您好,欢迎来到意榕旅游网。
搜索
您的当前位置:首页空调压缩机噪声声品质主客观评价及其相关性研究

空调压缩机噪声声品质主客观评价及其相关性研究

来源:意榕旅游网
维普资讯 http://www.cqvip.com 2007年第35卷第11期 文章编号: 1005--0329(2007)1 1—0001—04 流体机械 空调压缩机噪声声品质主客观评价及其相关性研究 尤晋闽 ,陈天宁 ,和丽梅 (1.西安交通大学,陕西西安摘710049;2.长安大学,陕西西安710064) 要:通过对某生产厂家的空调压缩机进行现场噪声测试,采用评分法对噪声声品质偏好性指标进行主观评价,并 计算出A声级、响度和尖锐度值作为声品质的客观评价指标。对主客观评价结果进行相关性分析及线性回归分析,提出 了声品质主观偏好性值的预估模型。研究结果表明,压缩机噪声声品质主要受A声级、响度和尖锐度的共同影响。 关键词:声品质;压缩机;偏好性; 声级;响度;尖锐度 中图分类号:TB5 文献标识码:A Suhjective and 0bjective Evaluation of Compressor Sound Quality and Correlation Research YOU Jin—min ,CHEN Tian—ning ,HE Li—mei (1.Xi’an Jiaotong University,Xi’an 710049,China;2.Chang’an University,Xi’an 710064,China) Abstract:The compressor for air—conditioner was tested in noise at site.Subjective evaluation of the sound quality preference was carried out with rank marking.A—weighted sound level、loudness and sharpness were calculated out as objective evaluation la— bels of the sound quality.The correlation analysis and linear regression analysis were carried out between the subjective and ob— jectlve results.The prediction model was proposed for subjective preference.The research results indicate that the compressor sound quality is mainly affected by A—weighted sound level、loudness and sharpness. Key words: sound quality;compressor;preference;A—weighted sound level;loudness;sharpness. 1前言 质的听觉感受 J,客观评价量是否合理需通过主 观评价来验证。 在机电设备噪声的声学测量中主要考虑对人 本文通过对某生产厂家的空调压缩机进行现 耳听力的影响,大多数情况下常采用A声级(A计 场噪声测试,对噪声样本做了主观评价和客观评 权声压级)作为评价量¨0 J。然而随着人们对各 价,并对主客观评价问的相关性做了深入研究,提 种条件下声环境舒适性要求的提高,A声级评价 量已不能很好地解决问题,声品质的概念应运而 出了压缩机声品质主观偏好性值的预估模型。 生。声品质可定义为听觉事件对个人各方面需求 2主观评价研究 的满足程度,其影响因素包括物理(声场)、生理 学(听觉感知)和心理学(听觉评价)。 声品质主观评价最主要的途径是主观评价实 声品质的评价分为主观评价和客观评价两部 验,通过听音,按照实验设计好的程序对声信号的 分 J,主观评价是通过人的听觉感受进行声音品 某些属性进行判断、评价,分辨出优劣来,划分等 质的评价,也叫听音评价或音质评价,而客观评价 级,再进行统计分析。 则通过一组心理声学参数来客观量化人对声音品 收稿日期:2()(】7—05一l7修稿日期:2()(】7—06一l9 本文采用评分法,以“偏好性”作为主观评价 维普资讯 http://www.cqvip.com 2 FLUID MACHINERY Vo1.35,No.112007 ,指标,通过用客观分值来记录评价主体对于声音 的不同反应 』,评价主体要对所听到的声音在给 定的评分范围内评分。实验中声音样本按顺序播 放,通常不能重复。 第i个人所有评分结果中的排序 的检验:假设 个评价主体所得的秩评不 具有一致性。 当n>7时,检验统计量 =K(n一1) 近似 评价主体存在着年龄、性别、文化修养、经济 状况等方面的差异,故主观实验开始前,要进行评 价主体选择及培训。本文压缩机声品质实验中选 择的评价主体均为高校学生,共10名,男6名,女 服从自由度为n一1的 分布。当 (a为置 信水平)时拒绝原假设,认为 个评价主体所得 的秩评具有一致性。否则需要针对不一致性采取 相应的处理措施。 3客观评价研究 4名,平均年龄26岁。然后对每位主体进行培 训,首先向主体介绍噪声样本采集过程,接着让主 体了解并熟悉实验方法。同时回放所有有效噪声 样本,让主体对被评价的所有样本都有所了解,以 便感知被测听样本的动态范围。 评分范围设定为“1~9”,“1”表示极差,“9” 表示极好,“2~8”为中间过渡过程。评分分值与 主体的主观感受对应如表1所示 』。 表1评分分值与主观感受对应 客观评价主要通过一组心理声学参数来量化 主体对声音品质的感受差别程度。采用心理声学 参数分析,可以定量地反映听觉感受的差别,消除 个体的影响。