CN115013343A - 一种离心风机的叶轮异音频率识别方法及异音控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种离心风机的叶轮异音频率识别方法，包括如下步骤：以电机轴的中心位置为噪声源，并在蜗壳内将该噪声源的同一波阵面，计算在电机工作和不工作时每个波阵面内的声压级差值；并依次计算被抵消声压级均值和声功率级，最后利用声功率级与频率之间的关系计算得到叶轮异音频率。还公开了一种离心风机的异音控制方法。该方法能有效对叶轮异音频率进行准确识别，以提高降噪效果。

Description

一种离心风机的叶轮异音频率识别方法及异音控制方法
技术领域
本发明涉及动力装置，特别涉及一种离心风机的叶轮异音频率识别方法及异音控制方法。
背景技术
离心风机是一种通过风机内部叶轮旋转，工作时使得叶轮附近的空气也随之旋转，由此产生离心运动，并且在风机蜗壳的阻挡作用下，可将离心运动转化为风机压力并由此产生一定的空气流量的动力装置。该离心风机常应用于吸油烟机、集成灶等油烟净化设备中。
但是离心风机在运行过程中叶轮的旋转频率较高，导致在整机中形成了较大的异音。传统的离心风机有被动降噪和主动降噪两种方式，其中主动降噪是对噪声波形成一个频率幅值相同，相位相反的声波进行抵消来达到消声的目的，如申请号为CN202010741427.2(申请公开号为CN11181615A)的中国发明专利公开的一种带有主动降噪功能的集成灶，该集成灶中通过声音采集装置采集集成灶主体侧边的声波，并将声波发送给控制器，控制器根据该声波确定出与该声波叠加后得到的声波强度小于预设强度的目标声波，这样控制器控制扬声器按目标声波发生后，以使扬声器发出的声波可以与出风声波叠加后得到强度较小的声波，最终实现降噪。
上述的声音采集装置放在固定位置对叶轮频率进行采集，由于离心风机的叶轮频率不是一个点声源，在离心风机中声音从激励源向外一层层传播，这个过程中电机作为激励源是以波阵面为球面进行向外辐射传播的球面波，传播距离越远时球面波的声压信号越小，这就导致在蜗壳内不同位置处的噪声强度是不同的，因此以一个声音采集装置站在人耳位置处测得的声音是不足以代表集成灶整体噪音的，另外仅仅从噪声源的声压信号表示集成灶噪声已经不符合当前的用户需求，人耳对声音的主观感受起到了很大的作用。为此采集到的噪声信号本身存在很大误差，故目前离心风机的叶轮通过主动降噪效果不理想的主要原因是对叶轮异音频率的识别与评价存在误差，这样基于不准确的噪声源信号会导致降噪效果不准确。
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，提供一种能提高叶轮异音频率识别准确率的离心风机的叶轮异音频率识别方法。
本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术，提供一种离心风机的异音控制方法。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种离心风机的叶轮异音频率识别方法，所述离心风机包括蜗壳、设置在蜗壳内的叶轮和驱动叶轮转动的电机，其特征在于：所述叶轮异音频率识别方法包括如下步骤：
步骤1、在电机未工作时，检测蜗壳内部的背景噪音；
步骤2、识别蜗壳内部型线的半径分布情况；
步骤3、以电机轴的中心位置为噪声源，并在蜗壳内将该噪声源的同一波阵面按照每t°检测一次声压级，并计算电机工作在同一档位时的每个波阵面的声压级均值以及电机未工作时的每个波阵面的声压级均值；t∈(0，360)；
步骤4、计算在电机工作和不工作时每个波阵面内的声压级差值；
步骤5、计算风机系统内电机工作在同一档位时相同波阵面内的被抵消声压级均值；
步骤6、对所有波阵面内的被抵消声压级均值再次求取均值，计算得到声功率级LWA：
步骤7、根据下述声功率级与频率之间的关系计算得到叶轮异音频率f：
Figure BDA0003704133630000021
其中，f0为所有波阵面上检测到的频率的均值。
进一步地，所述步骤5中电机工作在同一档位时的第j个波阵面内的被抵消声压级均值
Figure BDA0003704133630000022
的计算公式为：
Figure BDA0003704133630000023
其中，j＝1、2…n，n为波阵面的总个数；
Figure BDA0003704133630000024
为电机工作在同一档位时的第j个波阵面的声压级均值，K1A为被动降噪时的噪声声压级，
Figure BDA0003704133630000025
Figure BDA0003704133630000026
ΔLPA为在电机工作和不工作时所有波阵面内的声压级差值的均值；K2A为反向噪声的噪声声压级，
Figure BDA0003704133630000027
S为安装有该离心风机的设备内的噪声辐射区域面积；A＝αSc，α为吸声系数，Sc为安装有该离心风机的设备对外的噪声辐射区域面积。
