汽车车身噪声与振动控制：心理声学描述

1.心理声学的研究内容

心理声学是研究声音的物理量和人心理反应之间关系的学科。它是在考虑心理感受的前提下来研究声学特征的学科，是声学、生理学和心理学等相互交叉的学科。它的研究内容涉及声音传递到人耳的方向性、声音在耳朵内部的传递以及引起耳朵结构振动的过程、声音和振动对人的神经结构的刺激作用及心理反应，以及人对声音的评价指标等。

2.人耳结构与声音传递的关系

人耳是一个非线性结构，由外耳、中耳、内耳组成，如图7-2所示。

外耳由耳廓和外耳道组成。耳廓的作用是收集声音，并对声音定位。耳廓对来自不同方向声音的接受程度不一样，即它使传递到人耳的声音具有了方向性。外耳道是个变截面的管道，因此起到了一个滤波器的作用。滤波程度为-30～15dB，放大了中频声音。外耳只是一个物理意义上的结构，与人们的心理没有联系。

图7-2 人耳的结构

中耳是由鼓膜、听骨链和咽鼓管组成的。在中耳里面，声波阻抗与耳朵里面由空气和液体组成的介质的阻抗相匹配，将机械振动转换为液体的运动。

内耳是由前庭、半窥管和耳蜗组成的。在内耳里面，将液体的运动转变成电信号。电信号通过听神经传递到大脑中枢，形成了听觉。(www.xing528.com)

将人的听力作用过程归纳起来为：外耳是传递声音的通道，并具有方向性和滤波功能，属于物理声学范畴；在中耳里面，出现了机械运动，声能转化成机械能，带动液体运动；在内耳里面，发生了电作用，液体运动转化成电信号，再传递到脑神经，人就听见了声音。在中耳和内耳内，声波的传递与人的心理联系起来，就有了心理声学的研究范畴。

人耳的听觉系统非常复杂。人们对听力传递、听觉机理以及心理反应等问题还没有完全搞清楚。在声学与振动界，对人耳听觉机理的探索仍然是一个研究热门。例如：有科学家正在研究内耳的结构振动模态，并试图用激光来测量人耳内部的振动特征。

3.听阈范围

听阈范围是指人耳能听到的声音范围，即从刚刚能听到的声压到可容忍的最高声压。图7-3给出了人的听阈曲线。图中有三条曲线：最下面的一条线是可听域线，即人刚刚能听到声音；第二条线是损伤域线，即人的耳朵会受到损伤；最上面的一条线成为痛感域线，是指人耳可容忍的最高声压线，人会感觉到耳朵疼痛。

图7-3 听阈曲线

听阈是随频率变化而变化的。由于人耳对500～4000Hz的声音最敏感，因此这个频率段内，听阈最低。耳膜处最敏感的频率是1000Hz，外耳处最敏感的频率是4000Hz。人耳对低频和高频的听阈比中频高，比如20Hz的纯音听阈比1000Hz纯音听阈高70dB。

听阈是有个体差异的，而且随着年龄的增加而升高。图7-3中给出的听阈范围是对正常年轻人听阈的平均统计。