专利汇可以提供汽车车内双耳异响时变噪声响度评价方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开的 汽车 车内双 耳 异响时变噪声响度评价方法,属于汽车振动与噪声分析领域。本发明实现方法如下:基于摩尔响度模型,利用数值计算 软件 ,对非稳态工况下车内双耳时变噪声 信号 进行外中耳滤波;通过快速傅里叶变换得到信号的 频谱 ,根据内耳激励模型及频域掩蔽效应计算单耳瞬时特征响度;加入短期时间因子得到单耳短期特征响度,利用高斯函数加权计算平滑的单耳短期特征响度,计算耳间抑制因子,得到受抑制的单耳短期特征响度;在人耳听阈范围内积分得到单耳短期响度,左右耳相加得到双耳短期响度;单耳短期响度加入长期时间因子得到单耳长期响度,左右耳相加得到双耳长期响度,其最大值即为此噪声样本在 采样 时间段内的双耳总响度。,下面是汽车车内双耳异响时变噪声响度评价方法专利的具体信息内容。
1.汽车车内双耳异响时变噪声响度评价方法,其特征在于:包括如下步骤,
步骤一、利用声音信号采集设备采集非稳态工况下车内目标点处的双耳噪声信号;
步骤二、在数值计算软件中对左右耳噪声信号分别进行短期特征响度计算;
步骤三、由步骤二得到的左右耳瞬时特征响度分别计算左右耳短期特征响度;在每个erbm子频带内,比较第二帧的瞬时特征响度与第一帧的瞬时特征响度的大小,如果第二帧大于第一帧,按照公式(1)计算,否则按照公式(2)计算;从第三帧开始依次比较每帧的瞬时特征响度与前一帧的短期特征响度的大小,如果大于前一帧,按照公式(3)计算,否则按照公式(4)计算,即可分别得到左右耳短期特征响度;
S′2=ααS2+(1-αα)S1……(1)
S′2=αrS2+(1-αr)S1……(2)
S′n=ααSn+(1-αα)S′n-1……(3)
S′n=αrSn+(1-αr)S′n-1……(4)
其中,S′2表示第二帧的短期特征响度,S2表示第二帧的瞬时特征响度,S1表示第一帧的瞬时特征响度,S′n表示正在计算的这一帧信号的短期特征响度,Sn表示正在计算的这一帧信号的瞬时特征响度,S′n-1表示前一帧信号的短期特征响度,αα与每帧的时长和上升时间有关,αr与每帧的时长和下降时间有关;
步骤四、将步骤三得到的左右耳短期特征响度分别与相应的高斯平滑函数进行卷积计算,分别得到左右耳平滑的短期特征响度,左耳平滑的短期特征响度由式(5)计算得到,右耳平滑的短期特征响度由式(6)计算得到;
其中N′L(i)smoothed为平滑后的左耳短期特征响度,N′R(i)smoothed为平滑后的右耳短期特征响度,N′L为每帧内的左耳短期特征响度,N′R为每帧内的右耳短期特征响度;i为正在进行平滑处理的子频带Cam值,Di为正在计算的子频带Cam值与i之间的差值,当i+Di小于人耳听阈下限或大于人耳听阈上限时,N′L、N′R为0,B为影响耳间抑制作用曲线形状的参数;
步骤五、根据公式(7)和(8),由步骤四得到的左右耳平滑的短期特征响度,分别计算左右耳抑制因子;左耳短期特征响度除以左耳抑制因子,得到受抑制的左耳短期特征响度,右耳短期特征响度除以右耳抑制因子,得到受抑制的右耳短期特征响度,分别在人耳听阈下限至人耳听阈上限的范围内积分得到左右耳短期响度;
INHL(i)=2/[1+{sech(N′R(i)smoothed/N′L(i)smoothed)}θ]……(7)
INHR(i)=2/[1+{sech(N′L(i)smoothed/N′R(i)smoothed)}θ]……(8)
其中INHL(i)为左耳抑制因子,INHR(i)为右耳抑制因子,θ为幂指数;为了防止N′L(i)smoothed或N′R(i)smoothed为0时出现除以0的情况,将所述两个参数分别增加一个预设的很小的数am;
