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汽车的噪音隔离:噪音源的识别和抑制

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有时,当汽车音响系统的安装工作完成并且已经可以听到它的“声音肖像”时,它会突然发现它的颜色和音调,这会给它的感知带来明显的不和谐和不受欢迎的阴影:这些是臭名昭著的“系统”噪音,这对于受过训练的“音频艺术”鉴赏家来说尤其明显。 噪音会扼杀纯净的声音,就像层次和“记录”一样,破坏了大师的完美画布。 要赋予声音自然的色彩和活力,首先必须确定噪声的性质和来源,这将有助于控制它们。

考虑“之前”和“之后”是有用的

安装人员熟悉系统噪音突然出现的情况,就像一场没有预料到的灾难:在二十个“正常”系统之后,二十一号突然开始发出噪音,让其创造者感到困惑,就像一个脾气暴躁的孩子要求坐在三个旁边,五个或更多小时,直到疼痛被发现并消除。

如果我们将音频系统视为传输可靠信息的一种手段,那么我们可以将系统噪声与干扰听者对有用信号的完整感知的引入的虚假信息进行比较:这些可以是重复的点击、嘶嘶声、尖叫声和其他干扰渗透到音频系统的声学链路中。 实际上,系统的所有部件都将一定量的噪声信息带入声音再现路径,它们的总电平通常称为系统的噪声阈值。 如果噪声出现在电路的初始链路中,那么您可以将有用信号从读出和前置放大器设备中的噪声阈值“移动”得越远,放大器的工作效率就越高,声学听起来就越干净。 然而,噪声的隐蔽性在于它们可以通过末级放大器的链路进入系统,甚至在它之后,例如通过声学带通滤波器。

开始在复杂的音响系统上工作,经验丰富的安装人员甚至在电路选择和规划阶段就考虑消除噪音:解决噪音的最佳方法是通过正确选择电路和安装技术来预防噪音。 首先,安装人员要注意互连:如果这不是光纤,那么任何电导体对汽车噪声源的脆弱性都难以预测(参见“Master 12 Volt”N 1/98,第 30-38 页) ,尽管您可以采取已知的预防措施。 普遍接受的预防技术是将电源和信号导线彼此远离铺设,例如,沿着汽车内部地板的不同边缘,但由于正确选择了两种类型的导线,经验丰富的安装人员设法避免了噪音,即使将两种类型的导线铺设在一起。系统组件。 据其中一位说,高达 90% 的噪音源自安装的设备本身。 盈利的必要性对主人提出了另一个要求:灵活选择技术和手段。 例如,如果在仅驱动低音炮的系统中安装了功率放大器,那么安装人员可能会发现将电源和信号线并排布置在机舱的同一侧是合理的。 在切换负载宽带声学和高频链路的放大器时,在不同侧预防性铺设电源和信号电缆线肯定更可靠。

他们用什么来寻找噪音

为了消除噪音,最好了解它们的性质并找到它们的来源。 今天有一些技术手段,例如电磁辐射探测器(所谓的音频嗅探器),有点让人联想到医用听诊器:它们可以用来用探针探测汽车的各个部分,信号来自被转换并馈送到安装人员的耳机,谈论强场的存在。 这种设备的更便宜的自制版本 - 带有外部扬声器或麦克风的便携式音频播放器 - 在某种程度上模仿了这种探头,尽管它的低灵敏度必须通过主人的高素质来弥补。

有能力的工匠使用频率计数器、电流表或低频示波器等工具来定位噪声。 然而,当噪音已经“泄漏”到声学中时,通常会采用这些方法。 预防措施的需要迫使船长提前考虑保护系统免受感应噪声和其他噪声威胁的方法。 规则 1 包括互连的可靠屏蔽:您不仅应该知道如何选择具有良好抗噪性的正确电源和信号导体,还应该知道在接头处铺设线路和连接到中间链路时如何确保屏蔽,记住它们的在运行过程中,由于振动、热、大气和其他影响,条件可能会恶化。

屏蔽有助于防止在空气中传播的感应干扰,但布线也可以吸收由于通过导体传输的信号的干扰而产生的电磁干扰。 它们还可以以轻微明显的咔哒声、瘙痒或尖叫的形式表现出来,并且它们出现在最近几年生产的汽车中的可能性,塞满了各种标准电子设备,不亚于旧汽车。 通常在新模型中,各种各样的导体从引擎盖下的行李箱隔间以厚束的形式延伸,承载大量各种特性的信号。 这使得为​​音频系统布线信号电缆变得困难。

