CN112240582B - 风机、吸油烟机及风机的降噪方法 - Google Patents

风机、吸油烟机及风机的降噪方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种风机、吸油烟机及风机的降噪方法，风机的蜗壳的环壁被分成多个分区，各分区均具有检测对应分区内噪声频率的噪声频率检测装置。通过环壁的每一个分区中的噪声频率检测装置将检测到的对应分区内的噪声频率情况发送给控制器，由控制器控制发出的声波信号抵消掉对应分区内的噪声，从而使得风机产生的噪声(主要为电机轴产生)在形成初期就可以在噪声源头被抵消掉。这样，风机所产生噪声在传播到人耳之前就被降噪，不至于使得运行的风机给用户带来噪音。

Description

风机、吸油烟机及风机的降噪方法
技术领域
本发明涉及吸油烟机领域，尤其涉及一种风机、吸油烟机及风机的降噪方法。
背景技术
吸油烟机已经成为多数家庭的厨房必备设备。通过吸油烟机的工作，可以将厨房环境内的油烟及时排出，保持厨房环境，乃至整个室内环境的空气清洁。
吸油烟机在工作时，可以通过增大吸油烟机风量的方式来提高吸油烟效果。但是，随着吸油烟机的风量增大，吸油烟机也会随之产生较大的噪声(主要是风机的电机轴转动产生)，吸油烟机的风量与噪声之间更多时候呈现出一种正相关的关系，导致出现难以同时提升风量与降低噪声之间的矛盾，这样势必影响用户使用吸油烟机的体验效果。
中国发明专利申请CN107289482A公开了一种油烟机自学习自动降噪系统及方法，该系统主要包括烟机，烟机上设置有麦克风和扬声器，烟机组装完成出厂前进行一次预校准作为以后现场实际运行的预设的基准数据。烟机安装到用户家里后，使烟机在不同的转速段运行；通过麦克风采集不同转速段的烟机噪声和环境噪声，将采集到的实测数据反馈给烟机上的信号处理模块，自学习降噪算法模块根据预校准模块中预设的基准数据，并结合烟机噪声和环境噪声的实测数据，产生相应的声音波形；通过扬声器输出该声音波形，用于抵消大部分的噪声。该方案所公开的降噪方案属于主动降噪，即在吸油烟机所产生的噪声传播到吸油烟机的外侧后，再通过产生与噪声波信号频率幅值相同且相位相反的声波信号来抵消该噪声的声波信号，从而达到给吸油烟机降噪的效果，更主要是降低人耳所听到的噪声大小。
另外，中国发明专利CN108916940B公开了一种智能化的油烟机及降噪方法，该油烟机设置有烟机主体、用于主动降噪的三维空间声场降噪装置和用于监测烟雾情况的视觉检测系统，视觉检测系统装配于烟机主体，三维空间声场降噪装置装配于烟机主体内部，外部炉具与烟机主板电连接且外部炉具与烟机主体联动。该油烟机将噪声信号分解成多个子带信号，转换得到带通滤波器权矢量，再将得到的带通滤波器权矢量转换生成对应的扬声器声场，并将等强度声波信号传送给对应的扬声器，通过对应的扬声器产生的声波抵减或者抵消油烟机产生的噪声声波，实现降噪。该油烟机解决噪音与性能相互矛盾的技术难点，在不牺牲烟机的吸油烟的性能前提下，烟机运转时发出的噪音相对低且不造成用户在生理与心理上的负面影响。该方案所公开的降噪方法本质上同样属于主动降噪，也是通过主动降噪的方式抵消已经传播出吸油烟机的噪声，达到降低人耳所听到的噪声大小。
但是，中国发明专利申请CN107289482A和中国发明专利CN108916940B分别公开的吸油烟降噪方案均存在如下问题：两种方案均采用主动降噪来降低由吸油烟机产生并且已经传播到吸油烟机外侧的噪声，未能从噪声源的形成初期(或者称源头)降噪，这就会存在降噪效果覆盖面不均匀，导致一处位置达到了消噪的同时，反而会增强其他位置处的噪声，无法整体上有效降低传播到人耳处的噪声。
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提供一种风机。通过该风机的噪声频率检测装置与控制器的配合，可以在噪声源的形成初期就达到降噪的效果，从而可以在整体上降低传播到人耳处的噪声。
本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术提供一种包括有上述风机的吸油烟机。
本发明所要解决的第三个技术问题是针对上述现有技术提供另一种结构的吸油烟机。
本发明所要解决的第四个技术问题是提供一种上述风机的降噪方法。
本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种风机，包括：
蜗壳，具有环壁和蜗舌；
叶轮，与电机轴转动连接；
