单些，把人工头放置在驾驶人和/或乘客的位置上即可。

车外测量是将人工头放置在车外人员头部位置，记录人们开门和关门所产生的声音。人站在车外开门和关门的位置因人而异，因此进行车外测量时必须确定统一的位置，以使数据具有重复性和可比性。人工头放置位置如图7-22所示，它与车门平行，头顶离地面1.7m，以被测车门外开手柄中心为基准点，人工头的鼻尖与基准点的距 离为0.3m。

图7-22 用人工头测量关门声

由于不同车门的大小、重量、密封效果、关门力等都不一样，因此必须寻找到一个统一的关门方式。通常用最小关门速度作为控制标准。之所以采用最小的关门速度，是因为顾客关门的时候，希望轻轻一推，门就能轻巧地关上。可以在车门边缘外、离车身0.1m处放置一个光电传感器来测量关门速度。

2.客观评价指标

关门现象比较复杂，可以用很多指标来识别关门声音。通常用4种指标来评价关门声品质：响度、尖锐度、振颤和时频图谱。

响度是表示声音强度或能量的一个指标，同时考虑了声音随频率的分布以及人耳对声音的掩蔽效应。低频成分对响度的贡献最大。响度不仅代表了关门声音的大小，而且体现了声音的厚重感。图7-23是一组汽车关门的响度指标。一般情况下，响度越小越好，响度小表明声音听起来轻巧。响度在20～25Sone之间，声音听起来有舒适感；在25～28Sone之间，声音比较舒服；在28～30Sone之间，可以接受；大于30Sone的响度会让人不舒服。

尖锐度是表征声音高频成分的指标。从尖锐度的计算公式中，可以看到尖锐度中的高频计权多于低频计权，它是反映高频成分的特征指标。关门声的尖锐度越高，表明高频成分越多，这些声音听起来偏向“尖叫”声，或者像金属敲击声、叽叽喳喳摩擦声。尖锐度体现了关门声的清脆感。尖锐度低的关门声听起来是清脆的、清晰的、悦耳的。图7-24是一组汽车关门的尖锐度值。一般情况下，关门的尖锐度应该在2～2.5Acum。高于2.5Acum的尖锐度会让人听起来不舒服。

振颤（Ring-down）是指两个物体碰撞后产生的声音以及持续的余音。生活中有很多这样的例子，比如用锤子敲钟，敲一下，钟发出巨大的轰鸣声。虽然锤子不再敲钟，但是钟的声音会持续相当长的一段时间，慢慢消失。这种“余音”就是振颤。关门与敲钟类似，关门碰撞之后，车门和车身碰撞产生的声音和车门内部结构产生的声音并没有立刻停止，而是继续发声。这些“余音”包括多次碰撞的声音、叽叽喳喳的余音等。高频振颤听起来像“叮叮当当”的钟铃声，而低频振颤听起来像“嗡嗡”的声音。(www.xing528.com)

图7-23 一组关门声的响度值

图7-24 一组汽车关门声的尖锐度值

图7-25 关门声的时间曲线

关门的振颤效果可以用时间域内的曲线来表示，如图7-25所示。图中的最高峰值是关门第一次碰撞产生的声音，之后的曲线不断震荡。第二个峰值以及之后的峰值的大小反映了声音衰减程度，曲线波动的趋势和声音停止的时间反映了振颤的衰减快慢。振颤反映了关门声是否干脆，是否只听到一次关门声。

时间-频率图谱是表示信号随时间和频率变化的特征彩图。将声音信号进行小波处理后，就得到了时间-频率图谱，如图7-26所示，横轴是时间，纵轴是频率，颜色表示声音的强度。

在时间轴上，可以看到声音衰减的特征，如碰撞次数、碰撞强度、振颤等。例如：从图7-26中，可以看出三次碰撞，碰撞声的成分主要集中在中高频，而且2000～5000Hz之间的强度最大。在50～200Hz之间，信号持续的时间比较长。

图7-26 声音的时间-频率图谱（见彩插）

在频率轴上，可以看到各个频率下声音的强度，以及它们与各个部件模态特征之间的联系。一般来说，50Hz左右的低频成分主要是车门结构的贡献，因为车门模态频率在50Hz左右；50～200Hz的成分主要来自车身板的辐射声；中频声主要来自车门和B/C柱的碰撞；高频声主要来自卡板与锁扣、卡板与棘爪的碰撞。