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家用电器故障排除与降噪

基于测试的方法可以系统而高效地降低声功率值 // 高层摘要 噪声级别和声音质量对于所有家用电器和白色家电而言都是重要的特性。

家用电器故障排除与降噪

家用电器故障排除与降噪

基于测试的方法可以系统而高效地降低声功率值
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高层摘要

噪声级别和声音质量对于所有家用电器和白色家电而言都是重要的特性。制造商意识到,令人愉悦的声音可以形成品牌形象和竞争优势。通过优化每个产品中的噪声级别和声音质量,家电制造商可以将声学效果更好的产品推向市场。

制造商如何能够降低新一代洗碗机或洗衣机的声功率值?反复试验或是为原型随意添加吸音材料,都不是更佳方法。幸运的是, 基于测试的方法可以系统而高效地降低声功率值。
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背景
如今的趋势是,人们居住的城市人口密度越来越大,购买的住房面积越来越小,厨房更趋向于开放化;这一切就意味着,人们持续不断受到噪声困扰。繁杂喧嚣的环境让更加安静的居所成为梦寐以求的事物。用户对家用电器所产生的噪音越来越敏感。他们不希望自己的谈话被洗碗机刺耳的声音所干扰。
在消费品和大型家用电器领域,品牌影响力极其重要。声音设计是决定品牌成败的重要关键因素,因此许多企业都斥巨资着力打造完美的产品声学。为了对家电进行故障排除和降噪,制造商必须遵守国际标准化组织 (ISO) 所制定的法规和标准。例如,基于 ISO 的声功率过程允许以绝对值的方式比较不同设备的噪声值,而不管物体的距离以及测量所在的声学环境如何。此外, 根据 ISO 声功率测试获得的数值还出现在白色家电的欧洲能效标签上。这样制造商就可以将其设备与先前产品或者竞争对手的品牌进行比较。这还可以确保最终用户在商店或网上购买电器的时候可以选择最安静的品牌。
测量声功率值只是一方面。如果主要竞争对手发布的新型号噪声只比贵公司的产品低 1 或 2 分贝,又将如何呢?这样的市场开发会导致制造商失去市场份额和收入。

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图 1:欧洲能效标签
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改进产品噪声的智能策略

制造商可以采用几种策略来改进噪声,包括阻断噪声、确定声源以及通过更多细节来了解基本现象。

阻断噪声
通过添加声学材料以便在噪声进入房间之前对其进行减弱或吸收,可以轻松阻断家电的噪声。可以在设备内部使用额外声学材料来帮助减少排放的噪声。通常而言,比如洗衣机和洗碗机的侧面面板会应用沥青层。
但如果制造商想要尝试新材料或者结合使用多层呢?没必要每次想要测试不同声学材料时都要全部进行测试。此类材料的吸音和声传递损失特性可以使用 ISO 10534 或 ASTM E1050 测试方法之类阻抗管标准, 借助 Simcenter Testlab 软件吸音或声传递损失解决方案,对少量样本进行量化。作为备选方案,基于消声室的测试装置(ISO 354 和 ISO 140) 提供同样的吸音和声传递损失曲线。
一旦选择更佳材料,接下来就需要知道何处应用材料。在所有面板都放置吸音材料并不高效。更好的方法就是找到此类材料最高效的位置。如果贵公司一天生产成千上万台洗碗机,每个单元在吸音材料方面节省一分钱,就意味着总体成本节约很多钱。知道主要噪声泄漏发生在何处,就可以知道设计需要在何处进行修改。找到噪声泄漏较快速的方法就是使用基于阵列的声源定位技术,例如 Simcenter ? Sound Camera ? 系统所提供的此项技术。

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图 2:Simcenter 声学照相机系统。
实时声源云图显示声学热点以及临界频率。与红外摄像机(指定颜色指示温度较高的区域)非常类似的是,声学照相机可以指出更大噪声的来源。

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图 3:声传递损失测量。
了解噪声传递路径
除了确定噪声泄漏的位置以外,还有一种可以从内部解决问题的策略。洗衣机有很多运动零件:旋转电机和传动带、固定滚筒和其他组件的弹簧。这些零件要么产生振动和噪声(声源),要么扩大特定频率(传递路径),因而会产生意外的噪声问题( 接收器端)。Siemens Simcenter 源- 传递路径- 接收体方法可以帮助理解这种动态化现象的根本原因。
所有组件都被标识为动态行为的函数并进行定性。理解其相互之间的关系以及临界频率和路径,可以帮助确定存在问题的组件,从而便于着手解决。这种系统化的方法可以通过影响测试和查看传递函数的方式轻松开始使 用。借助Simcenter Testlab 传 递 路 径 分 析 (TPA) 可 以获得产品完整动态行为更加详细的见解。
噪声形状
有些家用电器制造商则更胜一筹:一旦他们控制住噪声级别,就开始检查其设备的声音以及此声音是否能为最终用户所接受。按下开始按钮时的哔哔声、开门和关门以及洗衣机工作时溅水的声音,所有这一切应该共同交织成一种令人愉快的听觉体验。将生成的声音塑形为人耳喜欢的声音,这是声音质量工程的核心领域;

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图 4:Simcenter SCADAS XS

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图 5:Simcenter Testlab Neo
这一领域相对家用电器行业而言较新,但在汽车行业却已存在几十年之久。
声音质量工程过程包括录制不同的声音,这是由双声道录制设备完成的, 例如 Simcenter   SCADAS XS 硬件和双声道耳机。这些录制的声音可以使用 Simcenter   Testlab  Sound Quality 软件计算声音质量指标,或者使用 Simcenter Testlab 对一小组客户(称为 “听审测试”)运行一些听审测试。

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图 6:使用双声道耳机进行听审测试。
声音质量指标是客观的计算,旨在表达特定声音为人类所接受的水平。听审测试以主观的方式进行同样的操作,即向一组人重放已录制的声音, 这些人随后以电子形式报告他们对于声音的评估。但是,由于听审测试非常耗时,其目标就是找到声音指标和听审测试获得的结果之间完美结合的 “黄金公式”。
总而言之,结合使用不同测试方法可以保证家用电器的噪声水平和声音质量可控。对于与声音质量测试相关的所有方面 – 双声道录制、声音指标 和 听 审 测 试,Simcenter Testlab 软 件 和Simcenter SCADAS 平台可以提供专用工具和特定的用户界面,帮助用户高效完成这些任务。
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作者: suifengmianlai

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