进一步地，所述步骤6中声功率级LWA的计算公式为：
Figure BDA0003704133630000028
其中，
Figure BDA0003704133630000029
为所有波阵面内的被抵消声压级均值再次求取均值后的结果，S0为风机系统内的噪声源区域面积。
进一步地，所述蜗壳包括前盖板、后盖板以及连接前盖板和后盖板的环壁，所述前盖板、后盖板和环壁上还分别布置有以用于检测蜗壳内部的背景噪音的噪声检测传感器。
为实现识别蜗壳内部型线的半径分布，所述叶轮的至少一叶片上设有直线度检测器。
为实现波阵面上的声压级采集，在蜗壳内的每个波阵面上每t°安装有一个用于检测所在点的声压级的声音采集模块。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种离心风机的异音控制方法，其特征在于：应用有上述的叶轮异音频率识别方法，在每个波阵面内发出抵消该叶轮异音频率的声波信号。
优选地，在每个波阵面内设置用于发出声波信号的扬声器。
与现有技术相比，本发明的优点在于：在蜗壳内通过计算以电机轴的中心位置为噪声源的同一波阵面上的声压级，并依次计算电机工作和不工作时每个波阵面内的声压级差值、被抵消声压级均值和声功率级，从而最终通过声功率级计算得到叶轮异音频率。因此该方法能有效对叶轮异音频率进行准确识别，以提高降噪效果。
附图说明
图1为本发明实施例叶轮异音频率识别方法的流程图。
具体实施方式
以下结合实施例附图对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本实施例中的离心风机包括蜗壳、设置在蜗壳内的叶轮和驱动叶轮转动的电机，本实施例中离心风机的叶轮异音频率识别方法包括如下步骤：
步骤1、在电机未工作时，检测蜗壳内部的背景噪音；
步骤2、识别蜗壳内部型线的半径分布情况；
步骤3、以电机轴的中心位置为噪声源，并在蜗壳内将该噪声源的同一波阵面按照每t°检测一次声压级，并计算电机工作在同一档位时的每个波阵面的声压级均值以及电机未工作时的每个波阵面的声压级均值；t∈(0，360)；
电机未工作时的第j个波阵面的声压级均值
Figure BDA0003704133630000031
的计算公式为：
Figure BDA0003704133630000032
其中，N为每个波阵面上的声压级次数；N＝360/t且为正整数；
Figure BDA0003704133630000041
为第j个波阵面第i个位置的声压级；本实施例中t＝30；
电机工作在同一档位时的第j个波阵面的声压级均值
Figure BDA0003704133630000042
Figure BDA0003704133630000043
其中，
Figure BDA0003704133630000044
为电机工作在同一档位时的第j个波阵面第i个位置的声压级；
步骤4、计算在电机工作和不工作时每个波阵面内的声压级差值；
在电机工作和不工作时第j个波阵面内的声压级差值ΔLPA(j)的计算公式为：
Figure BDA0003704133630000045
步骤5、计算风机系统内电机工作在同一档位时相同波阵面内的被抵消声压级均值；
由于风机系统内部有各类的被动降噪的方案，各被动降噪(常见为采用吸音棉吸音)方案对风机系统本底噪声(即：风机系统内部的噪声，同半径区域内的本底噪音以电机轴为中心的波阵面上噪音相同)的影响需要识别出来，该部分的噪音影响用K1A来表示，相对于被动降噪方式对噪声的影响，降噪过程中厨房环境及烹饪者对反向噪声信号的识别至关重要，因此对于该部分的噪音也需要考虑进来，该部分的噪音影响用K2A来表示；
电机工作在同一档位时的第j个波阵面内的被抵消声压级均值
Figure BDA0003704133630000046
的计算公式为：
Figure BDA0003704133630000047
其中，j＝1、2…n，n为波阵面的总个数；K1A为被动降噪时的噪声声压级，
Figure BDA0003704133630000048
Figure BDA0003704133630000049
ΔLPA为在电机工作和不工作时所有波阵面内的声压级差值的均值；K2A为反向噪声的噪声声压级，
Figure BDA00037041336300000410
S为安装有该离心风机的设备内的噪声辐射区域面积；A＝αSc，α为吸声系数(对应为被动降噪时使用的吸音棉的吸声系数)，Sc为安装有该离心风机的设备对外的噪声辐射区域面积；
其中将该离心风机安装在集成灶中，则该S为集成灶整机本体内的噪声辐射区域面积，Sc为集成灶整机对外的噪声辐射区域面积；
步骤6、对所有波阵面内的被抵消声压级均值再次求取均值，计算得到声功率级LWA：
声功率级LWA的计算公式为：
Figure BDA00037041336300000411
其中，
Figure BDA0003704133630000051
