CN111780979B - 一种用于发动机的声品质打分方法及声品质打分系统 - Google Patents

一种用于发动机的声品质打分方法及声品质打分系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于发动机的声品质打分方法及声品质打分系统，涉及车辆的发动机试验技术领域。声品质打分方法包括：采集所述发动机中待打分的声音和与所述待打分的声音对应的所述发动机的转速；播放所述待打分的声音；采集并记录所述待打分的声音的主观评分；将所述待打分的声音按照所述转速分成多个区间；根据所述主观评分得到对应的区间的最佳的阶次能量配比；其中，所述主观评分的数量有多个。本发明提供的声品质打分方法对发动机及整车的开发具有指导意义。

Description

一种用于发动机的声品质打分方法及声品质打分系统
技术领域
本发明涉及车辆的发动机试验领域，特别是涉及一种用于发动机的声品质打分方法及声品质打分系统。
背景技术
随着汽车工业的发展，用户的关注点开始从车辆的基本功能转移至车辆的性能，对车辆的振动噪音健康等性能要求越来越高，对车辆在匀速和加速时的声品质要求也越来越高。
现有技术中对发动机的声品质评价以及问题频率锁定技术大致有实车评估和声音回放两种，最终给出的评价结果均只是简单的印象分，对发动机和整车开发的指导意义不大。
发明内容
本发明第一方面的一个目的是提供一种对发动机和整车的开发具有指导意义的声品质打分方法。
本发明第一方面的进一步的目的是提供一种用于发动机及整车的能够准确地锁定问题频率发生时刻的声品质打分方法。
本发明第二方面的目的是提供一种对发动机及整车的开发具有指导意义的声品质打分系统。
根据上述第一方面，本发明提供了一种用于发动机的声品质打分方法，包括：
采集所述发动机中待打分的声音和与所述待打分的声音对应的所述发动机的转速；
播放所述待打分的声音；
采集并记录所述待打分的声音的主观评分；
将所述待打分的声音按照所述转速分成多个区间；
根据所述主观评分得到对应的区间的最佳的阶次能量配比；
其中，所述主观评分的数量有多个。
可选地，将所述待打分的声音按照所述转速分成多个区间之后包括：
将所述区间根据发动机转速划分成第一预设数量的频率；
计算每一个所述频率对应的频率能量；
根据多个所述主观评分得到主观评分均值；
根据所述主观评分均值和所述频率能量得到对应的区间的最佳的阶次能量配比。
可选地，根据所述主观评分均值和所述频率能量得到对应的区间的最佳的阶次能量配比包括：
按照以下公式得到最佳的阶次能量配比：
ai×O2n+bi×O4n+ci×O6n+di×O8n+ei×F2Kn+fi×F6.5Kn+Δn＝EVAi
其中，O2n、O4n、O6n、O8n、F2Kn和F6.5Kn为切片对应的频率能量，ai、bi、ci、di、ei和fi分别为O2n、O4n、O6n、O8n、F2Kn和F6.5Kn对应的阶次能力比例系数，EVAi为主观评分均值，Δn为计算误差。
可选地，采集并记录所述主观评分之后还包括：
判断所述待打分的声音中是否存在异常；
若是，将所述区间按照声音频率切割成第二预设数量的切片；
将第二预设数量的切片分别绘制第二预设数量的频率曲线；
采集每一个所述切片对应的主观评分；
将每一个所述切片对应的主观评分按照时间顺序绘制成评分曲线；
若某个切片对应的频率曲线与所述评分曲线的趋势相似；
则判定该切片对应的声音异常。
可选地，采集并记录所述主观评分包括：
采集预设时间内的主观评分作为评分初始值。
可选地，每一个所述区间中的声音频率近似呈稳态信号。
可选地，采集并记录所述主观评分之前还包括：
采集进行主观评分的评分者信息。
可选地，采集并记录所述主观评分之后还包括：
剔除第一预设数量的主观评分中的异常值。
可选地，判断所述声音中是否存在异常包括：
判断所述声音中是否存在啸叫和敲击。
根据上述第二方面，本发明还提供了一种用于发动机的声品质打分系统，包括：
采集单元，用于采集所述发动机中待打分的声音和与所述待打分的声音对应的所述发动机的转速；