常用的心理声学参数为响度、尖锐 度 、 。 3.1 响度 主观感受 极差 分值 1 响度是反映人耳对声音强弱主观感受程度的心 理声学参数,它考虑人耳对声音频谱的掩蔽特性,能 难以忍受 无法忍受 屈从 2 3 4 比A声级更准确地反映声音信号的响亮程度。其单 位是sone,定义lkHz、40dB的纯音的响度为1sone。 可忍受 可接受 好 5 6 7 考虑频域掩蔽的特点,响度的计算步骤如下: (1)首先获得单边功率谱密度函数,并将以 Hz线性频率单位为自变量的功率谱密度函数转 换成以Bark临界频率带宽单位为自变量的函 数。 一 (4) 非常好 极好 8 9 主观评价实验的评分结果要通过非参数统计 中的Kendall S W协和系数来验证结果是否具有 一z=13arctan(0.oo076:3+3.5arctan(f/7500 致性。Kendall S W协和系数显示出样本数据 (2)考虑频域的掩蔽效应,以’Bark为单位计 算激励级曲线。 中的实际符合与最大可能符合之间的分歧程度, 值越大则一致程度越高,它的计算公式如下 : =(3)计算特性响度值(sone/Bark) z):0.08( 一u Js /[ 1厶 (n 一n)] (1) [(0.5+0.5 — V 一1] (5) 其中 5 = .. R : K R R (3) (3) 式中 E。——参考声强,0:10 W/E。——参考声强J。 ‘ W/m 对应的激 m‘对应的激 嚣 ,激励 式中 卜协和系数 评价主体个数 励 (4)在0到24Bark上对Ⅳ 积分得总响度 24 n——噪声样本个数 ——N:J。Ⅳ (z) 3.2尖锐度 (6) 评价样本IJ.在 个评价人下的秩和 R 与其平均值之差的平方和 R ——噪声样本 在第i个人评价中的 秩,它体现了样本J.的评分结果在 尖锐度是描述高频成分在声音频谱中所占比 例的参数,它反映着声音信号的刺耳程度。其单 位是acum,规定中心频率为IkHz、带宽为160Hz 维普资讯 http://www.cqvip.com 2007年第35卷第11期 流体机械 3 的60dB窄带噪声的尖锐度为1acum。尖锐度的 整个实验在消声室里进行,采用B&K公司的 计算公式为: 前端数据采集仪、声品质测量人体躯干模拟器、 PULSE系统软件平台采集噪声样本。待压缩机 5一o. ㈩ 进排气口压力平衡,温度稳定后,采集信号,截取 信号长度为5s,共采集有效噪声样本10个。 4.2主观实验结果 z≤16 通过回放系统将10个样本进行回放,10个 z>16 评价主体根据评分标准分别独立地对所听到的噪 声样本打分并得每个样本的偏好性平均得分,再 4噪声实验及实验结果 对评价结果进行排序得到各自的秩。主观实验结 果如表2所示。 4.1噪声样本采集 表2主观实验结果及秩 项目 Sl 是 s] S4 s5 S6 & S8 sq Slo Pi 3.2 4 6.2 9 2.9 2 3.1 3 6 8 4.5 7 2.7 1 7 1O 3.6 6 3.4 5 P2 3 2.5 5.6 8 3.1 4 4.6 7 5.8 9 2.8 1 3 2.5 6.6 1O 4 6 3.3 5 尸] 2.8 2 6 9 3 4 4.1 7 5.9 8 2.5 1 3 1 5 6.3 1O 3.9 6 2.9 3 Pl 2.5 1 5.4 8 2.8 3 5.3 7 6.3 9 3 4 2.6 2 6.5 1O 4.3 6 3.5 5 Ps 3.6 6 4.9 7 2 1 5 8 5.5 9 3.3 5 2.5 2 6.4 1O 3 3 3.1 4 2 1 6.3 1O 3.6 4.5 4.2 6 5.6 8 3.5 3 2.4 2 5.9 9 3.6 4.5 4.3 7 只 2.6 1 5 5 8 3 3.5 4 7 6.1 9 2.9 2 3 3.5 6.7 1O 3.4 5 3.5 6 P8 2.9 2 5 8 3.1 4 4 7 6 9 3 3 2.8 1 7 1O 3.5 6 3.2 5 尸q 2.7 1 6.1 9 3 3 3.8 6.5 5.7 8 3.3 4 2.9 2 6.5 1O 3.7 5 3.8 6.5 Plo 3.7 5 6 9 3.5 4 3.9 6 5.1 8 3.2 3 2 1 6.1 10 3 2 4 7 P 2.9 5.9 3 4.2 5.8 3.2 2.7 6.5 3.6 3.5 注:S .有效噪声样本,尸.评价主体,尸.偏好性平均得分。 计算出的Kendall s W协和系数W=0.7265, 效、合理的。 =65.385 2。. 由此可知,在置信概率为4.3客观实验结果 99.5%的情况下,应用评分法评价时主体相互间 通过测试及计算,得10个噪声样本的A声 的一致程度较高。说明采用的主观评价方法是有 级、响度和尖锐度值,如表3所示。 . 表3客观实验结果 Sl S2 S3 sd S5 S6 & S8 S9 Slo A声级[dB(A)] 6O.15 55.9 59.6 61.15 49.35 56.2 6o 46.85 52.5 57.95 Ⅳ(sone) 1O.8 7.73 1O 9.11 6.15 8.23 11.1 4.78 9.8 9.97 Js(acum) 1.355 1.335 1.4o5 1.235 0.999 1.2 1.215 0.993 1.19 1.2o5 4.4主客观相关性分析 关性分析,分析结果如图1所示。 将得到的主观评分和客观计算值进行线性相 7.0 7.0 6.5 4.7 4.7 4.5 2.4 2.4 2.5 46 54 62 4 8 12 A声级[dB(A)] N(sone) S(acum) (a) A声级与主观评价相关性 (b) 响度与主观评价相关性 (C)尖锐度与主观评价相关性 图1 主客观评价相关性分析示意 维普资讯 http://www.cqvip.com

