JP2006504938A - 妨害騒音を評価するための方法 - Google Patents

Abstract

自動車両内の妨害騒音を評価するための方法において、規定の測定時間中に発生する騒音が様々な周波数領域に分割されること、それらの周波数領域内で背景騒音に対するレベル変化が決定されること、及び、そのように検出されたレベル変化が評価されること。

Description

本発明は、自動車両（モータビークル）内の妨害騒音を評価するための方法に関する。この種の騒音は例えば材料表面の摩擦運動時に発生する。

特許文献１からは、自動車両機能の診断と関連し、付着滑り運動（スティックスリップ運動）を検出するための方法が知られている。この周知の方法は、実質的に、例えば制御弁のような運動する作業要素の通常状態と付着滑りとの間を区別する可能性に関するものである。

更に特許文献２からは、車両ユニットにおいて修理の必要な構成部材を決定するための方法が知られている。この方法では車両ユニットが新品状態で発生振動に関して測定される。特に後の整備作業では同じ車両ユニットが新たに発生振動に関して測定される。それらの振動の強度が互いに比較される。振動の強度の過度に高い増加が構成部材の修理の必要性の基準である。この際、それらの比較測定は１つの同じ車両ユニットにおいてのみ可能である。またこの際には車両ユニット内で起こり得る全ての妨害騒音が診断可能なわけではない。

特許文献３からは、全体として運転中の機械及び設備の全音響分析が知られていて、この分析では記録された音が規定の閾値と比較される。

特許文献４では、規定の振動励起により様々な構成部材が振動へともたらされる。記録された振動は、保存されている振動を用い、それらの周波数或いはそれらの周波数帯に関して評価され、それにより騒音の源が所定の構成部材の形式で識別される。この際にも、制限された騒音源・診断のみが可能である。

特許文献５からは、材料の摩擦騒音を検出することのできる機械が読み取れる。

最後に特許文献６からは、自動車両内の妨害騒音の原因を検出するための方法が知られていて、この方法は、特に材料表面の付着滑り運動に基づく騒音のために、これらの騒音を材料の接触個所に関連させて記憶することを提案している。

以前のそれらの方法は、自動車両内の様々な構成要素の妨害騒音の原因を検出するという問題に従事している。そこでは異なる構成要素が異なって診断される。

独国特許出願公開第１９７２３７２８Ａ１号明細書 独国特許出願公開第３４３７６６１Ａ１号明細書 独国特許出願公開第３３３２９４１Ａ１号明細書 米国特許第５５５１２９８号明細書 特開平１０−２４６６８９号明細書の要約 独国特許発明第１９９２６４１１Ｃ１号明細書 独国特許出願公開第１９８４４７８４Ａ１号明細書

本発明の課題は、統一体系の意味において、冒頭に掲げた形式の方法を改善することである。

この課題は特許請求項１に記載した特徴により解決される。本発明の有利な他の構成は従属請求項の対象である。

妨害騒音を評価するための本発明に従う方法では、騒音発生の様々な可能性の間で（例えば材料表面の付着滑り運動だけが）区別されることはない。つまり、全ての騒音スペクトルが、その発生の形式に依存せず、規定の測定時間を越えて調査される。そのために有利には信号が測定時間を越えて記憶され、同時に評価される。

特許文献７から知られているような、主観的に知覚される騒音を検出するための方法とは異なり、本発明では妨害騒音の分析時に時間領域がなおざりにされることはない。それに対してその周知の方法では周波数領域内への変換が行われる。この際、偶発的な妨害騒音も同じように取り扱われ且つそれにより同じように変化されるということは別とし、この種の方法は、周波数に依存する分析法に固有の惰性に基づき、高周波の妨害騒音と背景騒音レベルとの間を区別することできる状況にあると正確には言えない。

本発明における妨害騒音の評価は周波数領域選択的に行われる。そのために騒音は様々な周波数領域に分割される。それらの周波数領域内で背景騒音に対するレベル変化が決定され、そのように検出されたレベル変化が評価される。

