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做汽车声学测试的朋友应该都有个同感：座舱和实验室完全是两个世界。在消声室里，人工头测出来的数据干净漂亮，频响曲线整整齐齐；可一旦放进真实车辆，座椅吸音、玻璃反射、方向盘遮挡、头枕散射，再加上空调风机和路噪的干扰，同一个麦克风位测出来的结果常常让你怀疑设备是不是坏了。

GRAS 45BD AutoKEMAR 这套汽车座舱测试人工头，我在第一时间拿到样机后做了几轮实测。这篇文章不打算复述产品手册，而是从“为什么要专门为车内做一版人工头”、“它的设计解决了我过去哪些痛点”、“实际测试时怎么布置、怎么读数据、怎么避坑”这几个角度，把能直接落地的东西写清楚。无论你是在做车载语音交互验证、音响系统调校，还是整车NVH摸底，这套设备都值得花几分钟了解一下。

1. 车内声学测试的痛点与 AutoKEMAR 的定位

1.1 传统人工头为什么在车里“水土不服”

先说个最直观的问题。标准的人工头在设计之初是为了模拟自由场或扩散场条件下的人耳接收特性，所以它的标定环境是消声室，标定距离是1米或0.5米的标准声场。拿到车里用的时候，问题就接踵而至：

车内空间是强反射、强近场的封闭腔体，座椅和顶棚的吸声系数和实验室完全不同，人工头的肩部、耳廓、躯干尺寸稍微偏差一点，高频段的梳状滤波效应就会明显偏离真人。以往我做车内语音通话质量测试时，最头疼的就是同一套人工头在主驾位和副驾位测出来的结果差异非常大，尤其是3kHz到8kHz这段，不同坐姿导致的耳廓衍射差异能到5dB以上。另外，传统人工头的躯干是为站立位设计的，放进座椅后重心不稳，稍微颠簸一点就容易移位，低频段测量重复性很差。

45BD AutoKEMAR 的定位就是专门解决这些“车内环境”问题。它把躯干结构改成了适合乘坐姿态的底盘支撑形式，同时保留了KEMAR（Knowles Electronics Manikin for Acoustic Research）这一经典声学模型的核心声学特性。

1.2 KEMAR 这个“老江湖”到底牛在哪

如果你刚接触声学测试，可能对KEMAR这个名字不太熟悉。它是上世纪70年代由Knowles Electronics和Burkhard、Sachs等人合作开发的头部和躯干模拟器，后来成为声学测量领域事实上的行业标准之一，被广泛用于助听器、耳机、电话机和车内通信系统的研究。之所以它能成为标准，是因为它最早把人的耳道入口处的声压、耳廓的共振和头部的衍射效应做到了可量化的程度。

AutoKEMAR 本质上就是KEMAR的车内版本。45BD把KEMAR的耳廓、耳道模拟器、口腔模拟器全部保留下来，但是换了个“坐姿”——躯干的下半部分不再是人形腿脚，而是一个适合安装到座椅导轨或者底盘上的支撑结构。这样一来，人工头可以非常稳定地放在主驾或副驾位置，高度和角度接近真实乘员，同时头部依然可以旋转和倾斜，适应不同身材驾驶员的坐高范围。

1.3 适配谁的需求

这套设备的服务对象很明确：车载语音系统标定工程师、整车NVH部门、音响系统调校团队，以及做声学舒适性评价的主客观测试人员。如果你现在还在用普通测量麦克风放在座椅头枕旁边代替人工头，那测出来的双耳信号、语音唤醒率、回声损耗这些指标，基本只能靠“感觉”去修正。用上AutoKEMAR之后，至少你的测试条件是标准化的、可复现的，而且是符合人耳生理结构的。

