第３８卷第９期 ２０１０年９月 同济大学学报（自然科学版） ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｔ０ＮＧＪＩ ＵＮＩＶＥＲｓＩＴＹ（ＮＡＴＵＲＡＬ ＳｃＩＥＮｃＥ） ＶｏＩ．３８ Ｎｏ．９ Ｓｅｐ．２０１０ 文章编号：０２５３—３７４Ｘ（２０１０）０９—１３４５—０５ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３—３７４ｘ．２０１０．０９．０１７ 汽车时变噪声的响度计算模型适用性分析 张觉慧 ，张立军 ，于 佳 （１．同济大学汽车学院，上海２０１８０４；２．上汽集团汽车研究中心，上海２０１８０４） 摘要：建立Ｚｗｉｃｋｅｒ瞬时响度、Ｍｏｏｒｅ瞬时响度、Ｍｏｏｒｅ时变 响度计算方法，引入ＡｒｔｅｍｉＳ软件的Ｚｗｉｃｋｅｒ时变响度计算 方法，并采用４种模型针对汽车发动机怠速噪声、汽车关门 声和电机驱动汽车加速噪声３种典型的稳态、冲击与阶次扫 频的信号进行响度计算，对比分析４种模型用于时变噪声响 度计算的适用性．研究表明：噪声频率成分与幅值变化越剧 烈，Ｚｗｉｃｋｅｒ与Ｍｏｏｒｅ时变响度计算偏差越大，瞬时响度模型 发生机理的分析与识别． 关键词：响度计算模型；时变噪声；适用性分析 中图分类号：Ｕ ２７０ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｏｕｄｎｅｓｓ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ；ｔｉｍｅ—ｖａｒｙｉｎｇ ｎｏｉｅ；ｓ ａｐｐｌｉａｂｉｌｃｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ 现代汽车ＮＶＨ（ｎｏｉｓｅ，ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｈａｒｓｈｎｅｓｓ） 工程已经从传统的噪声控制发展到声学品质设计的 新高度，响度成为重要的评价指标．响度概念最早由 模型，主要包括：计权声压级、Ｓｔｅｖｅｎｓ响度、Ｚｗｉｃｋｅｒ 响度与Ｍｏｏｒｅ响度［ －４］．其中，Ｚｗｉｃｋｅｒ方法由于建 １］，随后人们建立了多种响度计算 的计算越精确；Ｍｏｏｒｅ时变响度时频分析有助于噪声来源和 Ｂａｒｋｈａｕｓｅｎ提出＿立较早，计算精度较高，应用最为广泛．但是，上述模 型对于稳态噪声响度的计算精度较高，计算非稳态 基于人耳时域掩蔽 Ａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｌｏｕｄｎｅｓｓ Ｍｏｄｅｌｓ ｔｏ 噪声响度则存在较大误差．因此，效应，人们提出时变响度计算方法ｌ５ ］．但是，由于 Ｔｉｍｅ・ｖａｒｙｉｎｇ Ｓｏｕｎｄ ｏｆ Ｖｅｈｉｃｌｅ 时变响度详细考虑时域掩蔽效应的复杂性与困难 ＺＨＡＮＧ Ｊｕｅｈｕｉ 一。ＺｔｔＡＮＧ Ｌｉｊｕｎ ，ｙ【， 性，导致该方法未被广泛认可．针对不同的信号如何 （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｓｔｕｄｉｅｓ，Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ 选择响度计算方法尚未形成清晰的指导原则，因此 ２０１８０４，Ｃｈｉｎａ；２．Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ＳＡＩＣ，Ｓｈａｎｇｈａｉ 急需分析不同响度模型对于不同噪声信号响度计算 ２０１８０４．Ｃｈｉｎａ） 的适用性．本文在综合前期文献的基础上，建立了 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｅｅ ｓｏｕｎｄ １ｏｕｄｎｅｓｓ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ Ｚｗｉｃｋｅｒ瞬时响度（Ｚｗｉｃｋｅｒ ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ｌｏｕｄｎｅｓｓ， Ｚｗｉｃｋｅｒ ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ｌｏｕｄｎｅｓｓ ｍｏｄｅｌ。