模拟嵌入式冰箱前点噪声的实验研究

张亚虎 方忠诚 任伟

（美的集团冰箱事业部技术研发中心 安徽合肥 230601）

模拟嵌入式冰箱前点噪声的实验研究

张亚虎 方忠诚 任伟

（美的集团冰箱事业部技术研发中心 安徽合肥 230601）

嵌入式冰箱区别于传统冰箱，对噪声的要求，只限于冰箱前点噪声。本文首先从理论上，分析了嵌入式冰箱前点噪声声场的分布，随后通过现有某型传统式冰箱，运用制作的嵌入式工装橱柜，模拟嵌入式冰箱，在半消声室内测量其前点噪声，并与该冰箱在非工装状态下的前点噪声进行对比，最后得出：嵌入式冰箱前点噪声较传统冰箱，声压值升高，但声压历程体感波动值下降，且频谱分布也较传统冰箱有一定的变化。

嵌入式冰箱；前点噪声；声场；体感波动

1 引言

嵌入式冰箱较传统冰箱有很大不同，传统冰箱一般放置于厨房或客厅角落靠墙处，冰箱噪声一般从前、左、右、顶部四个面向空气传播，而嵌入式冰箱则是直接嵌入到整体橱柜，噪声仅仅从冰箱前端一个面向空气传播，如图1所示。

随着嵌入式冰箱的普及，现有的传统冰箱噪声测试方法已不能满足嵌入式冰箱噪声的测试要求，而且嵌入式冰箱前点噪声的传播机理，与现有传统冰箱有着很大的不同。而冰箱前点噪声直接影响消费者的主观感受，因此降低冰箱前点噪声可起到明显的改善效果。

基于此，本文对嵌入式冰箱前点噪声的传播机理进行了理论分析，并运用工装模拟嵌入式冰箱，分析比较传统冰箱前点噪声的不同，以期找出两者的差异，为降低冰箱前点噪声寻求合理的技术方案。

2 嵌入式冰箱前点噪声传播机理

2.1 冰箱前点噪声源

冰箱噪声源一般来说，主要为三类，分别为压缩机噪声、制冷管路振动噪声、制冷系统噪声[1]。另外，随着风冷冰箱的大量普及，风道及风机噪声也已成为冰箱的主要噪声源之一。

图1 嵌入式冰箱

图2 模拟嵌入式冰箱工装

图3 冰箱前点声压历程曲线

图4 冰箱前点声压频谱

图5 模拟嵌入式冰箱前点噪声测试装置

图6 模拟嵌入式冰箱前点声压历程曲线

压缩机作为冰箱的核心部件，也是主要的噪声源，其噪声主要来源于压机进排气噪声、电机电磁声以及机械转动声等，这些噪声通过冰箱底部与地面的间隙直接传递到冰箱前点，对冰箱前点噪声的贡献量最大。对压缩机噪声的改善，一般着眼于压缩机本身内部结构的优化以及安装方式的优化。

制冷管路振动噪声主要是由于压机进排气管振动带动相关振动引发噪声，一般针对这类噪声通常加减振块以及管路结构优化调整来实现。

风道噪声来源于风机的转动，风扇噪声通过风道内的空气以及减振机构传递给箱体进而传播到冰箱前点，对冰箱前点噪声有较大影响。

2.2 冰箱前点噪声传播机理

声波在传播路径上常会遇到各种各样的障碍物，从而使声波从一种媒质进入另一种媒质，因此如果在声波传播路径上放置一块挡板，则一部分声波反射回来，同时也有一部分声波会透射过去，进而实现挡板的隔音及反射功能。

嵌入式冰箱由于直接嵌入到整体橱柜，冰箱左、右、顶、后四个面均由橱柜面板遮挡，声波在橱柜的狭小空间内完成一系列的反射，最终声波通过叠加，由冰箱前端向空气传播，影响冰箱前点噪声。

设空气媒质和橱柜面板的特性阻抗分别为R1=ρ1c1和R2=ρ2c2，根据声波的基本性质，可以得出在面板分界面上反射声波声压P2与入射波声压P1之比rp：

声波完成反射后，各个反射面的声波进行叠加。现以两列波的叠加为例，然后再推广到多列波的情况。设两列波声压分别为P3和P4，其合成声场的声压设为P，且合成声场P满足波动方程[2]，即：

另一方面，声压P3及P4也满足声波方程，即：

其中，c0表示声波在空气媒质中的传播速度。

将上两式叠加，可以得到：

这里，考虑到声学边界条件是线性的，所以可以得到：

可以看出，两列声波合成声场的声压等于每列声波的声压之和。这就是声波的叠加原理。由此，嵌入式冰箱前点噪声的声压可以归结为，各个反射面的反射声波叠加，最终向冰箱前端传播，形成冰箱前点声场。

