變頻空調(diào)器室外機噪聲分析

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，居民對家電產(chǎn)品的噪聲越來越關(guān)注。家電產(chǎn)品在推廣過程中，也越來越關(guān)注產(chǎn)品的噪聲，噪聲小已經(jīng)成為家電產(chǎn)品宣傳的一個重點，在各大媒體進(jìn)行宣傳。而且家電產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家也越來越關(guān)注產(chǎn)品的噪聲，在產(chǎn)品降噪上的開發(fā)投入也越來越大。相對于傳統(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)越來越普及。在變頻空調(diào)的普及過程中，其噪聲成為了空調(diào)產(chǎn)品的投訴熱點。因此，變頻空調(diào)的噪聲一直都是研究重點[1-7]。

變頻空調(diào)噪聲的研究主要集中在異常噪聲、振動導(dǎo)致的噪聲、共振導(dǎo)致的噪聲等方面[1-7]，且還是點對點地分析問題，即有問題就來分析問題，沒有從聲源角度對變頻室外機的主要聲源變頻壓縮機的噪聲特點進(jìn)行分析，從而給降噪指出方向。

筆者通過采用聲強識別聲源的方法，對變頻室外機的噪聲特點以及室外機變頻壓縮機的噪聲分布進(jìn)行了分析。

1 聲強法測試原理[8-11]

聲強有很多應(yīng)用場合，比如測試聲能量，測試聲場中的聲壓和方向。聲強探頭有兩種布局，即傳聲器面對面布局和傳聲器并列布局。圖1為采用傳聲器面對面布局的聲強探頭，本次測試采用的就是這種聲強探頭。聲強測量是通過測量兩個傳聲器聲壓大小和相位差來實現(xiàn)的，相位的匹配是通過集成在裝置內(nèi)的相位匹配器來實現(xiàn)的。

圖1 聲強探頭

式中，p1、p2為傳聲器1和2的聲壓值。

聲強測試時，平均聲壓通過式（1）得到：

瞬時質(zhì)點速度是采用一維熱力歐拉定律，從兩個傳聲器的聲壓信號得到的，具體如式（2）所示。

式中，v為質(zhì)點速度；Δr為傳聲器距離。

由于兩個傳聲器間距小，根據(jù)泰勒展開公式，可以用一階來代替，即直接采用聲壓差來求質(zhì)點速度。對于這個假設(shè)，在低頻時，由于聲波波長長，這個假設(shè)成立；高頻時，由于波長短，誤差大，假設(shè)不成立。所以，在聲強測量中，需要注意有效的頻率范圍。

聲強是平均聲壓和質(zhì)點速度的乘積，如式（3）所示。

把式（1）、（2）代入式（3），可得：

2 變頻壓縮機噪聲源測試

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

測試采用變頻室外機，在半消聲實驗室內(nèi)進(jìn)行測試。為了減少其他聲源對測試的影響，采用延長連接管的方法，把壓縮機取出，單獨測試，并且保證壓縮機運行的狀態(tài)同整機上相同。

測點采用同壓縮機外表面等距離的方式來進(jìn)行布點，具體如圖2所示。以壓縮機為中心，儲液罐的背面為第一個測點，然后等間距、逆時針布點。

圖2 聲強測試布點圖

測試時，室內(nèi)外工況調(diào)節(jié)到穩(wěn)定狀態(tài)，并且系統(tǒng)穩(wěn)定運行0.5 h，壓縮機穩(wěn)定運行在80 Hz。圖3為第一點測試的聲強頻譜圖，從圖中可以看出，噪聲的頻率主要是壓縮機的基頻和倍頻。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倍頻處有個峰值，這個主要是由于發(fā)生結(jié)構(gòu)共振導(dǎo)致的。間，對應(yīng)壓縮機部位為排氣口的對面，上下集中在定子的位置，主要是定子輻射出來的電磁噪聲。

3 結(jié)論

通過采用聲強探頭對變頻壓縮機的噪聲進(jìn)行測試分析，

圖3 壓縮機噪聲頻譜圖

圖4 壓縮機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)，聲強的分布如圖5所示，主要集中在點6、9和13附近，對應(yīng)圖2，可以看出主要集中在壓縮機上、靠近儲液罐的兩端和儲液罐的頂端，這3個部位是主要的噪聲輻射部位。

圖5 壓縮機50～2 200 Hz聲強分布圖

從圖4可以看出，第4階和第12階為兩個較高的峰值點。為此，提取出這兩個峰值點處的聲強圖像，進(jìn)行聲強分布分析。圖6為第4階聲強分布圖，主要集中在點6和點14附近，其中點6附近為主要的聲源分布點，對應(yīng)壓縮機的位置為壓縮機的排氣口處，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12和點13之得出以下結(jié)論：

圖6 第4階聲強分布圖

圖7 第12階聲強分布圖

（1）壓縮機的噪聲峰值主要在壓縮機基頻和極數(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的排氣口、定子對應(yīng)的位置和儲液罐的位置；

（3）在獲取壓縮機噪聲最大位置后，可以針對性地設(shè)計吸隔聲材料來降低噪聲，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性地設(shè)計吸隔聲結(jié)構(gòu)，提升壓縮機的聲品質(zhì)。