2. 45BD AutoKEMAR 技术核心与参数解析

2.1 硬件结构：头、耳、口、躯干四部分各司其职

GRAS 45BD 由四个核心部分组成：

• 头模部分：模拟成人的头部几何尺寸，内嵌两只高精度测量麦克风，频响覆盖20Hz到20kHz，这已经超出人耳可听范围，能捕捉到超声频段的噪声成分，方便分析车内异响的高频分量。
• 耳廓模拟器：这是AutoKEMAR的灵魂所在。KEMAR耳廓的几何形状经过了大量真人统计平均，能正确还原耳廓对声波的衍射和共振。GRAS提供了标准橡胶耳廓和可更换的多种耳廓形状，便于匹配不同目标人群。
• 口腔模拟器（45BB）：内置一个输出阻抗接近真人嘴部的扬声器单元，频响覆盖100Hz到10kHz左右，用来模拟驾驶员的语音输出，测量车载麦克风阵列的拾音性能。
• 躯干与底盘：躯干上半部分保留KEMAR的胸肩形状，下半部分则换成了刚性支撑结构，可以直接锁死在座椅导轨上，也可以通过转接板固定在底盘上。

整机的通道配置是双耳输出（左耳和右耳各一路ICP供电的麦克风信号）+ 一路嘴部驱动信号。也就是说，你一套设备就能同时完成“听”和“说”两个方向的测量。

2.2 45BA 耳模拟器的核心意义

45BD内嵌的是GRAS 45BA耳模拟器。这个耳模拟器是IEC 60318-4标准的合规版本，也就是说它的声学阻抗和人耳在鼓膜处的等效阻抗是一致的。放在汽车场景里，它有两个直接好处：

一是测车载音响时，你能得到“人耳实际听到”的声压级，而不是自由场声压级。车里低频被座椅和门板吸收、高频被玻璃反射，实际到达人耳的声音和扬声器本身输出的声音差很多，只有用耳模拟器才能把这个差异定住。

二是做语音通信测试时，ITU-T P.1100/P.1110标准里要求的响度、频响、失真、噪声抑制这些指标，都需要在耳模拟器上测量。45BA直接在人工头里完成了这个工作，省掉你外接耳模拟器的麻烦，也不用担心耦合方式不一致导致的测量偏差。

2.3 坐姿状态下的声学边界条件

有一点我要专门强调：AutoKEMAR不是简单地把KEMAR的头拧下来装个新底座，它在声学上也做了适配。传统KEMAR是站立姿态，肩部和躯干对声波的反射边界条件和真人坐姿差别很大。车内坐姿时，头枕就在人工头后方十几厘米处，后脑勺和头枕之间的空腔会形成一个低频谐振。

45BD在头部后方的结构上做了优化，让后脑勺和头枕之间的容积更接近真实乘员的头部到头枕的距离。这样你在测ANC（主动降噪）系统时，后方的次级声源和误差麦克风之间的声学路径会更加真实，不会因为人工头的后脑勺离头枕太远而低估了降噪量。

2.4 关键参数一览

3. 车内声学测试实操：从布点到数据解读

3.1 安装固定：稳定压倒一切

拿到45BD的第一件事，不是接上声卡就开始测，而是花精力把人工头固定到位。我的经验是：优先使用座椅导轨安装方案。把副驾座椅推到最前，露出导轨后段，用夹具锁死底座，再把座椅滑轨锁定在中位。这样人工头的X轴向位置是确定的，前后可重复性极好。

如果被测车辆是实验样车，没有完整的座椅系统，那就用底盘转接板。把副驾地毯掀开，找到车身钣金的预留孔位，装转接板并调平。这时候需要注意一个细节：人工头的垂直高度要和你设定的“第50百分位男性驾驶员”坐姿一致。一般座椅安装点到耳廓的高度差实测下来是680mm到720mm之间，建议用卷尺量好并记录在测试报告中，方便以后复现。