4 FLUID MACHINERY Vo135,No.11,2007 .如图1所示偏好性与A声级的相关系数为 一SQ= +bN+cA+dS (12) 0.7551,与响度的相关系数为一0.9088,与尖锐 式中d——回归系数 度的相关系数为一0.5927。由此可见,对于空调 压缩机而言,噪声的声品质偏好性与响度的负相 s——尖锐度 (12)中,得三元线性回归模型: 一 通过最小二乘法求解出的 、b、c、d值代入式 SQ=9.0086—0.6683N一0.0197A+1.7183S (13) 关性最好,A声级次之,最差为尖锐度。说明以往 用A声级来评价以低频噪声为主的压缩机时,会 低估人的主观感受。 经计算该模型的复相关系数为0.9143,具有 5多元线性回归 在明确了上述相关关系后进行多元线性回归 分析,以建立用客观评价量值描述声品质主观评 价结果的关系式¨。。。本文以主观偏好性值为因 变量,根据所选自变量数量的不同,建立一元、二 元、三元等多元线性回归模型。 5.1 一元线性回归模型 首先以与主观评价相关性最好的响度为自变 量,主观偏好性值为因变量建立一元线性回归模 型: SQ= +bN (8) 式中sQ——声品质主观评价值 ——待定常数 6——回归系数 Ⅳ——响度值 利用最小二乘法可求得待定系数值,将系数 值代入式(8)中,得一元线性回归模型如下: SQ=9.6138—0.6255N (9) 经计算该模型的复相关系数为0.9088,具有 较高的拟合度。 5.2二元线性回归模型 以响度、A声级为自变量,建立二元线性回归 模型: . SQ= +bN+cA (10) 式中c——回归系数 —— 声级值 待定常数及回归系数可通过最iJ ̄z.乘法求 解,并代入式(10)中,得二元线性回归模型: SQ=9.0907—0.6532N+0.0137A (11) 经计算该模型的复相关系数为0.9092,也具 有较高的拟合度。 5.3 三元线性回归模型 以响度、A声级及尖锐度为自变量,建立三元 线性回归模型: 较高的拟合度。 比较3种回归模型的复相关系数,三元线性 回归模型的复相关系数最大,说明可采用三元线 性回归模型作为压缩机声品质主观偏好性值的预 估模型。 6结论 (1)采用评分法对压缩机声品质偏好性进行主 观评价,Kendall S W协和系数计算结果表明该方法 对于空调压缩机声品质的评价是有效、合理的; (2)主客观相关性分析表明响度与压缩机声 品质偏好性负相关性最好,达到一0.9088,A声级 次之为一0.7551,尖锐度最差仅为一0.5927; (3)对比分析3种线性回归模型,得出三元 线性回归模型可作为压缩机声品质主观偏好性评 价的预估模型,同时说明压缩机声品质受A声 级、响度和尖锐度的共同影响; (4)采用的研究方法对于其它机电产品的声 品质评价同样具有一定的参考价值。 参考文献 [1]石岩,毕凤荣,林漫群,等.心理声学基本理论及其 在声音品质主观评价中的应用[J].小型内燃机与 摩托车,2006,35(1):57-60. [2] 王登峰,刘宗巍,梁杰,等.车内噪声品质的主观评 价试验与客观量化描述[J].吉林大学学报(工学 版),2006,36(2)-4145. [3] 朱革.齿轮噪声解调分析新方法及其音质主观评 价体系的研究[D].重庆:重庆大学博士学位论文, 2003. [4] Jin Yong Jeon.Sound radiation and sound quality characteristics of refrigerator noise in real living envi— ronments[J].Applied Acoustics(2006),doi:10. 