CN103813255B - 汽车音响性能的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车电子技术，特别涉及汽车音响性能的客观测试方法。按照本发明的方法包括下列步骤：将人工头安装在汽车内部的设定位置，所述人工头上设置有模拟成人双耳构造的部件，其内部安装用于采集声音信号的内嵌式麦克风；关闭所述播放器的音响设置以使其保持直通状态；使所述播放器以设定的音量播放粉红噪声音信号，并且使所述扬声器处于指定的激励状态；利用所述麦克风记录声音信号并输出至外部分析设备。

Description

汽车音响性能的测试方法

技术领域

本发明涉及汽车电子技术，特别涉及汽车音响性能的客观测试方法。

背景技术

汽车音响通常包括播放器(例如CD播放机或DVD导航机)和扬声器。目前，对于车载音响性能的调校和评估，一般基于主观和客观等方式。有些厂商主要依靠主观听音的方法进行整车音响的调校和评估，此种方法的缺陷在于：主观评估往往带有主观色彩，容易造成声音取向的定式，并不能完全代表了各个年龄阶层或者各个消费群体的声音偏好；此外，主观评估与评估者的心理因素、评估的外部环境因素都密切相关，使得评估结果容易受心理和环境因素的干扰，从而影响评估的真实性和准确性。

有鉴于此，需要一种不依赖于测试人员主观感受的车载音响性能的评估方法，而要做到这一点，提供客观的测试结果是必不可少的环节。

发明内容

考虑到上述情况，本发明旨在提供一种用于汽车音响性能的测试方法，其具有出色的可重复性和可比较性。

本发明的上述目的可以利用下列技术方案实现：

一种汽车音响性能的测试方法，所述汽车音响包括播放器和至少一个扬声器，所述方法包括下列步骤：

将人工头安装在汽车内部的设定位置，所述人工头上设置有模拟成人双耳构造的部件，其内部安装用于采集声音信号的内嵌式麦克风；

关闭所述播放器的音响设置以使其保持直通状态；

使所述播放器以设定的音量播放粉红噪音信号，并且使所述扬声器处于指定的激励状态；

利用所述麦克风记录声音信号并输出至外部分析设备。

优选地，按照本发明的一个实施例，其中，所述设定位置包括主驾驶座位、副驾驶座位和后排座位。对于多个位置的声音信号的测量能够更为全面地反映汽车音响的性能。

优选地，按照本发明的一个实施例，利用下列参数来表征所述设定位置：

对于主驾驶座位和副驾驶座位，所述参数为前排人工头双耳连线中心到顶棚的距离、前排人工头双耳连线中心到头枕前端的距离、前排人工头双耳连线中心到汽车方向盘中心的距离和前排座椅前端到脚踏板的距离，对于后排座位，所述参数为后排人工头双耳连线中心到顶棚的距离和后排人工头双耳连线中心到头枕前端的距离。

上述参数能够准确地定义设定的位置，提高了测试结果的可重复性和可比较性。

优选地，按照本发明的一个实施例，按照下列方式确定所述设定位置：

在直角坐标系内绘制四边形，该四边形的顶点的坐标分别为(a/t,0)、(b/t,0)、(0,c/t)和(0,d/t)，这里参数a为前排人工头双耳连线中心到顶棚的距离，b为前排人工头双耳连线中心到头枕前端的距离，c为前排人工头双耳连线中心到汽车方向盘中心的距离，d为前排座椅前端到脚踏板的距离，t为通过实验确定的归一化参数；

按照下式计算特征值T：

这里，i₁和i₂为该四边形的对角线的交点的坐标；

判断特征值T是否在预设的数值附近，如果不在附近，则调整所述参数。

更好地，该预设的数值为0.618。

优选地，按照本发明的一个实施例，，所述扬声器的数量为两个，分别位于汽车内部的左侧和右侧，所述指定的激励状态为下列中的至少一种：两个扬声器同时被激励和其中一个扬声器被单独激励。

优选地，按照本发明的一个实施例，所述设定的音量使得播放的所述粉红噪音信号在汽车内部测得的声压级大于或等于80dB。更好地，在使所述播放器以设定的音量播放粉红噪音信号时，背景噪音信号比所述粉红噪音信号的声压级低10dB以上。更进一步，所述背景噪音信号的声压级为当所述播放器播放空白信号时在汽车内部测得的声压级。

