風(fēng)機(jī)噪聲這個(gè)名詞是很多人都會(huì)條件反射般感到厭惡的。風(fēng)機(jī)噪聲雖然說令人厭煩，但是就算是趕也趕不走。那么風(fēng)機(jī)的噪聲的原理是怎樣的呢?又能有什么樣的應(yīng)用呢?下面日本風(fēng)機(jī)品牌就為大家介紹風(fēng)機(jī)噪聲基礎(chǔ)和應(yīng)用。
一、概述
聲音的本質(zhì)是波動(dòng)。受作用的空氣發(fā)生振動(dòng)，當(dāng)震動(dòng)頻率在20-20000Hz時(shí)，作用于人的耳鼓膜而產(chǎn)生的感覺稱為聲音。聲源可以是固體、也可以是流體(液體和氣體)的振動(dòng)。下面介紹下幾個(gè)聲音相關(guān)的物理量。
1)聲功率級(jí)
任何一個(gè)聲源在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)都會(huì)向外輻射聲能，在穩(wěn)定工況下單位時(shí)間內(nèi)輻射的聲能稱為聲功率W，以瓦(W)為單位。通常聲學(xué)上以聲功率級(jí)表示，即
2)聲強(qiáng)級(jí)和聲壓級(jí)
聲源的聲功率無法直接測(cè)定，而使通過測(cè)定聲源的聲壓或聲強(qiáng)后計(jì)算出聲功率。聲壓P或聲強(qiáng)I同樣以聲壓級(jí)LP或聲強(qiáng)級(jí)LI表示，即
3)倍頻程與聲音頻譜特性
人類能聽到的聲音一般指頻率為20~20000Hz 范圍內(nèi)的聲波。為了測(cè)量方便，往往將這個(gè)頻率范圍劃分成若干個(gè)小的頻帶或頻程。在噪聲測(cè)量中最常用的是倍頻程和1/3 倍頻程。倍頻程是指兩個(gè)相鄰頻率之比為2：1 確定的頻程，國際I多羅星 規(guī)格縮規(guī)定的常用倍頻程如表1 所表示。1/3 倍頻程就是將一個(gè)倍頻程再劃分為三段。
頻譜為聲壓級(jí)或聲功率級(jí)隨著頻率的變化的圖形，通風(fēng)機(jī)噪聲可以粗略地分為三類：頻譜中最高聲壓級(jí)的中心頻率低于500HZ 的為低頻噪聲，最高聲壓級(jí)的中心頻率在500~1000Hz 為中頻噪聲，最高聲壓級(jí)的中心頻率大于1000Hz 為高頻噪聲。通風(fēng)機(jī)的頻譜一般用頻譜分析儀測(cè)量得到。
二、聲音的測(cè)試方法
聲壓級(jí)和聲強(qiáng)級(jí)可以用聲級(jí)計(jì)或聲強(qiáng)儀進(jìn)行測(cè)定。聲級(jí)計(jì)是常用的測(cè)量儀器，聲強(qiáng)儀的使用目前尚未普及。
除了以上三個(gè)衡量聲音的基本參數(shù)之外，還需要了解聲音的頻率成分，這就需要對(duì)聲音進(jìn)行頻譜分析。常用的聲音頻譜為倍頻程頻譜和1/3 倍頻程頻譜。聲音頻譜由精密聲級(jí)計(jì)或?qū)Ｓ玫念l率分析儀測(cè)定。
通過聲音頻譜的測(cè)定，可以分析聲源的頻率成分，對(duì)其采取相應(yīng)的降噪措施，使之減少向外輻射的聲功率級(jí)。
聲功率雖然可以由測(cè)定聲壓級(jí)的方法間接求得。但是，聲壓級(jí)測(cè)定時(shí)往往受到測(cè)試環(huán)境的影響而不易準(zhǔn)確得出，為了使測(cè)試環(huán)境的影響降低至最小程度，創(chuàng)造了兩種接近理想狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試方法：自由聲場(chǎng)法和混響聲場(chǎng)法。
聲源在一個(gè)特定空間內(nèi)運(yùn)行時(shí)，它所輻射的聲能全部為邊界所吸收而沒有反射，在這個(gè)空間內(nèi)形成特定的聲波傳播規(guī)律。這個(gè)特定空間稱之為自由聲場(chǎng)。模擬自由聲場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)室常用的是全消聲室或半消聲室。反之，若這個(gè)特定空間的邊界是全反射而無聲能的吸收，同樣在此特定空間內(nèi)也存在特定的聲波傳播規(guī)律。這個(gè)特定空間稱之為混響聲場(chǎng)，模擬混響聲場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)室常用的是混響室。
這里主要介紹下混響室法。
如果在以封閉的空室(混響室)內(nèi)設(shè)置以聲源，經(jīng)過一段時(shí)間后，在該室內(nèi)產(chǎn)生一恒定的聲壓級(jí)。
在切斷聲源后，聲音并不立即消失，儲(chǔ)存在空間的聲能逐漸衰減，這一過程為擴(kuò)散聲場(chǎng)或混響聲場(chǎng)。混響時(shí)間定義為聲能密度衰減到60dB(即原有值的
10-6 倍)所需的時(shí)間。
在混響室中，測(cè)量充分?jǐn)U散的聲場(chǎng)，稱為擴(kuò)散聲場(chǎng)法。若擴(kuò)散聲場(chǎng)的平均聲壓級(jí)為LP，則相應(yīng)的聲功率級(jí)為
