变频空调器室外机噪声分析

杨为标

（珠海格力电器股份有限公司，广东珠海519070）

0 引言

随着人们生活水平的提升和环境的改善，居民对家电产品的噪声越来越关注。家电产品在推广过程中，也越来越关注产品的噪声，噪声小已经成为家电产品宣传的一个重点，在各大媒体进行宣传。而且家电产品的生产厂家也越来越关注产品的噪声，在产品降噪上的开发投入也越来越大。相对于传统的定频空调，变频空调的急冷急热功能，让变频空调越来越普及。在变频空调的普及过程中，其噪声成为了空调产品的投诉热点。因此，变频空调的噪声一直都是研究重点[1-7]。

变频空调噪声的研究主要集中在异常噪声、振动导致的噪声、共振导致的噪声等方面[1-7]，且还是点对点地分析问题，即有问题就来分析问题，没有从声源角度对变频室外机的主要声源变频压缩机的噪声特点进行分析，从而给降噪指出方向。

笔者通过采用声强识别声源的方法，对变频室外机的噪声特点以及室外机变频压缩机的噪声分布进行了分析。

1 声强法测试原理[8-11]

声强有很多应用场合，比如测试声能量，测试声场中的声压和方向。声强探头有两种布局，即传声器面对面布局和传声器并列布局。图1为采用传声器面对面布局的声强探头，本次测试采用的就是这种声强探头。声强测量是通过测量两个传声器声压大小和相位差来实现的，相位的匹配是通过集成在装置内的相位匹配器来实现的。

图1 声强探头

式中，p1、p2为传声器1和2的声压值。

声强测试时，平均声压通过式（1）得到：

瞬时质点速度是采用一维热力欧拉定律，从两个传声器的声压信号得到的，具体如式（2）所示。

式中，v为质点速度；Δr为传声器距离。

由于两个传声器间距小，根据泰勒展开公式，可以用一阶来代替，即直接采用声压差来求质点速度。对于这个假设，在低频时，由于声波波长长，这个假设成立；高频时，由于波长短，误差大，假设不成立。所以，在声强测量中，需要注意有效的频率范围。

声强是平均声压和质点速度的乘积，如式（3）所示。

把式（1）、（2）代入式（3），可得：

2 变频压缩机噪声源测试

测试时，数据采集采用LMS的SCM02，声强探头采用GRAS的50AI，声强探头的间距为25 mm，测试的有效频率范围为50～2 200 Hz。

测试采用变频室外机，在半消声实验室内进行测试。为了减少其他声源对测试的影响，采用延长连接管的方法，把压缩机取出，单独测试，并且保证压缩机运行的状态同整机上相同。

测点采用同压缩机外表面等距离的方式来进行布点，具体如图2所示。以压缩机为中心，储液罐的背面为第一个测点，然后等间距、逆时针布点。

图2 声强测试布点图

测试时，室内外工况调节到稳定状态，并且系统稳定运行0.5 h，压缩机稳定运行在80 Hz。图3为第一点测试的声强频谱图，从图中可以看出，噪声的频率主要是压缩机的基频和倍频。其中在1、4、8、12、20和24倍频处为局部的峰值，这主要是由于压缩机是4极的，峰值都集中在4倍的倍频上。从图4还可以看出，在29倍频处有个峰值，这个主要是由于发生结构共振导致的。间，对应压缩机部位为排气口的对面，上下集中在定子的位置，主要是定子辐射出来的电磁噪声。

3 结论

通过采用声强探头对变频压缩机的噪声进行测试分析，

图3 压缩机噪声频谱图

图4 压缩机主要阶次噪声频谱图

噪声主要的分布部位因频率范围的不同而有所不同。在50～2 200 Hz的频率范围内，声强的分布如图5所示，主要集中在点6、9和13附近，对应图2，可以看出主要集中在压缩机上、靠近储液罐的两端和储液罐的顶端，这3个部位是主要的噪声辐射部位。

图5 压缩机50～2 200 Hz声强分布图

从图4可以看出，第4阶和第12阶为两个较高的峰值点。为此，提取出这两个峰值点处的声强图像，进行声强分布分析。图6为第4阶声强分布图，主要集中在点6和点14附近，其中点6附近为主要的声源分布点，对应压缩机的位置为压缩机的排气口处，噪声为排气噪声和电磁噪声共同作用的结果。

图7为第12阶噪声分布图，峰值主要集中在点12和点13之得出以下结论：

图6 第4阶声强分布图

图7 第12阶声强分布图

（1）压缩机的噪声峰值主要在压缩机基频和极数倍频率的倍频上，其中第4和第12阶峰值较高；

（2）噪声最大的位置主要集中在压缩机的排气口、定子对应的位置和储液罐的位置；

（3）在获取压缩机噪声最大位置后，可以针对性地设计吸隔声材料来降低噪声，这样能有效降低材料的使用率，并可在噪声大的部位有针对性地设计吸隔声结构，提升压缩机的声品质。