甘肅降噪之汽車(chē)降噪或飛機機艙降噪的標配

 甘肅降噪之汽車(chē)降噪或飛機機艙降噪的標配

1）車(chē)輛噪聲的組成

汽車(chē)噪聲包含了很多部分，大致來(lái)看主要有以下三塊：

動(dòng)力總成等機械噪聲胎路噪風(fēng)噪

一般情況下，時(shí)速30公里以下以機械噪聲為主；30公里以上胎路噪逐漸出現，到時(shí)速50公里以上時(shí)，胎路噪便已成為主導噪聲；而在高速時(shí)速70-80時(shí)，噪聲則主要變?yōu)轱L(fēng)噪。

車(chē)輛的整體降噪都叫NVH工程，即噪聲(Noise)、振動(dòng)(Vibration)、聲振粗糙度(Harshness)。它是用來(lái)研究車(chē)輛噪聲和振動(dòng)對整個(gè)車(chē)的性能和舒適性的影響。

具體來(lái)看，針對胎路噪的問(wèn)題，工程師主要會(huì )針對性地研究輪胎、懸掛（Suspension）的特性及車(chē)輛本身在不同路面的場(chǎng)景。通過(guò)權衡成本、車(chē)身結構、耐久問(wèn)題等等，最終會(huì )選擇適合該車(chē)本身性能的輪胎。

風(fēng)噪的研究則更為復雜，不僅需要從空氣動(dòng)力學(xué)的角度考慮車(chē)的流線(xiàn)型設計，也會(huì )考慮車(chē)輛本身的密封性（如增加電吸門(mén)等）。

至于發(fā)動(dòng)機等的機械噪聲，一方面可以在管道設置四分之一波長(cháng)管及赫姆霍茲諧振腔，增加吸隔聲材料，另一方面還可以利用主動(dòng)降噪技術(shù)進(jìn)行消噪。

沒(méi)錯，當下處理車(chē)輛噪聲時(shí)，主動(dòng)降噪技術(shù)主要是針對于汽車(chē)低速時(shí)的發(fā)動(dòng)機噪聲。而這樣做主要有兩個(gè)考量：一是由于主動(dòng)降噪適合降的頻段為中低頻，和發(fā)動(dòng)機噪聲頻段相符；二是低速時(shí)發(fā)動(dòng)機、變速箱的轉速非?？煽?，在信息掌握充足的情況下可以讓主動(dòng)降噪更精準。

 甘肅降噪之汽車(chē)降噪或飛機機艙降噪的標配

2）主動(dòng)降噪的限制

拋開(kāi)成本不談，目前車(chē)輛降噪沒(méi)有大規模使用主動(dòng)降噪技術(shù)，既是物理局限，也是工程問(wèn)題。

主動(dòng)降噪目前較為成熟的技術(shù)應用還是主要在耳機上。換句話(huà)說(shuō)，主動(dòng)降噪技術(shù)就是把人耳道旁那一塊小區域的噪聲除干凈。與耳機的降噪區域相比，車(chē)輛內部的體積可算是大了千萬(wàn)倍。而要在這么大空間進(jìn)行主動(dòng)降噪就會(huì )引入大的一個(gè)問(wèn)題：聲波的此消彼長(cháng)。

簡(jiǎn)單來(lái)解釋?zhuān)暡ㄊ窍蛩拿姘朔絺鞑?，你無(wú)法去用一個(gè)聲波去包裹另一個(gè)聲波。在干涉作用下，噪聲和揚聲器產(chǎn)生的反相波相遇會(huì )使得車(chē)內某一些區域聲音減小，但同時(shí)卻也增強了另一些區域的聲音。這就是所謂的‘此消彼長(cháng)，能量守恒’。換言之，你很有可能在某輛開(kāi)了主動(dòng)降噪的車(chē)里反而聽(tīng)到比降噪前還吵的噪聲。至于如何應對這個(gè)問(wèn)題，只能是優(yōu)先對駕駛員頭部雙耳附近區域進(jìn)行降噪處理咯。

當然，如果車(chē)內一切的人事物位置都不變，讓駕駛員和乘客們都乖乖坐著(zhù)一動(dòng)不動(dòng)，那么利用主動(dòng)降噪技術(shù)還是可以保證讓車(chē)內每個(gè)乘客們都感受到安靜的。然而，為了保證效果，絕對不能有人下車(chē)！因為只要一個(gè)人下了車(chē)，車(chē)內的聲場(chǎng)就會(huì )跟著(zhù)發(fā)生天翻地覆的改變，那么之前設置好的主動(dòng)降噪也就全都付之東流了。

不過(guò)，也正是因為低頻受聲場(chǎng)改變的影響比高頻小很多，做低頻的車(chē)內主動(dòng)降噪相對而言就更容易。這也是我們主要會(huì )優(yōu)先選擇做發(fā)動(dòng)機機械噪聲降噪的另一原因。

物理局限說(shuō)完，咱再聊聊工程難點(diǎn)。雖然主動(dòng)降噪可以通過(guò)增加麥克風(fēng)和揚聲器的數量來(lái)精確測量，但實(shí)際的難度依舊很大。原因很簡(jiǎn)單：數學(xué)建模不容易&計算量大得令答主我都害怕。為了讓大家有更直觀(guān)的感受，我在這里簡(jiǎn)單舉個(gè)例：

和降噪耳機一樣，車(chē)輛主動(dòng)降噪也要做前饋、反饋。然而，與耳機一般前饋反饋各用一個(gè)麥克不同，車(chē)輛降噪的前饋是通過(guò)發(fā)動(dòng)機的轉速、油門(mén)開(kāi)度及車(chē)身振動(dòng)狀態(tài)（放振動(dòng)傳感器測量）處理分析得到，反饋則一般會(huì )通過(guò)至少3個(gè)左右的反饋麥克風(fēng)進(jìn)行。不僅如此，耳機降噪與汽車(chē)降噪在揚聲器的個(gè)數上也有很大差異。一般耳機一邊一個(gè)揚聲器就妥妥的了，而汽車(chē)卻至少要設置5個(gè)喇叭才行，并且它們擺放的位置也都大有講究。

如果單看反饋這個(gè)控制結構，耳機的反饋只用算一個(gè)點(diǎn)，即解一個(gè)方程。而做汽車(chē)降噪的反饋則需要計算一個(gè)3x5的矩陣。

再加上算每個(gè)系數都是解一個(gè)至少10個(gè)變量的方程，這計算復雜度我簡(jiǎn)直不敢想。

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