甘肅降噪之汽車降噪或飛機機艙降噪的標配

 甘肅降噪之汽車降噪或飛機機艙降噪的標配

1）車輛噪聲的組成

汽車噪聲包含了很多部分，大致來看主要有以下三塊：

動力總成等機械噪聲胎路噪風噪

一般情況下，時速30公里以下以機械噪聲為主；30公里以上胎路噪逐漸出現，到時速50公里以上時，胎路噪便已成為主導噪聲；而在高速時速70-80時，噪聲則主要變為風噪。

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

具體來看，針對胎路噪的問題，工程師主要會針對性地研究輪胎、懸掛（Suspension）的特性及車輛本身在不同路面的場景。通過權衡成本、車身結構、耐久問題等等，最終會選擇適合該車本身性能的輪胎。

風噪的研究則更為復雜，不僅需要從空氣動力學的角度考慮車的流線型設計，也會考慮車輛本身的密封性（如增加電吸門等）。

至于發動機等的機械噪聲，一方面可以在管道設置四分之一波長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降噪技術進行消噪。

沒錯，當下處理車輛噪聲時，主動降噪技術主要是針對于汽車低速時的發動機噪聲。而這樣做主要有兩個考量：一是由于主動降噪適合降的頻段為中低頻，和發動機噪聲頻段相符；二是低速時發動機、變速箱的轉速非常可控，在信息掌握充足的情況下可以讓主動降噪更精準。

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2）主動降噪的限制

拋開成本不談，目前車輛降噪沒有大規模使用主動降噪技術，既是物理局限，也是工程問題。

主動降噪目前較為成熟的技術應用還是主要在耳機上。換句話說，主動降噪技術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，車輛內部的體積可算是大了千萬倍。而要在這么大空間進行主動降噪就會引入大的一個問題：聲波的此消彼長。

簡單來解釋，聲波是向四面八方傳播，你無法去用一個聲波去包裹另一個聲波。在干涉作用下，噪聲和揚聲器產生的反相波相遇會使得車內某一些區域聲音減小，但同時卻也增強了另一些區域的聲音。這就是所謂的‘此消彼長，能量守恒’。換言之，你很有可能在某輛開了主動降噪的車里反而聽到比降噪前還吵的噪聲。至于如何應對這個問題，只能是優先對駕駛員頭部雙耳附近區域進行降噪處理咯。

當然，如果車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一動不動，那么利用主動降噪技術還是可以保證讓車內每個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！因為只要一個人下了車，車內的聲場就會跟著發生天翻地覆的改變，那么之前設置好的主動降噪也就全都付之東流了。

不過，也正是因為低頻受聲場改變的影響比高頻小很多，做低頻的車內主動降噪相對而言就更容易。這也是我們主要會優先選擇做發動機機械噪聲降噪的另一原因。

物理局限說完，咱再聊聊工程難點。雖然主動降噪可以通過增加麥克風和揚聲器的數量來精確測量，但實際的難度依舊很大。原因很簡單：數學建模不容易&計算量大得令答主我都害怕。為了讓大家有更直觀的感受，我在這里簡單舉個例：

和降噪耳機一樣，車輛主動降噪也要做前饋、反饋。然而，與耳機一般前饋反饋各用一個麥克不同，車輛降噪的前饋是通過發動機的轉速、油門開度及車身振動狀態（放振動傳感器測量）處理分析得到，反饋則一般會通過至少3個左右的反饋麥克風進行。不僅如此，耳機降噪與汽車降噪在揚聲器的個數上也有很大差異。一般耳機一邊一個揚聲器就妥妥的了，而汽車卻至少要設置5個喇叭才行，并且它們擺放的位置也都大有講究。

如果單看反饋這個控制結構，耳機的反饋只用算一個點，即解一個方程。而做汽車降噪的反饋則需要計算一個3x5的矩陣。

再加上算每個系數都是解一個至少10個變量的方程，這計算復雜度我簡直不敢想。

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