设计研究A版
轿车关门声品质评价方法硏究
朱俊兴程义黄贝（上汽大众汽车有限公司，上海2〇1&〇5)
张延松黎煥明池子敬（上海交通大学，上海200240)
【摘要】文章选定了3种关门声品质差别较大的车型，在消音室内采集3种关门速度和3种车窗状态下 共15组关门声音作为研究对象。在对比参考声音的基础上，采用等级评分法收集消费者对关门声音的主观评
价结果，而后对声音数据进行频谱分析，并计算几种计算模型下的声学参数—响度、度和度，通
研究状态下的参数，定适合用于汽车关门声品质评价的评价模型。在得到主客观的评
价结果之后，通过拟合回车关门声品质定量评价模型，结果对比发现，拟合结果和主观评分基。
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【Abstract】In th is p a p e r，th re e m o d e ls w ith d iffe re n t d o o r c lo s in g so u n d q u a lity a re s e le c te d.
A n d15 se ts o f c lo s in g so u n d s w itli th re e c lo s in g s p e e d s a n d th re e w in d o w sta te s c o lle c te d in
起亚k3油耗
c h a m b e r a re u s e
d a s r
e s e a r c h o b je c ts. T h e c u sto m e rs ^s u b je c tiv e im p re ss io n is in v e s tig a te d b y th e g ra d e
e v a lu a tio n m e th o d. T h e s p e c tru m is p a in te d; th e lo u d n e s s，s h a rp d e g re e a n d ro u g h n e ss o
f th e se iz e d
so u n d d a ta a re c o m p a re d b y u sin g d iffe re n t m o d e ls，a n d h o w t h e s e p a ra m e te rs c h a n g e u n d e r d iffe re n t
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e a n a ly z e d. T h e n，th e fittin g re g re ss io n is u s e d to e s ta b lis h a q u a n tita tiv e e v a lu a tio n m o d el
fo r c a r d o o r c lo s in g so u n d q u a lity. C o m p a re d w ith th e e x p e rim e n ta l r e s u l ts，th e fittin g re s s is te n t w itii th e su b je c tiv e g ra d e s.
【关键词】关门声音关门速度定量评价模型轿车
doi：10. 3969/j.issn.1007-4554.2019.01.01
0引言
汽车声品质 计和顾客选购汽车的。在 汽车声品质 ，对车关门声品质评价方法的探究 了大量研究机的关注。内大部分汽车 选的通 ，对汽车声品质进行定性评价，的评价 作为指。评价 分为 分：主观 评价和客观参数评价。
在主观评价 ，目前大部分声品质研究人员主要通 评审组后，在 用商用 1音或者进行听音评价 的，对计
结果进行 分析，从而比较 汽车关门声品 质的 ，关门声品质 的评价法。
在声品质 分析上，之主要研究的声压级 为适合作为 对关门声音 的参数。因为的主观声音的频 ，通 的音 关，通羊毛汽车坐垫
A计权声压级的大小依然无法满足顾客对汽车
*为2017年上海市汽车工程学会优秀论文。
收稿日期:2018 -01 -01
车评网上海汽车2019. 01
设计研究
舒适性的要求，必须从声音的频谱结构出#提取相应的 声学参数进行分析评价。为内学者提出了响度、度、度等一系列用来评价声品质 的客观参量，并在此基础上不断地对模型进行完善 ，了种声品质客观衡量体系。年的探究，相关学者针对 的汽车声品质评价 有对应的、合适的客观参数体系，但对于汽车关门声品质评价依然 计算 。
内外学者为了寻声品质的主客观联系展 开了大量的 究，采用的方法主 在大量的主观 基础上，结合客观参数计算，用数学方法 者的关系，包括使用多元回归、神网络等方法确定声品质评价模型，依然没有的声品质评价模型得到学术界广泛认 可。
对于轿车关门声品质评价方法的研究并 没有 的评价模型，针对 丨条件下的关门声音有着各自适用的模型，在的研究并 。定基于 声学参对汽车关门声品质的客观评价模型能够更加紧 密地和顾客的主观 联系在 ，帮助 通定的改良设计等提升汽车的舒适性。本文完 成了特定车型关门声音的采集，在有的客观参数计算模型基础之上，适合车门关闭声品质评价的主客观评价模型，并在此基础上设计一个 汽车关门声品质快速评价的 ，帮助
定 能够定量地评价汽车关门声品质。
