楊為標(biāo)

（珠海格力電器股份有限公司，廣東珠海519070）

0 引言

隨著人們生活水平的提升和環(huán)境的改善，居民對(duì)家電產(chǎn)品的噪聲越來(lái)越關(guān)注。家電產(chǎn)品在推廣過(guò)程中，也越來(lái)越關(guān)注產(chǎn)品的噪聲，噪聲小已經(jīng)成為家電產(chǎn)品宣傳的一個(gè)重點(diǎn)，在各大媒體進(jìn)行宣傳。而且家電產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家也越來(lái)越關(guān)注產(chǎn)品的噪聲，在產(chǎn)品降噪上的開(kāi)發(fā)投入也越來(lái)越大。相對(duì)于傳統(tǒng)的定頻空調(diào)，變頻空調(diào)的急冷急熱功能，讓變頻空調(diào)越來(lái)越普及。在變頻空調(diào)的普及過(guò)程中，其噪聲成為了空調(diào)產(chǎn)品的投訴熱點(diǎn)。因此，變頻空調(diào)的噪聲一直都是研究重點(diǎn)[1-7]。

變頻空調(diào)噪聲的研究主要集中在異常噪聲、振動(dòng)導(dǎo)致的噪聲、共振導(dǎo)致的噪聲等方面[1-7]，且還是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地分析問(wèn)題，即有問(wèn)題就來(lái)分析問(wèn)題，沒(méi)有從聲源角度對(duì)變頻室外機(jī)的主要聲源變頻壓縮機(jī)的噪聲特點(diǎn)進(jìn)行分析，從而給降噪指出方向。

筆者通過(guò)采用聲強(qiáng)識(shí)別聲源的方法，對(duì)變頻室外機(jī)的噪聲特點(diǎn)以及室外機(jī)變頻壓縮機(jī)的噪聲分布進(jìn)行了分析。

1 聲強(qiáng)法測(cè)試原理[8-11]

聲強(qiáng)有很多應(yīng)用場(chǎng)合，比如測(cè)試聲能量，測(cè)試聲場(chǎng)中的聲壓和方向。聲強(qiáng)探頭有兩種布局，即傳聲器面對(duì)面布局和傳聲器并列布局。圖1為采用傳聲器面對(duì)面布局的聲強(qiáng)探頭，本次測(cè)試采用的就是這種聲強(qiáng)探頭。聲強(qiáng)測(cè)量是通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)傳聲器聲壓大小和相位差來(lái)實(shí)現(xiàn)的，相位的匹配是通過(guò)集成在裝置內(nèi)的相位匹配器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

圖1 聲強(qiáng)探頭

式中，p1、p2為傳聲器1和2的聲壓值。

聲強(qiáng)測(cè)試時(shí)，平均聲壓通過(guò)式（1）得到：

瞬時(shí)質(zhì)點(diǎn)速度是采用一維熱力歐拉定律，從兩個(gè)傳聲器的聲壓信號(hào)得到的，具體如式（2）所示。

式中，v為質(zhì)點(diǎn)速度；Δr為傳聲器距離。

由于兩個(gè)傳聲器間距小，根據(jù)泰勒展開(kāi)公式，可以用一階來(lái)代替，即直接采用聲壓差來(lái)求質(zhì)點(diǎn)速度。對(duì)于這個(gè)假設(shè)，在低頻時(shí)，由于聲波波長(zhǎng)長(zhǎng)，這個(gè)假設(shè)成立；高頻時(shí)，由于波長(zhǎng)短，誤差大，假設(shè)不成立。所以，在聲強(qiáng)測(cè)量中，需要注意有效的頻率范圍。

聲強(qiáng)是平均聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度的乘積，如式（3）所示。

把式（1）、（2）代入式（3），可得：

2 變頻壓縮機(jī)噪聲源測(cè)試

測(cè)試時(shí)，數(shù)據(jù)采集采用LMS的SCM02，聲強(qiáng)探頭采用GRAS的50AI，聲強(qiáng)探頭的間距為25 mm，測(cè)試的有效頻率范圍為50～2 200 Hz。