步骤六、在步骤五得到的左右耳短期响度的基础上,由式(9)~(12)分别计算得到左右耳长期响度;
沿着时间轴,首先比较第二帧的短期响度与第一帧的瞬时响度的大小,如果第二帧大于第一帧,按照公式(9)计算,否则按照公式(10)计算;从第三帧开始依次比较每帧的短期响度与前一帧的长期响度的大小,如果大于前一帧,按照公式(11)计算,否则按照公式(12)计算,即可分别得到左右耳长期响度;
S″2l=ααlS′2s+(1-ααl)S1s……(9)
S″2l=αrlS′2s+(1-αrl)S1s……(10)
S″nl=ααlS′ns+(1-ααl)S″(n-1)l……(11)
S″nl=αrlS′ns+(1-αrl)S″(n-1)l……(12)
其中,S″2l表示第二帧的长期响度,S′2s表示第二帧的短期响度,S1s表示第一帧的瞬时响度,S″nl表示正在计算的这一帧信号的长期响度,S′ns表示正在计算的这一帧信号的短期响度,S″(n-1)l表示前一帧信号的长期响度,ααl与每帧的时长和上升时间有关,αrl与每帧的时长和下降时间有关;
步骤七、对步骤五得到的左右耳短期响度相加得到双耳短期响度,即可利用得到的双耳短期响度实现对车内双耳异响时变噪声响度详细变化过程的评价;对步骤六得到的左右耳长期响度相加得到双耳长期响度,双耳长期响度的最大值即为此噪声样本在采样时间段内的双耳总响度,即能够利用得到的双耳长期响度实现对车内双耳异响时变噪声响度整体感知的评价。
2.如权利要求1所述的汽车车内双耳异响时变噪声响度评价方法,其特征在于:还包括步骤八、利用步骤七得到的双耳时变噪声短期响度评价结果或双耳时变噪声长期响度评价结果,进行车内声场环境的评价和改进设计,提高汽车声学舒适性的优化效率,降低研发成本,能够为汽车声品质的提高提供可靠依据。
3.如权利要求1或2所述的汽车车内双耳异响时变噪声响度评价方法,其特征在于:所述的双耳短期响度的短期定义为与一个字、一个音符等一样短暂的时间,反映了人耳对一段时间内声音响度的微观变化细节的感知;
所述的双耳长期响度的长期定义为与一个句子、一个音乐片段等一样或者更长的时间,反映了人耳对一段时间内声音响度的宏观变化过程的感知。
4.如权利要求3所述的汽车车内双耳异响时变噪声响度评价方法,其特征在于:
步骤一所述的声音信号采集设备选人工头或两个传声器;
步骤一所述的非稳态工况包括汽车启动、加速、减速、制动,以及其他使车内声学环境发生非周期变化的工况;
步骤一所述的目标点包括驾驶员、副驾驶员和后排乘员的左右耳处,具体位置应满足人工头的垂直坐标在座椅表面与靠背表面交线以上(0.70±0.05)m处,若使用两个传声器,另外需满足水平坐标分别在座椅与靠背对称面左右0.20±0.02m处。
5.如权利要求4所述的汽车车内双耳异响时变噪声响度评价方法,其特征在于:步骤二具体实现步骤如下,
步骤2.1:读取左耳噪声样本的采样频率fs,若小于30kHz则需要重采样,利用有限脉冲响应FIR(Finite Impulse Response)滤波器对左耳噪声信号进行外中耳联合滤波计算;
步骤2.2:对滤波后的信号进行分帧,每帧的长度T不小于50ms,每帧包含的信号位数为Nm=fs×T,以预设的时间间隔沿着时间轴进行帧移,在每帧内建立n个中心点对齐的长度不同的窗函数,对信号进行n个并行的快速傅里叶变换FFT(Fast Fourier Transformation);
步骤2.3:每帧内的信号可看作稳定信号,按照摩尔稳态响度模型,由式(13)计算FFT变换后得到的信号频谱中各频率fo处的输入激励级ERBLo,计算带宽ERBo由式(14)得到;Pi2为第i个包含在所述等矩形带宽ERB(Equivalent Rectangular Bandwidth)频带内的频率分量的有效值功率,Wi为其权重函数,由式(15)确定,其中pi=4×fi/ERBo,gi=|fi-fo|/fo,fi为第i个频率分量的频率值,P0为参考声压;