适当的音量范围和噪声水平能够保证测量结果的准确性。

优选地，按照本发明的一个实施例，所述外部分析设备为音频分析仪，并且所述人工头记录的信号以频率响应曲线的形式显示并保存。

优选地，按照本发明的一个实施例，所述播放器为CD播放机或DVD导航机。

优选地，按照本发明的一个实施例，使所述播放器以设定的音量播放粉红噪音信号之前，还包括测试所述扬声器的极性和所述播放器播放左右单声道信号的正确性。

从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其它目的及优点更加完全清楚。

附图说明

图1为汽车音响性能测试设备的示意图，其可被应用于按照本发明的汽车音响性能的测试方法。

图2为在汽车内部设置声音信号采集装置时所用定位参数的示意图。

图3为按照本发明一个实施例的声音信号采集装置的位置参数优化方法的流程图。

图4为按照本发明一个实施例的汽车音响性能的测试方法的流程图。

具体实施方式

下面将根据表示本发明实施方式的附图具体说明本发明。

在汽车音响性能的实际测试应用中，需要考虑下列几个方面的因素：测试环境、测试设备的类型、声音信号采集装置在汽车内部的设置位置、测试信号的类型、测试项目的类型、测试的步骤以及测试结果的输出形式等。以下对此作进一步的描述。

在本发明的一个实施例中，为了与汽车实际工作环境相匹配，测试环境的温度被设定在5℃～35℃之间，相对湿度被设定在25％～75％之间，标准气压被设定在86kPa～106kPa之间，并且在测试期间允许的环境温度变化值保持在±2℃之内。此外，环境噪声被控制在至少低于被测信号声压级的10dB。

图1为汽车音响性能测试设备的示意图，其可被应用于按照本发明的汽车音响性能的测试方法。

如图1所示，该测试设备10包括声音信号采集装置110、功率放大器(未画出)、信号处理装置120以及计算机130。

声音信号采集装置110通常为麦克风，为了模拟真实的应用场景，在本发明的一个实施例中，麦克风被安装在包含人工头和躯干的人体模型上。具体而言，人工头上设置有模拟成人双耳构造的部件，每个耳朵的内部分别安装一个内嵌式的麦克风以采集汽车音响发出的声音信号。功率放大器被用于麦克风的前置放大，优选地，其被集成在声音信号采集装置110中。

信号处理装置120与功率放大器相连，其接收放大信号并且提取信号的时域和/或频域特征。优选地，信号处理装置120可以是具有时域和频域分析功能的音频分析仪。此外，信号处理装置120与功率放大器这里虽然通过有线方式连接，但是双方也可以采用无线方式建立通信。

计算机130(例如便携式笔记本)与信号处理装置120相连，借助于运行其上的音频分析软件，用户可以查看、比较和分析测试结果。此外，计算机130还将信号处理装置120输出的测试结果保存在存储器中。

可选地，测试设备10还可以包括手持式音频分析仪(未画出)，用于下面将要作进一步描述的扬声器的相位检测以及声压级测试功能等。

为了保证测试的可重复性和可比较性，每次测试时应使声音信号采集装置110放置在固定的位置。如上所述，诸如麦克风之类的声音信号采集装置被安装在人工头上模拟人耳构造的部件内，因此可以通过确定人工头的位置来定位声音信号采集装置。此外，当汽车音响工作时，物体(例如人体和座椅等)的形状和位置将对声场在汽车内部空间中的分布状态产生影响，因此为了保证测试的可重复性和可比较性，还应考虑使人体模型的坐姿保持一致性。

基于上述考虑，在本发明的实施例中，利用下列一组优化的参数来表征放置声音信号采集装置的位置和人体模型的坐姿。优化后的该组参数在能够准确、方便地定位人工头位置的同时，还使得参数的数量得以尽可能地精简。图2为该组定位参数的示意图，图中所示的各个位置参数的定义如下：

a：在前排座位上的人工头的双耳连线中心到顶棚的距离。由于座椅可以进行Z向高度调节，因此该参数可以用以限定座椅的高度；

b：在前排座位上的人工头的双耳连线中心到头枕前端的距离。由于座椅靠背和头枕可沿Y轴做轴向运动，所以选取Y轴法向距离以限定座椅靠背和头枕位置；

c：在前排座位上的人工头的双耳连线中心到汽车方向盘中心的距离。该参数与b参数、d参数共同限定了座椅靠背和头枕位置以及座椅的前后位置；

d：在前排座位上的座椅前端到脚踏板的距离。由于座椅可以进行X向的前后调节，因此该参数可用以限定座椅的前后位置；

e：在后排座位上的人工头的双耳连线中心到顶棚的距离；

f：在后排座位上的人工头的双耳连线中心到头枕前端的距离。

虽然一般车辆后排座椅无法进行Z向高度调节，头枕无法进行Y轴调节，但是e参数和f参数可以作为测量点以定位人工头在后排的位置。

值得指出的是，上述参数a-d的组合可以同时描述声音信号采集装置的位置和人体模型的坐姿。例如，与后仰而坐相比，当人体模型前倾而坐时，参数a和b增大而参数c减小。又如，参数d可以反映人体模型的身高(参数d可以视为人体模型的腿长，一般情况下，人体的身高与腿长的比例在一定的范围内)。