事實(shí)上，實(shí)驗(yàn)室的邊界對(duì)所有頻率不可能做到完全吸收或完全反射，這種差異性規(guī)定了在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定聲功率級(jí)的精度要求(對(duì)聲壓級(jí)來說即為允許偏差的要求)，這就必需有一個(gè)統(tǒng)一的測(cè)試規(guī)定即測(cè)試方法的標(biāo)準(zhǔn)。這里有兩種，一種是以國際標(biāo)準(zhǔn)化組織指定的標(biāo)準(zhǔn)(即ISO 標(biāo)準(zhǔn));另一種是美國AMCA 或ASHRAE 指定的標(biāo)準(zhǔn)屬于行業(yè)性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)。兩者的標(biāo)準(zhǔn)之間是存在一些區(qū)別的。
三、聲音的計(jì)算
如前所述，當(dāng)聲音信號(hào)進(jìn)入A 計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，低頻的聲音按比例衰減通過，而1000Hz 以上的聲音無衰減地通過。這種被A 網(wǎng)絡(luò)計(jì)權(quán)后的聲壓級(jí)，就稱為A 聲級(jí)LA。它的單位為dB。A 聲級(jí)可以直接測(cè)量，也可以由8 個(gè)倍頻程聲壓級(jí)計(jì)算得到，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：
通風(fēng)機(jī)的A 聲級(jí)不僅與風(fēng)機(jī)尺寸大小與轉(zhuǎn)速有關(guān)，而且還取決于流量和壓力的大小。為了比較不同型號(hào)及不同性能參數(shù)的通風(fēng)機(jī)的噪聲特性，可以引入比A 聲級(jí)LSA，通風(fēng)機(jī)測(cè)試工況點(diǎn)比A 聲級(jí)的數(shù)學(xué)表達(dá)式：
在實(shí)際工作中進(jìn)行聲音疊加時(shí)，可查曲線值來計(jì)算。見圖1。
兩個(gè)噪聲相加，Lp 總=Lp1+Lp2，規(guī)律總結(jié)如下：
a) 總聲壓級(jí)不會(huì)比其中任一個(gè)大3 分貝以上;
b) 兩個(gè)聲壓級(jí)相差10 分貝以上時(shí)，疊加增量可忽略不計(jì)。
c) 兩個(gè)聲壓級(jí)相差10 分貝以下時(shí)，查表確定增加量，再與大的疊加。
d) 對(duì)于多個(gè)聲源，只需兩兩逐次疊加即可，和順序沒有關(guān)系。
四、通風(fēng)機(jī)噪聲產(chǎn)生的原因
通風(fēng)機(jī)的噪聲主要包括空氣動(dòng)力所產(chǎn)生的噪聲、機(jī)械振動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲和兩者共同作用產(chǎn)生的噪聲3 個(gè)方面。
1) 空氣動(dòng)力所產(chǎn)生的噪聲
(a) 沖擊噪聲
葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片作周期性運(yùn)動(dòng)，空氣質(zhì)點(diǎn)受到周期性力的作用，沖擊壓強(qiáng)波以聲速傳播所產(chǎn)生的噪聲。
(b) 渦流噪聲
葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，因氣體邊界分離而產(chǎn)生的渦流所引起的噪聲
2) 機(jī)械振動(dòng)性噪聲
回轉(zhuǎn)體的不平衡及軸承的磨損、破壞等原因所產(chǎn)生的振動(dòng)必然會(huì)產(chǎn)生噪聲，當(dāng)葉片剛性不足，氣流作用使葉片振動(dòng)，也會(huì)產(chǎn)生噪聲。
3) 兩者相互作用而產(chǎn)生的噪聲
葉片旋轉(zhuǎn)引起自身振動(dòng)通過管道傳遞，往往在管道彎曲部發(fā)生沖擊和渦流，造成振動(dòng)加劇使噪聲增大，特別是當(dāng)氣流壓強(qiáng)聲波的頻率與管道自身振動(dòng)相同時(shí)，將產(chǎn)生強(qiáng)烈的共振，噪聲會(huì)突然增大，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致通風(fēng)機(jī)破壞。
五、通風(fēng)機(jī)噪聲的控制
1) 設(shè)計(jì)良好的通風(fēng)機(jī)，在設(shè)計(jì)時(shí)，為了防止或減少本身噪聲源的產(chǎn)生，應(yīng)盡量減少氣流的沖擊，避免尖銳突出和流道的急劇轉(zhuǎn)彎。合理選擇風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速大小，注意控制葉輪和蝸舌的間隙，此間隙越小，噪聲越大。
2) 消聲器
消聲器一般可以通過吸收噪聲源和進(jìn)出風(fēng)口產(chǎn)生的噪聲來隔音降噪。不同類型的風(fēng)機(jī)用的消聲器各有不同。
綜上所述，日本風(fēng)機(jī)品牌對(duì)于風(fēng)機(jī)噪聲的原理和應(yīng)用的介紹是非常清晰的，在行業(yè)內(nèi)都算是對(duì)基礎(chǔ)問題研究的很透徹的。風(fēng)機(jī)噪聲的成因很多，解決的方法也有不少，我們需要明確的就是風(fēng)機(jī)噪聲的基礎(chǔ)知識(shí)究竟能為我們帶來多大用處。
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