其特征在于，所述环壁分成至少两个分区，各分区均具有检测对应分区内噪声频率的噪声频率检测装置；其中，所述噪声频率检测装置能连接一控制器，由该控制器根据噪声频率检测装置的检测结果控制发出抵消对应分区内噪声的声波信号。
在将该发明的风机与控制器连接后，环壁的每一个分区中的噪声频率检测装置就会把检测到的对应分区内的噪声频率情况发送给控制器，由控制器控制发出的声波信号抵消掉对应分区内的噪声，从而使得风机产生的噪声(主要为电机轴产生)在形成初期就可以被抵消，这样，风机所产生噪声在传播到人耳之前就被降噪，不至于使得运行的风机给用户带来噪音。其中，该发明中的风机可以是离心风机或者其他适于应用到吸油烟机上的风机类型。
进一步地，在本发明的风机中，在所述蜗壳内，以电机轴到所述环壁的直线距离相等的两个临界位置所处平面与该环壁相交的区域作为一个分区界线，依次类推，得到多个分区界线，由相邻的两个分区界线形成环壁的一个所述分区。在环壁上通过两个相邻的分区界线所形成的分区实际上就是一个等噪音幅值区域，位于同一个分区中的噪声信号具有相同的幅度值(简称幅值)。例如，假设将环壁按照上述方式分成了七个分区，那么，位于第一个分区中的噪声信号具有相同的第一幅值，位于第二个分区中的噪声信号具有相同的第二幅值，依次类推，各分区所对应的幅值之间互不相同。
当然，考虑到风机的实际情况，在该发明的风机中，所述环壁具有包括出风罩所对应区域的分区。
为了更进一步地消除环壁内每一个分区中的噪声，提高降噪效果，在该发明的风机中，所述噪声频率检测装置包括：
第一噪声频率检测器，用以连接控制器，检测第一噪声频率范围区间内的噪声频率；
第二噪声频率检测器，用以连接控制器，检测第二噪声频率范围区间内的噪声频率。例如，所述第一噪声频率范围区间为69.1～530Hz，所述第二噪声频率范围区间为530～11320Hz。
为了使得风机自身能够具备自动降噪的效果，该发明的风机还包括有向各分区内发出所述声波信号的扬声器，扬声器连接所述控制器，所述控制器设置在风机上。其中，该扬声器所发出的声波信号即为能够将对应分区内噪声抵消掉的信号。优选在风机的每一个分区内均设置有扬声器。
本发明解决第二个技术问题所采用的技术方案为：吸油烟机，其特征在于，包括有所述的风机以及至少一个向各分区内发出所述声波信号的扬声器，扬声器连接所述控制器，该控制器设置在风机的外侧。这样，可以通过风机与风机外侧的控制器、扬声器之间的配合，实现降低吸油烟机噪声的效果。当然，优选在风机的每一个分区内均设置有扬声器。
本发明解决第三个技术问题所采用的技术方案为：吸油烟机，其特征在于，包括有所述的风机。其中，该吸油烟机中的风机包括有向各分区内发出所述声波信号的扬声器，扬声器连接控制器，控制器设置在风机上。
本发明解决第四个技术问题所采用的技术方案为：一种风机的降噪方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，分别获取各分区内噪声的噪声频率；
步骤S2，根据各分区的噪声频率，判断各分区噪声频率所处的噪声频率范围区间；
步骤S3，分别计算各分区内噪声频率的纯音比；
步骤S4，根据各分区的纯音比做出判断处理：
当所述分区的纯音比满足预设条件时，不予处理；否则，发出抵消该分区内噪声的声波信号。
具体地，在该发明的风机的降噪方法中，所述纯音比计算公式如下：
Figure BDA0002681972610000031
Figure BDA0002681972610000041
其中，△RT为噪声频率f的纯音比，Xt是噪声频率f所处噪声频率范围区间内的均方声压值，Xn是噪声频率f所处噪声频率范围区间内的掩蔽均方声压，Xtot是分区内的总均方声压，△fc为噪声频率f的临界频带，△ftot为噪声频率f的频率带隙，△ft为噪声频率f所处噪声频率范围区间的宽度。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
首先，通过将风机的蜗壳的环壁分成多个具有等幅值噪声的分区，然后在每个分区中设置能够连接控制器的噪声频率检测装置，以将检测到的对应各分区的噪声频率情况发送给控制器，由控制器控制发出的声波信号抵消掉对应分区内的噪声，从而使得风机产生的噪声(主要为电机轴产生)在形成初期就可以在噪声源头被抵消掉。这样，风机所产生噪声在传播到人耳之前就被降噪，不至于使得运行的风机给用户带来噪音。而且，通过将控制器和能发出抵消噪声的声波信号的扬声器一起设置在风机上，就可以实现风机独自实现降噪的效果；
