2025年大學(xué)《聲學(xué)》專業(yè)題庫——聲學(xué)原理在自動(dòng)駕駛中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.在自動(dòng)駕駛車輛的聲納系統(tǒng)中，為了提高探測距離，通常會(huì)采用具有特定頻率范圍的超聲波，主要是利用了超聲波在空氣中傳播時(shí)（）的特性。A.頻率低，衰減小B.波長短，衍射小C.能量高，穿透力強(qiáng)D.易于產(chǎn)生干涉2.多普勒效應(yīng)在自動(dòng)駕駛聲學(xué)應(yīng)用中的主要作用是（）。A.提高聲音的分辨率B.減少環(huán)境噪聲的影響C.用于測量移動(dòng)物體的相對速度D.實(shí)現(xiàn)聲音的主動(dòng)控制3.車內(nèi)主動(dòng)降噪系統(tǒng)（ANC）的核心原理是利用聲波的（）來抵消unwanted噪聲。A.吸收B.隔絕C.相位差D.頻率調(diào)制4.在車內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)中，為了降低低頻噪聲，常采用（）材料。A.高密度泡沫B.空氣層C.薄膜阻尼材料D.多孔吸聲棉5.以下哪一項(xiàng)不是聲音在傳播過程中必然發(fā)生的衰減現(xiàn)象？（）A.聲壓級降低B.聲強(qiáng)減小C.聲音頻率改變D.聲音波形畸變6.自動(dòng)駕駛車輛利用聲音進(jìn)行定位或識別時(shí)，主要依賴的是接收到的聲音信號的（）。A.發(fā)射功率B.傳播時(shí)間C.波形失真程度D.諧波分量7.語音識別系統(tǒng)在車載環(huán)境中的主要挑戰(zhàn)之一是（）。A.信號帶寬不足B.說話人發(fā)音不準(zhǔn)確C.車內(nèi)噪聲和回聲干擾D.詞匯量有限8.聲波的衍射現(xiàn)象使得聲波能夠繞過障礙物，這在自動(dòng)駕駛中可能導(dǎo)致（）。A.障礙物被完全遮擋B.對障礙物距離的誤判C.信號完全消失D.聲音無法傳播9.為了提高車內(nèi)乘員的舒適度，除了降噪，還需要控制（）。A.聲音的清晰度B.振動(dòng)的頻率和幅值C.音樂的播放列表D.車窗的隔音系數(shù)10.將聲學(xué)原理應(yīng)用于自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，最根本的目的是（）。A.提高車輛的聲學(xué)美觀度B.增強(qiáng)車輛對環(huán)境的感知能力C.降低車輛的生產(chǎn)成本D.替代其他類型的傳感器二、填空題（每空1分，共15分）1.聲波在介質(zhì)中傳播的速度主要取決于介質(zhì)的______和______。2.聲壓級用______表示，其單位是______。3.聲音的反射現(xiàn)象是形成______的基礎(chǔ)。4.在聲納系統(tǒng)中，利用聲波反射回來的時(shí)間來計(jì)算目標(biāo)的______。5.主動(dòng)降噪技術(shù)通常需要結(jié)合______技術(shù)來精確獲取噪聲信號。6.車內(nèi)NVH問題主要包括噪聲、______和聲振粗糙度。7.利用聲音進(jìn)行環(huán)境感知時(shí)，需要考慮聲音的______、______和______等特性。8.多普勒聲納利用多普勒頻移效應(yīng)來測量目標(biāo)的______和______。9.語音信號處理的第一步通常是對模擬語音信號進(jìn)行______。10.聲音的吸收主要發(fā)生在具有______結(jié)構(gòu)的材料或構(gòu)件上。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述超聲波在自動(dòng)駕駛近距離探測中的應(yīng)用及其優(yōu)勢。2.解釋車內(nèi)噪聲的主要來源有哪些，并說明其中一種噪聲的控制方法。3.描述多普勒效應(yīng)的基本原理，并說明其在自動(dòng)駕駛中至少兩個(gè)不同的應(yīng)用場景。4.為什么車內(nèi)語音識別系統(tǒng)在嘈雜的車內(nèi)環(huán)境中會(huì)面臨挑戰(zhàn)？簡述克服這些挑戰(zhàn)的常用技術(shù)手段。四、計(jì)算題（共10分）假設(shè)一自動(dòng)駕駛車輛使用聲納系統(tǒng)探測前方障礙物。已知聲波在空氣中的傳播速度為343m/s，聲納發(fā)出信號后，接收到反射回來的回波所需的總時(shí)間為0.008秒。請計(jì)算：（1）聲波在空氣中傳播的單程距離是多少米？（2）如果障礙物是靜止的，那么障礙物距離聲納系統(tǒng)多遠(yuǎn)？（請寫出計(jì)算過程）五、論述題（共15分）論述聲學(xué)原理在提升自動(dòng)駕駛車輛安全性、可靠性和舒適性方面的作用，并選擇其中一個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)闡述，說明涉及的具體聲學(xué)技術(shù)和應(yīng)用。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.C4.C5.C6.B7.C8.B9.B10.B二、填空題1.