3 实验研究

为有效探究嵌入式冰箱与传统式冰箱前点噪声的不同特性，制作了一套可以调节间距的模拟嵌入式冰箱工装，如图2所示。

首先将某型冰箱置于背景噪声为18dB的半消声室内，不安装该模拟工装，直接将传声器探头布于距冰箱前端水平1m，高度1m处，待冰箱运行平稳后，采集冰箱运行3分钟的声压历程曲线，如图3所示。

图7 模拟嵌入式冰箱前点声压频谱

由图3得出，前点声压在26～29.1dB波动，体感波动值为3.1dB，经平均处理，这段时间内冰箱前点平均声压级为26.8dB。随后导出此时冰箱前点的声压频谱图，如图4所示。

由图4可以看出，冰箱前点声压优势频带集中在50Hz、100Hz、630Hz、800Hz，可以看出，前点噪声主要为压缩机噪声、风道噪声以及部分管路振动噪声等。

随后将该冰箱安装模拟嵌入式冰箱工装，如图5所示，测点距冰箱前端1m，高度1m处，调节左右面板，使冰箱距面板距离均为5cm。待冰箱运行平稳后，再次采集3分钟的前点噪声声压历程数据，如图6所示，频谱如图7所示。

由图6得出，模拟嵌入式冰箱前点声压波动范围在27.02～28.1dB，波动值为1dB，较传统式冰箱前点波动值3.1dB下降近2dB，将这段时间的声压作平均，得出该段时间声压历程的平均声压级为27.9dB，较传统式冰箱前点噪声值升高了1.1dB。

由图7声压频谱图相比图4传统式冰箱前点声压频谱，可以看出，前点声压频带100Hz、630Hz处声压值下降明显，而在160～500Hz频带内的声压明显上升。

综上可以得出，嵌入式冰箱由于嵌入到橱柜中，除前端外，其余各面均发生声波反射作用，各个反射声波叠加合成后，使得前点噪声值升高，但声压波动值减小，而频谱随着反射声波的叠加合成而改变，各个频带处的声能量得到重新分布。的实验研究，即制作嵌入式模拟工装，比较同一个冰箱在安装工装前后，冰箱前点噪声值及频谱的变化。通过实验我们发现，安装模拟嵌入式工装后，冰箱前点噪声值较之前下降，但声压波动值明显下降，且声能量在声压频带上的分布更均匀。

由此可以看出，嵌入式冰箱前点噪声较传统冰箱大，而随着嵌入式冰箱的普及，降低其前点噪声的紧迫性相比之前传统式冰箱更为强烈。而降低嵌入式冰箱前点噪声，通常有以下两种方案：

（1）从冰箱本身降噪

通过优化冰箱零部件结构，采用先进的降噪方法，最大限度地降低冰箱自身噪声，这与传统冰箱降噪方法一致。

（2）从嵌入式橱柜入手

随着冰箱降噪水平的不断提高，冰箱噪声已降到极致，如果仍从冰箱本身降噪，成本不仅升高较大，降噪效果也不明显。因此可以从嵌入式橱柜角度考虑降噪，即充分利用橱柜的吸声、隔声特性，以及橱柜壁板距离冰箱的间距等。这也是我们以后研究嵌入式冰箱降噪的一个主要方向。

4 结论

本文针对嵌入式冰箱前点噪声进行了相关

[1] 沈海波. 降低冰箱噪音实验研究[J]. 制冷. 2002,8(5):15-19

[2] 杜功焕. 声学基础[M]. 南京大学出版社. 2001

Experimental research on the front noise of imitated inbuilt refrigerator

ZHANG Yahu FANG Zhongcheng REN Wei
(Refrigerator Division, Midea Refrigeration Group Hefei 230601)

The inbuilt refrigerator is different from traditional one, whose requirement to noise is only in front of the refrigerator noise. This paper, from the theory, gives analysis of the distribution of inbuilt refrigerator noise field. And then, through a certain type of traditional refrigerator, use embedded industry production installed cabinet, simulate inbuilt refrigerator, measure the front noise of the refrigerator in a semi-anechoic room to compare the front noise of traditional refrigerator without the cabinet. Finally, compared to the traditional refrigerator, the front noise of the inbuilt refrigerator, pressure increases, but the pressure range values decrease, and the spectral distribution also has some changes.

Inbuilt refrigerator; The front noise; Noise field; Pressure range