其次，通过将该风机应用到吸油烟机上后，即可以根据需要实现风机与吸油烟的控制器、扬声器之间的协同降噪效果，又可以实现风机的独自降噪效果。
附图说明
图1为本发明实施例中的风机结构示意图；
图2为图1所示风机的前视图；
图3为本发明实施例中噪声频率检测装置、控制器和扬声器之间的信号连接关系示意图；
图4为本发明实施例中风机的降噪方法流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，该实施例提供一种风机，该风机选用离心风机。具体地，该实施例的风机包括蜗壳1、叶轮2和电机轴3，蜗壳1具有环壁11和蜗舌12，该环壁11分成多个分区，各分区均具有检测对应分区内噪声频率的噪声频率检测装置，叶轮2与电机轴3转动连接。其中，参见图2所示，在蜗壳1内，以电机轴3到环壁11的直线距离相等的两个临界位置所处平面与该环壁11相交的区域作为一个分区界线，依次类推，得到多个分区界线，由相邻的两个分区界线形成环壁的所述分区。
例如，参见图2中所示，将蜗壳1的环壁11看成是一个近似为圆形的形状，以半径r1所在的直线作为一个分区界线，以半径r2作为与半径r1所在直线相邻的另一个分区界线，依次类推，分别以半径r3、半径r4、半径r5和半径r6所在直线作为分区界线，从而就可以得到7个所述的分区，即半径r1所在直线与半径r2所在直线形成了一个分区Q1，以此类推，得到其他分区Q2、分区Q3、分区Q4、分区Q5、分区Q6和分区Q7。其中，分区Q7包括有出风罩4所对应的区域。
参见图3所示，在环壁11的任一个分区内，噪声频率检测装置包括有第一噪声频率检测器51和第二噪声频率检测器52，第一噪声频率检测器51负责检测第一噪声频率范围区间69.1～530Hz内的噪声频率，第二噪声频率检测器52负责检测第二噪声频率范围区间530～11320Hz内的噪声频率，每个噪声频率检测装置的第一噪声频率检测器51和第二噪声频率检测器52均连接有一控制器7，而且该控制器7还连接着多个分别位于上述分区中的扬声器6。此处的控制器7和各扬声器6均设置在风机上，扬声器6能够根据控制器7的指令产生抵消对应分区内噪声的声波信号，并将产生的声波信号发出到对应的分区内。也就是说，在分区Q1内的扬声器可以根据控制器的指令产生一个能够抵消分区Q1内噪声的声波信号，在分区Q2内的扬声器可以根据控制器的指令产生另一个能够抵消分区Q2内噪声的声波信号。通常情况下，每个分区内扬声器所产生的声波信号是不相同的。
在需要利用该实施例的风机独自消除电机轴运转所产生的噪声时，风机的降噪方法如下：
步骤S1，风机内的噪声频率检测装置分别获取各分区内噪声的噪声频率；其中，每一个分区内的第一噪声频率检测器51和第二噪声频率检测器52各自分别对应检测69.1～530Hz内的噪声频率以及530～11320Hz内的噪声频率；
步骤S2，根据各分区的噪声频率，判断各分区噪声频率所处的噪声频率范围区间；
步骤S3，分别计算各分区内噪声频率的纯音比；其中，纯音比计算公式如下：
Figure BDA0002681972610000051
Figure BDA0002681972610000052
其中，△RT为检测到的分区内的噪声频率f的纯音比，Xt是噪声频率f所处噪声频率范围区间内的均方声压值，Xn是噪声频率f所处噪声频率范围区间内的掩蔽均方声压，Xtot是分区内的总均方声压，△fc为噪声频率f的临界频带，△ftot为噪声频率f的频率带隙，△ft为噪声频率f所处噪声频率范围区间的宽度；其中，此处的参数Xt、Xn和Xtot均为本领域技术人员熟知的技术参数；
步骤S4，根据各分区的纯音比做出判断处理：
当任一个分区的纯音比满足预设条件时，不予处理；否则，发出抵消该分区内噪声的声波信号。
在该实施例中，此处的预设条件即为判断该任一个分区的纯音比是否大于预设的纯音比阈值，一旦大于预设的纯音比阈值就不予处理，否则，就要发出抵消该分区内噪声的声波信号。
此处举一个针对环壁内某一个分区内的纯音比的计算过程：
假设在分区Q5中，经分区Q5中噪声频率检测装置的检测，得到该分区内的噪声频率为f0，噪声频率f0所处的噪声频率范围区间为(f1,f2)，该噪声频率范围区间的上限频率为f2，该噪声频率范围区间的上限频率为f1，噪声频率f0的临界带宽△fc＝f2-f1；然后，得到参数△ft、Xt、Xn和Xtot，继而得到了分区Q5中噪声频率f0的纯音比△RT。