1车门关闭声音的采集与定性评价 分析
文选取上汽大众3款 车型（A车、B车、C车）作为试验用车，采集这3款车型在 工况下的关门声音。
1.1轿车关'声音的米集
1.1.1 试验自变量选择
影 车关门声品质的 有很多，在设计，车体的密封性、密封条的数量、截面形 状及物性参数、门锁结构、铰链结构、缓冲块数量和位置等都对关门声品质有影响。其 封条及缓冲块对关门声品质影响尤为显著[1]。在日常生 活中，驾驶员在 下关门时，关门速度的，同样会 车门关闭声音的质量有很大，关门速度也是影响关门声品质的重之一。本文选取对关门声品质影响较大且 易操作的 关门速度和车窗密
闭性作为自，采集上汽大众3款 车型（A车、B车、C车）在 工况下的关门声音。普通人正 ：下关门速度约为1.0 以较大力气关门时关门速度约为1.20 在采集关门声音试验，关门速度这一自为3 : 0.80 m/s、1.0 m/s、1.20 m/s。改变车辆的密封性 同样对关门声音的品质有较大影响，在其他车窗 以及前后 封闭时，窗封性这：量设定为3 ：车窗 封闭、车窗
半开半闭、车窗 开。
1.1.2 试验条件
对3款 车型在不同工况下关门声音的采集在上汽大众隔声量及辅助 声 室进行。关门声音采集 包括三角支架、声学 传感器、数据采集系统、电Artrms、车门关闭速度 仪、等。
选 车门即驾驶位车门为研究 对象，模采集驾驶下车关门时听到的关门声音。将声学传感器距地面的高度^设定为155 ±0.5 cm。在采集 关门试，驾驶 对车 的，选取统计 作为采集关门声音时声学传感器的，为：与车 "=50±0.5 cm，与车门末端距离# =40 ±0. 5 cm。
为了 关门速度的 对样
生的影响，在采集过程中，关闭车门，且 车门限位器 位开始关闭。
夕卜，为了 关门速度 ，在 用车    B 柱上安装车门关闭速度测试仪以检测车门关闭速度。
1。
1.1.3 试验方法
声学传感器以及车门关闭速度 仪，连接声音采集仪器，调试采集 和，设定
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vl v3 v5 v7 v9 v ll vl3 vl5
声音数据编号
图2静音室测得试验数据总分柱状图
根据表"和 2分析可以得出如下结论：
(1) C 车在 S 65 AMG 的对照下，具有比较
车的关门声音；(2) A 车和B 车在关门声品质评价方面与C
车存在差距；
(3-关门声品质评分与关门速度和汽车密封 性等
有关，具体影有待后面进一步分析。
2车门关闭声音定量评价分析
以在消音室内采集到的车门关闭声音数据文
后播放的静音室 得的15组数据对其进行打分，15组声音数据汇总于表1，总分柱状    2 。
表1静音室测量声音数据主观评价表
车型
工文
评分和
$ = 0. 8 :s
v 165窗
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闭v 298A 车$ = 1 m /
s 窗 开
v 3102窗户全开
v 4109$ = 1.2 m/s J 112$ = 0. 8 m /s
v 6
116窗
闭v 7123B 车$ = 1m /s 窗
开v 8136窗 开
v 9109$ = 1.2 m /s v 10126$ = 0. 8 m /s
v 11
134窗
闭v 12144C 车$ = 1m /s 窗
开
v 13156窗户全开
v 14146$ = 1..2 mP 5
v 15
153
图1试验设备安装尺寸图
采集参数：采样频率为45 kHz 、采样时间为5 s 、
采样量程为114/124 d 、采样类型为24 bit 。首先 选取A 车为 用车， A 车车况良好，处于熄状态，各助系 关闭，各车门、 、：窗、前后等 关好。 以一定大小的力度关闭驾驶位车门，关门速度依次为 0.8 m/s 、1.0 m /s 、1.2 m /s ，每个关门速度的有效 数据
3次。 门车窗打开 ，由
以一定大小的力度关闭驾驶位车门，关
门速度为1.0m/s ，    3 。更 样车为B 车和C 车， 上 进行 。15轿车关门声音主观评价1.2.1 关
了 A 车、B 车和C 车3种车型， 在基准工况的基础上，通 汽车关门 速
度和车窗开闭状态采集5种条件下的关门声音， 共计进行15组试验。为定 结果的 ，
差，每种工况下采集3份有关门声音样 ， 共采集 了 45 关门声音 的有
样 。 选取其 15 声音质
、
的关门声音 样本进行后续主观评价以
及客观参数计算。
种工况下的3个有效声音样本用Artemis 7.0
，并用Matlab
出每
组声音数据的时程图，通比较， 组中选取1
无杂音且波形稳定的声音 作为 分析样。为了数据 分析更加 ，对这15种工况下的车门关闭声音数据分别进行编号J 〜v 15。1.2.2
文 音室 得15组数据，分别 汽 车关门 速度、车窗开闭状态和车型 得的声音数据，在有购车需求 对这15组关门声音进行了主观评价 。1S  65 AMG 声音作为参考，要求 者根据此
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0.10
0.05-0.05
0 100 200 300 400 500 600 700 800 9001 000
频率/Hz (c) vl2工况
图4 v2、v7、v l 2工况下汽车关门声音频谱图
频谱图可 ，其主要能 于100 Hz