控制单元，包括存储器和处理器，所述存储器内存储有控制程序，所述控制程序被所述处理器执行时用于实现根据权利要求1-9中任一项所述的声品质打分方法。
本发明提供的用于发动机的声品质打分方法先采集待打分的声音及其对应的发动机转速，然后播放待打分的声音，采集并记录主观评分，将待打分的声音按照转速分成多个区间，其中，主观评分的数量对应于打分者数量，该值可以根据实际需要进行选择，最终根据主观评分得到对应区间的最佳阶次能量配比，也即综合主观评分后得到最令人满意的声音。得到的最佳的阶次能量配比可以为工程开发人员开发整车加速声音提供指导，按照最佳的阶次能力配比对动力系统的性能和/或结构进行改进，以使发动机在工作时发出最令人满意的声音。
进一步地，本发明提供的用于发动机的声品质打分方法不仅可以用于为发动机及整车NVH的开发提供指导，还可以对动力总成及整车NVH中存在的问题进行排查和认定。将区间按照声音频率切割成第二预设数量的切片，然后分别绘制频率曲线，同时绘制评分曲线，若某个切片对应的频率曲线与评分曲线的相关性较高，则判定该切片中的声音异常。在车辆开发过程中可能存在一些难以界定频率的特殊噪音，通过现有的FFT处理后的噪声彩图不容易判断问题原因，此时可以通过本发明提供的声品质打分方法进行排查和认定。例如，某车型存在小油门加速的敲击声音，通过现有技术无法准确找出问题频率，通过分析各个切片与主观评分后，发现250-500Hz的切片频率曲线与主观评分曲线的趋势相似，相关性达R2＝92％，即可锁定问题的根源，对应的提出进一步优化方案。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明的一个实施例的用于发动机的声品质打分方法的流程框图；
图2是根据本发明的另一个实施例的用于发动机的声品质打分方法的流程框图；
图3是根据本发明的一个实施例的用于发动机的声品质打分系统的结构框图。
具体实施方式
图1是根据本发明的一个实施例的用于发动机的声品质打分方法的流程框图。如图1所示，本发明提供了一种用于发动机的声品质打分方法，其一般性地包括以下步骤：
S10：采集发动机中待打分的声音和与待打分的声音对应的发动机的转速；
S20：播放待打分的声音；
S30：采集并记录待打分的声音的主观评分；
S40：将待打分的声音按照转速分成多个区间；
S50：根据主观评分得到对应的区间的最佳的阶次能量配比。
其中，主观评分的数量有多个。阶次能量配比是指多个不同频率的声音在在一个声音区间中所占的比例，多个不同频率可以是多个范围不同的频率也可以是多个点值不同的频率，例如，0-50Hz、50-100Hz等，或50Hz、100Hz等，以范围为例，阶次能量配比是指在一个声音区间中某些频率或频率带在OA中的占比具体的，例如为20％：30％：10％……，各个占比的总和为100％，而最佳阶次能量配比即在某个配比下该区间发出的声音是最佳的。
本实施例提供的用于发动机的声品质打分方法先采集待打分的声音及其对应的发动机转速，然后播放待打分的声音，采集并记录主观评分，将待打分的声音按照转速分成多个区间，其中，主观评分的数量对应于打分者数量，该值可以根据实际需要进行选择，最终根据主观评分得到对应区间的最佳阶次能量配比，也即综合主观评分后得到最令人满意的声音。得到的最佳的阶次能量配比可以为工程开发人员开发整车加速声音提供指导，按照最佳的阶次能力配比对动力系统的性能和/或结构进行改进，以使发动机在工作时发出最令人满意的声音。
在一个优选的实施例中，将待打分的声音按照转速分成多个区间之后包括：
将区间根据转速划分成第一预设数量的频率切片；
计算每一个频率切片对应的频率能量；
根据多个主观评分得到主观评分均值；
根据主观评分均值和频率能量得到对应的区间的最佳的阶次能量配比。
其中，计算每一个频率切片对应的频率能量可以采用现有技术中计算方式。
在一个进一步的实施例中，根据主观评分均值和频率能量得到对应的区间的最佳的阶次能量配比包括：
按照以下公式1得到最佳的阶次能量配比：
ai×O2n+bi×O4n+ci×O6n+di×O8n+ei×F2Kn+fi×F6.5Kn+Δn＝EVAi 公式1
