CN111457434B - 一种吸油烟机及其共振异音消除方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吸油烟机，包括风机系统、控制模块、根据控制模块的信号驱动风机系统的电机驱动模块，所述风机系统包括电机，所述电机为直流电机，其特征在于：所述吸油烟机还包括用于采集吸油烟机声音信号的声音传感器和用于采集电机振动信号的振动传感器，所述振动传感器和声音传感器均连接到控制模块。还公开了一种如上所述的吸油烟机的共振异音消除方法。与现有技术相比，本发明的优点在于：通过振动传感器及声音传感器协同工作识别吸油烟机工作状态，并在共振异音的故障状态下，通过改变电流值改变直流电机转速的方法，从而消除油烟机共振异音，对于背压无法确定、工艺问题导致的固有频率不稳定性问题都有很好的适应性。

Description

一种吸油烟机及其共振异音消除方法

技术领域

本发明涉及油烟净化装置，尤其是一种吸油烟机，以及该吸油烟机的共振异音消除方法。

背景技术

吸油烟机已成为现代家庭中不可或缺的厨房家电设备之一。吸油烟机是利用流体动力学原理进行工作，通过安装在吸油烟机内部的离心式风机吸排油烟，并使用滤网过滤部分油脂颗粒。离心式风机包括蜗壳、安装在蜗壳中叶轮及带动叶轮转动的电机。当叶轮旋转时，在风机中心产生负压吸力，将吸油烟机下方的油烟吸入风机，经过风机加速后被蜗壳收集、引导排出室外。

目前直流电机已应用于吸油烟机的风机系统中，由于直流电机的结构特性和齿槽效应等原因，电机在转频的特定倍频下有比较明显的幅值尖峰。此幅值尖峰原本不足以产生异音，但是由于用于吸油烟机的电机转速一般比较低，转频的倍频频率刚好容易与吸油烟机其他结构，比如：叶轮、顶后板、蜗壳等钣金件的X阶模态频率重合，从而引起共振，产生异音问题。针对此异音问题，目前社会普遍通过改变相关零部件材料、结构等方法改变其固有频率值，从而避开转频的倍频频率值，消除共振异音。

然而，①由于每个用户家的风道阻力系数不同(这在海外不同国家不同管径的情况下尤为明显)，同时用户家楼层不同、炒菜高峰期等原因也会导致背压不同，那么每个用户每个状态下油烟机电机实际转频都不尽相同，就会出现吸油烟机在实验室、出厂时没有共振异音，而到用户家却产生共振异音的情况；②实际发现，在同样的结构和材料情况下，由于工艺问题，同一批零部件固有频率也会有所差异，这对通过上述方法消除共振异音又产生了新的问题；③改变零部件结构和材料，从而改变其固有频率，消除共振异音的方法无法保证在所有背压情况下共振异音都消除，由于工艺问题同一结构同一材料情况下固有频率仍存在差异，无法保证一致性，且由于不同结构不同材料固有频率不同，每次研究新产品都要重新进行研究，耗时耗力。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术存在的不足，提供一种吸油烟机，对于固有频率不稳定性问题都有很好的适应性，还能够减少由于零部件结构不同而产生的重复研究，省时省力。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种上述吸油烟机的共振异音消除方法。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种吸油烟机，包括风机系统、控制模块、根据控制模块的信号驱动风机系统的电机驱动模块，所述风机系统包括电机，所述电机为直流电机，其特征在于：所述吸油烟机还包括用于采集吸油烟机声音信号的声音传感器和用于采集电机振动信号的振动传感器，所述振动传感器和声音传感器均连接到控制模块。

优选的，为便于设置振动传感器，所述振动传感器设置在电机的前端盖或后端盖上。

优选的，为使得声音传感器采集到的信号贴近人耳接收到的声音，所述声音传感器设置在吸油烟机整机的下段。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种如上所述的吸油烟机的共振异音消除方法，包括如下步骤：