3.2 嘴部和耳部的位置校准

很多人忽略的是口腔模拟器的位置校准。45BD的嘴部位于人工头嘴唇处，离耳廓距离约150mm。这个距离和真人差不多，但车载麦克风阵列通常布置在A柱、顶篷、方向盘转向柱护罩这些位置，它们到嘴部的距离和角度差异非常大。

我的建议是：每次测试前，先用车载麦克风的实时监测通道做一次嘴部声压校准。用45BD的嘴部输出1kHz正弦波，调到94dB SPL（在麦克风阵元处用声压计确认），把测试系统的参考灵敏度记录下来。这样后处理时，无论麦克风阵列的灵敏度漂移多少，你都能用这个参考值把数据拉回一个可比较的基准上。

3.3 数据采集：双耳信号如何使用

双耳信号最大的价值在于：它能告诉你左右耳处的声场差异，而这是普通单点麦克风测不到的。

具体来说，我通常在三个场景下使用它：

• 语音通话MOS测试：按照ITU-T P.1100采集双耳信号，送到PESQ或POLQA算法里打分。双耳信号比单声道信号更贴近用户真实感受，尤其是车内这个强反射环境，单声道会严重高估清晰度。
• ANC性能验证：用双耳信号的频域相减来评估降噪后左右耳的残余噪声。实际上这套设备比头枕麦克风好用的地方就在于，你能同时看到主动降噪前后的双耳互谱变化，进一步判断消除的是否是直达声成分。
• 音响系统声像宽度评价：左耳和右耳信号在6kHz以上的互相关性，可以直接反映立体声声像的宽度。用45BD测出来的互相关函数，比你在驾驶座放两个独立麦克风测出来的稳定得多，因为双耳间距和头部的衍射效应是固定的。

3.4 校准流程：别忽视前置放大器

GRAS的麦克风前级一般都需要恒流源供电（ICP），直接用声卡自带的话筒供电接口可能会有噪声问题。我这里用的是GRAS配套的电源模块，再通过BNC转接头接入声卡。

校准流程其实很传统：在耳廓入口处安装声学校准器（比如GRAS 42AB，提供94dB/114dB的1kHz声压），读取耳模拟器的输出电压，算出灵敏度系数，再输入到测试软件的麦克风通道配置里。这一步看似简单，但我的经验是每次测试前都要做一次，因为人工头的电缆和连接器在移动过程中很容易产生微小的接触电阻变化，影响低频响应。

4. 车载语音测试与音响调校的实际案例

4.1 车载语音唤醒率测试

我拿45BD做的最多的就是语音唤醒功能验证。传统做法是拿一个仿真嘴放在驾驶座上进行测试，问题是仿真嘴的位置每次都要重新调整，而且它没有头部反射，模拟出来的近场效应和真人说话差很多。

45BD的方案是把口腔模拟器和耳廓模拟器集成在一个实体上。测试时你直接通过软件播放唤醒词，比如“你好，XX”或者自定义的语音样本，然后记录麦克风阵列的拾音信号，统计唤醒率和误唤醒率。关键是，你可以重复播放同一个语音文件几百次，但每次声学路径完全一致。这样你就能分离出算法的不确定性，而不是设备摆放的不确定性。

实测下来，48kHz采样率、24bit位深是推荐配置。播放音量建议从65dB SPL开始，每5dB一档逐步增加到85dB SPL，覆盖正常对话到大声喊叫的动态范围。每档音量建议播放200次以上，才能得到统计上有意义的唤醒率。

4.2 车载音响频响曲线测量

这是另一个高频使用场景。车载音响调校时，最怕的就是测试位置不同导致的频响差异。你把人工头固定在副驾位，拿粉红噪声激励整个系统，然后看左右耳的1/3倍频程频响。

实际操作中有一个经验：门窗状态一定要固定并记录。玻璃升到底和降一半，高频反射路径完全不同，6kHz以上的曲线能差8dB。我一般习惯把四门玻璃全部升起、天窗关闭、空调关闭、发动机熄火，只保留车辆静态状态下的风扇声（如果能关就关掉），确保测试的是纯电声系统表现。

