SUV关门声品质优化研究

高雅娜 ，黄超勇,2，钟秤平,2，张东力,2，陈文清,2

(1.江铃汽车股份有限公司,江西南昌 330200;2.江西省汽车噪声与振动重点试验室,江西南昌 330200)

0 引言

随着汽车工业的蓬勃发展，在满足消费者对产品实用性要求的同时，对产品舒适性的要求也越来越严格。近年来，人们发现使用传统的A计权声压级不能全面描述人们对声音的主观感觉，单纯地降低噪声的声压级已不能满足消费者听觉舒适性的要求[1]。因此，人们提出了声品质的概念来描述对声音的感受[2]。

汽车关门声品质的评价方法主要有主观评价法和客观评价法[3]。声品质是人们对声音的主观感觉，主观评价法能直接反映汽车关门声品质的好坏。客观评价采用的心理声学指标虽然不能全面反映关门声品质的好坏，但是能评价声音某一方面的特性。目前大多数学者都是基于这两种方法进行声品质的评价研究[4-5]，本文作者在前人研究的基础上基于主客观关门声品质的评价方法，研究影响关门声品质的相关因素。

1 关门声品质的客观评价

1.1 客观评价指标

客观评价是在试验数据的基础上，用测量的物理量来描述声音特征。噪声一般用A计权声压级进行评价，而声品质一般用响度和尖锐度这两个重要的心理声学指标进行评价。

响度是描述人耳对声音强弱的主观感觉，单位为宋(Sone)。响度是随着临界频带变化的，这种变化的特征曲线就是特征响度。响度[6]是各个临界频带上的特征响度之和，可表示为

式中:N为响度；n′(z)为特征响度；z为临界频带。

尖锐度是衡量声音中高频成分多少的心理声学指标，单位为Acum。在以1 000 Hz为中心频带的带宽(带宽小于150 Hz)内，声压级为60 dB的窄噪声定义为1 Acum。尖锐度[6]可以简单地表示为

式中:S为尖锐度；N为响度；n′(z)为特征响度；z为临界频带。

1.2 客观评价方法

客观评价一般在消声室或空旷而安静的环境中，用高精度的双耳人工头采集关门时的声音信号，然后对数据进行分析处理。

在测量车外关门声音时，双耳人工头模拟人体所处位置，考虑到车辆一般停靠在狭窄空间，因此将人工头高度调整为170 mm，头部鼻尖位置距离门把手中心外侧300 mm，距离门把手中心后端400 mm。在进行关门声采样时，为了确保每次试验具有相同的关门力度，试验时用关门力测试仪器保证每次关门的力度基本一致，试验选取最小关门力作为关门力度控制指标。由于实际关门过程中，人们通常将车门中部的边缘作为施力点，所以关门力测试仪的安装位置尽量靠近门边缘。

试验采用德国Head Acoustic公司的双耳人工头及配套的采集软件Artemis7.0采集关门时的声音数据。试验选取主观评价较差的车门作为测试关门声品质的试验车门，每个工况下测试5组数据，处理数据时选择环境噪声最小的信号作为试验声音信号。试验测试现场如图1所示。

图1 声品质试验测试

2 关门声品质的主观评价

2.1 主观评价方法

主观评价是指顾客或指定群体给出对声音的印象和描述，并根据感受来打分。汽车界常采用十分制的打分体系进行关门声品质的主观评价。十分制是将人的主观感受分为十个等级，具体划分如图2所示。

级度12345678910评价非常坏坏很差差不满意可接受满意较好好很好不可接受过渡可接受接受对象所有顾客绝大多数顾客挑剔的顾客专业人员

声品质的主观评价分为听音室主观评价和样车现场主观评价。对于不能直接获得样车时，听音室评价方法还是比较方便的，选择高保真的耳机进行声音样本的回放对试验非常重要;其次，室内的空气质量要良好，温度和湿度要适中，但是这种评价会有一定程度的失真。文中试验直接在样车上进行评价，对关门声品质的感受更加真实。

