變頻空調器室外機噪聲分析

楊為標

（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境的改善，居民對家電產品的噪聲越來越關注。家電產品在推廣過程中，也越來越關注產品的噪聲，噪聲小已經成為家電產品宣傳的一個重點，在各大媒體進行宣傳。而且家電產品的生產廠家也越來越關注產品的噪聲，在產品降噪上的開發投入也越來越大。相對于傳統的定頻空調，變頻空調的急冷急熱功能，讓變頻空調越來越普及。在變頻空調的普及過程中，其噪聲成為了空調產品的投訴熱點。因此，變頻空調的噪聲一直都是研究重點[1-7]。

變頻空調噪聲的研究主要集中在異常噪聲、振動導致的噪聲、共振導致的噪聲等方面[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行了分析。

1 聲強法測試原理[8-11]

聲強有很多應用場合，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的，相位的匹配是通過集成在裝置內的相位匹配器來實現的。

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為質點速度；Δr為傳聲器距離。

由于兩個傳聲器間距小，根據泰勒展開公式，可以用一階來代替，即直接采用聲壓差來求質點速度。對于這個假設，在低頻時，由于聲波波長長，這個假設成立；高頻時，由于波長短，誤差大，假設不成立。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，數據采集采用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，在半消聲實驗室內進行測試。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，室內外工況調節到穩定狀態，并且系統穩定運行0.5 h，壓縮機穩定運行在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，這個主要是由于發生結構共振導致的。間，對應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 結論

通過采用聲強探頭對變頻壓縮機的噪聲進行測試分析，

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，聲強的分布如圖5所示，主要集中在點6、9和13附近，對應圖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計吸隔聲結構，提升壓縮機的聲品質。