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技师长 | ANC主动降噪到底是啥黑科技?会对车主健康有影响吗?

给汽车戴上降噪“耳机”

现在大家对舒适性需求越来越高,一些高端车型为了提升豪华舒适感,往往会配备ANC主动降噪技术。

不少朋友对此很好奇,如:这项技术是不是真如厂家吹嘘的那么厉害?给汽车戴上降噪“耳机”,又会不会影响行车安全呢?

1主动降噪不是唯一选择

目前的汽车降噪方式大致有三种:

▎从结构分析下手,对骨架钣金件结构方进行CAE仿真分析;

▎从材料下手,提高隔音材料的隔音性,或增加隔音材料的使用面积;

▎从噪音传播特性下手,利用“互反”叠加抵消,降低噪音强度,这项技术通常被称为ANC主动降噪。

ANC主动降噪技术被大量应用在耳机上。比如上图,可以看到“红波”加持下,最后输入人耳的噪音要小了很多。

不过相比于CAE仿真分析的降噪能力有限、隔音材料会增加车重以及增加VOX(挥发性有机化合物),ANC主动降噪属于一种“轻便的”且是“主动出击”的技术,它能起到不错的降低噪音作用,而且还能解决以上两者的弱点(我们后面介绍)。

ANC主动降噪技术的应用范围不尽相同。

它在通用系中比较普遍,从100多万的凯雷德到十几万的探界者都有。同是美系的福特也不示弱,锐界、金牛座等也有ANC。欧系中相对平淡一些,奥迪和沃尔沃在一些车型也有ANC技术。国产车型中,VV7升级款也配备了ANC技术。

但无一例外,配备ANC技术的一般是豪华品牌或中高端品牌的高端车型。

比如沃尔沃S90的各车型中,只有50-60万的T5智雅、T5智尊、T8混动才有ANC技术,因为这是要配合其宝华韦健音响使用。名称也变成了低调的“有源降噪”。

那么,几乎成了高端车标志的ANC技术为什么能降噪呢?

2主动降噪的原理和优势是什么?

知其然要知其所以然,是时候拾起中学物理课本了。

声音是一种波,它有波峰和波谷,这二者也直接决定了声音大小。比如下图这种,就形象的描述了“波”的特征。

根据物理学理论,频率相同、相位相反的两列波相遇时,会产生干涉和叠加现象。因此我们只要设计出一个类似的、状态完全相反的波,就可以把强度降到最低,噪音也就消除了。

好比一个物体受力向上振动时,又有一股力主动出击,使劲压住这波振动,让其留在原地不动。主动降噪技术就是这么干的,让一股音波压制另一股音波。

了解了主动降噪原理,降噪的优势在哪里呢?

我们知道噪音还可以细分为低频噪音和高频噪音。

高频噪音很尖利,好在其波长很短,传播距离增加或遭遇障碍物时,会迅速衰减。理论上高频噪音每10米距离就能下降6分贝。

低频噪音分贝不高,那就不用担心吗?

当然也不是。

一秒内震动20到500次(500Hz以下)所发出无规律的声音称之为低频噪音,是都市最重要的危害之一。相比高频音,低频噪音对生理的直接影响并不明显,但它就像慢性毒药一样可怕。

国外的一些研究表明,孕妇在怀孕期间接触强烈噪声(100分贝以上)会增大婴儿听力损失的可能性。低频噪声源不仅会损伤听力,而且影响心脏,人的情绪和精神。长期处于噪声下,会烦躁、焦虑、头晕。

所以,吸声、隔音、隔振等被动控制方法对汽车内的中、高频噪音有很好的控制效果,但对低频降噪效果不理想,这还得靠ANC主动降噪技术了。

3ANC主动降噪会影响行车安全?

大家都说开车时候不能带耳机,隔绝了环境声音会有安全隐患。而ANC主动降噪系统就好比给汽车戴上了降噪“耳机”,对于其他车的喇叭,行人的叫喊,这样势必会造成隐患,所以是不是会影响到行车安全呢?

其实大家并不用担心。我们可以从三个方面来解释这个问题。

首先来说,不同车型的ANC主动降噪系统表现有高有低,这是因为它的技术手段导致的。

ANC主动降噪系统有两个方面作用,一个是通过车内的那些喇叭来美化发动机的声音,这个叫EOE。另外一个就是通过喇叭增加一些反向声波,来消除车内的一些噪音,这个叫EOR。并不是所有ANC都是全功能的,比如沃尔沃S90车型中,EOR就是混动车型独有的。

除此外,ANC主动降噪系统主要分为前馈控制系统和反馈控制系统。前馈控制系统中有误差传感器、控制装置、扬声器和参考传感器。反馈控制系统包括误差传感、控制装置和扬声器。

可以看到扬声器的数量和品质对降噪的效果有较大的影响。虽然扬声器可以直接用车载音响系统的扬声器,但高端车上也会配备独立的扬声器来增强效果。换言之,不同车型的ANC表现是不同的。

一般的ANC主动降噪系统最高工作频率在200-240Hz左右,但人说话的信号频率通常为300-3000Hz,人们把在这种频率范围的信号称为话音信号,所以它对人体健康并不会造成明显影响。

虽然有些ANC主动降噪系统在朝着更高频段发展,但目前来看,主要还是针对发动机噪音、路噪和风噪,并不会让车内形成绝对的静谧感。

车聚小结

从奔驰一号开放式车体结构开始,汽车逐渐形成了密闭结构,这是结构学上的隔绝噪音手段。在这段历史中,也越来越多地使用隔音材料来降噪,但不免会增加车重。ANC主动降噪技术因此应运而生,现阶段它对发动机噪音、路噪和风噪能起到不错的作用。

其实ANC主动降噪技术还在持续发展中,比如为了应付复杂的汽车环境,工程师还在这项技术基础上将自适应滤波技术应用于噪音主动控制。

这种技术我们称为AANC(自适应主动降噪系统),它能够连续不断地跟踪噪音源及环境的变化,自动选取控制器参数,保证最佳降噪效果。虽然AANC在汽车上使用不多见,但耳机上已经有所应用,相信大家未来在汽车上可能看到它。

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