如何在喧嚣中找到宁静?

作者: rayne

来源: 果壳网

发布日期: 2016-09-07

本文探讨了在都市喧嚣中如何通过汽车设计和降噪技术创造一个安静的私密空间,介绍了被动隔音和主动降噪技术的原理及其应用。

在喧嚣里都市生活似乎已经形成了一种所有人都“默认”的习以为常:数百万人口的大都市,数十万的汽车保有量,管也管不了的汽车喇叭;四处开花的建筑工地,24乘7的工程进度,除了春节和中高考,他们从不为任何人停歇;还有各种各样的电音喇叭,或是沿街叫卖的小商小贩,或是风雨无阻的广场舞大妈……生活的琐碎,城市的喧嚣挤压着每个人的自由空间,给人一种无噪音不发展的错觉。

然而对于生活在大都市的很多有车一族来说,每天上下班通勤,坐在汽车里的这几十分钟,是他们一天下来少有的私密空间。

有时候需要紫人的能力,喊那么一嗓子世界都安静了。但是想要拥有这么一个静谧的私密空间也有很多阻力。首先就有来源于空气阻力的气动噪声:一般经验认为,空气阻力与速度的平方成正比。气动噪声还很大程度上取决于车辆的气动外形,比如湍流噪声,车门车窗的密封性,比如漏风产生的流噪声。通过改进气动外观设计,消除棱角凹陷,这一部分的噪声可以消减不少,但由于汽车玻璃的缘故还是有噪声能量透过窗户辐射进来。

汽车风洞测试

另一部分的噪声来源于轮胎。汽车要动,要靠轮胎的摩擦力。然而由于摩擦带来的其他效果,比如振动,摩擦噪音,并不什么好东西,通过车体于座椅的传导,这些能量最终还是要影响到车里的人。这部分噪音,一方面要靠悬挂系统来隔离,另一方面要靠改进路面平整度来实现。所以为了减少噪声我们要增加一些噪声,这也是无奈之选。

最后一个,也是最重要的一个就是发动机。发动机是汽车噪声之源,车不动自然就没什么噪声(开个玩笑)。发动机噪声主要来源于机体振动、内燃机爆鸣,还有涡轮机的涡流噪声。对很多老司机来说,发动机噪声是判断引擎工作状况的重要指标。(配备CVT变速箱的车辆甚至不能用发动机噪声来判断引擎工作状态)随着自动变速箱加车载中央电脑的全面普及,这个噪声也应该把它坚决地消灭掉。

于静默中

想要一个人静静不容易,毕竟哪里都是人。想要一个安静的车内空间,我们还是做得到的。声音传播一般有三个步骤:声源,传播渠道,接收器。在这个情景下,接收器自然是人。但是由于道路环境的特殊情况,我们不能让驾驶员带上耳塞,毕竟开车还是要眼观六路,耳听八方。声源就是第一趴所说的三大祸害。通过设计研发,也可以消除不少。但是车子总是要在路上跑的,要不然要它有何用;跑起来总是会有动静。

那么就我们最大的希望就是在传播渠道上下下功夫。第一招金钟罩铁布衫——被动隔音。这个招子很朴素,就是加料。既然我们不能把耳朵堵上,就把噪声源包上。首先在引擎舱壁上铺上一层厚厚的毛毡,再包上一层隔热材料,再用发泡塑料把所有的空隙都填上。然后在车厢壁上加大片大片的内饰,绒布的材料加泡沫塑料。继续在座椅内加弹簧,再用橡胶垫圈隔离座椅和车体。这一套下来,效果还是不错的,旧款的高档汽车都是这么干的。

糊涂侦探中的隔音罩

但是,有一个问题,这些材料都有份量,对大马力车型来说,这点份量不过是螳臂当车。那对普通的经济车型呢,几十公斤就意味着油耗,对于全社会来讲就是污染。很显然我们要再想办法。第二招乾坤大挪移——主动降噪。主动降噪技术的原理,说简单点,就是用麦克风测量环境噪声,通过计算,使用音响发出一个等大反相的声信号,使两个声音抵消。

东风日产主动降噪技术专利原理图

从细节上看,环境噪声不是单频率的简谐波,车内噪声来源广泛,各噪声源的频率范围、声强等级不尽相同。车厢内部的是不规则的几何形状,这给计算噪声声场带来了很多麻烦,即使上马巨型机进行大强度的有限元计算,也更难百分百在计算当中还原车内声场。

所以在车辆研发测试阶段,工程师就会使用声全息技术来测量整车内部不同工况下的声场,再辅以车内麦克风实时测量的数据,通过车载电脑的计算就可以利用车内有限的空间,安装音响设备达到主动降噪的效果。

随着技术的不断完善,如今这样的主动降噪技术已经被越来越广泛的应用,各家都拥有相应的专利,比如东风日产的ANC静谧空间技术,BOSE音响实时获取发动机转速信息并推算其频率特征,当监测到发动机噪声后,车内的扬声器发出与发动机噪声相互叠加(反向)的声波,从而抵消能量,减少噪声。

相比仅靠增加隔音材料等实体屏障而降噪隔音的传统手法,这种主动式的降噪技术可以最大程度降低车内噪音,同时,高强度双层夹层隔音玻璃也可以增加隔音效果,遮音感(120km/h)高达78.7%,确保任何情况下都保持高静谧性。

有了越来越安静的车内空间,我们终于可以愉快的静静,逃离外界的喧嚣,思考人生。

UUID: ceac7fe5-9451-442f-b596-9a10afe343ff

原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/AI语料库-20240917-V2/AI语料库/果壳公众号-pdf2txt/2016/2016-09-07_当我们想静静的时候,如何才能正确的静静?.txt

是否为广告: 否

处理费用: 0.0044 元