主机需要排除与此类标准布线可能的交叉点,以减少干扰的可能性。 如前所述,为此,他们尝试在乘客室地板的不同侧面进行布线,但有时,在特别“复杂”的汽车中,有必要沿着其中心拉动两种类型的导体。 当选择有限时,专家建议两条线之间的距离至少保持25-30厘米,如果信号导体必须与电源线交叉,那么应该以90°的角度交叉,这样可以最大限度地减少感应在屏蔽层周围感应(当并联敷设时,信号导体对此类噪声的脆弱性最大化)。

是什么赋予了信号导体的设计

为了提高屏蔽导体的抗噪性,特别是成对铺设时,建议使用双绞线,其中两条电缆都牢固固定,例如用绝缘胶带,以更好地防止杂散电磁场. 不久前,信号导体的设计人员开始使用双绞线(信号线和地线在其中绞合并封闭在额外的外部屏蔽中)作为互连电缆本身的屏蔽手段。 这种解决方案在抑制感应干扰的效率方面不如对称(“平衡”)对导体,但它更简单、更便宜。

汽车的噪音隔离:噪音源的识别和抑制

至于平衡线对导体本身,主要是在系统单元(例如,主机、处理器和功率放大器)已经准备好使用时才合理使用。 作为这种导体的一种版本,有时使用高质量的平衡麦克风电缆,具有可比特性,可以具有更具吸引力的价格。 这里需要注意的是,通过平衡线路传输信号并不能消除汽车音响系统中出现的所有噪声。 如果噪声出现在平衡线对之前(例如,在主机中),即使在复合信号通过平衡线路传输后,该噪声分量仍将持续存在(参见“12 Volt Master”N 3/97,第 26-28 页) .

寄生电路的形成

即使安装人员使用了最优质的材料和经过验证的电缆和电线铺设技术,系统中仍然存在噪声的可能性,因为还有另一个危险 - 寄生回路的形成。 这种现象主要发生在每个机箱有两个(或更多)接地点的音频系统中,其中阻抗不相等:在这种情况下,电流流向电阻较小的接地点,而不管这部分的长度如何电路。

汽车的噪音隔离:噪音源的识别和抑制

通常,在后备箱中安装有功率放大器的音响系统有两个接地点:一个靠近主机,另一个靠近放大器。 正如专家解释的那样,所有由汽车车载网络供电的现代汽车电子产品都配备了一个或另一个内置滤波器,其目的是“收集”由拾音器产生并通过电源线传输或在设备中产生的噪声本身,并将它们沿接地导体“重置”到身体。 那么当主机接地优于放大器接地时会发生什么? 来自主机的噪声可以沿着信号互连的屏蔽层传递到内部信号导体,并在信号放大链路中作为一般系统噪声出现。 尽管安装人员早就知道寄生回路,但如果忽略音频系统安装技术的这一重要部分,它们仍然会发生。

汽车功率放大器制造商采取了不同的方法来对抗杂散噪声,主要侧重于降低前置放大器输入端的噪声。 例如,Blaupunkt 放大器以其 HUSA 噪声消除系统而闻名,飞利浦放大器使用 CMR(共模抑制)电路,而 LA Sound 产品使用有源噪声消除电路。

一些安装人员建议使用单个机箱接地点,例如后备箱中的功率放大器附近,然后将额外的接地线连接到主机。 在这种情况下,即使多年来,系统接地可靠性的“平衡”也不会发生任何变化。 主要规则是选择外壳的厚金属部分,钻孔并使用带有锁紧垫圈的螺栓和螺母将导体压在清洁的金属表面上。 更好的是使用库存孔或安装螺栓,一些安装人员为此使用后座安全带安装螺钉之一。

这个基本规则的一些补充:使用足够大规格的导体在接地电路中提供低电阻。 当汽车电池的一个元件“坐下”并且其上的电阻增加时,系统噪音水平也会增加。 所用电源线的尺寸也很重要:例如,如果音频系统选择 100 A,而电源导体 - 只有 10 规格,那么在全音量下,导体的高电阻会降低电气参数系统,并可以提高噪音水平高达组件损坏。

与噪音作斗争的小冠军

当今市场上的一些产品会以某种方式影响汽车中的系统噪音。 然而,经验丰富的专家表示,这些“药物”应该非常谨慎地使用。 例如,安装在电源导体电路中的噪声滤波器(特别是为功率放大器供电)被许多人认为是“临时敷料”,不能消除问题,而只是隐藏其来源。 就主机而言,它们通常使用不提供足够噪声过滤的电源,因此有时用一个小型滤波器来补充它们的低安培电源电路是有用的。