Ｍｏｏｒｅ ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ＺＩＬ）、Ｍｏｏｒｅ瞬时响度（Ｍｏｏｒｅ ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ｌｏｕｄｎｅｓｓ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ Ｍｏｏｒｅ ｔｉｍｅ—ｖａｒｙｉｎｇ ｌｏｕｄｎｅｓｓ ｍｏｄｅｌ，ａｎｄ ｌｏｕｄｎｅｓｓ，ＭＩＬ）、Ｍｏｏｒｅ时变响度（Ｍｏｏｒｅ ｔｉｍｅ． ｔｈｅ ｃｉｔｅｄ Ｚｗｉｃｋｅｒ ｔｉｍｅ—ｖａｒｙｉｎｇ ｌｏｕｄｎｅｓｓ ｍｏｄｅｌ ｉｎ Ａｒｔｅｍｉｓ， ｖａｒｙｉｎｇ ｌｏｕｄｎｅｓｓ，ＭＴＶＬ）计算方法，并引入基于 ｗｅｒｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｔｉｍｅ—ｖａｒｙｉｎｇ ｌｏｕｄｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｒｅｅ Ｈｅａｄ公司ＡｒｔｅｍｉＳ软件的Ｚｗｉｃｋｅｒ时变响度 ｔｙｐｉｃａｌ ｎｏｉｓｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｓｔｅａｄｙ ｅｎｇｉｎｅ ｉｄｌｅ ｎｏｉｓｅ，ｉｍｐｕｌｓｉｖｅ ｄｏｏｒ （Ｚｗｉｃｋｅｒ ｔｉｍｅ—ｖａｒｙｉｎｇ ｌｏｕｄｎｅｓｓ，ＺＴＶＬ）计算方法； ｃｌｏｓｉｎｇ ｎｏｉｓｅ ａｎｄ ｏｒｄｅｒ—ｓｗｅｐｔ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｐａｓｓ—ｂｙ ｎｏｉｓｅ． 然后针对发动机怠速噪声、汽车关门声和电机驱动 Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｌｏｕｄｎｅｓｓ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ａｎｄ ｔｉｍｅ—ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｌｏｕｄｎｅｓｓ 文献标识码：Ａ ｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｅ ａｐｐｌｉａｂｉｌｃｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｕｒ ｌｏｕｄｎｅｓｓ ｍｏｄｅｌｓ ｔｏ ｔｉｍｅ— 汽车加速噪声３种分别具备稳态、冲击与扫频典型 ｖａｒｙｉｎｇ ｓｏｕｎｄｓ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｉｔ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｂｏｔｌ１ Ｚｗｉｃｋｅｒ ａｎｄ Ｍｏｏｒｅ ｔｉｍｅ—ｖａｒｙｉｎｇ ｌｏｕｄｎｅｓｓ ｍｏｄｅｌｓ ａｒｅ ｍｏｒｅ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｔｈａｎ Ｚｗｉｃｋｅｒ ａｎｄ Ｍｏｏｒｅ ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ １ｏｕｄｎｅｓｓ 特征的信号采用４种模型进行响度计算，并分析不 同响度计算方法的计算精度与适用性． ｍｏｄｅｌｓ ｉｆ ｔｈｅ ｓｏｕｎｄ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ａｎｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｖａｒｙ ｔｅｍｐｅｓｔｕｏｕｓｌｙ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｔｉｍｅ—ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ Ｍｏｏｒｅ ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ １ｏｕｄｎｅｓｓ ｍｏｄｅｌ ｃａｎ ｈｅ ｖｅｒｙ ｈｅｌｐｆｕ１ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｏｕｒｃｅ ｉｄｅｎｔｉｓｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎａｌｙｓｉｓ． １ 稳态响度评价指标 稳态响度的评价指标包括计权声压级、Ｓｔｅｖｅｎｓ 响度、Ｚｗｉｃｋｅｒ响度、Ｍｏｏｒｅ响度，这些指标体现了响 收稿日期：２００９—０６—０２ 基金项目：国家“八六三”高技术研究发展计划资助项目（２【）（】６ＡＡ１１Ａ１０１） 作者简介：张觉慧（１９６３一），男，高级工程师，博士生，主要研究方向为汽车集成与动力学分析与控制．Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｊｕｅｈｕｉ＠ｓａｉｃｍｏｔｏｒ．ｃｏｍ 张立军（１９７２一），男，副研究员，工学博士，主要研究方向为汽车振动与噪声控制、汽车系统动力学分析与控制． Ｅ－ｍａｉｌ．．１ ｕｎ．ｚｈａｎｇ（￣ｆｃｖ－ｓｈ．ｃｏｍ 同济大学学报（自然科学版） 第３８卷 度模型发展的基本过程．其中，计权声压级属于单频 型，其计算流程与Ｚｗｉｃｋｅｒ响度计算过程一致［４，１１］． 带（ｓｉｎｇｌｅ－ｂａｎｄ）响度模型，后三者属于多频带响度 与Ｚｗｉｃｋｅｒ相比，Ｍｏｏｒｅ响度计算方法具有以 模型，能够模拟人耳听觉特性，对输入信号进行多尺 下特色：①以离散频率成分声压级作为模型计算输 度滤波Ｌ９］．计权声压级［１］和Ｓｔｅｖｅｎｓ响度ｒ９ 的特点与 入；②Ｍｏｏｒｅ响度模型特征频带采用ＥＲＢ 计算方法有关文献已阐述，下面仅简要介绍Ｚｗｉｃｋｅｒ （ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）尺度，Ｚｗｉｃｋｅｒ响 响度和Ｍｏｏｒｅ响度． 度模型采用Ｂａｒｋ尺度，两种尺度在５００ Ｈｚ以下带 １．１ Ｚｗｉｃｋｅｒ响度 宽差别较大，５００ Ｈｚ以上差别较小；＠Ｍｏｏｒｅ响度计 Ｚｗｉｃｋｅｒ响度是一种基于激励模式的多频带响度 算在确定外耳与中耳声波传递特性时分别确定了两 计算模型，能够模拟人耳的听觉产生机理．根据人耳 者的传递特性，而Ｚｗｉｃｋｅｒ响度计算时采用的是二 产生听觉的机理，耳蜗基底膜可被类比为一组带宽重 者综合传递特性；④Ｍｏｏｒｅ响度模拟人耳频域掩蔽 叠的带通滤波器，称为特征频带．在外部激励的作用 效应时采用了基于机理的数学模型，而Ｚｗｉｃｋｅｒ响 下，每个特征频带上会产生对应的激励强度，称为“激 度模型采用查表法．Ｍｏｏｒｅ响度模型适用于各种稳 励模式”．根据Ｓｔｅｖｅｎｓ定律，特征响度与耳蜗基底膜 态噪声信号，频率分辨率较高，一般认为其精度高于 激励强度成比例关系，由特征响度进一步积分可以得 Ｚｗｉｃｋｅｒ模型． 到Ｚｗｉｃｋｅｒ响度［１］．Ｚｗｉｃｋｅｒ响度的计算过程参见文献 １．３基于纯音对稳态响度模型的验证 ［１—３，ｉ０］．Ｚｗｉｃｋｅｒ响度计算以频带声压级作为输入， 域掩蔽效应采用的查表法，使用不够方便． １．２ Ｍｏｏｒｅ响度 考虑到计权声压级和Ｓｔｅｖｅｎｓ响度计算方法及 模型利用纯音进行正确性检验．２种响度模型及标准 频率精度受到一定限制；在激励模式计算以及考虑频 其应用的局限性，仅对Ｚｗｉｃｋｅｒ与Ｍｏｏｒｅ稳态响度 Ｉ ３．