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ANSYS的博客

2022年8月10日,

听到了吗?产品设计中的调性

当设计一个产品的时候,很多思考都是关于它如何工作。但是它听起来会怎么样呢?吹着口哨的吹风机,吹着口哨的笔记本电脑,或者嗡嗡作响的电动汽车很快就会被消费者拒绝。提高音质在他们的产品中,工程师们分析了各种各样的声音指标,包括对整体声音或音调中频率成分的测量。

音调是什么?

调性,或调性,是一种心理声学指标,它识别出背景噪音中出现的音调,以确定它们对声音感知的贡献。声源的调性是一个主要的指标,通常看提高产品的音质,以及响度、锐度、粗糙度和波动强度。

量化调性意味着如何翻译“调性”人的耳朵能听见声音为客观指标。在工业应用中,如汽车、航空、铁路或消费品,调性表示的相对重量的调性成分对其周围的频率内容。

调性例子:两架飞机

为了理解调性是如何影响我们所听到的,听听这两个音阶之间的音阶差异。

飞机1

飞机2

在这两个文件中,您可以听到由涡轮机引起的叶片通过频率(BPF)。这相当于涡轮转速乘以叶片数量。你会注意到“airplane two”听起来比“airplane one”更有音调。这是因为它包含了来自其他声音的频率。当一个音调的声音被高度感知,简单地说,它是恼人的。

心理声学调性与时间计算Ansys Sound

心理声学调性与时间计算Ansys Sound。

Ansys Sound计算的平均Aures和心理声学调性

Ansys Sound计算的平均Aures和心理声学调性。

BPF本身和周围的噪声会影响我们对音调内容的感知。出现频率周围的能量越多,频率就越不容易被感知,因此声音的音调就越低。

心理声学的音调

常用的几种心理声学指标来计算声信号的调性,其计算方法采用国际标准:

音调指示器

单位

标准

突出比率(PR)

dB(分贝)

ECMA 74附件D而且ISO7779:2018

Tone-to-Noise比(TNR)

dB

ECMA 74附件D而且ISO7779:2018

色调可听到

dB

ISO1996-2附件C

调性调整Kt ISO 1996-2

dB

ISO1996-2附件C

调性调整Kt DIN45681

dB

喧嚣45681:2005-03

欧雷斯山音调

你(音调单元)

欧雷斯山”模式

心理声学的音调

Sottek听觉模型

ECMA 74附件G

注:在Ansys Sound软件中,对于每个心理声学指标,计算剖面包括一个自动音调检测程序。

例如,音噪比(TNR)是某一音调与以其为中心的噪声临界频带(CB)之间的能量比:

音噪比公式
突出比率

突出比(PR)为音调周围的临界带与最接近的两个带之间的能量比:

突出率公式
均方声压

模拟音调

在各种各样的应用程序中,评估调性是至关重要的,例如电动马达暖通空调系统和建筑机械。但在这些复杂的系统中,识别单一的声源是非常困难的。为了将噪音分解成不同的来源,并分析它们对系统整体声音的影响,工程师可以使用Ansys的声音模拟和测试数据。

风扇噪声仿真

在本例中,工程师使用Ansys流利和声音,以提高风扇的音质。的计算流体动力学(CFD)模拟由Fluent负责确保风扇设计合理,而Sound负责确保风扇的噪音符合其应有的要求。

为预测设计对风机音质的影响,对第二扇风机进行了扭曲叶片的改进设计。根据Aures和ECMA74模型,修改设计将调性划分约3 tu。对于tnr,在修改后的设计中只有260 Hz的音调出现。通过这个模拟,工程师证实改变叶片的形状可以减少噪音的音调含量,从而提高整体的音质。

听听改变风扇叶片的形状是如何提高音质的。

电机噪声仿真

调性对用户体验产生负面影响的另一个例子是电机。

电机的声音由于滚动和气动噪声的高音调,可以令人讨厌。这些与马达速度相关的音调被称为“指令”。

多亏了声音,调性可以通过查看由电机产生的指令的TNR或PR来计算。这显示了订单48和订单60两个强烈的色调出现,这可能会让司机和乘客感到厌烦。

Ansys Sound可以用来模拟电机调性(左)和内燃机调性(上)。点击图片收听。

设定正确的基调

要设计出符合音质标准的产品,并创造顾客喜欢的听觉体验,分析和解决噪声源是至关重要的。通过声学仿真而声学指标,如调性,工程师可以识别每一个吱吱声,嗡嗡声和哨声,并探索选项,为他们的项目创造理想的声音。了解更多关于开始Ansys声学软件与你Ansys学习中心帐户。

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