【正文】 vehicle noise evaluation technology. Based on the soundpressure testing technology and puter I/O technology, in this work, we established a sound acquisition hardware system. Using insitu test software in our lab, we collected the date of vehicle noises. Based on the Zwicker psychology model, we piled loudness calculation program by Matlab software, as well as an Aweighting calculation program, to evaluate the noise quality of the Santana 3000. We therefore obtained an objectively evaluation based on the subjective human feeling. The conclusions can be drawn that loudness is suitable to evaluate the sound quality.Key word: Car。首先本論文闡述了國內(nèi)外車輛噪聲評價技術的發(fā)展現(xiàn)狀，討論了噪聲測試方法與評價方法。聲音品質已經(jīng)像舒適性、操縱穩(wěn)定性那樣成為評價汽車的重要指標之一，本論文對Santana3000轎車噪聲進行了測試與評價。最后指出響度指標能更好地符合人對噪聲信號的主觀感覺。 Sound quality。目前，噪聲品質已經(jīng)成為衡量汽車產(chǎn)品的一項重要質量標準，它直接影響產(chǎn)品在國內(nèi)外市場的競爭能力。隨著汽車向快速和大功率方面的發(fā)展，汽車噪聲成為一些大城市的主要噪聲源。本課題既是在這個背景下提出的。轎車噪聲主要來至于發(fā)動機噪聲，發(fā)動機的噪聲激勵主要來至空氣動力效應，燃燒過程中氣體壓力和旋轉，往復零部件的機械激勵等等。與此同時，一些學校和企業(yè)也進行了大量的研究工作，英國的南安普頓（University of Southampton）振動噪聲研究所于上世紀七十年代在對一些主要內(nèi)燃機制造公司生產(chǎn)的內(nèi)燃機噪聲測試的基礎上，提出了預測柴油機A計權聲壓級的經(jīng)驗公式，隨著柴油機降噪工作的開展，英國的里卡多（Ricardo）公司又對該公式進行了修改。我國在上世紀80年代就已經(jīng)對車輛的噪聲問題有了深刻的認識，早在1983年國家科委就已經(jīng)把內(nèi)燃機噪聲研究列為國家38項重點研究課題之一。其原因主要是：我國執(zhí)行的車輛和發(fā)動機噪聲限值標準要就比國外低，汽車噪聲控制的行政管理制度不如國外嚴格；國產(chǎn)轎車在降噪方面的研究工作開展的不夠活躍，尤其是創(chuàng)造性的關鍵技術研究不夠；研究隊伍和研究條件薄弱。本文使用實驗室現(xiàn)有的聲音信號采集硬件系統(tǒng)和測試軟件，實現(xiàn)對轎車聲信號的數(shù)據(jù)采集。從工程角度講，按照Lyon[1994]的解釋，聲質量是“人對產(chǎn)品聲音的主觀感覺的反應，它反映了聽者對那個產(chǎn)品聲音的接受程度：接受程度越高，則聲質量越好。對聲品質的解釋涉及到方方面面，僅僅借助于物理的測量是不能得到對聲品質完整而確切的定義的。第二章 Santana3000轎車噪聲信號的采集噪聲是使聽者不喜歡或無好感的聲音的總稱。圖21 汽車噪聲的組成部分國家標準中對汽車的不同工況的噪聲限值和測試方法做出了相應的規(guī)定，所以進行汽車噪聲測試時，對應于不同的工況，測試方法是不同的。車內(nèi)帶有的其他輔助設備是噪聲源，測量時是否開動，應按正常使用情況而定。②駕駛室車內(nèi)噪聲測點位置如圖22。同時必須選用準確度優(yōu)于177。