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风扇噪音

噪音:

  噪音是各种设备越来越受到关注的指标。

  噪音即风扇工作过程中产生的“非乐音”声响。目前较为通行的测量标准为计权声级测量,通常采用A声级计权,常用单位:分贝(A)或dBA。

  A声级计权模拟人耳的听声规律,能够较好地反映人耳对噪声的强度与频率的主观感觉,据此制作电计算曲线计权网络,具有以下优点:

  1.使用单一的评价参数,方便;
  2.该曲线能较好地模拟人耳的听声特点;
  3.将主观因素与客观物理量恰当结合起来,可用于比较不同场合的噪声;
  4.可以用于做为噪声的评价标准。

  噪音的强度主要有声强与声压两种衡量方式,声强(声功率)是测量物体单位时间内发出的声音总能量,声压是测量人耳收到的噪音压强值,通常采用对数形式表示,是一种“相对级别”,故将测量仪器称为声级计。原理公式如下:

  声强级数:SIL=log(I/I0)(Bel/贝尔)=10 x log(I/ I0)(dB/分贝);
  其中I为测量声强,I0=10^(-12) W/m^2为最小可闻声强。

  声压级数:L=log(p^2/p0^2)(Bel/贝尔)=10 x log(p^2/p0^2)(dB/分贝);
  其中p为测量声压,p0为最小可闻声压,单位:N/m^2。

  由上式可见,0dB是人耳听力的阈值。120-130dB是一般人能承受的最大声音。一般人能够分辨的最小声音变化是3dB的声压或1.5dB的声强。3dB的声强增量相当于测得的声强加倍。而5dB的声强增量才使人听到的声音响度加倍。6dB增量相当于测得的声压加倍,而10dB的声压增量才使人听到声音响度加倍。

  一些典型环境噪音声级(声压)如下:
  安静的图书馆或耳语时约为30dB;
  一般家庭约为40dB;
  正常谈话约为60dB;
  商用卡车或火车约为90dB;
  喷气式飞机或起飞的火箭约为120dB;

  虽然喷气式飞机的dB值看来只是安静的图书馆的4倍,但由于采用了对数表示法,实际差距远不止于此。根据上文公式略加计算可知,两者测量声压的比值为p1/p2=10^(120/20)/10^(30/20)=10^6/10^1.5=10^4.5≈31622.78,即喷气式飞机的噪音对人耳造成的声压是安静图书馆中的31622.78倍!


  目前风扇厂家的风扇噪音测试多为声压测量,下文如无特别说明,所提到声级均为声压测量结果。工业标准测试是在背景噪音低于15dBA的静音室中,将风扇固定于减震支架之上,以声级计在风扇进风侧轴向距离1m的位置进行测量,或完全记录下工作噪音,进而进行详细分析。

噪音是风扇除性能之外,影响“适用性”的重要参数。长时间处于高声级噪音环境绝对是对人身体与精神的摧残!

  相关元素:

  风冷散热器的工作噪音主要有三个来源:轴承的摩擦与振动、扇叶的振动、风噪。

  1.轴承的摩擦与振动:不但产生噪音,而且影响性能,缩短器件寿命,降低能源利用效率,是产品设计中尽量解决的关键技术问题。

  2.扇叶的振动:一般采用塑料制作的风扇扇叶具有一定的韧性,可以承受一定程度的物理形变,同样也会在推动空气过程中因受力发生振动,但幅度一般较小。另一种较为严重的振动则是由于扇叶质量分布不均,质心与旋转轴心存在偏心距所致。当扇叶面积(质量)或偏心距较大的情况下,可能会带动风扇甚至散热器整体发生振动,进而波及整个机箱。如果发生此类现象,则应怀疑风扇品质与工作状态。

  3.风噪:流动的空气之间互相冲扰,与周围物体发生摩擦,叶片对气流的分离作用,周期性送风的脉动力等,都会产生噪音。空气流速越快,湍流越多,往往风噪也越大,而且会随着风速的提高呈加速度增大。普通的轴流风扇会在扇叶与外框间的空隙处产生反激气流,产生较大风噪的同时,更会对风量造成不利影响,也正因此出现了折缘、侧进风等改良设计。

  噪音的主要影响就体现在使用者的身心健康与安全之上,而与噪音相伴的振动则可能导致芯片磨损、接口松动、盘片划伤等危及使用的现象。

  选择风扇时,应当关注风扇的工作噪音,要求自然是越小越好。但厂家在产品参数中所提供的噪音数据,往往与实际使用中的效果存在一定差距,不可直接以之为准,这主要是由于工业标准测试方法与实际使用环境存在差别所致。

  1.首先,日常生活中的背景噪音远高于静音室中15dBA的背景噪音。一般城市,非靠近交通干道的居民小区,深夜的背景噪音在30~35dBA之间,而日间则在40~50dBA。

  2.其次,静音室内壁材料具有吸音、隔音的效果,于进风侧测量无法反映出风扇送出气流产生的声压,而实际使用中用户无法回避。

  3.再者,风扇单独工作与安装到散热片上的工作噪音差别巨大。有经验的用户都知道:风冷散热器的噪音大部分来自气流高速通过散热鳍片时产生的风噪与摩擦音,而风扇本身的工作噪音只占较小的一部分。多数散热器所标注的噪音也仅是所配风扇单独工作噪音,而非整体工作噪音,厂家没有明确说明则略有误导之嫌。

  4.此外,实际使用中用户与散热器风扇间的距离一般都在1m以内,如果再考虑到机箱的隔音效果、小房间内的回声等影响,具体情况难以判断。当然,这是任何“标准化”的测试都无法解决的问题,只能建议希望减轻噪音损害的用户不影响使用的同时尽量拉大与噪音源之间的距离,选用隔音效果更好机箱,房间装修时采用吸音材料。

  因此,为了更加接近用户在实际使用中的状态,秉持着OCER.net一贯的深刻、严谨的原则,我们在进行风冷散热器测试时,订立了一套自己的噪音测试标准:

  1.环境噪音低于35dBA,即日常生活能够达到的最低声级水平;

  2.对风冷散热器整体进行测试,如具风扇调速或类似功能则分别测量最高与最低转速时的噪音声级;

  3.风冷散热器平置于橡胶减震垫之上,与声级计距离保持50cm,之间无任何遮蔽物,反向距墙壁(无软性装饰材料)50cm,另两侧距墙壁3m以上;

  采用此套标准可以保证:用户实际使用中,只要不发生共振、异物阻塞等特殊情况,所需忍受的噪音声级最高水品不超过测量值。尽量不对读者造成误导——在测试中受到好评,实际使用却令人失望,甚至难以忍受。

  建立自己的标准是一回事,风扇标注的噪音参数也还有其意义所在——虽然与实际使用情况存在一定差别,但仍可作为参考数据,值得注意。

  根据经验:

  标称噪音低于27dBA的风扇,均可归入静音之列;标称噪音27~33dBA的风扇,勉强可算“安静”,但无法忽视其存在;标称噪音33~40dBA的风扇,单独工作已经令人感到嘈吵,配合散热片后更甚;标称噪音在40dBA之上的风扇,一般为强劲的“暴力”扇,本身工作噪音已不容小觑,搭配散热片后长期使用绝对是对人耳忍耐限度的挑战。

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