例如，在环壁11的分区Q2中，检测到该分区Q2中的噪声频率f的纯音比△RT≥8dB时，则不予处理；否则，控制器命令该分区Q2中的扬声器发出抵消该分区Q2内噪声的声波信号。
该实施例还提供了一种吸油烟机，该吸油烟机包括有上述同时具有控制器和扬声器的风机。其中，该吸油烟机的降噪方法主要是利用风机的降噪工作来实现。
另外，该实施例还提供了另外一种结构的吸油烟机，该吸油烟机包括有风机以及多个向环壁的各分区内发出所述声波信号的扬声器，扬声器连接控制器，而该控制器设置在风机的外侧。该结构的吸油烟的降噪工作原理与以上单独由风机实现降噪的工作原理基本相同，只是在该吸油烟机中，改由风机的噪声频率检测装置以及设置在吸油烟机上的控制器、各扬声器一起协同工作。当然，优选在蜗壳的环壁的每一个分区内均设置有一个扬声器。

Claims (8)

1.一种风机，包括：
蜗壳(1)，具有环壁(11)和蜗舌(12)；
叶轮(2)，与电机轴(3)转动连接；
其特征在于，所述环壁(11)分成至少两个分区，各分区均具有检测对应分区内噪声频率的噪声频率检测装置；其中，所述噪声频率检测装置能连接一控制器，由该控制器根据噪声频率检测装置的检测结果控制发出抵消对应分区内噪声的声波信号；在蜗壳(1)内，以电机轴(3)到环壁(11)的直线距离相等的两个临界位置所处平面与该环壁(11)相交的区域作为一个分区界线，依次类推，得到多个分区界线，由相邻的两个分区界线形成环壁的一个分区；
其中，控制器控制发出抵消对应分区内噪声的声波信号的过程包括如下步骤：
步骤S1，分别获取各分区内噪声的噪声频率；
步骤S2，根据各分区的噪声频率，判断各分区噪声频率所处的噪声频率范围区间；
步骤S3，分别计算各分区内噪声频率的纯音比；其中，纯音比计算公式如下：
Figure FDA0003225283190000011
Figure FDA0003225283190000012
其中，△RT为噪声频率f的纯音比，Xt是噪声频率f所处噪声频率范围区间内的均方声压值，Xn是噪声频率f所处噪声频率范围区间内的掩蔽均方声压，Xtot是分区内的总均方声压，△fc为噪声频率f的临界频带，△ftot为噪声频率f的频率带隙，△ft为噪声频率f所处噪声频率范围区间的宽度；
步骤S4，根据各分区的纯音比做出判断处理：
当所述分区的纯音比满足预设条件时，不予处理；否则，发出抵消该分区内噪声的声波信号。
2.根据权利要求1所述的风机，其特征在于，所述环壁(11)具有包括出风罩(4)所对应区域的分区。
3.根据权利要求1所述的风机，其特征在于，所述噪声频率检测装置包括：
第一噪声频率检测器(51)，用以连接控制器，检测第一噪声频率范围区间内的噪声频率；
第二噪声频率检测器(52)，用以连接控制器，检测第二噪声频率范围区间内的噪声频率。
4.根据权利要求3所述的风机，其特征在于，所述第一噪声频率范围区间为69.1～530Hz，所述第二噪声频率范围区间为530～11320Hz。
5.根据权利要求3所述的风机，其特征在于，还包括有向各分区内发出所述声波信号的扬声器(6)，扬声器(6)连接控制器(7)，控制器(7)设置在风机上。
6.吸油烟机，其特征在于，包括有权利要求1～4任一项所述的风机以及至少一个向各分区内发出所述声波信号的扬声器，扬声器连接所述控制器，该控制器设置在风机的外侧。
7.吸油烟机，其特征在于，包括有权利要求5所述的风机。
8.一种权利要求1～5任一项所述风机的降噪方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，分别获取各分区内噪声的噪声频率；
步骤S2，根据各分区的噪声频率，判断各分区噪声频率所处的噪声频率范围区间；
步骤S3，分别计算各分区内噪声频率的纯音比；其中，所述纯音比计算公式如下：
Figure FDA0003225283190000021
Figure FDA0003225283190000022
其中，△RT为噪声频率f的纯音比，Xt是噪声频率f所处噪声频率范围区间内的均方声压值，Xn是噪声频率f所处噪声频率范围区间内的掩蔽均方声压，Xtot是分区内的总均方声压，△fc为噪声频率f的临界频带，△ftot为噪声频率f的频率带隙，△ft为噪声频率f所处噪声频率范围区间的宽度；
步骤S4，根据各分区的纯音比做出判断处理：
当所述分区的纯音比满足预设条件时，不予处理；否则，发出抵消该分区内噪声的声波信号。
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