这里的“前排”指的是主驾驶座位和副驾驶座位。

为了保证每次测试结果的可比较性，可以将上述参数以表格的形式记录下来，表1为这种表格的示意性的例子。

表1

值得指出的是，本发明的发明人经过深入研究后发现，存在这样的优化测试区域，当人工头位于该区域时，音响测试结果对于位置参数的变化不敏感。因此当将测试是在优化测试区域内进行时，可以明显降低人工头安装精度的要求。在本发明的一个实施例中，上述优化测试区域可以借助上述参数来表征。具体而言，可以按照图3所示的方法选取的参数，使得测试在优化测试区域内进行。

首先，在步骤310中，在直角坐标系内绘制四边形ABCD，该四边形的顶点的坐标分别为(a/t,0)、(b/t,0)、(0,c/t)和(0,d/t)，这里参数a、b、c和d的含义同上，t为归一化参数，可以通过实验确定。

然后在步骤320确定该四边形的对角线的交点，假设其坐标记为(i₁,i₂)。

随后进入步骤330，按照下式计算特征值T：

接着，在步骤340中，判断特征值T是否在预设的数值附近。优选地，判断特征值T是否在0.618附近，即，T是否在数值范围(0.618-△,0.618+△)内，这里△为一个大于0的参数。更好地，△取值为0.618的10％。如果属于该范围内，则进入步骤350，开始音响性能测试，否则进入步骤360，调整参数并返回步骤310。

对于汽车音响性能的实际测试应用，需要测试的项目包括但不限于扬声器极性测试、左右单声道信号检查测试、背景噪声测试和汽车音响的频率响应曲线测试等。对于不同的测试项目，一般需要采用不同的声音信号源。优选地，在本发明的一个实施例中，当测试扬声器的极性时采用脉冲信号，在进行背景噪声测试时采用空白信号，而在作频率响应曲线测试时采用频率范围在20Hz～20kHz之间的粉红噪音信号。所谓“粉红噪声信号”指的是这样一种信号，其频率分量功率主要分布在中低频段，能量从低频向高频不断衰减。

随着汽车配置的提高，扬声器的数量也会相应增加。在双扬声器配置中，一般在汽车内部的左侧和右侧分别设置一个扬声器。但是需要指出的是，本发明的测试方法并不局限于上述双扬声器配置，对于单个扬声器以及多于两个扬声器的配置都是适用的。

图4为按照本发明一个实施例的汽车音响性能的测试方法的流程图。

如图4所示，首先在步骤410，将待测汽车停放在具有设定环境参数的测试空间内。环境参数例如可以采用符合上面描述的标准的参数。此外，为了减少干扰因素，待测车辆的内饰处于应保持完整，并且处于无松动的状态。

接着进入步骤420，对于扬声器进行极性测试。具体而言，对于多扬声器配置，在利用播放器播放脉冲信号的同时，使用手持式音频分析仪检测所有扬声器的相位。检测的目的是保证所有扬声器均处于同相位。

随后进入步骤430，将人工头放置于设定的位置(例如主驾驶座位)。如上所述，人工头的位置采用其相对于车内参照物的相对距离值来表征，例如上述参数a-f。在本步骤中，还将人工头内的麦克风与功率放大器相连，以及将功率放大器与信号处理装置(例如音频分析仪)相连。与此同时，为最大程度地减少车内和外界环境噪声的干扰，关闭车窗、车门，保持车厢密封，并且关闭发动机和除音响以外的声音源。

然后在步骤440，关闭播放器的音响设置，并且使其保持直通状态，从而消除因为播放器不同设置对测试结果造成的影响。

接着进入步骤450，利用播放器播放左、右单声道信号，并且确认左右声道信号播放的正确性。如果不正确，则中断测试过程，否则进入步骤460。

在步骤460，设定播放器的播放音量。例如可以采用下列方式设定音量：利用播放器播放粉红噪音信号并在汽车内部用手持式音频分析仪测量声压级，如果测得的声压级小于80dB，则增大音量直到测得的声压级达到80dB或更高的水平。

接着进入步骤470，测量背景噪声水平以确定目前的环境是否满足噪声方面的测试要求。例如可以采用下列方式测量背景噪声水平：利用播放器播放空白信号并且在汽车内部用手持式音频分析仪测量声压级，如果测得的声压级比步骤460中测得的声压级小10dB以上，则确定环境满足噪声方面的测试要求并进入步骤390，否则中断测试过程。