以下，在频段也有 分能量分布，而频率超过500 H k 左右时，只有C 车还有极少能量分布，E  车和B 车的关门声音高频段能量几乎为0，这主要
车型的门锁结构和密封条系统有关。当车
-0.15on
-
0.10
0.150.20• 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50
时间/s
图3 A 车关门声音波形图
观察波形图可以发现，对于所有测量的车型 在各种工况下，其关门声音 包含许多频
成分，并且随着时 幅度不断衰减，同时可以 种工况下一开
在
频成分信
号，
分析，这可能与车门和门框碰撞
门锁
锁扣 触有关。 的车型在 的关门速 度和车窗状态下，主观评价较好的C 车声压峰值 大，而主观评价较差的A 车则最小， 时也可以看出C 车的关门声音的厚实感更强。对于 的车门关闭速度和车窗状态，声音 的持 时间长度也 ，当车窗紧闭时，A 车和B 车的关门声音持续时 定在0. 3〜0. 35 5之间，主观评价较好的C 车的声音持续时间则略小于0.3 5,
为基础，运用M 77
对
声音
进行
时域和频域上的分析与比较，并定适用于客观 评价关门声品质的参数模型。最后基于 评价结果拟合得
到 车门关闭声品质客观评价模型，由关门声音的 计算值得到评价分数，达到快速评价汽车关门声品质的目的。2.1声音信号的时域分析
为了尽可能地消
声的影响，
对
采集的 声音数据进行 截断。观车
门关闭声音 形可 ，车门关闭声音声 形时域长度大都维持在0. 4 5左右，因一分析数据样本，选截取时 声压峰 ‘ 0.1 5、后0.4 s (长度为0. 5 s )的声音 作为最 分析的数据样本，并在M 77 上 出15组 工况下的车门关闭声音 的时 形。
图3 A 车关门声音波形图。
设计研究
明C 车对于关门声音的衰
果
于其它两
种车型，这与其车门的多层密封条系统有关。2.2声音信号的频域分析
4为
快速傅里叶分析得到的几种特定
工况下的频谱图，并在频谱 出频谱峰值
处对应的频率。
f
/蜮田氣
£/田歡
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窗密闭时，A车频谱峰值处对应的频率在30 H z左 右，远于B车和C车的频谱峰 频率；当车窗开，即车内空 于非 闭状态时，频谱能 和频谱峰值则会向低频方向移动。在 采集 声音数据过程中，明显 到A车在车窗开闭状 态 时声音 度 明显，B车和C车种车型的声音差 大，A车的门框上只有一
道密封条，而B车和C车都有2〜3道密封条，这 对 工况下汽车车门关闭声品质的 有很大 影响。
2.3声音信号客观参数分析
对于声音的 主 度、粗糙度以及响度3个客观参数有关，这3个客观参数出发，分析计算 参数的主 论模型，其 度选取了 2种模型，度选取了 3种模型，从而定最适合评价车门关闭声品质的客观 参数模型。
2.3.1响度模型
基于频谱的参量——响度，据对I 频率范围内声音强度听感的 ，对声音主观感知做的定量描述。主采用Stevens模型和Zwicker模型来获得声音的响度数值。其 Ste­vens模型采用等比带宽法 （倍频程或者 1/3 倍频 程)对听阈进行频带划分，而Zwicker模型则将人阈划分成24 临界频带（B7域），时考虑掩蔽效应及声场的转换来计算声音响度。
Stevens模型的计算方法是基于大量试验得到 等响指数曲线。其求解过程如下：
(1-采集到的声音时域数据 FFT分析，采用等比带宽法进行听阈的频带划分，并计算得 到各个频带内的声压级；
(2) 在上 基础上，通 询等响指数曲线或等 数 定对应的响度指数％;
(3)定有频带度指数的最大值，而后根据响度公式（1-得到 声音的 度，其中&为修正因子，对 频带划分方法取不同的数值。
%(%m a x +&("%-%」(1)
Zwicker模型[2-3]计算响度是基于对 阈的24 临界频带的划分。分别计算出 Bark 内声音的特征响度进行求和可以得到声音总响度，Zwicker响度求解过程如下：
(1)据 环境条件对原始的声压信号进行自 和混响场的转换；
(2 )在转换后的声音 基础上划分频带，计算各频带内声音成分的声压级；
(3)由上一步得到的频带内的声压级和各频 带 频率可以计算得到 B a k域内的特征响度％+,。
公式（2 )，在各频率带上对％'进行求和 得到具体响度
f24B a r l i
% ( I% (,d,(2) 0
入在消音室 的15组声音数据分别进行计算，得到两种模型下汽车关门声音响度值，如
5 。
分析比较两种模型计算得到的响度值可以发 现，种模型计算的结果差 大，都能够 地出声音的响度差距。为了 写程序的 并确定更加符合关门声品质评价的响度模型，种度模型计算结果用软件Artemis分析结果进行比较，采用Pearson相关系数 分析两种模型结果的逼近程度。关分析可得，Stevens模型 结果的相关系数为0.874，而Zwicker模型 结果相关系数达到0.935，因此采用Zwicker响度模型更适合对关门声品质 进行评价。
2.3.2 度模型
尖锐度 度之外用来描 主观 的又 声学参量，它更加突出声音 的高 频部分。对于声音 度的计算方法，主 有3种成熟的模型：Zwicker模型、Von Bismark模 型和Autes模型。
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