为所有波阵面内的被抵消声压级均值再次求取均值后的结果，S0为风机系统内的噪声源区域面积；
步骤7、根据下述声功率级与频率之间的关系计算得到叶轮异音频率f：
Figure BDA0003704133630000052
其中，f0为所有波阵面上检测到的频率的均值。
为实现上述步骤1中的噪声检测，本实施例中蜗壳包括前盖板、后盖板以及连接前盖板和后盖板的环壁，前盖板、后盖板和环壁上还分别布置有以用于检测蜗壳内部的背景噪音的噪声检测传感器。另外为实现步骤2中识别蜗壳内部型线的半径分布情况，叶轮的至少一叶片上设有直线度检测器。这样在叶轮转动时即可通过直线度检测器检测到蜗壳内部型线的半径分布，即可根据蜗壳内部型线的半径分布确定出不同的波阵面，一般情况下现有的蜗壳上形成有多个波阵面，这样通过各个波阵面计算频率，从而能提高频率识别准确度。
另外，在蜗壳内的每个波阵面上每t°安装有一个用于检测所在点的声压级的声音采集模块。本实施例中该声音采集模块为传声器，即通过传声器检测所在点的声压级，通过传声器检测每个波阵面上的频率，即将所有传声器检测到的频率求和后再计算均值，得到f0。
另外本实施例中的离心风机的异音控制方法应用有的叶轮异音频率识别方法，在每个波阵面内发出抵消该叶轮异音频率的声波信号。同时为实现在每个波阵面内发出声波信号，本实施例中在每个波阵面内与传声器相邻布置扬声器，这样每个人耳听到的噪音在内部可以找到相对应的频段，不仅可以提高人耳的听觉感受，而且降噪效果趋近100％抵消。

Claims (8)

1.一种离心风机的叶轮异音频率识别方法，所述离心风机包括蜗壳、设置在蜗壳内的叶轮和驱动叶轮转动的电机，其特征在于：所述叶轮异音频率识别方法包括如下步骤：
步骤1、在电机未工作时，检测蜗壳内部的背景噪音；
步骤2、识别蜗壳内部型线的半径分布情况；
步骤3、以电机轴的中心位置为噪声源，并在蜗壳内将该噪声源的同一波阵面按照每t°检测一次声压级，并计算电机工作在同一档位时的每个波阵面的声压级均值以及电机未工作时的每个波阵面的声压级均值；t∈(0，360)；
步骤4、计算在电机工作和不工作时每个波阵面内的声压级差值；
步骤5、计算风机系统内电机工作在同一档位时相同波阵面内的被抵消声压级均值；
步骤6、对所有波阵面内的被抵消声压级均值再次求取均值，计算得到声功率级LWA：
步骤7、根据下述声功率级与频率之间的关系计算得到叶轮异音频率f：
Figure FDA0003704133620000011
其中，f0为所有波阵面上检测到的频率的均值。
2.根据权利要求2所述的离心风机的叶轮异音频率识别方法，其特征在于：所述步骤5中电机工作在同一档位时的第j个波阵面内的被抵消声压级均值
Figure FDA0003704133620000012
的计算公式为：
Figure FDA0003704133620000013
其中，j＝1、2…n，n为波阵面的总个数；
Figure FDA0003704133620000014
为电机工作在同一档位时的第j个波阵面的声压级均值，K1A为被动降噪时的噪声声压级，
Figure FDA0003704133620000015
Figure FDA0003704133620000016
ΔLPA为在电机工作和不工作时所有波阵面内的声压级差值的均值；K2A为反向噪声的噪声声压级，
Figure FDA0003704133620000017
S为安装有该离心风机的设备内的噪声辐射区域面积；A＝αSc，α为吸声系数，Sc为安装有该离心风机的设备对外的噪声辐射区域面积。
3.根据权利要求2所述的离心风机的叶轮异音频率识别方法，其特征在于：所述步骤6中声功率级LWA的计算公式为：
Figure FDA0003704133620000018
其中，
Figure FDA0003704133620000021
为所有波阵面内的被抵消声压级均值再次求取均值后的结果，S0为风机系统内的噪声源区域面积。
4.根据权利要求1～3任一项所述的离心风机的叶轮异音频率识别方法，其特征在于：所述蜗壳包括前盖板、后盖板以及连接前盖板和后盖板的环壁，所述前盖板、后盖板和环壁上还分别布置有以用于检测蜗壳内部的背景噪音的噪声检测传感器。
5.根据权利要求4所述的离心风机的叶轮异音频率识别方法，其特征在于：所述叶轮的至少一叶片上设有直线度检测器。
6.根据权利要求5所述的离心风机的叶轮异音频率识别方法，其特征在于：在蜗壳内的每个波阵面上每t°安装有一个用于检测所在点的声压级的声音采集模块。
7.一种离心风机的异音控制方法，其特征在于：应用有上述权利要求1～6任一项所述的叶轮异音频率识别方法，在每个波阵面内发出抵消该叶轮异音频率的声波信号。
8.根据权利要求7所述的异音控制方法，其特征在于：在每个波阵面内设置用于发出声波信号的扬声器。
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