４计算结果的对比如表１所示．由表１可知： Ｍｏｏｒｅ响度与Ｚｗｉｃｋｅｒ响度相同，是模拟人耳 ①除低频段（ｉ００ Ｈｚ以下），两模型均较准确；② 听觉产生机理且基于激励模式的多频带响度计算模 Ｍｏｏｒｅ模型精度高于Ｚｗｉｃｋｅｒ模型． 表１基于纯音的响度计算结果正确性验证（与ＡＮＳＩ ３．４计算结果比较） Ｔａｂ．１ Ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｕｄｎｅｓｓ ｍｏｄｅｌ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐｕｒｅ ｔｏｎｅ ｆｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ＡＮＳＩ ３．４ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ） 得到短期响度和长期响度计算方法嘲．本文中Ｚｗｉｃｋｅｒ ２瞬态响度计算模型建立 稳态响度模型假设声信号的频率成分不随时间 改变，而实际的信号往往具有明显的时频特性，因此 需要建立瞬态响度计算模型．研究发现，非稳态噪声 时变响度方法以商业软件计算结果为准；Ｚｗｉｃｋｅｒ瞬 时响度、Ｍｏｏｒｅ瞬时响度、Ｍｏｏｒｅ时变响度计算方法， 各种模型的计算方法、计算流程以及注意事项参阅文 献［８—９］等． 的时变响度与噪声带宽、幅值及其冲击成分持续时间 存在复杂的非线性关系［１］，因此难以形成基于机理的 ３瞬态响度模型的适用性分析 稳态噪声、冲击噪声、扫频特性噪声为汽车噪声 时变响度计算模型．目前，Ｈｅａｄ公司的ＡｒｔｅｍｉＳＥ ］在 Ｚｗｉｃｋｅｒ稳态响度算法基础上，基于大量主观评价试 中较有代表性的３种噪声形式，其幅值变化、频率分 验数据，以不同时间常数的低通滤波器模拟时域掩蔽 布特性、冲击成分的持续时间各不相同．下面将以这 效应，建立了Ｚｗｉｃｋｅｒ时变响度计算方法；Ｇｌａｓｂｅｒｇ和 ３种噪声为例，对Ｚｗｉｃｋｅｒ瞬时响度、Ｍｏｏｒｅ瞬时响 ｃｋｅｒ时变响度、Ｍｏｏｒｅ时变响度的适用性展 Ｍｏｏｒｅ等人在Ｍｏｏｒｅ稳态响度算法基础上，基于自动 度、Ｚｗｉ增益控制方法，调整时间常数以模拟时域掩蔽效应， 开讨论，分析时各算法的帧长和帧移相等． 第９期 张立军，等：汽车时变噪声的响度计算模型适用性分析 对比分析主要从瞬态响度幅值分析、特征响度 时频分析、结合尖锐度的综合分析开展．其中幅值分 析指标包括平均值、标准偏差、相对误差及响度变化 率等．尖锐度表征了样本高频（１ ０００ Ｈｚ以上）能量 ０ 的比例，反映了特征响度的频域分布，本文采用基于 Ｚｗｉｃｋｅｒ稳态响度模型的Ｂｉｓｍａｒｃｋ模型＿１ ． ３．１ 不同模型对稳态噪声响度计算的适用性分析 ｌ ０ 时问／Ｓ ａ声压时域信号 ＩＩ＿０ ：二：：里 ＝：＝二兰 ：：：：． 二 ｌ ２．０ ３．０ ４．０ 稳态噪声的特点是信号幅值大小以及频率成分 时间／ｍｓ 不随时间变化而变化．为此选取某４缸４冲程１．５ Ｌ 汽油机怠速时的噪声信号作为分析对象，数据采样 频率为１２ ０００ Ｈｚ，声压时域信号如图ｌａ所示． 分析４种响度模型响度、尖锐度幅值分析结果 可知：①ＭＩＬ，ＺＴＶＬ，ＭＴＶＬ平均值接近，且响度离 散程度较小；ＺＩＬ平均值偏低，相对误差较大，响度 离散程度也较大（图ｌｂ）．②尖锐度在１．３～１．５ Ａｃｕｍ问波动，波动范围较小，反映了稳态噪声特点．＼ 恨一 ｏｓ＼越善 ｕｌ ＼ 舔 分析Ｚｗｉｌ ０ ｌ ¨ ０ ｎ ｃｋｅｒ，Ｍｏｏｒｅ特征响度时频分布及声压 ５０５Ｏ５０ ∞ ｍ ０ 级时频分布可知：①声压级的时频分布能量较分散 （图ｌｄ），而特征响度分布能量较集中（图ｌｅ，Ｉｆ），这 是因为Ｚｗｉｃｋｅｒ与Ｍｏｏｒｅ模型考虑了频域掩蔽效 应，峰值大的特征响度将峰值小的特征响度“淹没”． ＠Ｍｏｏｒｅ特征响度与Ｚｗｉｃｋｅｒ特征响度时频特性都 能够反映响度的时间与频率分布特性，但Ｍｏｏｒｅ特 征响度的频率分辨率更高（图ｌｅ，ｌｆ）． 