汽车空调HVAC总成噪声测试方法及异音分析

康家勇

（奇瑞汽车股份有限公司试验和整车技术工程院， 安徽芜湖 241006）

目前， 随着人们物质生活的提高， 消费者对汽车空调舒适度要求也越来越高， 而对于噪声这显性的评价要求更高。 为了使汽车空调在噪声舒适度方面有所提高， 对于单体部件的要求也更加严格， 因此在新产品研发初期阶段， 应根据产品的自身特点和结合整车状况， 制定合理有效的测试方案及方法， 加强产品开发初期验证的充分性。

1 试验介绍

由声学知识可知， 为了模拟人耳听觉在不同频率下有不同的灵敏性， 在声级计内设有一种能够模拟人耳的听觉特性， 就是将电信号修正为与听感近似值的网络， 这种网络叫作计权网络。 通过计权网络所测得的声压级， 已不再是客观物理量的声压级（叫线性声压级）， 而是经过听感修正的声压级， 叫作计权声级或噪声级。 计权（又叫加权） 参数是在对频响曲线进行了一些加权处理后测得的参数。

为了更真实地反映人的主观听感， 对低频和高频都加以适度的衰减， 这样中频便更突出。 把这种加权网络接在被测器材和测量仪器之间， 于是器材中频噪声的影响就会被该网络 “放大”， 换言之，对听感影响最大的中频噪声被赋予了更高的权重。根据所使用的计权网不同， 分别称为A声级、 B声级和C声级， 声级计单位记作dB （A）、 dB （B） 和dB（C）。 A计权声级是模拟人耳对55 dB以下低强度噪声的频率特性； B计权声级是模拟55 dB～85 dB的中等强度噪声的频率特性； C计权声级是模拟高强度噪声的频率特性； 三者之间的主要区别是对噪声低频成分的衰减程度不同， A衰减最多， B次之， C最少。 A计权声级由于其特性曲线接近于人耳的听感特性， 因此在噪声测量中应用是最广泛的一种； 所以， 这里我们所说的汽车空调HVAC总成的噪声评价， 也是采用A声级来进行评价噪声的量。

图1所示的方框图是声音信号的输入转换过程。即由传声器将声信号转换成需要的电信号， 此时的信号是比较微弱的， 为了能够推动下一级电路， 需要将信号进行放大， 然后根据仪器的量程范围， 再将信号通过衰减器转换成合适的信号 （衰减器实际上也就是量程转换开关的一种）， 再将信号放大来推动下一级电路。 在此， 为了能正确地反映被测对象的实际状态， 必须对所测量的值进行修正 （也就是加权）， 即在测量噪声时还需要通过一个与听觉频率特性等效的滤波器。

2 试验要求

1） 试验室内的本底噪声值与被测样件的噪声值差值应不小于10 dB （A）。

2） 试验室内的环境条件通常情况下按照常温条件， 额定工作电压按QC／T 413—2002中4.1的规定进行， 特殊条件可按照实际检测需求进行设定。

3 具体操作方法及要点

1） 测试前首先打开测试软件界面， 利用声级校准器 （可产生频率为1 000 Hz， 声压级为94 dB的恒定声压级， 精度为±0.3 dB） 将测试仪器进行校准； 然后确保试验室内无任何的发声源、 关好隔音门、 无外界干扰的条件下， 对试验室内的本底噪声进行测试并做好记录。

2） 将被测试的样件固定在图2所示的测试台面上， 传感器按照图3所示进行布置。 然后利用直流稳压电源给样件通入额定工作电压 （鼓风机工作时的端电压， 不是稳压电源设备的显示值， 因此， 一定要用万用表进行核对）， 其次， 需要确认HVAC总成内的运动机构功能正常与否， 要采用与之相匹配的控制器对HVAC总成内的各个模式进行调节， 观察是否能够正常工作， 同时， 在通过用控制器调节的过程中， 需要注意观察各风门动作情况及电机运转时是否有异常声音产生， 在此过程中我们通过耳朵的听觉来感受是否有不舒服的声音。 在这里需要强调两点： 第一， 我们在听的时候， 耳朵与被测样件需要保持有一定的距离 （推荐1 m） 及角度 （推荐45°）； 第二， 被测样件在各个模式下的各个方位都要听。

4 异音判断方法

1） 主观评价 在试验室内若发现被测样件有异常声音时， 首先我们让被测样件在额定工作电压下运行20 min， 也就是进行预热处理， 若预热后，异音依然存在的话， 再看一下频谱是否有异常， 若频谱显示也异常 （排除软件自校准错误等）， 那就可以断定这个被测样件肯定是有问题的； 若主观感受有异常声音， 但是频谱显示正常， 对此， 对于比较难以断定的异常声音， 建议可多人进行辨别， 进行评审决定。

2） 软件频谱分析 （案例分析） 若发觉异常噪声后， 建议按图4的要求进行频谱分析， 计算最大的相邻频带噪声差值。 并进入试验室， 将噪声测试探头的位置放在感觉异常噪声最明显的位置， 重新进行测试、 计算最大的相邻频带噪声差值。

观察40 Hz～10 kHz的频带内是否有类似图4形状的尖峰波形频谱， 分别计算出峰顶与左右峰谷的相邻频带噪声差值DL和DR， 取左右两侧最大差值作为相邻频带噪声差值D。 左右峰谷的相邻频带噪声差值的计算方法为： ①D2＜D1则D=D1（见图4a）； ②D2≥D1则D=D1+D2（见图4b）。 异音值判断可参考表1， 异音类型可参考表2。

表1 异音值判断

表2 异音类型

5 异常问题处理方法参考

若测试过程中出现异常现象， 首先根据具体问题具体分析， 不能盲目下结论， 譬如： 若噪声值超标、并且无异常声音和频谱异常现象， 我们首先应考虑软件有无问题（仔细检查通道各参数设置， 量程有无自校准等）， 其次检查测试电压是否过高， 再次， 检查传感器是否受潮等， 所以一旦出现异常现象， 我们首先从试验室自身查， 然后再考虑外界的干扰。

外界干扰现象排查： 试验过程中或试验前检测背景噪声时， 若发现频谱间断性变化 （图4）， 应检查试验室周围有无震源， 若发生有震源， 当震源停止时， 频谱趋于正常， 即可说明此试验室隔震措施防护不当， 应及时进行整改 （建议在试验室周围，通过深坑的方式进行隔震）。

6 结束语

基于上述的分析， 异音的判断主要是靠主观听觉和频谱分析， 而噪声合格与否， 需结合3个方面来分析： ①噪声值是否满足要求 （判定标准为产品技术要求）， 例如： 一个新开发的样件， 测试M1、M2位置点的噪声值分别为66.5 dB （A）、 67.3 dB（A）， 而要求为66 dB （A）， 从测试数据看M1点只差了0.5 dB （A）， 但结果判定仍然不合格； ②主观听觉无异常； ③频谱显示无异常。 只有这3个条件同时满足时， 我们才可以判定噪声合格。 另外， 噪声测试过程中， 需要在不同的角度和位置来听是否有异常声音， 若发现某部位有异音（低频的“嗡嗡”声）， 可用手去触摸， 感觉是否有共振等现象。 这些分析主要来源于笔者的长期实践， 因此， 噪声方面的测试一定要仔细、 认真、 多听、 多观察， 善于发现问题和分析解决问题， 相信这对以后的工作会有很大的帮助。