4.3 NVH异响分析

45BD在NVH异响分析上也有价值。车内异响往往是瞬态的、宽带噪声，比如线束敲击声、饰板摩擦声。用双耳录音后，你可以通过左右耳的时间差来定位异响的来源方向。

这里有一个小技巧：把双侧耳信号通过双耳互相关函数处理，峰值对应的样本延迟除以采样率，就是声源到达双耳的时间差。然后根据球面波传播模型，就能大致判断异响是来自左侧还是右侧，甚至能分辨是前方还是后方。用45BD做这个分析，比用两个独立麦克风准得多，因为双耳距离是固定的、已知的，不需要额外校准。

5. 常见问题与避坑实录

5.1 耳廓橡胶老化会影响频响吗

会，而且影响不小。KEMAR耳廓是橡胶材质的，长期暴露在高温和紫外线下车内环境尤其容易加速老化。老化的耳廓会变硬，高频段的声学阻抗会变化，导致5kHz附近的响应下降。

我的建议是：每半年做一次耳廓的频响对比测试，和出厂标定的数据做差值。如果1kHz到8kHz的偏差超过1dB，就该考虑更换耳廓了。GRAS有单独的耳廓备件，自己更换很简单，卡扣一拔一插就行。

5.2 底盘共振怎么办

在颠簸路面做路试时，底盘固定座偶尔会和车身发生共振。这个问题的征兆是低频段（80Hz以下）出现明显的窄带峰值，和你测量的噪声信号对不上。

排查方法很简单：用手按住人工头头部，如果峰值消失，那就是固定座共振。解决办法是增加橡胶垫圈，或者换用更硬的安装夹具。如果你是非接触式测量，也可以把采集系统的低切滤波器打开，切掉20Hz以下的部分，但要注意别误伤真实的次声波分量。

5.3 嘴部模拟器失真的排查

口腔模拟器在播放高音量语音样本时，偶尔会出现失真，表现为高频段出现谐波分量。这通常不是因为喇叭本身的问题，而是因为语音样本的动态范围太大，削峰了。

我用的办法是在播放软件里加一个限幅器，阈值设置在-1dBFS，这样就能保证喇叭工作在安全区间。同时建议播放完一段语音后，立即记录一次耳模拟器的背景噪声，确认喇叭没有出现残留的机械噪声。

5.4 温度对测量结果的影响

这个坑我印象很深。夏天户外测试，车内温度50度以上，麦克风的灵敏度会发生漂移，尤其是高湿环境下，前级放大器容易出现间歇性噪声。

最直接的办法是测试前提前15分钟启动车辆空调，把车内温度稳定在25度左右，再进行校准，然后快速完成测试。校准时记录当前温度，如果测试过程中温度变化超过5度，建议重新校准一次。

6. 有几句话想对准备入手的朋友说

关于45BD AutoKEMAR，我最想强调的是：工具再专业，也不能代替你对声学原理的理解。这套人工头给了你一个稳定、可复现、贴近真人听感的测量平台，但真正决定测试质量的，依然是你怎么布置场景、怎么设定工况、怎么读数据。

如果你现在还在犹豫买不买，我的建议是考虑一下你们的测试频率。如果一年只有几次音响主观评价，那用普通麦克风加头枕架也能凑合；但如果你们团队长期在做语音交互验证、整车声学包的A/B对比，那45BD带来的重复性提升和双耳信号价值，会明显体现在你们研发效率和交付质量上。

最后分享一个小经验：刚拿到设备时，别急着上车测。先把它放在安静房间里，用标准扬声器在1米距离播放白噪声，记录左右耳的频响曲线和互谱。这样你就有了这套设备的基准数据，以后无论在什么车里测试，都能通过对比快速判断是环境问题还是设备问题。这一步能让你省下后面太多的排查时间。