家用空调器机械噪声源的识别及处理

许勇

（格力电器（芜湖）有限公司，安徽芜湖 241100）

空调在夏天能够给人们带来凉爽，在冬天带来温暖，为人们的生活提供了便利。但是在使用空调的过程中会发现，空调噪声是一个很严重的问题，因此人们在购买空调时，会将噪声作为重要的质量指标。机械噪声是家用空调噪声的主要来源，也是家庭空调器中经常出现的噪声，严重影响了空调的声音品质，同时噪声识别技术在机械故障分析中已经越来越成熟，本文对此进行阐述[1]。

1 家用空调器机械噪声的原因及特点

风扇是家用空调内机中的动力部件，外力部件主要来源于风扇、电机和压缩机。从一方面讲，在自身运转时会产生声音及振动。另一方面能够和其连接的部件产生共振，并向外发出噪声，包括自身的噪声和相互作用时产生的噪声，主要和精度装配、制造和自身的设计构造有关，风扇叶片在转动时，空气涡流声音是气流声，主要受排风量、转速的控制和影响。

除了这些动力运动部件容易产生机械振动，在循环制冷流路中，液相或气相在流动中会冲击其他配件和配管。压缩机的吸排气具有间歇性，管路内的制冷剂波动比较大，在管路折弯处和横截面上容易变化的结构处，动态冲击作用明显，因此会产生噪声和机械振动。其次，在一些特别的情况下，配管内的封闭气液会发生振动，也会冲击配管，引发振动，发出噪声。

2 识别机械噪声源的方法

识别噪声源有多种方法，通常为了解其变化特点、传播方式和频率特点，会用频谱分析的方法识别噪声信号，并分析待测机器的结构特性和运转状况，将声源识别出来，根据机器的结构构造，计算分析不同工况下零部件的频率特点，并经过严谨的分析测试，按照振动噪声频谱，确定声源的位置。

2.1 时域分析法

这是一种按照时间特点的差异和声源来辨别的途径，例如分析空调器噪声信号，发现并提取掺杂在噪声里的周期信号；分析不同观测点的信号强度，并分析其传播途径。在上述情况的基础上，根据内部部件的运转，并实测、计算振动周期，识别出主要的噪声源。

2.2 频域分析法

这种方法主要分析了噪声中所蕴含的频率成分，并根据测量振动，计算某些特征频率，对噪声源进行识别。在目前的市场中，定频空调依然占据着主流，这种空调中的收缩机及风机频谱分布特征较为稳定，能够方便地识别噪声源。

2.3 声强测量法

为了识别噪声源，按照声强分步测量的方法，根据频宽在专用分析仪和计算机上描绘出三维声强分布图，定位声强最高的地方，找到噪声源。在空调表面测量声强的大小，绘出分布图，并直观观察表面的声强状态，一般情况下，声源的源头在声强最高的地方，测量声强时没有要求特殊的声学环境，能在近场测量。

2.4 速度测量法

声源作机械振动时，根据其表面的振动速度来识别声源。在工作进程中，在表面每点作同相位的情况下，辐射功率与其振动速度的均方值成正比，这种方法主要运用振速来辨别声源，适用于以结构振动为主的声源识别，也无特殊的环境要求[2]。

3 相关分析和谱分析

在处理信号时，相关分析和谱分析发挥着重要的作用。在处理函数时，应用傅里叶变换的方法，得到功率谱，确定频率响应函数。除上述之外，还应分析相关情况，降低噪声对信息的干扰。分析信号时，能够得到自功率谱，能够掌控信号的频率构成特点，并结合实际情况，根据零部件的结构特点和每一种工况下的频率振动特点，判定信号的源头。

对于互相关分析来说，最关键的就是利用分析噪声振动中的传播途径。一个输入信号能够用不同的方法来传递，产生一个输出信号。由于传播方法存在差异，从理论上讲，互相关分析能够产生一组峰值，每一组峰值都能表明一个途径的利用，同时也可以用互相关函数来确定几个独立激振源中每一个激振源对输出信号的贡献。在分析振动噪声传播途径时，如果要考察几个结构件的振动及整机噪声的相关程度，应当分析结构件的噪声信号来得到答案，找到其传播途径。

4 识别空调器机械噪声源的一般方法

由前面的分析可得，空调中不仅只有一个噪声源，在相同的噪声源上往往有不同的部位发出声音，如果不能判断声源结构发生的强度大小、时间性质和频率特点等，就不能控制好声源。因此要想找到噪声，首先要控制好声源。

4.1 主观识别

主要有以下三种情况：（1）根据听觉来识别噪声随空调运行参数变化的过程，观察空调从开始到工作这一段时间的变化过程，制冷状况与制热状况的比较、电压变化情况和频率变化情况等。（2）由于噪声具有一定的方位性，根据听觉能够找到发声地点，在识别异常噪声中，有时可以按照声源的指向来判定噪声[3]。（3）噪声随时间的变化而改变，在制冷管路内，由于制冷剂压力脉动所导致的噪声，从空调开启到稳定这一期间信号不断发生变化，空调完全进入工作时才能趋于稳定。

4.2 客观识别

主要有以下三种情况：（1）不同的空调器运行参数，可以据此测量其噪声频谱。虽然声压级强度能够证明测点噪声的强度，但由于不同的机器有相同声压级的测试结果，有不一样的频谱，体现了噪声的频率构成，这是掌控噪声运行的必要信息资料。不同工况带来的噪声频谱不同，可以据此判定噪声的频谱结构。（2）用窄带分析仪扫描频率变化的区间，并检测其纯音，视觉能够感受到的异常噪声大多数是纯音，在频谱中能够达到峰值，要远远高于临近频带的声压级，按照根本噪声源的推算结果进行排除。（3）根据表面声强测定法来测定空调器表面的声强，并按照其分布图来定位声源的方位。（4）对可能产生噪声的部位进行分析，并提取噪声信号和振动结构信号，进行一系列的理论和实践分析，判定噪声传递带来的影响，并分析其贡献率[4]。

5 结束语

对于企业来说，在保障质量的前提下，产品的噪声越低，越受消费者青睐。这也综合体现了企业的生产制造水平，因此空调器的噪声控制越来越受空调制造商重视。识别噪声源是控制噪声的主要流程，精准定位查找噪声源是控制噪声的基础，本文从空调器机械噪声源的来源及特性进行分析，并梳理总结了识别噪声源的方法、处理技术，希望能对相关领域技术人员的研究提供借鉴并起到积极作用。