ERBo=24.673(0.004368fo+1)……(14)
步骤2.4:计算频段为1.75~39Cam范围内,子频带宽度erbm在0.1~1Cam范围内,由式(16)计算各耳蜗滤波器的中心频率fc,其中erbc为Cam数;权重函数Wj决定耳蜗滤波器的形状,由式(17)确定,pj的计算方法为:
(Ⅰ)当fj≤fc时,pj=4fc/ERBc-0.35[(4fc/ERBc)/30]·(ERBLj-51);
(Ⅱ)当fj>fc时,pj=4fc/ERBc;
gj的计算方法为:
(Ⅲ)当|fj-fc|/fc≤1时,gj=|fj-fc|/fc;
(Ⅳ)当1<|fj-fc|/fc≤4时,gj=1;
(Ⅴ)当|fj-fc|/fc>4时,gj=4;
其中,ERBc为耳蜗滤波器的等效矩形带宽,由式(18)确定,fj为ERBc范围内各分量的频率值,ERBLj为fj处的输入激励级;
ERBc=24.673(0.004368fc+1)……(18)
步骤2.5:将步骤2.4得到的耳蜗滤波器Wj作用于各频率分量的有效值功率,由式(19)计算其输出激励;
其中,Ec为输出激励值,P0为参考声压, 为fj处的有效值功率,E0表示频率为1000Hz、声压级为0dB的纯音信号经过中心频率为1000Hz的耳蜗滤波器后的输出值;
步骤2.6:由步骤2.5得到的耳蜗输出激励Ec的大小分类计算左耳瞬时特征响度N′,具体实现方法如下:
(Ⅵ)当Ec/E0<ETHRQ/E0时, (Ⅶ)当
ETHRQ/E0≤Ec/E0时,N′=C[(GEc/E0+A)α-Aα];
(Ⅷ)当Ec>1010时,
其中C为常数,ETHRQ为单耳听阈激励,当频率大于500Hz时,激励比ETHRQ/E0为常数R,耳蜗滤波器增益G与激励比的乘积为常数,A,α的取值与G有关;
步骤2.7:按照步骤2.1~2.6由右耳噪声信号计算右耳瞬时特征响度。
6.如权利要求5所述的汽车车内双耳异响时变噪声响度评价方法,其特征在于:
步骤2.1所述的噪声样本的采样频率和重采样频率选32kHz;
步骤2.1所述的有限脉冲响应滤波器的位数选4097;
步骤2.2所述的每帧包含的信号位数Nm选2048;
步骤2.2所述的n个中心点对齐的长度不同的窗函数优选6个长度分别为2ms、4ms、8ms、
16ms、32ms、64ms的汉宁窗;
步骤2.2所述的预设时间间隔选1ms;
-5
步骤2.3所述的参考声压P0取值为P0=2×10 Pa;
步骤2.4所述的子频带宽度erbm优选0.25Cam;
步骤2.5所述的参考声压取值为P0=2×10-5Pa;
步骤2.6所述的常数C=0.0617;
步骤2.6所述的频率大于500Hz时的激励比常数R=2.065,对应于3.15dB的分贝值。
7.如权利要求6所述的汽车车内双耳异响时变噪声响度评价方法,其特征在于:
步骤三所述的αα=0.045;
步骤三所述的αr=0.02;
步骤四所述的人耳听阈下限选1.75Cam;
步骤四所述的人耳听阈上限选39Cam;
步骤四所述的影响耳间抑制作用曲线形状的参数B选0.08;
步骤五所述的预设数am=10-13;
步骤五所述的幂指数θ=1.5978;
步骤六所述的αα=0.01;
步骤六所述的αr=0.0005。
8.如权利要求7所述的汽车车内双耳异响时变噪声响度评价方法,其特征在于:所述的数值计算软件选MATLAB软件或Python软件。
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