噪声控制技术在洗碗机中的应用

丈/佛山市顺德区美的洗涤电器制造有限公司熊好平黄龙春

1 引言

随着人民生活水平的提高，环保意识的增强，消费者对家电产品的低噪声要求也日渐提高，国家及家电相关行业也对此进行了相应要求。在洗碗机新的A+行标中，噪声作为其中一个重要性能指标，也有了具体的限值要求。本文通过理论介绍，结合实际中降噪技术在洗碗机上的具体应用进行了详细的分析，为今后改善和降低洗碗机工作噪声，满足消费者对产品高性能高品质的需求，提供了一些参考。

2 常叩降噪技术

被动控制和主动控制是最常用的降噪技术，所谓被动控制是指：在噪声控制过程中，除噪声源外没有其他外加能量输入的控制方法。传统的吸声、隔声、消声及隔振等均属噪声被动控制。家电及民用产品主要使用被动降噪技术，本文也主要探讨被动降噪技术的应用。

如果在噪声控制过程中，在噪声源以外，人为加入能量（次级声源或次级力源等）来控制噪声的方法称为噪声主动控制。

2.1 吸声降噪

(1)吸声材料降噪

噪声控制工程中常用的吸声材料都是多孔材料，如矿渣棉、石棉、玻璃棉、毛毡、木丝板等，这些材料表面富有细孔，孔和孔之间互相联通，并深入到材料内层，声波容易顺利地透入。当声波迸入材料孔隙时,引起孔隙中的空气和材料的细小纤维波动，由于摩檫和粘滞阻尼作用，声能变为热能而耗散掉。

多孔吸声材料的吸声特性随声的频率变化而变化。低频时，由于孔隙中的空气在单位时间内的振动次数少，对声波的衰减作用不大，故吸声系数很低。随着频率的提高，吸声系数逐渐增大，达到某一值后,增加不再明显。

同一种多孔吸声材料在实际使用中增加吸声材料的厚度，可以提高低、中频的吸声效果，但厚度增加到一定程度后，效果就变得不明显了。

在实际使用中，温度、湿度和气流等环境条.件对吸声材料的吸声性能也有一定影响。温度增高，吸声峰值向高频移动。使用时不要超过材料的温度使用范围，否则材料会被破坏，失去吸声作用。当吸声材料吸水受潮时，会引起材料变质，使材料中的间隙和小孔被水堵塞，使孔隙率减小，从而影响吸声性能。气流则会使材料纤维飞散，还会引起声波长变化，使吸声峰值向高或低移动，呈现特性不稳定的情况。

同一种多孔吸声材料的密度对吸声系数有—定影响，这是因为它直接与流阻有关。一般来讲，吸声材料的密度增加，低频吸声效果增加，高频吸声效果下降。因此，对吸声材料的密度必须合理地选择，以求最佳的吸声效果。

(2)吸声结构降噪

吸声结构降噪包括薄膜共振吸声结构、穿孔板吸声结构、微穿孔板吸声结构等。

穿孔板的穿孔直径减小到1mm以下，则可增加吸声系数，拓宽吸声频带。微穿孔板吸声结构通常指板厚小于1mm的薄板上穿以孔径小于1mm的微孔，穿孔率在丨% 5%，板后面留有5 20mm厚度空气层的吸声结构。

微穿孔板吸声结构可以在气流、温度、湿度大幅度变化的环境中应用，其吸声频带宽度可以达到6 K)个1/3倍频程。

基于能量的吸声系数.•

式中氐是入射能量，Ea是吸收能量，I•是反射系数。

实际吸声量：

2.2 隔声结构降噪

常见隔声结构有单层隔声结构和双层隔声结构等多种形式，衡量隔声效果的两个重要指标是声强透射系数（简称透射系数）和隔声量。

透射系统:

隔声量：

(1)单层壁的隔声

隔声的“质量定律”：

若声波以角度入射到壁面上而其他条件不变，则隔声量为：

若声波无规入射到壁面上，则隔声量为：

(2)双层隔声结构

双层壁隔声机理：声波激发起第一层壁振动时，这种振动先传给空气层，再传给第二层壁，然后再向另一侧辐射声能。由于空气层的弹性变形具有缓冲减振作用，使得传给第二层壁的振动大为减弱，从而提高了总的隔声量。

但双层隔声结构间的空气会作为弹簧与隔声壁质量发生共振，影响隔声效果，其共振频率可以写为：

入射波频率低于共振频率时双层壁的隔声量：

入纖频率高于類频率时双鍾的隔声量：

通常双层壁之间空气层厚度增加，隔声量增加，但空气层厚度超过10cm后，隔声量就几乎不再增加，故实用上一般取空气层厚度为8~10cm

双层壁隔声也存在同单层壁一样的吻合效应，若两壁为厚度相同的同种材料时，其吻合临界频率与单层壁相同，可使隔声量明显下降。若两壁采用不同材料或设计成不同厚度时，可便两个单层壁的临界频率互相错幵，从而避免出现隔声量低谷过深的吻合效应区域。

在双层壁的中间空气层填入适量的吸声材料，可以消除共振及吻合效应对隔声效果的影响，一般在壁的中间空气层填充一些内阻较大的材料，如玻璃棉、矿植棉等，这样会吸收声能，进一步提高结构的隔声效果,可以提高结构隔声量。

2.3 阻尼减振降噪

自由阻尼（见图1)处理：拉压变形耗散振动能量。

约束阻尼(见图2)处理：剪切变形耗散振动能量。

自由阻尼处理的理论分析与设计（见图3)。

以上是常用的被动降噪方法，在家电产品及洗碗机降噪处理中有较多的应用。

3 降嗓技术在洗婉机十的应ffl

根据对前述噪声控制技术的分析，我们采用阻尼减振降噪以应对低频噪声；采用吸音棉吸声降噪以应对中高频噪声；釆用隔音降噪技术以应对全频噪声。通过多种噪声控制技术并用的方式，有针对性地根据降噪前的测试分析进行降噪处理,达成实际降噪效果。

降噪处理前的洗碗机频程与频谱分析：

从图4-图7图谱可看到,通过一系列的降噪措施后,从时间历程上看，在整个洗碗机工作过程，洗碗机整体噪声己有大幅下降；从频谱上看，从低频到高频，各频段上的洗碗机的噪声都有所下降，己不再是全频段均处于较高幅值的状态，说明针对各频段所釆取的降噪措施己发挥作用。

4 结论

经过上面的理论分析和计算以及与试验数据的对比分析，我们可得到一些结论：

(1)噪声控制技术在实际噪声控制中是有效的，具有实际指导意义；

(2)通过一系列的降噪措施后，对洗碗机整体噪声得到有效控制，噪声大幅下降，不管是从历程还是从频谱上看，在各时间段、各频段上的洗碗机的噪声均已有所下降，说明针对各频段所釆取的降噪措施已发挥作用。

在本研宄过程中，还有很多的细微方面由于时间关系以及条件限制，尚不能进行更深入的探索和讨论，比如当达到一定的低噪状态后，细小的因素就成为显著因素,这时候的噪声控制就不能简单的用被动降噪控制技术，而需要采用主动降噪与被动降噪相结合的手段。另外，如何有效降噪以及如何降低降噪成本，在适当降低产品工作噪音时如何提高和改善其噪声品质，值得在今后进一步研宄。>r

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