其中，O2n、O4n、O6n、O8n、F2Kn和F6.5Kn为切片对应的频率能量，ai、bi、ci、di、ei和fi分别为O2n、O4n、O6n、O8n、F2Kn和F6.5Kn对应的阶次比例系数，EVAi为主观评分均值，Δn为计算误差。
经过大量的数据分析后发明人发现影响发动机的声品质的因素主要有各主阶次在OA中的阶次能力比例系数和1000Hz以上各频带在OA中的阶次能力比例系数。因此，将发动机的加速过程分成若干个小的转速区间，可以计算出区间内各个阶次以及频率在OA中的能量比例和主观评分均值。以四缸发动机为例，假设一段声音在某一个转速区间i(例如为1800-1850rpm)内，2、4、6、8阶在OA中的阶次比例系数分别为ai、bi、ci、di，2、4、6、8阶可以采用现有技术中的计算方式换算成频率能量，0-3KHz和3-10KHz在OA中的阶次能力比例系数分别为ei和fi，O2n、O4n、O6n、O8n、F2Kn、F6.5Kn和EVAi均为已知数，因而通过多组数据(每组数据对应于不同车型的相同转速区间)即可计算出ai、bi、ci、di、ei和fi，从而得到各阶次以及频率段对声品质的影响因子的大小，为发动机声品质的开发提供理论依据。而进一步的，还可以得到ai、bi、ci、di、ei和fi随发动机转速的变化规律，从而还可以为设计声浪开关阀门的打开时刻提供指导。
图2是根据本发明的另一个实施例的用于发动机的声品质打分方法的流程框图。如图2所示，在一个更为优选的实施例中，本发明提供的用于发动机的声品质打分方法不仅可以用于为发动机的开发提供指导，还可以对发动机中存在的问题进行排查和认定。具体的可以通过以下步骤实现，采集并记录主观评分之后还包括：
S41：判断待打分的声音中是否存在异常；
S42：若是，将区间按照声音频率切割成第二预设数量的切片；
S43：将第二预设数量的切片分别绘制第二预设数量的频率曲线；
S44：采集每一个切片对应的主观评分；
S45：将每一个切片对应的主观评分按照时间顺序绘制成评分曲线；
S46：判断是否有某个切片对应的频率曲线与评分曲线的趋势相似；
S47：若是，则判定该切片对应的声音异常。
在车辆开发过程中先出现一些难以界定频率的特殊噪音，通过现有的FFT处理后的噪声彩图上可能存在很多的异常，此时可以通过本实施例提供的声品质打分方法进行排查和认定。例如，某车型存在小油门加速的异常声音，通过现有技术无法准确找出问题频率，通过分析各个切片与主观评分后，发现250-500Hz的切片频率曲线与主观评分曲线的趋势相似，相关性很高，此时即可确定该切片对应的声音异常，对应该切片的发生时间，即能够准确地锁定问题频率发生的时刻，然后只需找到发出该切片的声音处在车辆中的位置即可找到问题的根源。
在一个优选的实施例中，采集并记录主观评分包括：
采集预设时间内的主观评分作为评分初始值。
其中，预设时间例如为2s，该值可以根据实际需要进行设置。采集预设时间内的主观评分作为评分初始值(或者作为第一个主观评分)的原因是，发明人发现一段声音刚刚播放时，声音发出后至打分者听到之间存在时间差，会导致主观评分的结果与打分者的实际意愿之间存在偏差，因而，将预设时间内的主观评分作为评分初始值可以提高评分的准确性。
在一个具体的实施例中，要求每一个区间中的声音频率近似呈稳态信号，如此设置有助于提高评分的准确性。
在一个更为优选的实施例中，采集并记录主观评分之前还包括：
采集进行主观评分的评分者信息。
在该实施例中，采集的评分者信息可以包括评分者的年龄、性别和对车型的喜好等，如此，还可以将主观评分与评分者信息关联，从而更有针对性的开发车辆。
为了进一步提高评分的准确性，采集并记录主观评分之后还包括：
剔除主观评分中的异常值。
在一个具体的实施例中，判断声音中是否存在异常包括：
判断声音中是否存在啸叫和敲击。啸叫和敲击是车辆中较常出现的问题，当然在其他实施例中判断声音中是否存在异常也可以包括其他异常情况，例如超高频声音。