由此得到：①４种响度模型对稳态噪声瞬态响度 计算均适用，但ＺＩＬ响度计算值偏小，且离散程度较 大．②Ｚｗｉｃｋｅｒ与Ｍｏｏｒｅ特征响度分布，可以识别噪 声响度主要能量的分布，但Ｍｏｏｒｅ特征响度时频分 辨率更高． ３．２不同模型对冲击噪声晌度计算的适用性分析 冲击噪声的特点为宽带噪声，噪声频率成分及 幅值变化快，往往包含多重间隔性的细微冲击过程 （即微过程）．选取的冲击噪声信号为汽车关门声，采 样频率为４４ １００ Ｈｚ，声压时域信号如图２ａ． 综合对比分析４种响度模型响度、尖锐度幅值 分析结果可知：①ＺＩＬ和ＭＩＬ响度上升变化率明显 高于ＺＴＶＬ和ＭＴＶＬ．这是因为时变响度模型考虑 了时域掩蔽效应，人耳响度感知的建立时间约为１００ ｍｓ¨ｌ ；②ＺＩＬ和ＭＩＬ响度下降变化率与ＺＴＶＬ和 ＭＴＶＬ接近．这一方面是因为该冲击噪声的衰减较 慢，如图２ａ中１００ ｍｓ时刻后声压幅值变化，另一方 面是时变响度模型考虑了时域掩蔽效应，即人耳对 响度感觉的衰减最多持续２００ ｍｓ［川．③ＺＩＬ和ＭＩＬ 结果近似，ＺＴＶＬ和ＭＴＶＬ结果存在幅值偏差，如图 ｂ各模型时域响度 ２．０ １．５ １．０ ０．５ ０ １．０ ２．０ ３．０ ４．０ 时间／Ｓ ６０００ Ｃ瞬时尖锐度 、４０００ 墼２ ０００ ０ ｌ＿０ ２．０ ３．０ ４．０ 时间／Ｓ ｄ声压级时频示意图 ６ ０００ ３ 、４０００ 搂２ ０００ ｏ替 ａ置 ０ ｌ＿０ ２．０ ３．０ ４．０ 时间／Ｓ ｅ Ｍｏｏｒｅ特征响度时频示意图 ６ ０００ ８．３ 、４ ０００ ６．６ 繁２ ０００ ．５嵩 ∞ ０ ｌ＿０ ２．０ ３．０ ４．０ 时间／Ｓ ｆ Ｚｗｉｃｋｅｒ￣征响度时频示意图 图１发动机稳定怠速噪声响度分析 Ｆｉｇ．１ Ｌｏｕｄｎｅｓｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅ ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｉｄｌｅ ｎｏｉｓｅ ２ｂ；ＺＩＬ，ＭＩＬ与ＺＴＶＬ，ＭＴＶＬ的变化规律不一致， 说明考虑时域掩蔽效应对冲击噪声的响度计算是必 要的．④瞬时响度模型和时变响度模型存在多个极 值点，反映了汽车关门短暂过程丰富的冲击现象，同 时说明，瞬态响度模型有助于分析冲击噪声的微过 程．⑤尖锐度的峰值出现在７５ ｍｓ附近，而非瞬时响 度的峰值和时变响度峰值时刻，如图２ｃ，这与特征响 度的时频分布规律吻合，如图２ｅ，２ｆ．这充分显示了 特征响度在分析冲击噪声的优越性． 综合对比分析Ｚｗｉｃｋｅｒ，Ｍｏｏｒｅ特征响度时频分 布及声压级时频分布可知：①声压级时频分布能量 较分散，如图２ｄ，Ｚｗｉｃｋｅｒ，Ｍｏｏｒｅ特征响度能量分布 较集中，如图２ｅ，２ｆ．②Ｚｗｉｃｋｅｒ，Ｍｏｏｒｅ特征响度时 频分布规律基本一致，且时频分辨率近似． 通过以上分析，得到：①瞬时响度模型未考虑时 域掩蔽效应，不适用于对冲击噪声的响度评价；②相 同济大学学报（自然科学版） ｕＩ； ＼ 举 第３８卷 比声压级的时频分布，特征响度的时频分布能清晰 ＺＴＶＬ响度幅值偏差增大，ＺＴＶＬ与ＭＴＶＬ间偏差也 反映噪声来源，适用于冲击噪声声源识别；③瞬时响 增大．②在频率成分、幅值变化较慢时间段，瞬时响 度模型有助于分析冲击噪声产生的微过程． ０・５ 度计算偏差较小．在扫频特征明显的７．Ｏ～１４．０ ｓ， 信号频率成分、瞬时响度幅值变化较慢，４种响度模 型结果近似，ＺＩＬ偏差稍大． 苗０ 恨－０．５ ０ 综合对比分析Ｚｗｉｃｋｅｒ，Ｍｏｏｒｅ特征响度时频分 ｌｏ０ ２００ ３００ ４００ 时间／ｍｓ ａ声压时域信号 布及声压级时频分布可知：①特征响度分布较声压 级时频分布，其能量分布较集中．图３ｃ显示噪声主 兽６０ ４０ ２０ 蜃０ １００ ２００ ３００ ４００ 时间／ｍｓ ｌ＿５ ｂ各模型时域响度 １．０ ０．