1)吸油烟机开始运行，所述声音传感器间隔一定时间后开始工作，并将采集的声音信号传输到控制模块；

2)所述控制模块获取当前电机的电流值I；

3)判断声音信号中是否存在声音频率尖峰，如果是，进入步骤4)；如果否，则控制模块控制电机驱动模块输出电流值不变，流程结束；

4)所述振动传感器开始工作，并将采集到的电机的振动信号传输到控制模块；

5)将振动信号与声音信号做互相关函数，判断互相关信号在T＝0处是否趋于零，如果是，进入步骤6)；如果否，则控制模块向电机驱动模块输出信号，使得电机的电流改变为I+ΔI，回到步骤2)，ΔI为不等于0的数值；

6)报错，提示异音不是由共振异音引起，流程结束。

优选的，在步骤3)中，判断是否存在声音频率尖峰包括如下步骤：

3.1)当声音传感器采集到信号后，对采集到的声音信号做自功率谱；

为便于自动识别是否存在声音频率尖峰，在步骤3.1)后，还包括如下步骤：

3.2)对自功率谱进行FFT逆变换；

3.3)做自相关函数；

3.4)根据自相关函数判断自相关信号是否最终趋于零，如果是，表示无频率尖峰；如果否，表示存在频率尖峰。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过振动传感器及声音传感器协同工作识别吸油烟机工作状态，并在共振异音的故障状态下，通过改变电流值改变直流电机转速的方法，从而消除油烟机共振异音，对于背压无法确定、工艺问题导致的固有频率不稳定性问题都有很好的适应性，且一定程度上能减少由于零部件结构不同而产生的重复研究，省时省力。

附图说明

图1为本发明实施例的方法中所涉及的控制系统框图；

图2为控制系统的振动传感器的设置方式示意图；

图3为控制系统的声音传感器的设置方式示意图；

图4本发明实施例的方法的流程图；

图5为本发明实施例的方法中判断存在频率尖峰的流程图；

图6为无共振时声音自相关信号示意图；

图7为产生共振时声音自相关信号示意图；

图8为无共振时声音频谱图；

图9为产生共振时声音频谱图；

图10为无共振时振动信号与声音信号的互相关信号示意图；

图11为产生共振时振动信号与声音信号的互相关信号示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，由于本发明所公开的实施例可以按照不同的方向设置，所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制，比如“上”、“下”并不一定被限定为与重力方向相反或一致的方向。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

参见图1，本发明的方法所使用的控制系统如图1所示，包括振动传感器1、声音传感器2、控制模块3、电机驱动模块4和风机系统5，振动传感器1和声音传感器2的输出端连接到控制模块3的输入端，控制模块3的输出端连接到电机驱动模块4的输入端，电机驱动模块4的输出端连接到风机系统5，上述的连接均为电连接。控制模块3为常用的如具有CPU的模块，能够进行信号的接收、处理和输出。

振动传感器1和声音传感器2进行数据采集工作，并将采集到的数据传输到控制模块3，控制模块3进行处理后输出相应的控制信号到电机驱动模块4，从而电机驱动模块4可控制风机系统5工作。可设置电源为整个控制系统供电。

参见图2，在本实施例中，风机系统5中包括电机51，该电机51为直流电机。振动传感器1设置电机51上。振动传感器1可以设置在电机51的前端盖或后端盖上，以便于有较大的平面可以放置振动传感器1。

声音传感器2的设置位置需要尽量靠近用户，即需要设置在吸油烟机整机的下段，如图3所示，设置在吸油烟机的集烟罩6的前侧内部(顶吸式)，或者当吸油烟机为侧吸式时，设置在吸油烟机的壳体的前侧内部。声音传感器2用于模拟用户人耳听到的声音。

当吸油烟机开始工作时，声音传感器2间隔一定时间后开始工作，控制模块3识别吸油烟机是否处于共振异音故障状态，如果是，则转速增加，直到避开共振频率为止，如果否，则按照已有转速运行。

参见图4，本发明的共振异音消除方法，具体的，包括如下步骤：

1)吸油烟机开始运行，声音传感器2间隔一定时间、如5s后开始工作，并将采集的声音信号传输到控制模块3；

2)控制模块3获取当前电机51的电流值I，这一步骤可通过现有的任何方式实现，如通过设置电流检测模块等；

3)判断声音信号中是否存在声音频率尖峰，可以通过控制模块3进行判断，如果是，进入步骤4)；如果否，则控制模块3控制模块3控制电机驱动模块4输出电流值不变，流程结束；