測量時傳聲器高度的風速不應超過5m/s，必須注意測量結果不受陣風的影響。（2） 測量區(qū)和傳聲器的布置加速行駛測量區(qū)域按圖23確定。并用三腳架固定。由于聲壓測量依賴于測點離聲源的距離以及周圍的環(huán)境，所以如果測點位置選擇不當，測試環(huán)境的本底噪聲很高、環(huán)境風速很大、傳聲器和噪聲源附近有較大反射物時都會在一定程度上影響測量結果。圖23 測量場地和傳聲器布置1. 聲壓介質中聲波所及的區(qū)域稱為聲場，聲波在聲場中是以疏密波的形式傳播，所以在傳播過程中在同一時刻不同體積元的壓強是不同的。實際上人耳鑒別不出瞬時聲壓的變化，只能感受到一個穩(wěn)定的有效聲壓。聲強是描述聲能流動的具有大小和方向的聲學量，某點的聲強的大小等于該點聲壓與質點速度的乘積，即： (23)3. 聲強測量的方法聲強測量有兩種基本方法：一種是將傳聲器和測量質點速度的傳感器相結合，簡稱pu法；另一種是雙傳聲器法，簡稱pp法。有p(t),u(t)的互相關函數(shù)的定義： (24)聲強的定義可以寫成： (25)有的傅立葉變換對可得到 (26)因為其實部為聲源輻射的聲強，頻率從0到ω，所以聲強譜表示為： (27)將差分近似式作頻域變換，得 (28)將其帶入上式并取其虛部得 (29)由于兩只傳聲器存在著相位差，所以在測量前需要對其進行標定。圖24 測試布置方案1. 傳聲器為了同時取得被測點處的聲壓信號和質點運動速度，聲強傳感器必須配置兩個傳聲器。符合IEC651一級標準。它的主要技術指標如下：分辨率：16bit最大采樣頻率：100KHz圖26 實驗所用放大器4. 信號的處理部分本實驗中由傳聲器采集到的聲音信號經(jīng)過放大器，A/D板轉換成數(shù)字信號進入計算機，利用VC++語言編制的程序將數(shù)據(jù)文件保存成“.txt”文件，然后再將其導入到Matlab中進行降噪處理，聲音評價等。實驗規(guī)則均參考中華人民共和國標準聲學機動車輛定置噪聲測量方法GB161701996《汽車定置噪聲限值》進行檢測；采樣頻率為22050Hz。轎車外加速噪聲幅值明顯高于內(nèi)部噪聲和外部噪聲，這是由于在加速時，轎車的主要聲源發(fā)動機的噪聲較高。人耳是接受聲音的器官，由外耳，中耳和內(nèi)耳三部分構成。人耳對聲音的定位主要取決于三個因素。為方便起見，這三個因素常有一個單一的人頭相關傳遞函數(shù)（HRTFs）來描述，人頭相關傳遞函數(shù)與聲音的頻率和聲源的方位角以及仰角有關。聽覺的心理特征可通過心理聲學來描述。聲激勵可通過聲壓、聲強、聲壓級、聲強級和持續(xù)時間等物理量加以精確的描述。與聲激勵的描述類似，由聲激勵引起的聽覺特征也可用若干個心理聲學量來描述，如響度、尖銳度、粗糙度等。在人類聽覺系統(tǒng)對聲音信號的處理過程中，任一聲信號都經(jīng)歷耳蝸濾波這樣的頻率分析，為此復音的正弦組分被分離，并且在聽覺神經(jīng)中被獨立地編碼，只要它們的頻率分離足夠大。Fletcher認為聽覺外圍系統(tǒng)（相當于聽覺中樞系統(tǒng)而言）從工程上可看作為包含一個通帶相互重疊的帶通濾波器組?，F(xiàn)在已清楚，這些特征頻帶的效應來自于基于基膜對聲波傳導的頻位變換特征。Bark尺度中，特征頻帶數(shù)z和頻率f(kHz)的對應關系可近似為： (31)Bark尺度與人類聽覺系統(tǒng)的內(nèi)耳中基膜的長度成線性關系，它比線性頻率尺度更確切地反應了人耳對聲音的聽覺感受。這種對不同頻率給以適當增減的方法稱為頻率計權。A計權曲線測量出的分貝讀數(shù)稱為A計權聲級，簡稱A聲級或LA，表示為分貝（A）或dB（A）。最初考慮對較輕的聲音（40方左右）測量時用A計權，中等的聲音（70方左右）用B計權，很響的聲音（100方左右）用C計權。當用A聲級大小對噪聲排次序時，與人們主觀上響不響的感覺是一致的。A、B、C、D計權聲級表如下：頻率（Hz）相應響應（dB）A曲線B曲線C曲線D曲線1016202540506380100125160200025003750400050006300800001000000012500016000200025003150400050006300800010000125001600020000圖34～36分別為車內(nèi)聲音、外加速聲音和車外聲音的A計權聲級圖。