基于心理声学参数车门关闭声品质的研究

摘要： 本文采集某国产三种不同型号的轿车前门关门声信号，并对此进行线性声压级和A记权声压级频谱分析，结合特种响度曲线，可以看出响度在评价关门声声品质的重要性。通过对关门声信号的尖锐度、时频信号分析看出，时频分析在确定关门声好坏的重要性，能很好体现其能力分布和衰减情况。

Abstract： This paper collected front door shutting signal of three different models of domestic car， analyzed their linear sound pressure level and A power sound pressure level， combined with special loudness curve， which could be seen that loudness was importance when evaluating sound quality. Through analyzing the sharp degree and time-frequency signal， the importance of time-frequency analysis in determining door shutting good or bad is analyzed， so it can well reflect the ability distribution and attenuation.

关键词： 关门声；声品质；心理声学

Key words： door closing sound；sound quality；psychoacoustics

中图分类号：U270.38+6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）12-0296-02

0 引言

汽车关门声品质的研究是NVH研究的重要内容之一。本文采用客观评价方法对某国产轿车中的三种不同型号汽车的前门关闭声声品质客观评价进行研究，为汽车关门声声品质评价提供依据。

1 关门声样本的采集

本次实验对某国产轿车三种不同型号汽车在半消声室内进行关门声的采集。实验设备为德国Head Acoustics公司噪声与振动测量模拟合成及分析系统，其中主要设备为数字式人工头，该设备模拟人耳的滤波特性，保证了双耳听觉记录的准确性。

本次实验在车外测试，人工头距车身1m，高度1.6m，测试点的中心线正对车门门锁处。本次测试左前门关门声噪声，测试过程中汽车发动机不启动，附属电器均关闭，所有窗户和车门封闭。

2 声压级和A计权声压级的分析

线性声压级对各频率不进行计权，直接反映出关门声的频谱特性。A计权声压级模拟人耳的听觉特性，通过一组A计权的滤波器对不同频率的声压级进行增减。图1和图2分别关门声的线性声压级和A声级频谱特性。

从图1可以看出，三种型号车辆关门声呈现出一致的线性频谱特性，声能量主要集中在100Hz以内的低频范围，其中最大声压级出现在25Hz附近。通过图2的A计权声压级频谱曲线得知：关门声能量主要集中在500—2000Hz的中高频范围内，这是由于A计权对500Hz以下的频率有较大的声衰减。

3 心理声学客观参量分析

心理声学参数是描述噪声信号主观感受的客观物理量。本文选取响度和尖锐度两种参量进行分析研究。

3.1 响度及特征响度分析 响度是反映人耳对声音强弱主观感受程度的心理声学参数，它考虑人耳对声音频谱的掩蔽特性。其单位是sone，定义1kHz、40dB的纯音的响度为1sone。本文采用Artemis软件基于Zwicker提出的B方法（Filer/ISO 532B）响度模型。B方法由Zwicker提出，使用1/3倍频带作为基础数据，引入临界频带对人耳的掩蔽效应作修正，适用于自由声场或扩散声场的计算。特征响度N定义为一个临界频带内噪声的响度，反映了响度在频域的分布，其单位为sone/Bark。本文对关门声的特征响度曲线进行研究，如图3所示。从图3中可以发现，0-2.5bark（150Hz以下）和4-12Bark（300-1500Hz）的噪声对车门响度值贡献较大。1车和2车的响度曲线趋势大致一样，但是在个别频段1车的响度高于2车响度；3车在5Bark（450Hz）附近有比较明显的突起。

通过以上分析，可以看出关门声的特征响度的显著频段和线性声压级的显著频段基本上一致，并且覆盖了A计权声压级显著频段，所以采用响度对关门声噪声的主频带分析是可行的。

3.2 关门声噪声尖锐度分析 尖锐度是描述高频成分在声音频谱中所占比例的心理声学参数。尖锐度的单位是acum， 规定中心频率为1kHz、带宽为160Hz的60dB窄带噪声尖锐度为1acum。

从图中可以看出，三辆车的关门声尖锐度随时间变化为出现峰值后迅速降低，没有出现波动现象。

3.3 关门声的时域分析

Hamilton等人指出，一个好的关门声应该包含以下特征[3]：初始冲击的时间应保持约0.1s左右；声音中的高频成分少；低频段的声信号持续时间较长，约0.4-0.5s左右。所以，除了采用响度和尖锐度对关门声分析外，还需要分析声压时域信号。

通过分析三个车的声压级衰减曲线得知，其声压衰减曲线基本上呈现一致的趋势，关门声衰减迅速，且衰减时间持续0.4-0.5s左右，关门时的声能量急剧上升时间小于0.1s。由此可以看出某国产轿车的关门声质量较好。

4 结论

①采用特征响度对关门声声品质的分析是可行的。②通过尖锐度随时间变化曲线可以看出关门声随时间的衰减情况，从声压时域信号可以看出关门声无明显的二次振动情况，衰减时间持续0.4-0.5s左右。③本次实验中的三种型号的轿车呈现一致的关门声特性，是因为三种车所采用的车锁型号和结构相同，车门材质相同等。

参考文献：

[1]ISO532-1975，Acoustie Method for Calculating Loudness level[S].International Standard，1975.

[2]Zwicker E，Fastl H.Psychoacoustics：Facts and Models，Second Edited[M].Berlin：Springer verlag，1999.

[3]Haeseung Lee，O-Jun Kwon，Jongho LEE.Modeling of door slam noise index by using sound quality metric[J].SAE Technical paper，No.2007-01.