2.2 主观评价与客观评价的关系

主观评价能简单、快速地评价关门声品质，客观评价是定量地给出声品质的时域或频域特征，两者相辅相成。建立主观评价和客观评价的关系就能对声品质进行更完整地综合评价。将主观打分结果与客观测试的响度和尖锐度统计在同一张图上，得到两者之间的关系如图3所示。可以看出，主观评分与响度、尖锐度高度相关，响度和尖锐度越低，主观评分越高。

图3 主观打分与响度、尖锐度的关系

3 关门声品质的影响因素

车门板的结构、门锁结构、锁扣接附点动刚度等都会影响关门声品质，在进行声品质优化时一般从这几方面入手。

3.1 车门板结构

车门的整体刚度是保证关门声品质的重要指标之一。如果门的刚度不足，导致局部模态比较低，关门声就不是一次低沉的撞击声音，而是伴随支离破碎的震颤声音。通过对某车门进行模态分析，找出门板的薄弱区域，如图4所示，可以通过增加阻尼的方法来降低振动响应，优化关门声品质。图5和图6分别为试验测试的增加阻尼前后的关门声时间曲线，心理声学参数测试数据见表1。

图4 某车门模态分析

图5 加阻尼前关门声的时间曲线

图6 加阻尼后关门声的时间曲线

表1 增加阻尼前后数据对比

在车门局部模态区域增加阻尼后，主观评价关门声品质有明显改善，关门声音变得更干脆。测试结果中响度和尖锐度的峰值均有所降低，从优化前后的时间曲线来看， 贴阻尼后，声音持续时间更短，衰减得更快。

3.2 车门锁结构

关门时，门锁内部会发生几次撞击，包括：锁套与门碰撞、卡板与锁扣碰撞、卡板与棘爪碰撞、卡板与防撞快碰撞、棘爪与防撞快碰撞，具体结构如图7所示。

图7 车门锁结构图

只要控制好这些撞击力降低撞击声，就能有效地提升车门的声品质。更换采用新弹性材料的车门锁后，进行关门声品质的测试结果如图8和图9所示，心理声学参数测试数据见表2。

图8 车门锁优化前的时间-频率图谱

图9 车门锁优化后的时间-频率图谱

表2 车门锁优化前后数据对比

测试结果中响度和尖锐度的峰值均有所降低，对比优化前后测试所得的时间-频率图可知，在350～2 000 Hz范围内，声音有一定优化。车门锁优化后，主观评价关门声品质也有一定改善。

3.3 锁扣安装点刚度

门锁扣是关门能量传递给车身的关键路径之一。因此，门锁扣安装点动刚度对关门声品质有明显的影响。在数模阶段，经过CAE分析，发现锁扣安装点Y向动刚度不足。通过在C柱锁扣加强板增加一个L形支架，并且加强板支架增加一个Y向支撑翻边,Y向动刚度明显提升，如图10所示。关门响度有明显提升，如图11所示。

图10 门锁口安装点优化后Y向动刚度变化图

图11 锁扣安装点优化后时间频率谱图

3.4 其他影响因素

关门声品质的影响因素除了上述的两大方面，还与车身泄压路径、车门密封条、车门防撞快、锁扣的原点动刚度等因素有关。

关闭车门时，密封条避免了车门和车身金属之间的直接碰撞，使关门力均匀分布在密封面上，降低关门噪声。当门的运动超过密封条的压缩范围时，门与防撞块发生碰撞，一般要求防撞块的刚度要比较低，防止激励起门板模态。锁扣安装在车身上，承受来自卡板的撞击力，因此要控制锁扣受冲击点的原点动刚度。

4 结论

(1)在客观评价的基础上结合主观评价对车辆关门声品质进行了评价，结果更加真实、准确。

(2)在进行车辆关门声品质分析时，借助响度和尖锐度等心理声学参数进行对比分析，一般情况下，主观评价好的关门声品质，对应的心理声学参数值较小。

(3)文中分析了关门声品质的影响因素，讨论了添加阻尼、优化车门锁等提高关门声品质的方法，通过对比分析，证明了改进措施的有效性。