微型泵噪声分析与控制

噪声污染是环境污染的一种，与水污染、大气污染、固体污染是世界范围内最主要的环境问题。从物理学上讲，噪声是发生体做无规则振动时发出的声音，通过空气或其他弹性介质传到人耳。从生理学上讲，凡是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音，以及对人们要听的声音产生干扰的声音都是噪声。人耳可以听到的频率是20Hz～20000Hz。噪声会引起人烦躁，降低工作效率，危害人身体和心理健康，各国对于噪声的控制越来越重视。微型泵是仪器仪表的常用部件，广泛运用于科研、医疗领域。科研、医疗单位对于噪声控制要求较为严格。例如我国医院管理标准要求手术室噪声不高于38dB。而医疗器械是手术室主要的噪声源，有的呼吸机、吸引器噪声高达70dB以上。减少手术室的噪声污染是现代医学发展的必然。随着客户对于泵的噪声问题日益重视，降低微型泵的噪声已经成为生产厂家重要的努力方向。

海汛微型真空泵、微型气泵、微型水泵（微型真空水泵）是隔膜泵的一种，它是利用电机驱动薄膜往复运动产生真空，从而吸入和压出流体。其运动机构与输送介质完全隔离、对介质无污染；非动密封，无泄漏；可靠性好；体积小、重量轻；具有自吸能力；不怕空转；无需润滑保养。微型真空水泵无需灌泵，既能抽气又能抽水，不怕干转。微型泵的诸多优点使它在仪器仪表行业得到了广泛运用。

从源头上看，微型泵的噪声主要分为：流体动力性噪声、机械运动部件的机械性噪声和电机噪声三部分。

流体动力性噪声是微型泵工作时产生流体压力的变化，激发泵体、阀和管道等部件振动，向外界辐射出的噪声。微型泵的流体动力性噪声属于中、低频噪声。进气口噪声是宽频带连续谱，其基频可用公式f=2n/60（n为每分钟转速）计算。除了基频外还有高频谐波，但高频谐波声级比基频声级要低。转速越高，流量越大，进气口噪声越大。排气口噪声也是一种宽频带连续谱。转速越高，流量越大，排气口噪声越大。连接不同长度的气管，进气口和排气口噪声会变化。微型真空水泵噪声产生的原因比较复杂。水流对薄膜、泵腔和阀门的压力快速变化以及水流与泵体摩擦会产生噪声。微型真空水泵产生的噪声属于低频噪声。流体动力性噪声是由真空泵工作原理决定的，需要优化泵体设计，以降低噪音。

机械性噪声产生于泵内部薄膜的振动、轴承摩擦、曲轴和连杆的偏心运动、单向阀的撞击等。这类噪声带有随机性，呈现宽频特性。在主动降噪方面，需要对材质选择、设计、部件加工精度、平衡性等方面加以改进。

电机也是微型真空泵的主要噪声源，电机噪声主要有:电磁噪声、机械噪声。电磁噪声主要是电机中周期变化的径向电磁力或不平衡的磁拉力使铁心发生磁致伸缩和振动所引起。当激振力和固有频率共振时，即使电磁力很小也会产生很大的噪声。应注意避开它们的共振频率。机械噪声是电机噪声最主要部分，来源于轴承噪声、转子不平衡及装配偏心等。有刷电机的碳刷也会引起噪声。对于噪声要求特别严格的电机，应选用高品质的轴承。可采用无刷电机消除电刷噪声。电机铁壳越厚，振幅越小，能吸收振动能量，屏蔽声音传播。经实验，如果铁壳增厚不多，对dB改善不明显。

除了微型泵自身的噪声外，使用时连接的管道系统也可能产生较大噪声。流体在管道内快速流动时，周期性的压力变化、流体与管壁摩擦会产生噪声，穿透管壁传播到外界。尤其是排气的脉动，会激励管道系统，形成多个噪声源。泵体的振动还会直接传递到管道。在泵进出口用软管连接能减小泵体对管道传播的振动。管道噪声主要和压力波动的大小、频率、流体的性质和流速流态，还和管道材质、阻力元件有关。降低管道内的流速是控制噪音的有效方法。增大壁厚也能降低噪音，但效果不明显。

在实践中，噪声一般用吸声、隔声和消声3种办法来控制。吸声是部分声波能量被物体吸收转化为其他能量而降低噪声，这种技术主要用于室内空间。隔声是把产生噪声的机器设备封闭在一个小的空间，或把噪声源与支架的连接由刚性连接改为弹性连接，使噪声在传播过程中受到很大的衰减或使物体的振动减小。隔声屏障和隔声罩是主要的两种隔声设计。消声器是一种既能使气流通过又能有效地降低噪声的设备。

消声器主要分为：阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合式消声器、微穿孔板消声器、小孔消声器和有源消声器这六大类。

阻性消声器是利用多孔吸声材料来降低噪声的，把吸声材料固定在气流通道的内壁上或按照一定方式在管道中排列。

抗性消声器是通过管道截面的突变处或旁接共振腔等引起阻抗的改变而产生声能的反射、干涉，从而降低由消声器向外辐射的声能。

阻抗复合式消声器是将阻性消声器和抗性消声器的消声原理通过适当结构组合而成，兼有两者的消声特性。

微穿孔板消声器的孔径在1mm以下，其声阻比一般穿孔板大大增加，低的孔隙率能增加吸声频带的宽度，合适的板后深度能改善共振吸声峰的位置。

小孔消声器是使气流经过小孔，喷气噪声的频谱会移向高频，使频谱中的可听声成分降低，从而减少噪声对人的干扰和伤害。

有源消声器是用电脑控制电子发声器产生一种与需消噪声的频率、强度相合，但相位相反的干涉声波来消除噪声。消声器常用来降低各种空气动力设备的进出口或沿管道传递的噪声。

成都海汛流体科技有限公司精心优化微型泵结构设计，选用高品质材料，制造过程中严格控制加工精度、减小配合间隙，有效降低了微型泵的噪声。采用了优质无刷电机，不仅具有长寿命、无杂波干扰、能方便可靠调节流量、能输出转速反馈信号等优点，噪声低于普通电机。选用高品质的微型泵，有利于减少噪音。海汛微型泵均配有可旋转的柔性减振支架，隔绝泵体的振动并方便用户的安装。海汛公司还设计了微型泵专用消声器，运用先进的多重消声原理，压力损失小，降噪效果好。在泵的进、出口都安装专用消声器则效果更佳。有的微型泵型号可选配与泵一体化的消音器。用户在使用微型泵时，整个系统的噪声还与气路的各种元件有关。在允许条件下，降低管道内流速能有效地降噪。使用海汛调速微型泵可以根据需要灵活地调节泵转速和流量，降低噪音。在管路中安装缓冲罐，消除管路内压力和流量的脉动，减小管路振动，降低系统噪音。除了降低噪声的强度外，还可以改变它的频率，避开人耳敏感的区域。在微型气泵的排气口或抽气口接长一点的管道，并且故意弯曲、盘绕，改变内径等方法都可以改变噪声的大小、频率。对于密闭容器抽气时，随着容器的真空度变大，气流噪音将逐渐减少。对于密闭容器打气时，随着容器的压力变大，气流噪音将逐渐减少。

实际使用中用户的管道系统各不相同，需要对气路系统整体调试才能得到最好的降噪效果。