陳風(fēng)梅　高保華　高孺　曹祥祥

青島海爾空調(diào)器有限總公司　山東青島　266000

1　引言

隨著人民生活水平的不斷提高，用戶對(duì)空調(diào)的需求也由普通的制冷、制熱效果轉(zhuǎn)為與舒適性相結(jié)合的需求。噪音大逐漸成為空調(diào)市場(chǎng)調(diào)研中消費(fèi)者抱怨的第一問(wèn)題，目前家用空調(diào)普遍采用A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)與聲功率級(jí)進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，此方法并不能完全描述噪音的特性以及對(duì)用戶心理產(chǎn)生影響[1]，對(duì)于某些空調(diào)，聲壓級(jí)、1/3倍頻程譜相近，但用戶主觀感受完全不同。為了能更準(zhǔn)確地描述聲音特性與用戶主觀感受，逐漸引入聲品質(zhì)評(píng)價(jià)體系?？照{(diào)的聲品質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是主觀評(píng)價(jià)與客觀分析相結(jié)合的評(píng)價(jià)系統(tǒng) ，是一個(gè)復(fù)雜且長(zhǎng)期積累的過(guò)程，聲品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)并不是一成不變的，而是隨著人的認(rèn)知、環(huán)境等需求不斷完善的。本文對(duì)3種不同系列空調(diào)進(jìn)行主觀與客觀評(píng)價(jià)分析，討論空調(diào)聲品質(zhì)實(shí)驗(yàn)方法。

2　聲品質(zhì)概念

聲品質(zhì)是個(gè)宏觀的概念，并不是單一變量。對(duì)于空調(diào)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)聲品質(zhì)是用戶對(duì)聲音信號(hào)的聽覺(jué)感知，是用戶對(duì)產(chǎn)品聲音特性的主觀判斷[2]。聲品質(zhì)主要評(píng)價(jià)指標(biāo)[3]為：

響度（Loudness）描述的是聲音的響亮程度，表示人耳對(duì)聲音的主觀感受，單位是宋（Sone）。定義1kHz，聲壓級(jí)為40dB純音的響度為1宋。響度是聲品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)中唯一具有ISO計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)，其他指標(biāo)暫無(wú)統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

抖動(dòng)度（Fluctuation Strength，又稱波動(dòng)度）描述聲音的幅值調(diào)制特性，抖動(dòng)度是描述聲音的瞬時(shí)變化造成聲音的起伏感，主要是低頻區(qū)域。抖動(dòng)度符號(hào)為F，單位是vail，定義60dB的1kHz純音在調(diào)制頻率為4Hz的100%調(diào)幅作用下產(chǎn)生的抖動(dòng)度為1vail，調(diào)制頻率低于20Hz時(shí)（參考頻率為4Hz）為抖動(dòng)度特性。

粗糙度（Roughness）與抖動(dòng)度都是主要反映聲音的幅值調(diào)制特性，粗糙度符號(hào)為R，單位是asper，定義60dB的1kHz純音在調(diào)制頻率為70Hz的100%調(diào)幅作用下產(chǎn)生的粗糙度為1asper。一般來(lái)說(shuō)當(dāng)調(diào)制頻率低于20Hz時(shí)（參考頻率為4Hz）為抖動(dòng)度特性，高于20Hz時(shí)（參考頻率為70Hz）為粗糙度特性。

尖銳度（Sharpness）描述高頻成分在聲音頻譜中所占比例的物理量，反映了人主觀上對(duì)高頻段聲音的感覺(jué)，反映了聲音的刺耳程度。同時(shí)還可看做描述聲音音色特征。尖銳度符合為S，單位acum，定義中心頻率為1kHz、寬帶為160Hz的60dB窄寬帶噪音的尖銳度為1acum?？傮w來(lái)說(shuō)，尖銳度隨聲音高頻分量的增加而增加，隨低頻分量的增加而減小。

3　空調(diào)聲品質(zhì)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)