1O16/j.apacoust.2006.06.005. (下转第53页) 维普资讯 http://www.cqvip.com 2007年第35卷第11期 流体机械 53 5结语 双筒型复合次级直线电机驱动的活塞式压缩 机是一个新颖的往复活塞式压缩机设计理念,它充 分利用了单圆筒直线电机内部空间,设计成内外两 个定子,中间动子的结构,在理论上能产生更大的 推力。它既能克服旋转电机和一般直线电机驱动 的往复压缩机的结构复杂,活塞行程小、电磁效率 低,推力小等不足之处,同时又具有整机效率高、结 (a)单套定子 构紧凑、活塞往返频率低、活塞行程大等优点,是活 A B C 塞式压缩机理想动力源。这种压缩机能够制成单 级压缩和双级压缩型,以满足不同排气压力、排气 量的要求,在冰箱、空调等制冷行业以及矿山机械 的风动工具等方面有广阔的发展前景。 参考文献 [1]郁永章,刘勇.特种压缩机(动力、化工及制冷用) [M].北京:机械工业出版社,1989. (h)双套定子 [2] 曹言明.节能新产品电磁式空气压缩机[J].压缩机 图3复合次级直线电机的控制系统方案 技术,1993,(3):18-21. (2)双套定子绕组瞬时换向控制方案如图3 [3] 叶云岳.直线电机原理与应用[M].北京:机械工业 (b)当直线电机功率较大时,使用单套定子绕组 出版社,2000. [4] 王建生,王富中;廖振方.直线电动活塞式压缩机的 会产生较大的冲击电流,因此采用双套定子绕组。 现状及发展[J].压缩机技术,1998,(1):46-48. 其控制过程与单套定子绕组瞬时换向控制方案基 本相同,双套定子绕组换向性能要优于单套定子 作者简介:吴军超,男,研究生,研究方向为机电一体化,通讯 绕组,缺点是体积大,成本高。 地址:454000河南焦作市河南理工大学1001信箱。 (上接第4页) [5] 陈双籍,陈端石.基于心理声学参数的车内声品质 [9]Patirck Susini,S ̄phen McAdams,Suzanne Winsherg. 偏好性评价[J].噪声与振动控制,2005,6(3):45— Characterizing the sound quality of air—conditioning 47. noise[J].Applied Acoustics(2006),doi:10.1016/ [6] 毛东兴,高亚丽,俞悟周,等.声品质主观评价的分 j.apacoust.2004.02.003. 组成对比较法研究[J].声学学报,2005,30(6): [10] Etienne Parizet,Erald Guyader,Valery Nosulenko.A— 515-520. , nalysis of car door closing sound quality[J].Applied [7] 黄建,王碧琴.多种评价方法在景观评价中的综合 Acoustics(2006),doi:10.1016 ̄.apacoust.2006. 应用[J].江西科学,2006,24(4):151—153. 09 004. [8]Teik C.Lim.Correlations hetween deficiencies in power window systems influencing sound quality and 作者简介:尤晋闽(】981一),男,博士研究生,通讯地址: some psychoacoustic metrics[J].Applied Acous— 710049陕西西安市西安交通大学机械工程学院振动与噪声控制 tics62.2001.1025—1047. 工程研究所。 

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容

Copyright © 2019- yrrf.cn 版权所有

违法及侵权请联系:TEL:199 1889 7713 E-MAIL:2724546146@qq.com

本站由北京市万商天勤律师事务所王兴未律师提供法律服务