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空气净化器噪声测试分析

发布时间:2020-04-14 15:41所属平台:学报论文发表浏览:

摘要:空气净化器是一种常见的家用电器,常用于客厅和卧室等人类休息的场所。噪声是空气净化器的重要性能指标,如何正确评价空气净化器的噪声,对于人类的健康具有重要的意义。本文对空气净化器进行噪声测试,通过十通道同步测试中心频率100~8000Hz的1/3倍

  摘要:空气净化器是一种常见的家用电器,常用于客厅和卧室等人类休息的场所。噪声是空气净化器的重要性能指标,如何正确评价空气净化器的噪声,对于人类的健康具有重要的意义。本文对空气净化器进行噪声测试,通过十通道同步测试中心频率100~8000Hz的1/3倍频带声压级,获得A计权声压级评价、NR曲线评价、A计权声功率级评价,分析不同评价方式的优缺点,探讨更加适合空气净化器噪声的评价方式。

  关键词:空气净化器;A计权声功率级;NR曲线;半消声室

声学学报

  引言

  空气净化器在国家标准GB/T18801-2015《空气净化器》中的定义为:对空气中的颗粒物、气态污染物、微生物等一种或多种污染物具有一定去除能力的家用和类似用途电器。简单来说,是指能够吸附、分解或转化空气中的污染物(包括粉尘、花粉、异味等),有效提高空气清洁度的产品。一般划分为家用空气净化器、车载空气净化器、风道式净化装置及其他具备空气净化能力的产品。空气净化器作用原理是通过风机循环室内空气,使其强制通过专用过滤器,去除空气污染物。

  其类型按去除污染物的机理可分为过滤式、吸附式、络合式、化学催化式、光催化式、静电式、负离子式、等离子式、复合式、其他类型等十种;按材料技术主要可分为光触媒、活性炭、合成纤维、HEPA高效材料、负离子发生器等。噪声是空气净化器的重要指标,体现了产品设计理念、整机参数设计的平衡能力。本文详细分析了空气净化器的A计权声压级评价、NR曲线评价、A计权声功率级评价,探讨更加适合空气净化器噪声的评价方式。

  1测试方法

  空气净化器的噪声测试在半消声室内进行。该半消声室位于国家环保产品质量监督检验中心。依据GB/T3767-1996对空气净化器进行噪声测试。测试过程中,空气净化器处于最大风量工作状态。空气净化器位于半消声室内一个半径r=1.5m的半球形支架的中心位置。测量时10个传声器位于支架上。

  2测试结果讨论

  2.1A计权声压

  计权,就是增加个滤波器,根据不同的频率,对各个频率的幅值进行衰减或者增加。声压的计权有A,B,C,Z等。A计权网络是模拟人耳对40方纯音的感应,即与40方等响曲线的倒立型接近。A计权是最贴近人耳感觉的,也是最常用的计权方式[1]。如果不对声音进行A计权,那么计算得到的声压级值和我们耳朵感觉有时候会不一样。主要原因是人耳对不同的频率感觉不一样。因此导致人耳听到1kHz,20dB和100Hz,40dB感觉会一样响。为了使计算的声压级和人耳听到的感觉一样,需要进行A计权[2]。

  本次测试采用1/3倍频程中心频率声压级测试,频率范围100Hz~8000Hz。通过频带数据计算A计权声压级,采用公式(1)计算。(1)通过计算,频率125Hz,A声级26.5dBA;频率4000Hz,A声级26.8dBA。虽然在频率125Hz和频率4000Hz的A计权声压级非常接近,但是10个传声器的频谱特性差异巨大。声音经过A计权网络滤波后,其500Hz以下的低频段有较大的衰减,因此采用A声级来评价噪声,其缺点是不能准确地反应噪声源的频谱特性,相同的A声级,其频谱特性可以有很大的差异。因此A计权声压级不适合空气净化器的噪声评价。