在步骤480中，使播放器以步骤460中设定的播放音量播放粉红噪声信号，并且利用声音信号采集装置(例如安装在人工头的模拟人耳构造的部件内的麦克风)采集声音信号。

采集的信号经功率放大器放大后输出至信号处理装置(例如音频分析仪)，用户则可以通过与音频分析仪相连的计算机观察、比较和分析测得的结果。在本实施例中，测得的结果例如以频率响应曲线的形式呈现。

当采用多扬声器配置时，可能需要在不同的激励状态下测量音响性能。以双扬声器配置为例，扬声器的激励状态可包括下列中的至少一种：两个扬声器同时被激励和其中一个扬声器被单独激励。为此，例如可以通过将播放器的平衡选项调整至左侧扬声器响、右侧扬声器响和左右侧扬声器同时响等形成相应的激励状态。相应地，在不同的激励状态下，一方面使播放器以步骤460中设定的播放音量播放粉红噪声信号，另一方面利用声音信号采集装置(例如安装在人工头的模拟人耳构造的部件内的麦克风)采集声音信号，由此得到不同激励状态下的频率响应曲线。

当还需要测试副驾驶座位以及后排座位时，只要重复以上步骤430-440并接着重复上述步骤480即可。

由于可以在不背离本发明基本特征的精神下，以各种形式实施本发明，因此本实施方式是说明性的而不是限制性的，由于本发明的范围由所附权利要求定义，而不是由说明书定义，因此落入权利要求的边界和界限内的所有变化，或这种权利要求边界和界限的等同物因而被权利要求包涵。

Claims (7)

1.一种汽车音响性能的测试方法，所述汽车音响包括播放器和至少一个扬声器，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

将人工头安装在汽车内部的设定位置，所述人工头上设置有模拟成人双耳构造的部件，该部件内部安装用于采集声音信号的内嵌式麦克风；

关闭所述播放器的音响设置以使其保持直通状态；

使所述播放器以设定的音量播放粉红噪音信号，并且使所述扬声器处于指定的激励状态；

利用所述麦克风记录声音信号并输出至外部分析设备，

其中，所述设定位置包括主驾驶座位、副驾驶座位和后排座位，

其中，利用下列参数来表征所述设定位置：

对于主驾驶座位和副驾驶座位，所述参数为前排人工头双耳连线中心到顶棚的距离、前排人工头双耳连线中心到头枕前端的距离、前排人工头双耳连线中心到汽车方向盘中心的距离和前排座椅前端到脚踏板的距离，

对于后排座位，所述参数为后排人工头双耳连线中心到顶棚的距离和后排人工头双耳连线中心到头枕前端的距离，其中，按照下列方式确定所述设定位置：

在直角坐标系内绘制四边形，该四边形的顶点的坐标分别为(a/t,0)、(b/t,0)、(0,c/t)和(0,d/t)，这里参数a为前排人工头双耳连线中心到顶棚的距离，b为前排人工头双耳连线中心到头枕前端的距离，c为前排人工头双耳连线中心到汽车方向盘中心的距离，d为前排座椅前端到脚踏板的距离，t为通过实验确定的归一化参数；

按照下式计算特征值T：

<mrow> <mi>T</mi> <mo>=</mo> <msqrt> <mrow> <msub> <mi>i</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <msub> <mi>i</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </msqrt> </mrow>

这里，i₁和i₂为该四边形的对角线的交点的坐标；

判断特征值T是否在预设的数值附近，如果不在附近，则对参数进行调整。

2.如权利要求1所述的汽车音响性能的测试方法，其中，所述扬声器的数量为两个，分别位于汽车内部的左侧和右侧，所述指定的激励状态为下列中的至少一种：两个扬声器同时被激励和其中一个扬声器被单独激励。

3.如权利要求1所述的汽车音响性能的测试方法，其中，所述设定的音量使得播放的所述粉红噪音信号在汽车内部测得的声压级大于或等于80dB。

4.如权利要求2所述的汽车音响性能的测试方法，其中，在使所述播放器以设定的音量播放粉红噪音信号时，背景噪音信号比所述粉红噪音信号的声压级低10dB以上。

5.如权利要求4所述的汽车音响性能的测试方法，其中，所述背景噪音信号的声压级为当所述播放器播放空白信号时在汽车内部测得的声压级。

6.如权利要求1所述的汽车音响性能的测试方法，其中，所述外部分析设备为音频分析仪，并且所述人工头记录的信号以频率响应曲线的形式显示并保存。

7.如权利要求1所述的汽车音响性能的测试方法，其中，使所述播放器以设定的音量播放粉红噪音信号之前，还包括测试所述扬声器的极性和所述播放器播放左右单声道信号的正确性。