家用空調(diào)器機(jī)械噪聲源的識別及處理

許勇

（格力電器（蕪湖）有限公司，安徽蕪湖 241100）

空調(diào)在夏天能夠給人們帶來涼爽，在冬天帶來溫暖，為人們的生活提供了便利。但是在使用空調(diào)的過程中會發(fā)現(xiàn)，空調(diào)噪聲是一個(gè)很嚴(yán)重的問題，因此人們在購買空調(diào)時(shí)，會將噪聲作為重要的質(zhì)量指標(biāo)。機(jī)械噪聲是家用空調(diào)噪聲的主要來源，也是家庭空調(diào)器中經(jīng)常出現(xiàn)的噪聲，嚴(yán)重影響了空調(diào)的聲音品質(zhì)，同時(shí)噪聲識別技術(shù)在機(jī)械故障分析中已經(jīng)越來越成熟，本文對此進(jìn)行闡述[1]。

1 家用空調(diào)器機(jī)械噪聲的原因及特點(diǎn)

風(fēng)扇是家用空調(diào)內(nèi)機(jī)中的動力部件，外力部件主要來源于風(fēng)扇、電機(jī)和壓縮機(jī)。從一方面講，在自身運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會產(chǎn)生聲音及振動。另一方面能夠和其連接的部件產(chǎn)生共振，并向外發(fā)出噪聲，包括自身的噪聲和相互作用時(shí)產(chǎn)生的噪聲，主要和精度裝配、制造和自身的設(shè)計(jì)構(gòu)造有關(guān)，風(fēng)扇葉片在轉(zhuǎn)動時(shí)，空氣渦流聲音是氣流聲，主要受排風(fēng)量、轉(zhuǎn)速的控制和影響。

除了這些動力運(yùn)動部件容易產(chǎn)生機(jī)械振動，在循環(huán)制冷流路中，液相或氣相在流動中會沖擊其他配件和配管。壓縮機(jī)的吸排氣具有間歇性，管路內(nèi)的制冷劑波動比較大，在管路折彎處和橫截面上容易變化的結(jié)構(gòu)處，動態(tài)沖擊作用明顯，因此會產(chǎn)生噪聲和機(jī)械振動。其次，在一些特別的情況下，配管內(nèi)的封閉氣液會發(fā)生振動，也會沖擊配管，引發(fā)振動，發(fā)出噪聲。

2 識別機(jī)械噪聲源的方法

識別噪聲源有多種方法，通常為了解其變化特點(diǎn)、傳播方式和頻率特點(diǎn)，會用頻譜分析的方法識別噪聲信號，并分析待測機(jī)器的結(jié)構(gòu)特性和運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，將聲源識別出來，根據(jù)機(jī)器的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，計(jì)算分析不同工況下零部件的頻率特點(diǎn)，并經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治鰷y試，按照振動噪聲頻譜，確定聲源的位置。

2.1 時(shí)域分析法

這是一種按照時(shí)間特點(diǎn)的差異和聲源來辨別的途徑，例如分析空調(diào)器噪聲信號，發(fā)現(xiàn)并提取摻雜在噪聲里的周期信號；分析不同觀測點(diǎn)的信號強(qiáng)度，并分析其傳播途徑。在上述情況的基礎(chǔ)上，根據(jù)內(nèi)部部件的運(yùn)轉(zhuǎn)，并實(shí)測、計(jì)算振動周期，識別出主要的噪聲源。

2.2 頻域分析法

這種方法主要分析了噪聲中所蘊(yùn)含的頻率成分，并根據(jù)測量振動，計(jì)算某些特征頻率，對噪聲源進(jìn)行識別。在目前的市場中，定頻空調(diào)依然占據(jù)著主流，這種空調(diào)中的收縮機(jī)及風(fēng)機(jī)頻譜分布特征較為穩(wěn)定，能夠方便地識別噪聲源。

2.3 聲強(qiáng)測量法

為了識別噪聲源，按照聲強(qiáng)分步測量的方法，根據(jù)頻寬在專用分析儀和計(jì)算機(jī)上描繪出三維聲強(qiáng)分布圖，定位聲強(qiáng)最高的地方，找到噪聲源。在空調(diào)表面測量聲強(qiáng)的大小，繪出分布圖，并直觀觀察表面的聲強(qiáng)狀態(tài)，一般情況下，聲源的源頭在聲強(qiáng)最高的地方，測量聲強(qiáng)時(shí)沒有要求特殊的聲學(xué)環(huán)境，能在近場測量。

2.4 速度測量法

聲源作機(jī)械振動時(shí)，根據(jù)其表面的振動速度來識別聲源。在工作進(jìn)程中，在表面每點(diǎn)作同相位的情況下，輻射功率與其振動速度的均方值成正比，這種方法主要運(yùn)用振速來辨別聲源，適用于以結(jié)構(gòu)振動為主的聲源識別，也無特殊的環(huán)境要求[2]。

3 相關(guān)分析和譜分析

在處理信號時(shí)，相關(guān)分析和譜分析發(fā)揮著重要的作用。在處理函數(shù)時(shí)，應(yīng)用傅里葉變換的方法，得到功率譜，確定頻率響應(yīng)函數(shù)。除上述之外，還應(yīng)分析相關(guān)情況，降低噪聲對信息的干擾。分析信號時(shí)，能夠得到自功率譜，能夠掌控信號的頻率構(gòu)成特點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)際情況，根據(jù)零部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和每一種工況下的頻率振動特點(diǎn)，判定信號的源頭。

對于互相關(guān)分析來說，最關(guān)鍵的就是利用分析噪聲振動中的傳播途徑。一個(gè)輸入信號能夠用不同的方法來傳遞，產(chǎn)生一個(gè)輸出信號。由于傳播方法存在差異，從理論上講，互相關(guān)分析能夠產(chǎn)生一組峰值，每一組峰值都能表明一個(gè)途徑的利用，同時(shí)也可以用互相關(guān)函數(shù)來確定幾個(gè)獨(dú)立激振源中每一個(gè)激振源對輸出信號的貢獻(xiàn)。在分析振動噪聲傳播途徑時(shí)，如果要考察幾個(gè)結(jié)構(gòu)件的振動及整機(jī)噪聲的相關(guān)程度，應(yīng)當(dāng)分析結(jié)構(gòu)件的噪聲信號來得到答案，找到其傳播途徑。

4 識別空調(diào)器機(jī)械噪聲源的一般方法

由前面的分析可得，空調(diào)中不僅只有一個(gè)噪聲源，在相同的噪聲源上往往有不同的部位發(fā)出聲音，如果不能判斷聲源結(jié)構(gòu)發(fā)生的強(qiáng)度大小、時(shí)間性質(zhì)和頻率特點(diǎn)等，就不能控制好聲源。因此要想找到噪聲，首先要控制好聲源。

4.1 主觀識別

主要有以下三種情況：（1）根據(jù)聽覺來識別噪聲隨空調(diào)運(yùn)行參數(shù)變化的過程，觀察空調(diào)從開始到工作這一段時(shí)間的變化過程，制冷狀況與制熱狀況的比較、電壓變化情況和頻率變化情況等。（2）由于噪聲具有一定的方位性，根據(jù)聽覺能夠找到發(fā)聲地點(diǎn)，在識別異常噪聲中，有時(shí)可以按照聲源的指向來判定噪聲[3]。（3）噪聲隨時(shí)間的變化而改變，在制冷管路內(nèi)，由于制冷劑壓力脈動所導(dǎo)致的噪聲，從空調(diào)開啟到穩(wěn)定這一期間信號不斷發(fā)生變化，空調(diào)完全進(jìn)入工作時(shí)才能趨于穩(wěn)定。

4.2 客觀識別

主要有以下三種情況：（1）不同的空調(diào)器運(yùn)行參數(shù)，可以據(jù)此測量其噪聲頻譜。雖然聲壓級強(qiáng)度能夠證明測點(diǎn)噪聲的強(qiáng)度，但由于不同的機(jī)器有相同聲壓級的測試結(jié)果，有不一樣的頻譜，體現(xiàn)了噪聲的頻率構(gòu)成，這是掌控噪聲運(yùn)行的必要信息資料。不同工況帶來的噪聲頻譜不同，可以據(jù)此判定噪聲的頻譜結(jié)構(gòu)。（2）用窄帶分析儀掃描頻率變化的區(qū)間，并檢測其純音，視覺能夠感受到的異常噪聲大多數(shù)是純音，在頻譜中能夠達(dá)到峰值，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于臨近頻帶的聲壓級，按照根本噪聲源的推算結(jié)果進(jìn)行排除。（3）根據(jù)表面聲強(qiáng)測定法來測定空調(diào)器表面的聲強(qiáng)，并按照其分布圖來定位聲源的方位。（4）對可能產(chǎn)生噪聲的部位進(jìn)行分析，并提取噪聲信號和振動結(jié)構(gòu)信號，進(jìn)行一系列的理論和實(shí)踐分析，判定噪聲傳遞帶來的影響，并分析其貢獻(xiàn)率[4]。

5 結(jié)束語

對于企業(yè)來說，在保障質(zhì)量的前提下，產(chǎn)品的噪聲越低，越受消費(fèi)者青睞。這也綜合體現(xiàn)了企業(yè)的生產(chǎn)制造水平，因此空調(diào)器的噪聲控制越來越受空調(diào)制造商重視。識別噪聲源是控制噪聲的主要流程，精準(zhǔn)定位查找噪聲源是控制噪聲的基礎(chǔ)，本文從空調(diào)器機(jī)械噪聲源的來源及特性進(jìn)行分析，并梳理總結(jié)了識別噪聲源的方法、處理技術(shù)，希望能對相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員的研究提供借鑒并起到積極作用。