測(cè)試采用變頻室外機(jī)，在半消聲實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行測(cè)試。為了減少其他聲源對(duì)測(cè)試的影響，采用延長(zhǎng)連接管的方法，把壓縮機(jī)取出，單獨(dú)測(cè)試，并且保證壓縮機(jī)運(yùn)行的狀態(tài)同整機(jī)上相同。

測(cè)點(diǎn)采用同壓縮機(jī)外表面等距離的方式來(lái)進(jìn)行布點(diǎn)，具體如圖2所示。以壓縮機(jī)為中心，儲(chǔ)液罐的背面為第一個(gè)測(cè)點(diǎn)，然后等間距、逆時(shí)針布點(diǎn)。

圖2 聲強(qiáng)測(cè)試布點(diǎn)圖

測(cè)試時(shí)，室內(nèi)外工況調(diào)節(jié)到穩(wěn)定狀態(tài)，并且系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行0.5 h，壓縮機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行在80 Hz。圖3為第一點(diǎn)測(cè)試的聲強(qiáng)頻譜圖，從圖中可以看出，噪聲的頻率主要是壓縮機(jī)的基頻和倍頻。其中在1、4、8、12、20和24倍頻處為局部的峰值，這主要是由于壓縮機(jī)是4極的，峰值都集中在4倍的倍頻上。從圖4還可以看出，在29倍頻處有個(gè)峰值，這個(gè)主要是由于發(fā)生結(jié)構(gòu)共振導(dǎo)致的。間，對(duì)應(yīng)壓縮機(jī)部位為排氣口的對(duì)面，上下集中在定子的位置，主要是定子輻射出來(lái)的電磁噪聲。

3 結(jié)論

通過(guò)采用聲強(qiáng)探頭對(duì)變頻壓縮機(jī)的噪聲進(jìn)行測(cè)試分析，

圖3 壓縮機(jī)噪聲頻譜圖

圖4 壓縮機(jī)主要階次噪聲頻譜圖

噪聲主要的分布部位因頻率范圍的不同而有所不同。在50～2 200 Hz的頻率范圍內(nèi)，聲強(qiáng)的分布如圖5所示，主要集中在點(diǎn)6、9和13附近，對(duì)應(yīng)圖2，可以看出主要集中在壓縮機(jī)上、靠近儲(chǔ)液罐的兩端和儲(chǔ)液罐的頂端，這3個(gè)部位是主要的噪聲輻射部位。

圖5 壓縮機(jī)50～2 200 Hz聲強(qiáng)分布圖

從圖4可以看出，第4階和第12階為兩個(gè)較高的峰值點(diǎn)。為此，提取出這兩個(gè)峰值點(diǎn)處的聲強(qiáng)圖像，進(jìn)行聲強(qiáng)分布分析。圖6為第4階聲強(qiáng)分布圖，主要集中在點(diǎn)6和點(diǎn)14附近，其中點(diǎn)6附近為主要的聲源分布點(diǎn)，對(duì)應(yīng)壓縮機(jī)的位置為壓縮機(jī)的排氣口處，噪聲為排氣噪聲和電磁噪聲共同作用的結(jié)果。

圖7為第12階噪聲分布圖，峰值主要集中在點(diǎn)12和點(diǎn)13之得出以下結(jié)論：

圖6 第4階聲強(qiáng)分布圖

圖7 第12階聲強(qiáng)分布圖

（1）壓縮機(jī)的噪聲峰值主要在壓縮機(jī)基頻和極數(shù)倍頻率的倍頻上，其中第4和第12階峰值較高；

（2）噪聲最大的位置主要集中在壓縮機(jī)的排氣口、定子對(duì)應(yīng)的位置和儲(chǔ)液罐的位置；

（3）在獲取壓縮機(jī)噪聲最大位置后，可以針對(duì)性地設(shè)計(jì)吸隔聲材料來(lái)降低噪聲，這樣能有效降低材料的使用率，并可在噪聲大的部位有針對(duì)性地設(shè)計(jì)吸隔聲結(jié)構(gòu)，提升壓縮機(jī)的聲品質(zhì)。