本発明の有利な構成は特許請求項２以降に記載されている。

背景騒音を検出するために騒音がそれらの周波数領域内で第１時間窓を用いてスキャンされ、この時間窓を越えて平均化される。

この際、第１時間窓は、周波数領域にとって、互いに同じ長さの継続時間のものであり得る。それにより、特に、様々な周波数帯における騒音事象を共通して観察するために、統一された基礎が達成される。

非定常の騒音部分をそれらの周波数領域内で検出するために騒音が第２時間窓を用いてスキャンされ得て、これらの第２時間窓の継続時間は第１時間窓の継続時間よりも短い。この調査可能性は僅かな技術手間で達成され得る。

この際、より高い周波数の領域ための第２時間窓は、より低い周波数の領域のためのものよりも小さい時間長さを有し得る。それにより、周波数領域に依存して異なる、人間の聴覚の妨害騒音・感度が、顧慮される。

非定常の騒音事象のレベル変化・頻度は非定常の騒音部分から決定される。この際、レベル変化は、規定の閾値を超過する場合に記録される。

補足として、非定常の騒音事象のレベル変化・振幅は非定常の騒音部分から決定され得る。それにより妨害騒音の強さが認識可能とされる。

騒音の全体判断、及び、許容できる騒音特性と許容できない騒音特性との間の区別は、レベル変化・頻度及びレベル変化・振幅の重み付きの成された合計が全周波数領域に渡って形成されると特に簡単に達成される。

それにより、妨害騒音に関する客観的な情報を提供する、妨害騒音を評価するための方法が得られる。

次に図面に基づき本発明を更に説明する。

本発明に従う分析法のための出発点は、全騒音が（準）定常の背景騒音（ノイズ、風、生産騒音）と、検知すべき非定常の妨害騒音とから構成されるという事実である。背景騒音は、多くの場合、音響レベル・時間・経過グラフ内でオフセットとして示される。

我々の耳は「変化」に対して極めて敏感に反応する。しかし、騒音を不快であると感じるには、全レベル（全周波数に渡った合計）における変化では充分ではない。つまり、騒音はその調性構成が変化する場合に不快であると知覚される。本発明はそのことを調性構成が検知されることにより顧慮する。

そのために、例として図１に示されていて規定の測定時間に渡って記録された騒音が、様々な（ここでは３つの）周波数帯に分解される（低周波部分、中周波部分、高周波部分）。

図１に関するそれらの３つの部分が図２に示されている。その実現化は簡単なハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、或いはバンドパスフィルタ（非図示）を介して行われる。従ってこれらの３つの部分はレベル・時間・経過として個々の周波数帯内に存在する。

個々の周波数帯におけるそれらの経過が次のように調査される：

先ず、準定常の背景レベルが、１ｓという比較的大きな時間定数を用いた時間上の平均化（１ｓという全周波数領域にとって同じ長さの第１時間窓を用いたスライド式の実効値形成）により検出される。パルス的なピークはこの平均化により平滑化され、ほぼ一定のレベルが達成される。

遥かに短い第２時間窓を用いた第２平均化（周波数帯に応じ、０.１ｓと０.０００５ｓの間の異なる長さを用いる）は、短期的な騒音パルスに対して遥かに敏感に反応し、それにより、非定常の部分を確定するために用いられる。この部分が図３に示されている。

ここで様々な周波数帯内の騒音レベルの変化が調査される。この際、変化は、時点Ｔと時点Ｔ＋Ｔmittelとの間のレベル差として定義されていて、ここでＴmittelとは各々の平均化時間である。このレベル変化は、人間の聴覚により、様々な周波数で異なって良好に知覚される。