聲品質(zhì)評(píng)價(jià)是主觀評(píng)價(jià)與客觀分析相結(jié)合的評(píng)價(jià)體系，本文采用德國(guó)Head Acoustics雙耳人工頭（人工頭，即：聲品質(zhì)測(cè)量人工軀干模型）對(duì)壁掛式、落地式、窗式3種不同系列空調(diào)室內(nèi)機(jī)錄音與分析，由5位人員組成的評(píng)審團(tuán)現(xiàn)場(chǎng)打分評(píng)價(jià)。評(píng)審團(tuán)成員來(lái)自空調(diào)各部件部門，男女比例為3:2。評(píng)審團(tuán)成員要求經(jīng)過(guò)專業(yè)聽音培訓(xùn)并通過(guò)認(rèn)證。

3.1　主觀評(píng)價(jià)方法

采用語(yǔ)義分析法[6]，提供一些描述聲音的形容詞，分別設(shè)置為不同的分?jǐn)?shù)，評(píng)審團(tuán)人員對(duì)每個(gè)樣本聽音后，根據(jù)個(gè)人主觀感受選擇相對(duì)應(yīng)描述，并獲取評(píng)分值，如表1所示。為了能夠更好地記錄并描述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的異音，我們匯總了空調(diào)常見的異音描述與原因分析，見表2。

3.2　實(shí)驗(yàn)步驟

（1）將空調(diào)按照GB/T 7725要求安裝在半消聲室中。人工頭安裝在半消聲室的室內(nèi)側(cè)，將人工頭固定在專用三腳架上，測(cè)試過(guò)程中需要保持人工頭位置不變。人工頭加裝防風(fēng)面罩（如需要）防止空調(diào)出風(fēng)口氣流的直接沖擊對(duì)實(shí)驗(yàn)造成影響；

（2）調(diào)整空調(diào)運(yùn)行工況，空調(diào)聲品質(zhì)實(shí)驗(yàn)應(yīng)包括常用的幾種工況條件；

（3）工況穩(wěn)定后運(yùn)行人工頭，對(duì)空調(diào)的8種風(fēng)量模式進(jìn)行錄音，其中包括：?jiǎn)?dòng)、強(qiáng)力、高風(fēng)、中風(fēng)、低風(fēng)、低風(fēng)轉(zhuǎn)高風(fēng)、高風(fēng)轉(zhuǎn)低風(fēng)、停機(jī)。每種模式錄制時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，應(yīng)考慮后續(xù)評(píng)審團(tuán)聽音評(píng)價(jià)時(shí)能保持足夠的精神集中；

（4）評(píng)審團(tuán)現(xiàn)場(chǎng)評(píng)審，錄音完成后由評(píng)審團(tuán)現(xiàn)場(chǎng)評(píng)審，評(píng)審團(tuán)人員應(yīng)以空調(diào)為中心，模擬用戶在家庭中的站位，對(duì)空調(diào)8種風(fēng)量模式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)主觀評(píng)價(jià)，參照表2記錄任何異常或有害噪音，并根據(jù)表1進(jìn)行評(píng)分；

表1　評(píng)分與主觀感受

表2　空調(diào)常見的異音描述

（5）評(píng)審團(tuán)聽音室評(píng)價(jià)，在專用聽音室內(nèi)使用專業(yè)耳機(jī)或回放系統(tǒng)對(duì)錄音文件進(jìn)行回放。回放過(guò)程中評(píng)審團(tuán)對(duì)樣本噪聲進(jìn)行打分評(píng)價(jià)?；胤配浺魰r(shí)應(yīng)按操作要求進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，同時(shí)避免因轉(zhuǎn)換格式造成聲音失真；

（6）數(shù)據(jù)處理，人工頭分析錄音數(shù)據(jù)，提取響度、抖動(dòng)度、粗糙度、尖銳度等聲品質(zhì)指標(biāo)值；整理評(píng)審團(tuán)主觀評(píng)價(jià)結(jié)果，詳情見表3。