密度，彈性模量2.分貝，dB3.回聲4.距離5.信號處理6.振動(dòng)7.時(shí)間，強(qiáng)度，方向8.速度，距離9.模數(shù)轉(zhuǎn)換（或A/D轉(zhuǎn)換）10.空隙（或多孔）三、簡答題1.答案：超聲波頻率高，波長較短，不易受環(huán)境雜波干擾，方向性好，分辨率高。在自動(dòng)駕駛中，可用于近距離障礙物檢測（如盲點(diǎn)監(jiān)測、低速近距離行人/車輛探測），其穿透性（對某些材料）也使其在特定場景下有應(yīng)用優(yōu)勢。解析思路：考察對超聲波特性（頻率、波長、方向性、分辨率）及其在探測應(yīng)用中優(yōu)勢的理解。需結(jié)合自動(dòng)駕駛對近距離、高精度探測的需求進(jìn)行闡述。2.答案：主要來源包括發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、空氣動(dòng)力噪聲（風(fēng)噪聲）、輪胎與路面摩擦噪聲、傳動(dòng)系統(tǒng)噪聲以及車內(nèi)乘員活動(dòng)產(chǎn)生的噪聲等?？刂品椒ㄖ皇菍β曉催M(jìn)行控制，例如采用更安靜的發(fā)動(dòng)機(jī)、優(yōu)化氣流通道設(shè)計(jì)、使用低滾阻輪胎等。解析思路：考察對車內(nèi)噪聲主要來源的分類認(rèn)知和對噪聲控制基本原理（聲源控制）的理解。列舉具體來源和控制方法即可。3.答案：多普勒效應(yīng)是指波源與觀察者相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的波的頻率會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)兩者靠近時(shí)，接收頻率高于發(fā)射頻率；當(dāng)兩者遠(yuǎn)離時(shí)，接收頻率低于發(fā)射頻率。在自動(dòng)駕駛中，可用于測速（如自適應(yīng)巡航控制中的車距保持）、聲納測距（通過頻率變化計(jì)算距離變化率）、甚至用于某些類型的避障系統(tǒng)。解析思路：考察對多普勒效應(yīng)核心原理（相對運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致頻率變化）的掌握，并能將其至少兩個(gè)不同的應(yīng)用場景與自動(dòng)駕駛功能聯(lián)系起來。4.答案：主要挑戰(zhàn)是車內(nèi)存在大量強(qiáng)噪聲源（如發(fā)動(dòng)機(jī)、空調(diào)、交通噪聲等）和豐富的反射面（車頂、儀表盤、乘員等），這些噪聲和反射會(huì)干擾語音信號，降低信噪比，使得麥克風(fēng)難以準(zhǔn)確拾取目標(biāo)說話人的語音。常用技術(shù)手段包括使用多個(gè)麥克風(fēng)形成陣列進(jìn)行波束形成以拾取目標(biāo)方向語音、采用先進(jìn)的噪聲抑制算法（如譜減法、自適應(yīng)濾波）和回聲消除技術(shù)。解析思路：考察對語音識別在噪聲環(huán)境下面臨的主要問題（信噪比低）的理解，以及對常用抗噪聲技術(shù)（麥克風(fēng)陣列、噪聲抑制、回聲消除）原理的掌握。四、計(jì)算題（1）聲波傳播的總距離s=v*t=343m/s*0.008s=2.744m。因?yàn)槭腔夭ǎ詥纬叹嚯x為s/2=2.744m/2=1.372m。（2）障礙物距離聲納系統(tǒng)為1.372m。五、論述題答案：聲學(xué)原理在提升自動(dòng)駕駛車輛安全性、可靠性和舒適性方面發(fā)揮著重要作用。安全性方面，聲學(xué)原理通過聲音感知技術(shù)提升車輛與環(huán)境/目標(biāo)的交互能力。例如，利用超聲波或聲音發(fā)射進(jìn)行探測，可以輔助車輛感知盲區(qū)障礙物、后方來車或行人，增強(qiáng)泊車輔助、變道輔助等功能的可靠性，從而提高行車安全。聲音信號也可以作為一種可靠的警示手段，用于盲人輔助駕駛系統(tǒng)，或在緊急情況下發(fā)出警報(bào)?？煽啃苑矫妫ㄟ^主動(dòng)降噪技術(shù)（ANC）有效抑制車內(nèi)噪聲，可以提高車內(nèi)環(huán)境聲學(xué)清晰度，使得車載語音識別系統(tǒng)、駕駛員與乘客之間的語音交流更為可靠。同時(shí)，優(yōu)化車內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)，減少共振和異常響聲，也能提升車輛的NVH性能，間接體現(xiàn)其制造質(zhì)量和可靠性。舒適性方面，聲學(xué)原理在車內(nèi)NVH控制中應(yīng)用最為直接。通過吸聲、隔聲、阻尼等手段降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、風(fēng)噪聲、路噪等外部噪聲傳入車內(nèi)，并控制車內(nèi)振動(dòng)，營造一個(gè)安靜、舒適的乘坐環(huán)境，這是提升用戶體驗(yàn)的關(guān)鍵因素。此外，合理設(shè)計(jì)車內(nèi)聲音