  2.2NR曲线评价NR

  曲线(noiseratingnumber)是国际标准化组织(ISO)推荐使用的一组噪声评价曲线,它的噪声级范围是0~130dB,频率范围是31.5~8000Hz九个倍频带。适用范围广泛,可用于评定各类建筑空间的噪声等级、评定环境噪声等级和工业噪声等级和评定机械设备的噪声等级[3]。NR曲线噪声评价方法采用“相切法”(tangencymethod)确定噪声的NR值,具体如下:先测量各个倍频带声压级,再把倍频带噪声谱合在NR曲线上,以与频谱相切的最高NR曲线为该噪声的NR噪声等级,表示为NR-X[4]。计算出10个传声器的NR评价曲线。通过计算得到LP1~LP10的NR曲线均为NR-45。虽然LP1和LP10的NR曲线均为NR-45,但是在不同的频率下其声压级差别明显。因为曲线噪声评价方法采用“相切法”,因此尤其适用于评定环境噪声等级和工业噪声等级。

  2.3A计权声功率

  声功率级LW,声源辐射声功率与基准声功率W0(W0=10-12W)之比的以10为底的对数的10倍[5]。根据高斯积分定理:“对于一个有源场,他的闭合曲面的积分是一个常数”。而家用电器的噪声辐射属于有源场,因此,它的测试包络面闭合曲线积分是常数。这就是噪声声功率测试的数学依据[4]。1)通过A计权声压级计算声功率级倍频带数据计算A计权声压级采用公式(2)计算[6]。(2)其中LPj为倍频带j上的频带声压级;Aj频带j中心频率上的A计权值,查表获得。依据GB/T3767-1996对空气净化器进行声功率级测试,测试10个测点,频率100~8000Hz的1/3倍频带声压级[7]。测量表面的各频带的平均声压级按照公式(3)计算。

  (3)其中LP为各频带平均声压级单位为dB(A);LPi为第i个测点的1/3倍频程声压级单位为dB(A);N为传声器的个数,本次测试中N=10。A计权声功率级计算按照式(4)进行计算。(4)其中S测量包络面的表面积,测试半径为1.5m,S=2πr2=14.13m2,S0=1m2。通过计算得到声功率级为59.63dB(A)。2)通过1/3倍频带声功率级计算A计权声功率级采用公式(5)其中LWj为第j个1/3倍频带声功率级单位为dB;j和Cj查表获得;jmin和jmax为测试过程中最低和最高频带的j值通过计算得到声功率级为59.65dB(A)。

  根据噪声声功率测试的数学依据可以得出,声功率级的测试结果基本不受测试环境的约束,有利于检测试验的进行[8]。通过A计权声压级计算声功率级为59.63dB(A),通过1/3倍频带声功率级计算A计权声功率级为59.65dB(A),两者相差0.02dB(A),偏差较小,稳定性较好,有利于结果的重现性。

  3结论

  本文通过对空气净化器噪声测试数据进行分析,获得A计权声压级评价、NR曲线评价、A计权声功率级评价。通过对不同评价方式的探讨得出声功率级是最适合空气净化器噪声评价的指标。声功率级评价方式普遍适用于家用电器的噪声评价,具有广泛的实际使用意义。

  参考文献:

  [1]柳孝图.建筑物理[M].北京:中国建筑工业出版社,20107.

  [2]彭强,宋俊龙.噪声声压级与声功率级评价的分析对比[A].第十一届全国电冰箱(柜)、空调器及压缩机学术交流大会论文集[C].2012.

  [3]赵越喆,吴硕贤,邱坚珍,等.中国筝的声功率级测试[J].应用声学,2009,28(5):330-335.

  [4]倪乃琛,沈保罗.噪声和电声测试技术[M].上海:同济大学出版社,1989.

  [5]ISO3744-2010,声学声压法噪声源声功率级测定反射面上方近似自由场的工程[S].

  [6]孙广荣,胡春年,吴启学.消声室和混响室的声学设计原理[M].北京:科学出版社,1981

  相关论文投稿刊物:《声学学报》(双月刊)(中、英文版)两刊,是中国科学院声学研究所主办,中国声学学会、声学学报编辑委员会编辑出版的学术性刊物,刊载具有创造性的声学研究论文、实验性论文和重要应用性论文(包括实验工作、理论和应用研究、仪器研制)。

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《空气净化器噪声测试分析》

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