５ ０ ｌｏ０ ２００ ３００ ４００ 时间／ｍｓ ８０００ ｃ瞬时尖锐度 ６０００ 懈４０００ ２ ０００ ０ １００ ２００ ３００ ４００ 时间／ｍｓ ｄ声压级时频示意图 ３０００ｏ８ 蒸 Ｏ １００ ２００ ３００ ４００ 时间／ｍｓ ｅ Ｍｏｏｒｅ特征响度时频示意图 ０ ０，、－ｕｕｕ８ 螫 １７．１ １３．Ｉ∞ ０ １００ ２００ ３００ ４００ 时间／ｍｓ ｆ Ｚｗｉｃｋｅｒ￣征响度时频示意图 图２汽车关门声响度分析 Ｆｉｇ．２ Ｌｏｕｄｎｅｓｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｄｏｏｒ ｃｌｏｓｉｎｇ ｎｏｉｓｅ ３．３阶次扫频噪声响度模型适用性分析 阶次扫频噪声的特点为信号频率随时问连续变 化，而且往往存在多个阶次的信号．选取的扫频噪声 信号为电机驱动汽车加速时车内噪声，采样频率为 ２２ ０５０ Ｈｚ．如图３ｃ所示．１ ０００ Ｈｚ以下各阶次信号 随时间呈近似线性扫频特性，为了清晰显示阶次扫 频信号，在计算前对声压信号进行１ ０００ Ｈｚ低通滤 波，声压时域信号如图３ａ所示．综合对比分析４种 响度模型响度幅值分析结果可知：①在噪声频率成 分、幅值变化较快时间段，瞬时响度与时变响度偏差 较大．如图３ｂ，３ｃ，１．５～３．０ ｓ，４．５～６．０ ｓ频率成分 和瞬时响度幅值变化较快时间段，ＺＩＬ，ＭＩＬ与 要源自电机的１，２，６阶次噪声＿１。 ；而Ｍｏｏｒｅ特征响 度显示噪声主要源自电机的６阶次噪声．②Ｚｗｉｃｋｅｒ 特征响度频率分辨率较低，不足以显示该扫频噪声 的阶次关系．由于该扫频噪声频率成分均在６００ Ｈｚ 以下，而Ｚｗｉｃｋｅｒ模型的Ｂａｒｋ尺度相对Ｍｏｏｒｅ模型 的ＥＲＢ尺度在５００ Ｈｚ以下特征频带较宽，导致特征 响度频率分辨率不足，如图３ｅ． ｚＨ＼褂 ∞ｌＩ。∞＼ 蛋 ８ｄ４２ １．０ 加 Ｏ ∞∞∞∞∞ ０．５ 、０ ０ ２ ４ ６ ８ ｌ０ １２ １４ 时间／ｍｓ ａ声压时域信号 ２ ４ ６ ８ ｌ０ １２ １４ 时间／ｍｓ ｂ各模型时域响度 ０ ２ ４ ６ ８ １Ｏ ｌ２ ｌ４ 时间／ｍｓ ｃ声压级时频示意图 ０８ｏ０８ ６ ９籁 ６４００８ ０罄 ２００ ０ ２ ４ ６ ８ １０ ｌ２ ｌ４ 时间／ｍｓ ｄ Ｍｏｏｒｅ特征响度时频示意图 Ｎ１ ０００ ８ｌ５ 墨８００ ７．１籁 耋３３ 掰 Ｏ ２ ４ ６ ８ ｌＯ ｌＺ ｌ４ 时间／ｍｓ ｅ Ｚｗｉｃｋｅｒ￣征响度时频示意图 图３ 电驱动汽车加速噪声响度分析 Ｆｉｇ．３ Ｌｏｕｄｎｅｓｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｎｏｉｓｅ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ 第９期 张立军，等：汽车时变噪声的响度计算模型适用性分析 １３４９ 通过以上分析，得到瞬态响度模型对扫频噪声 分辨率较低而不利于噪声源识别． 的适用性结论：①当扫频噪声频率成分、幅值变化较 ３．４瞬态响度模型适用性分析总结 快时，瞬时响度与时变响度偏差较大，瞬时响度模型 通过瞬态响度幅值分析、特征响度时频分析及 不适用；相反，若噪声频率成分、幅值变化较慢，４种 结合尖锐度的综合分析方法，比较４种模型对３种 响度模型均适用．②Ｍｏｏｒｅ特征响度能清晰反映噪 典型噪声的计算结果，得到不同响度模型对具有不 声来源，而Ｚｗｉｃｋｅｒ特征响度由于５００ Ｈｚ以下频率 同特征噪声的适用性分析结论，见表２． 表２瞬态晌度模型适用性分析 Ｔａｂ．２ Ａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ｌｏｕｄｎｅｓｓ ｍｏｄｅｌｓ ｉｃａｎＮａｔｉｏｎａｌＳｔａｎｄａｒｄｓＩｎｓｔｉｔｕｔｅ．ＡＮＳＩ ｓ３．４—２００５Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ［４］ Ａｍｅｒ４ 结论 （１）计权声压级，对时变响度计算的误差来自 计算机理，不能准确评价时变响度；Ｓｔｅｖｅｎｓ响度对 ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｕｄｎｅｓｓ ｏｆ ｓｔｅａｄｙ ｓｏｕｎｄｓ［Ｓ］．Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ： Ａｍｅｒｉａｎ ｃＮａｆｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，２００５． ｃｋｅｒ Ｅ．Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｆｏｒ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｌｏｕｄｎｅｓｓ ｏｆ ｔｅｍｐｏｒａｌｌｙ ［５］ Ｚｗｉｖａｒｉａｂｌｅ ｓｏｕｎｄｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉａ，ｃ １９７７，６２（３）：６７５ 信号频率成分有限制，不适宜准确评价时变响度． （２）噪声频率成分、幅值随时间变化越慢，４种 模型瞬态响度结果越接近，但Ｚｗｉｃｋｅｒ瞬时响度离 散程度最大，如稳态噪声和缓变扫频噪声；噪声频率 成分、幅值变化越快，Ｚｗｉｃｋｅｒ，Ｍｏｏｒｅ时变响度偏差 越大，如冲击噪声． ［６］ Ｒｉｃｈａｒｄ Ｊ Ｆｒｉｄｒｉｃｈ．Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｎｇ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｌｏｕｄｎｅｓｓ ＩＳ０ ５３２ ｆｏｒ ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ ｉｍｐｕｌｓｉｖｅ ｓｏｕｎｄｓ［Ｒ］．［Ｓ．１．］：ＳＡＥ，１９９１． ｏｍｍｅｒ Ｍ，０ｔｔｏ Ｎ．Ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｌｏｕｄｎｅｓｓ ｏｆ ｉｍｐｕｌｓｉｖｅ ［７］ Ｂｌｓｏｕｎｄｓ ｏｆ ｉｍｐｕｌｓｉｖｅ ｓｏｕｎｄｓ［Ｒ］．Ｉｓ．１．］：ＳＡＥ，１９９５． ａｓｂｅｒｇ Ｒ，Ｍｏｏｒｅ Ｃ Ｊ．Ａ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｌｏｕｄｎｅｓｓ ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ ｔｏ ｔｉｍｅ— ［８］ Ｇｌｖａｒｙｉｎｇ ｓｏｕｎｄｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＡｕｄｉｏ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｏｃｉｅｔｙ，２００２， ５０（５）：３３１． ｅｌｓｅｎ Ｓ Ｈ．Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｏｕｄｎｅｓｓ ［９］ Ｓｋｏｖｅｎｂｏｒｇ Ｅ，Ｎｉ（３）瞬时响度模型对响度变化灵敏度较高，有 助于分析冲击噪声发生机理与微过程的噪声源识别 与机理分析． ｍｏｄｅｌｓ ｗｉｔｈ ｍｕｓｉｃ ａｎｄ ｓｐｅｅｃｈ ｍａｔｅｒｉａｌ［Ｃ］∥Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｈｅ ＡＥＳ １１７ｔｔｈ Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎ．Ｓａｎ Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ！Ａｕｄｉｏ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｏｃｉｅｔｙ，２００４：３７６—４０９． ｃｋｅｒ Ｅ，Ｆａｓｔ Ｈ，Ｗｉｄｍａｎｎ Ｕ．