汽车的噪音隔离:噪音源的识别和抑制

现在市场上出现了特殊的寄生耦合绝缘体,以解决上述提到的增加外壳接地点电阻的问题,尽管并非所有专家都推荐使用它们。 原因是这种隔离器通常是一个小块,内部带有一对变压器,外部带有 RCA 连接器(输入和输出)。

当应用音乐信号时,变压器将低音输入与低音输出隔离,然而,通过变压器(通常是线芯型),交流信号失去了输入和输出之间的实际电气连接,尽管它破坏了物理将两个接地点连接到机箱。 变压器中电接触的损失导致信号宽带的损耗很大:首先,由于电容耦合,有用信号的低频分量被截断,其次,由于电感,其高频部分“过滤掉”。

汽车的噪音隔离:噪音源的识别和抑制

为了摆脱这种绝缘体固有的缺点,汽车电子制造商最近开始向驾驶者提供所谓的绝缘体。 线性驱动器,它们是线性输出端的紧凑型信号电压放大器(例如,主机或 CD 换碟机)。 增加通过块间导体传输的信号电压可以将噪声阈值降低到即使在高音量下也绝对听不见的水平。 此外,线性驱动器可以将安装在仪表板上的设备(汽车收音机等)和安装在后备箱中的设备(功率放大器等)之间的信号电路解耦。

增加信号电路中的输入电压还允许放大器在较低的输出功率水平下工作,并将放大器输入端的增益控制设置为对外部产生的噪声提供低灵敏度的位置。 最近,汽车电子制造商已经开始生产线性输出电压约为 4-6 伏的主机,这使您无需额外的设备即可达到相同的效果。

系统噪音有很多面

系统噪音可能不仅仅是由于接线不良或机箱接地不良造成的。 专家们知道其他原因。 例如,在复杂的汽车音响系统中,我们离不开带通滤波器——分频器。 在无源分频器内部有电感器,除了它们的主要功能 - 切断一定范围的频率外,还可以充当天线,从发电机或大电流电路中拾取电磁噪声。 在安装组件和其他声学设备时,分频器通常必须放置在仪表板内,那里出现磁场的可能性很高。

现代汽车可能会带来另一个惊喜:一位用户在他的宝马新音响系统的扬声器中发现了频率约为 1 kHz 的明显噪音,这种噪音不仅在听音乐时出现,甚至在系统转动时也会出现关闭,发动机正在运转。 事实证明,安装皮卡的原因是安装人员鲁莽地决定在后座区域放置被动分频器,许多宝马车型的电池都位于后座区域。 从中引出的电源线(以及为后窗加热器供电的大电流电线附近)有助于形成足够强的电磁场,这些电磁场被声带通滤波器的线圈很好地吸收,用作用于接收此类辐射的“天线”。

也有一些情况下,系统噪声在系统交付给客户后的某个时间“显现”。 为了追根溯源,工匠们首先“倒车”,试图追溯汽车离开安装车间后的运行历史。 例如,事实证明,所有者更换了分配器盖并去除了其中心轴上的特殊润滑脂。 结果是通过标准电路进入音频系统的电噪声增加。

如果运行历史表明最近更换了发电机或电池,那么首先值得确保它们正确接地到外壳并且接地线的规格足够。 在一些框架工程车辆中,可以在车身上进行接地,它并不总是与框架连接成一个连续焊接的单一结构,因此在调试强大的音响系统时,主人必须特别注意选择正确的接地地点。

电池端子腐蚀对安装人员来说是一个“幼稚”的问题,但是,被车主忽视,没有及时更换电池或不遵守,在系统安装一两个月后可能会变成这种不愉快的情况开始发出噪音,客户试图指责安装人员不诚实或缺乏资格。 如果真的没有资质,那大师又会犯下一个充满噪音的错误:将功放直接安装在机箱的金属表面上,没有绝缘垫片。

因此,不管在处理汽车音响系统中的噪音方面已经积累了多少经验和预先设计的预防措施,安装人员仍在等待“噪音惊喜”,因为每个新系统(以及每辆新车)都带有一些独特的东西。 此外,处理纯声音这个阴险敌人的许多传统规则也有其例外,因为大师通常被一种模式所拯救:汽车音响系统中的噪音越强,就越容易检测到它的来源。

出版:cxem.net

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