聆听汽车的声音 沃尔沃噪声实验室探秘

       没有固定频率的声音通常被称为噪声。全球最先进的沃尔沃噪声实验室其根本任务就是研究如何限制各种噪声的传播范围——至少要将噪声抑制在驾驶舱之外。很多国家对于汽车噪声污染都没有明确立法，瑞典政府法定的工作场所噪声最高上限为85分贝。沃尔沃噪声实验室的任务不仅仅是研究和消除车辆噪声，也会根据司机的喜好来‘创造’一些声音——例如模拟发动机声浪的机械魅力。

       沃尔沃噪声实验室设在瑞典的哥德堡，由两个发动机噪声测试间，一个传动噪声测试间，一个舱内噪音测试间以及一个混响测试间组成，所有的测试车间可以连成一个有机的整体实验室。实验室可以用很多种方法对车辆进行全面的噪声测试，在这些众多的方法中，一种名为“模拟驾驶通过（Simulated Drive-by）”的方法最为特殊——这是沃尔沃噪音实验室独创的看家绝活，该技术的应用最早要上溯到1990年。

       “模拟驾驶通过”的测试方式是将测试车辆停在实验室中的固定位置上，用一套高保真的立体声发声装置来模拟车辆的各种行驶声音以及环境声音——例如模拟一台载重车从测试车辆旁边高速驶过。实验室中的一台超级计算机用于储存和分析声音数据，驾驶室内则安装了一台仿真传感器麦克风用于测定传进驾驶室的噪声，这样的测量相当逼真精确。最后，测试车辆将驶出实验室，在户外的实际噪声环境中完成数据的最终测试和验证——这就是一整套测试流程。

       经过长时间的研究，沃尔沃实验室认为影响车辆驾驶室内部噪声水平的因素主要有五个。第一便是车重。尽管车重越大就越耗油，但庞大的体重但却能更好地抵御共振，消除在行驶中形成的各种噪声，讲求舒适性的加长型林肯或奔驰在体重上都不会太轻，这便是明证。对于追求轻量化的车型而言，其降噪难度明显要高许多。

       其二是隔音措施——例如隔音棉的设计以及材质等等。其三便是汽车各零部件所采用的金属材料——以铝为代表的轻金属其振动衰减表现相当糟糕，而重金属在这方面却表现得很好。其四便是阻尼材料——在运动或者是容易产生振动的零部件外层包覆阻尼材料，能显著降低噪声。其实隔音材料也是一种阻尼材料，只不过隔音材料是对空气振动施加阻尼效果，而这里所说的阻尼材料则是直接对零部件本身施加振动阻尼效果。

       最后一个因素便是车身的空气动力学设计水平。在高速行驶中，产生噪音的最大罪魁祸首便是迎面风。研究人员发现，一些气动设计水平很高的车型，其行驶风噪依然不低。研究人员花了很多时间才最终弄明白这个问题——尽管某些车型外形设计很优秀，但受制于装配工艺，其外层钣金和内层的装饰板材之间会形成共鸣腔，这种结构会将风噪放大。从数学的角度看，优秀的气动设计并不是低风噪的充分条件，仅仅是必要条件。

       以上仅仅是影响噪声的五种主要因素，实际上影响噪声水平的因素不胜枚举，例如在实际行驶中由于车内外存在比较大的温差，被发动机高温烘烤的内层车架发生延展，车架结构之间的应力也随之发生改变，因此车辆在行驶时车身会出现轻微的吱吱声——这个声音很难被人耳所觉察到。此外，研究人员在2006年的一次实验中还发现，如果车身上的螺丝在更换时没有对准位，或是没有拧紧，在行驶中也会形成很大的噪声。纠正这些错误之后，测试车辆的行驶噪音一下子降低了5分贝——这就相当于将吸尘器的噪音水平降低到吹风机的噪音水平。

       沃尔沃噪声实验室曾经成功地将乘用车的实验室噪声抑制在15分贝，这就相当于是悄悄话的声音。但是这样极端安静的噪声对于所有量产车型来说都是相当危险的，因为这样一来司机在驾车过程中就很难觉察到其它车辆的喇叭声了。

       实验室的实验主管Christina Keulemans先生表示：“其实车内噪声并非是越低越好。我们研究发现，声音很小但长时间没有变化的持续性噪音会降低人类大脑皮层的反应。长时间处于这种环境下，人会感到疲倦，而且大脑会渐渐进入睡眠状态。这种情况对于司机来说是相当危险的，这也是为什么高速公路上的事故率要高于普通公路的原因。”似乎是为了佐证Keulemans先生的说法，中国道路交通安全协会公布的数据显示，中国的高速公路致死率与死伤比要比国道分别高出15.4%和22.2%。

关于声音的声压级大小

       当声音於空气中传递时，声源的振动会使周围空气压力产生快速的循环变化，这就是声压。声压的大小可由声压级来表示，分贝（dB）就是声压级单位，恋人耳语的声音仅有为15分贝，正常对话的声音有60分贝，繁忙的都市交通能产生70分贝的噪音，吸尘器的声音或电话铃声大概能达到80分贝，大型管弦乐队现场演出的声音有98分贝，摩托车高速驶过的噪音可达100分贝，在摇滚演唱会前排则能感受得到110分贝的震撼噪声，至于战斗机起飞和155毫米火炮开炮，将产生130分贝的声音——这能使人的耳膜感到疼痛了……而20辆F1赛车的发车瞬间则能产生160分贝的声音——这足以击穿耳膜导致永久失聪！