調査は、一定の背景騒音に対するレベル変化の関係であって、非定常の騒音及び不快に感じられる騒音にとって典型的なレベル変化の関係に向けられる。極めてうるさい場合（強い背景騒音）、小さな変化は知覚されず、それに対し、背景騒音が僅かの場合、同じ変化は良好に知覚される。それによりレベル変化と一定の背景レベルとの間の比率が決定される。この比率が閾値ｘよりも大きい場合、騒音が聞き取られることになる。このことは、定常と非定常との間の決定基準として利用され、「スイッチ」の形式を割り当てる。従って、騒音が聞き取られる時間領域（非定常の時間領域）は、騒音が「一定の」周辺騒音／背景騒音として知覚される領域から分離される。

（妨害）騒音をそのような騒音として知覚することに追加し、それらの騒音がいかに不快であるかという質問も調査される。そのために分類化が行われる。そのために、どのくらいの頻度で且つそのような「音量」でこれらの変化が発生するかが調査される。そのために、全体として期待すべきレベル変化がＸ（例えばＸ＝１００）クラスに０（一定）から最大まで分割され、どのくらいの頻度でレベル変化が各々のクラスに入るかがカウントされる。ヒストグラム（ｘ軸：レベル変化、ｙ軸：頻度）が得られる。このヒストグラムが図４に示されている。

本発明に従う方法の本質的な特徴を今一度まとめると次のようになる：

各周波数帯内で跳躍的な振幅変化が検知される。低周波の信号部分を観察すると、そこでは、平均値、即ち準定常の背景レベルが、比較的低い周波数部分だけに基づき、通常は、例えば中周波の又は高周波の信号部分のための周波数帯内におけるよりも明らかに遅く変化する。定常の信号部分の平滑化のための時間窓（全ての３つの周波数帯において１ｓ）は、これには全く依存していない。

しかしながら非定常のレベルは様々な時間窓を用いたスライド式の実効値を介して計算される。振幅の変化が観察される時間インターバルは、典型的で且つパルス的な妨害騒音の「立ち上がり継続時間」（上昇勾配）に適合されている。その時間的な継続時間は再び周波数帯に依存し、例えば、低周波の周波数帯では０.１ｓに達し、高周波の周波数帯では０.００５ｓに達する。

観察された時間領域（１ｓ）内で幾つかの少ない妨害騒音だけが又は多数の妨害騒音が発生するかどうかに依存せず、これらの妨害騒音は、妨害騒音にとって典型的なそれらのレベル変化に基づいて認識され、準定常の平均値（背景騒音）の形成に入力されることはない。つまり、これらの妨害騒音は、同じ不変の準定常の平均値に常に関連され、それに対し、それらの不変の振幅をもって認識される。それにより、妨害騒音を迅速に且つ一義的に認識することが可能である。

非定常の妨害騒音を示す図である。 全騒音を３つの異なる周波数帯に分解した様子を示す図である。 異なる平均化時間を用いたレベル経過を示す図である。 レベル変化のヒストグラムを示す図である。

Claims (8)

1. 自動車両内の妨害騒音を評価するための方法において、規定の測定時間中に発生する騒音が様々な周波数領域に分割されること、それらの周波数領域内で背景騒音に対するレベル変化が決定されること、及び、そのように検出されたレベル変化が評価されることを特徴とする方法。
2. 騒音が、背景騒音を検出するために、それらの周波数領域内で第１時間窓を用いてスキャンされ、この時間窓を越えて平均化されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 第１時間窓が、周波数領域にとって、互いに同じ長さの継続時間のものであることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 騒音が、非定常の騒音部分を検出するために、それらの周波数領域内で第２時間窓を用いてスキャンされ、これらの第２時間窓の継続時間が第１時間窓の継続時間よりも短いことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. より高い周波数の領域ための第２時間窓が、より低い周波数の領域のためのものよりも小さい時間長さを有しることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. レベル変化が頻度に関して評価され、この頻度を用い、非定常の騒音事象が非定常の騒音部分内で発生することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. レベル変化が振幅に関して評価され、この振幅を用い、非定常の騒音事象が非定常の騒音部分内で発生することを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. レベル変化・頻度及びレベル変化・振幅の重み付きの成された合計が全周波数領域に渡って決定されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。

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