4)振动传感器1开始工作，并将采集到的电机51的振动信号传输到控制模块3；在有异音的情况下才需要启动后续的程序进行避转速去共振异音的操作，因此，振动传感器1在判断为存在异音时才启动；

5)将振动信号与声音信号做互相关函数，判断互相关信号在T＝0处是否趋于零，可以通过控制模块3实现，如果是，参见图10，振动信号和声音信号在T＝0处趋于零，则进入步骤6)；如果否，则控制模块3向电机驱动模块4输出信号，使得电机51的电流为I+ΔI，回到步骤2)，参见图11，共振时振动信号和声音信号在T＝0处不趋于零且存在周期性成分；其中，ΔI为不等于0的数值，即电流可以增大也可以减小，只要避开共振转速即可，由于一般用户较为在乎吸油烟机的风量大小，因此优选的，本实施例中，为0.1A；

6)报错，提示异音不是由共振异音引起，可以通过控制模块3实现，流程结束。

在上述步骤3)，需要判断是否存在频率尖峰，在本实施例中，这一判断方法包括如下步骤：

3.1)当声音传感器2采集到信号后，对采集到的声音信号做自功率谱；此时可人为识别是否存在声音频率尖峰，参见图8，当未产生共振时，声音信号的频谱图上无突出频率，参见图9，当产生共振时，声音信号的频谱图上会有突出频率；如果想要自动识别，可继续进入步骤3.2)；

3.2)对步骤1)得到的自功率谱进行FFT逆变换；

3.3)做自相关函数，得到图6或图7所示；

3.4)根据自相关函数判断自相关信号是否最终趋于零，参见图6和图7，如果是，表示无频率尖峰；如果否，表示存在频率尖峰，此时的自相关信号始终不趋于零且存在周期性成分。

通过振动传感器1和声音传感器2协同工作识别吸油烟机工作状态，并在共振异音的故障状态下，通过改变电流值改变直流电机转速的方法，从而消除吸油烟机共振异音，对于背压无法确定、工艺问题导致的固有频率不稳定性问题都有很好的适应性，且一定程度上能减少由于零部件结构不同而产生的重复研究，省时省力。

Claims (3)

1.一种吸油烟机的共振异音消除方法，所述吸油烟机包括风机系统(5)、控制模块(3)、根据控制模块(3)的信号驱动风机系统(5)的电机驱动模块(4)，所述风机系统(5)包括电机(51)，所述电机(51)为直流电机，其特征在于：所述吸油烟机还包括用于采集吸油烟机声音信号的声音传感器(2)和用于采集电机(51)振动信号的振动传感器(1)，所述振动传感器(1)和声音传感器(2)均连接到控制模块(3)；所述共振异音消除方法包括如下步骤：

1)吸油烟机开始运行，所述声音传感器(2)间隔一定时间后开始工作，并将采集的声音信号传输到控制模块(3)；

2)所述控制模块(3)获取当前电机(51)的电流值I；

3)判断声音信号中是否存在声音频率尖峰，如果是，进入步骤4)；如果否，则控制模块(3)控制电机驱动模块(4)输出电流值不变，流程结束；

判断是否存在声音频率尖峰包括如下步骤：

3.1)当声音传感器(2)采集到信号后，对采集到的声音信号做自功率谱；

3.2)对自功率谱进行FFT逆变换；

3.3)做自相关函数；

3.4)根据自相关函数判断自相关信号是否最终趋于零，如果是，表示无频率尖峰；如果否，表示存在频率尖峰；

4)所述振动传感器(1)开始工作，并将采集到的电机(51)的振动信号传输到控制模块(3)；

5)将振动信号与声音信号做互相关函数，判断互相关信号在T＝0处是否趋于零，如果是，进入步骤6)；如果否，则控制模块(3)向电机驱动模块(4)输出信号，使得电机(51)的电流改变为I+ΔI，回到步骤2)，ΔI为不等于0的数值；

6)报错，提示异音不是由共振异音引起，流程结束。

2.根据权利要求1所述的吸油烟机的共振异音消除方法，其特征在于：所述振动传感器(1)设置在电机(51)的前端盖或后端盖上。

3.根据权利要求1所述的吸油烟机的共振异音消除方法，其特征在于：所述声音传感器(2)设置在吸油烟机整机的下段。

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