3.3　實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（1）通過(guò)計(jì)算Kendall’sW協(xié)和系數(shù)來(lái)驗(yàn)證評(píng)價(jià)結(jié)果是否具有一致性。計(jì)算公式為[7]：

式中：

W—協(xié)和系數(shù)；

K—評(píng)價(jià)主體個(gè)數(shù)；

n—噪聲樣本個(gè)數(shù)；

SR—評(píng)價(jià)樣本j在K個(gè)評(píng)價(jià)人下的軼和Rj與其平均值之差的平方和；

Rij—噪聲樣本j在第i個(gè)人評(píng)價(jià)中的軼，它體現(xiàn)了樣本j的評(píng)分結(jié)果在第i個(gè)人所有評(píng)分結(jié)果中的排序。

當(dāng)n＞7時(shí)，檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量X2=K(n-1)W近似服從自由度為n-1的X2分布。當(dāng)X2≥Xa2（a為置信水平）時(shí)拒絕原假設(shè)，認(rèn)為K個(gè)評(píng)價(jià)主體所得的軼評(píng)具有一致性。否則需要針對(duì)不一致性采取相應(yīng)的處理措施。

表3　三種不同類型空調(diào)聲品質(zhì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

計(jì)算Kendall’sW協(xié)和系數(shù)為0.7322，其評(píng)價(jià)結(jié)果具有一定的一致性，實(shí)驗(yàn)較為合理。

（2）聲品質(zhì)是一個(gè)復(fù)雜的評(píng)價(jià)量，它與響度、抖動(dòng)度、粗糙度、尖銳度有關(guān)，且各指標(biāo)相互交互影響，其中響度指標(biāo)值變化明顯。

（3）不同類型的空調(diào)響度值范圍不同，窗式空調(diào)響度值普遍高于壁掛式和落地式空調(diào)。窗機(jī)的響度值最大為7.99sone，窗機(jī)運(yùn)行過(guò)程中響度范圍為5～8sone，而壁掛式與落地式空調(diào)運(yùn)行過(guò)程中響度值范圍為1～5sone。

（4）不同風(fēng)速模式、不同工況條件下聲品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)值不同。

4　結(jié)語(yǔ)

目前，空調(diào)暫無(wú)統(tǒng)一的聲品質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，聲品質(zhì)實(shí)驗(yàn)不是一個(gè)階段性的實(shí)驗(yàn)，而是一個(gè)長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，是隨著人們的認(rèn)識(shí)與用戶需求不斷完善的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。通過(guò)已開展的聲品質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)空調(diào)聲品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)驗(yàn)提出一些建議：

（1）目前空調(diào)聲品質(zhì)暫無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，空調(diào)聲品質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)并不是一個(gè)通用的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)對(duì)空調(diào)進(jìn)行分類，對(duì)不同類型的空調(diào)制定不同的聲品質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。不同類型空調(diào)之間不做聲品質(zhì)比較。

（2）空調(diào)聲品質(zhì)實(shí)驗(yàn)是一個(gè)繁瑣的過(guò)程，建議進(jìn)行空調(diào)聲品質(zhì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，使用人工頭在專用錄音室內(nèi)進(jìn)行，在專用聽音室內(nèi)回放錄音，并由評(píng)審團(tuán)打分評(píng)價(jià)，避免周圍環(huán)境對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾。聲品質(zhì)錄音時(shí)應(yīng)充分考慮不同工況條件下的制冷與制熱模式、不同風(fēng)速以及不同風(fēng)速間的互轉(zhuǎn)過(guò)程。

（3）空調(diào)聲品質(zhì)實(shí)驗(yàn)是一個(gè)漫長(zhǎng)的積累過(guò)程，聲品質(zhì)實(shí)驗(yàn)的空調(diào)數(shù)量因盡可能地覆蓋市面上的主流型號(hào)，通過(guò)大量數(shù)據(jù)分析，確定聲品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)與人的主觀感受之間的聯(lián)系，建立聲品質(zhì)模態(tài)方程。