因此A計權指標在高頻階段不能完全反映人耳對聲音的主觀感覺。如果是使用1/3倍頻帶聲壓級相加，算法相同，但F=。以Bark尺度表示，有 (35)圖37 Sone與phon的關系l 特征頻帶聲級:是特征頻帶聲強的對數(shù)表示，以為參考聲強的特征頻帶聲級可定義為 (36)l 激勵 和激勵級LE:在特征頻帶聲強中，特征頻帶濾波器近似為矩形，而人耳實際特征頻帶濾波器并不是矩形，考慮了人耳實際特征頻帶濾波器特性的特征頻帶聲強稱之為激勵E，其對數(shù)形式稱為激勵級LE，定義為 (37)式中E0為 對應于參考聲強I0=1012W/m2的激勵。右側斜坡的斜率，在低中心頻率時較陡，大于200Hz時，斜率又保持不便。若假定比例常數(shù)為,與激勵和相應的增量對應的特征響度和特征響度增量分別為和，則冪律函數(shù)可表示為： (38)式中N’gr和Egr,分別為對應于內(nèi)部噪聲的特征響度和激勵。同時，車內(nèi)噪音在大部分頻段上均于車外噪音的特征，這說明該車車體壁板材料有明顯的隔音效果，而在0～5頻帶上，車內(nèi)噪音的特征響度沒有降低，通過分析確認車壁板材料頻率較低，車外噪聲在較低頻帶上引起車壁板共振。并使用實驗室現(xiàn)有的測試程序，成功采集了Santana3000 轎車車內(nèi)噪聲信號、車外噪聲信號和外加速噪聲信號并進行數(shù)據(jù)處理。4. 對兩種評價指標進行對比得出結論：響度比A計權能更好地反映人對聲音信號的主觀感覺，因此基于Zwicker心理模型的響度指標是一種更先進的噪聲質量評價指標。論文過程中精心地聽取每一步的進展情況，指導我把握正確的研究方向，并給予了很多啟發(fā)。向大學四年的所有老師表示最真摯的感謝，感謝他們在我學習生活中的細心指導與幫助。left0 = data。%% Checking the filter designif 1 % Standard Filters for Octave Sound Levels % Selfdesigned Filters Fs = SR。 [Yxx,f] = PowSpec(y,Fs,2)。 [ROW,COL] = size(left)。 case 2 MidDataM02(k,:) = data0。 end clear data0。 A = BAcoefs(n,N/2+1:N)。 elseif n=5 amp。 else y0 = filter(B,A,MidDataM05(k,:))。 end save Oct31_passby_halfm OctLevels end%% Comparing with DIN 45631 examnplesif 1 disp([10,39。) for k = 1:ROW Lt = OctLevels(k,:)。 set(figure,39。Total Loudness = 39。Critical Band Rate, Bark39。 BB = 1:23。 num2str(N) 39。 num2str(max(Ns39。 Nss]。Now look at the sounds at all frequencies39。help A_weighting_passyFC(1)=25。 end Lt(1)=Lt(1)。 Lt(5)=Lt(5)。 Lt(9)=Lt(9)。 Lt(14)=Lt(14)。 Lt(18)=Lt(18)+。 Lt(22)=Lt(22)+。 Lt(26)=Lt(26)。 title(39。f/HZ39。)。作為一個神經(jīng)網(wǎng)絡模型，一個提取噪聲特征的基于小波變換的模型被建立，結果證明，經(jīng)過訓練的神經(jīng)網(wǎng)絡模型更精確而且有效的對于非平穩(wěn)車輛噪聲信號的噪聲質量預測。汽車聲音的主要問題不是造成聽力損傷，而是聲音舒適性?？梢钥闯鲈肼曎|量評測方面的算法復雜度和時間消耗并不能包括所有的人的情感因素和指定所有聲音的反應。文獻[7，8]經(jīng)常提到平穩(wěn)頻率技術和非平穩(wěn)頻率技術。小波分析技術用一個母小波函數(shù)和一個離散或連續(xù)的尺度克服