二、车内路噪频谱
路噪是汽车行驶在道路上所产生的噪声,是轮胎与路面相互作用的结果。影响路噪的原因有很多,包括路面、轮胎、悬架和车身。同样一辆车在不同的路面上所表现的路噪大小和频谱特征相差非常大;在同一道路上,不同汽车的路噪特征也可能相差甚远。
图2.2是一辆车在粗糙沥青路上行驶的车内声压级图。在频率域上,一个典型的路噪图谱可以分成四段:低频段、低中频段、中频段和高频段。路噪问题也可以从这四个频段来描述:低频路噪问题、低中频路噪问题、中频路噪问题和高频路噪问题。
1.低频段:从20Hz到60Hz左右的频段
图2.2显示在42Hz处有一个峰值,幅值达到47dB(A)。这个峰值比它旁边的值大很多,凸显成一个单频纯音。主观上,人耳听到的是一种不舒服、甚至压耳的声音。当这种敲鼓声过大时,人耳有震耳欲聋的感觉。
图2.2 汽车匀速行驶的车内声压级(路噪图谱)
2.低中频段:从60Hz左右到100多Hz频段
图2.2中的曲线在96Hz处有一个峰值。人感受到的是轰鸣声,这种声音与敲鼓声有些类似,但是不同的是轰鸣声让人脑有“嗡嗡”的感觉,而压耳的感觉稍微轻一些。
3.中频段:从100多Hz到500Hz左右的频段
图2.2显示在222Hz处有一个峰值。这个凸显的峰值比它旁边频率对应的幅值大许多,呈现出凸显的单频纯音特征。这个峰值通常是由轮胎空腔引起的空腔轰鸣声。空腔轰鸣声频率取决于轮胎的尺寸,对乘用车来说,一般在150~250Hz之间。空腔声也是一种轰鸣声,人感受到的是“隆隆”或“嗡嗡”的声音。在这个频段内,除了空腔声之外,还有其他杂音,它们是结构声与空气声混合的声音,听上去是“嗡嗡嗡”和嘈杂声交织在一起的声音。
4.高频段:500Hz以上的频段
在高频段,一般没有明显的峰值,声压级绝对值比低频段小很多,而且随着频率的增加而衰减。高频声音接近人耳敏感的频率,因此即便低声压级的声音也会让人觉得不舒服,主观感受是“声音杂”。
低频段和中低频段路噪是结构声路噪。敲鼓声和轰鸣声的源来自轮胎与路面的作用,通过悬架以结构振动的形式传递到车身,车身板被激励之后发声,形成了结构声路噪。
中频段路噪包含了结构声和空气声,其中轮胎空腔声属于结构声。
高频段路噪以空气声为主,伴随着少量结构声。路面与轮胎相互作用产生的泵气噪声、冲击噪声、空管噪声、摩擦噪声、空气动力噪声等形成了轮胎周边的近场声音,然后穿透车身进入车内形成车内空气声。
结构声路噪取决于轮胎、悬架和车身。轮胎对振动的衰减、悬架模态和衬套隔振、车身振动与辐射等影响到结构声大小和频率特征。空气声路噪取决于近场空气声和车身的隔声与吸声性能。