Ｐｒｏｇｒａｍ ｆｏｒ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ［１０］ Ｚｗｉ（４）特征响度时频分布清晰反映噪声来源，较 声压级时频分布能量分布集中；Ｚｗｉｃｋｅｒ特征响度频 率分辨率在５００Ｈｚ以下较低． 参考文献： ［１］ Ｚｗｉｃｋｅｒ Ｅ，Ｆａｓｔｌ Ｈ．Ｐｓｙｃｈ０ａｃｏｕｓｔｉｃｓ：ｆａｃｔｓ ａｎｄ ｍｏｄｅｌｓ［Ｍ］． Ｂｅｒｌｉｎ：Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ：Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，２００７． ｌｏｕｄｎｅｓｓ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ＤＩＮ ４５６３１（ＩＳＯ ５３２Ｂ）［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｊａｐａｎ，１９９１，１２（１）：３９． ［１１］ Ｍｏｏｒｅ Ｃ Ｊ，Ｇｌａｓｂｅｒｇ Ｒ，Ｔｈｏｍａｓ Ｂａｅｒ．Ａ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｓ，ｌｏｕｄｎｅｓｓ，ａｎｄ ｐａｒｔｉａｌ ｌｏｕｄｎｅｓｓ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｕｄｉｏ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｏｃｉｅｔｙ，１９９７，４５（４）：２２４． ｉｃｓ．Ｌｏｕｄｎｅｓｓ ａｎｄ ｓｈａｒｐｎｅｓｓ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ［１２］ Ｈｅａｄ ＡｃｏｕｓｔａｒｔｅｍｉｓＥＲ］．Ｈｅｒｚｏｇｅｎｅｒａｔｈ：Ｈｅａｄ Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ．２００６． ［１３］ 于增亮，张立军，孙北．轮毂电机驱动电动微型车车内噪声道 路试验分析［Ｊ］．上海汽车，２００９（８）：１２． ＹＵ Ｚｅｎｇｌｉａｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｌｉｊｕｎ，ＳＵＮ Ｂｅｉ．Ｒｏａｄ ｔｅｓｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒｉｏｒ ｎｏｉｓｅ ｏｆ ｗｈｅｅ１．ｈｕｂ ｍｏｔｏｒ ｄｒｉｖｅｎ ｍｉｃｒｏ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ［２］ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ．ＩＳＯ ５３２ Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ－ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｌｏｕｄｎｅｓｓ ｌｅｖｅｌ［Ｓ］．Ｇｅｎｅｖａ：Ｅｓ． ｎ．］，１９７５． ［３］Ｄｅｕｔｓｃｈｅｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔ Ｆｆｉｒ Ｎｏｒｍｕｎｇ Ｅ．Ｖ．ＤＩＮ ４５６３１ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｆｏｒ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｌｏｕｄｎｅｓｓ ｌｅｖｅｌ ａｎｄ ｌｏｕｄｎｅｓｓ ＥＳ］．Ｂｅｒｌｉｎ：Ｉｓ．ｎ．］，１９９１． ［Ｊ］．Ｓｈａｎｇｈａｉ Ａｕｔｏ，２００９（８）：１２．