图3是根据本发明的一个实施例的用于发动机的声品质打分系统的结构框图。如图3所示，本发明还提供了一种用于发动机的声品质打分系统，其一般性地包括采集单元1和控制单元2。采集单元1用于采集发动机中待打分的声音和与声音对应的发动机的转速。控制单元2包括存储器和处理器，存储器内存储有控制程序，控制程序被处理器执行时用于实现根据上述任一个实施例提供的声品质打分方法。
在该实施例中，处理器用于将待打分的声音按照转速分成多个区间和依次播放多个区间对应的声音，采集单元1还用于采集每一个区间对应的主观评分，存储器用于记录每一个区间对应的主观评分，控制程序用于根据主观评分得到对应的区间的最佳的阶次能量配比。
本实施例提供的用于发动机的声品质打分系统先采集待打分的声音及其对应的发动机转速，然后播放待打分的声音，采集并记录主观评分，将待打分的声音按照转速分成多个区间，其中，主观评分的数量对应于打分者数量，该值可以根据实际需要进行选择，最终根据主观评分得到对应区间的最佳阶次能量配比，也即综合主观评分后得到最令人满意的声音。得到的最佳的阶次能量配比可以为工程开发人员开发整车加速声音提供指导，按照最佳的阶次能力配比对动力系统的性能和/或结构进行改进，以使发动机在工作时发出最令人满意的声音。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (8)

1.一种用于发动机的声品质打分方法，其特征在于，包括：
采集所述发动机中待打分的声音和与所述待打分的声音对应的所述发动机的转速；
播放所述待打分的声音；
采集并记录所述待打分的声音的主观评分；
将所述待打分的声音按照所述转速分成多个区间；
根据所述主观评分得到对应的区间的最佳的阶次能量配比；
其中，所述主观评分的数量有多个；
将所述区间根据所述转速划分成第一预设数量的频率切片；
计算每一个所述频率切片对应的频率能量；
根据多个所述主观评分得到主观评分均值；
根据所述主观评分均值和所述频率能量得到对应的区间的最佳的阶次能量配比；
按照以下公式得到最佳的阶次能量配比：
ai×O2n+bi×O4n+ci×O6n+di×O8n+ei×F2Kn+fi×F6.5Kn+Δn＝EVAi
其中，O2n、O4n、O6n、O8n、F2Kn和F6.5Kn为切片对应的频率能量，ai、bi、ci、di、ei和fi分别为O2n、O4n、O6n、O8n、F2Kn和F6.5Kn对应的阶次比例系数，EVAi为主观评分均值，Δn为计算误差。
2.根据权利要求1所述的声品质打分方法，其特征在于，采集并记录所述主观评分之后还包括：
判断所述待打分的声音中是否存在异常；
若是，将所述区间按照声音频率切割成第二预设数量的切片；
将第二预设数量的切片分别绘制第二预设数量的频率曲线；
采集每一个所述切片对应的主观评分；
将每一个所述切片对应的主观评分按照时间顺序绘制成评分曲线；
若某个切片对应的频率曲线与所述评分曲线的趋势相似；
则判定该切片对应的声音异常。
3.根据权利要求1所述的声品质打分方法，其特征在于，采集并记录所述主观评分包括：
采集预设时间内的主观评分作为评分初始值。
4.根据权利要求1所述的声品质打分方法，其特征在于，每一个所述区间中的声音频率近似呈稳态信号。
5.根据权利要求1所述的声品质打分方法，其特征在于，采集并记录所述主观评分之前还包括：
采集进行主观评分的评分者信息。
6.根据权利要求1所述的声品质打分方法，其特征在于，采集并记录所述主观评分之后还包括：
剔除所述主观评分中的异常值。
7.根据权利要求2所述的声品质打分方法，其特征在于，判断所述声音中是否存在异常包括：
判断所述声音中是否存在啸叫和敲击。
8.一种用于发动机的声品质打分系统，其特征在于，包括：
采集单元(1)，用于采集所述发动机中待打分的声音和与所述待打分的声音对应的所述发动机的转速；
控制单元(2)，包括存储器和处理器，所述存储器内存储有控制程序，所述控制程序被所述处理器执行时用于实现根据权利要求1-7中任一项所述的声品质打分方法。
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