羅文，李嘉

（深圳市計(jì)量質(zhì)量檢測(cè)研究院，廣東深圳518000）

小型電源適配器噪聲測(cè)量方法研究

羅文1，李嘉2

（深圳市計(jì)量質(zhì)量檢測(cè)研究院，廣東深圳518000）

針對(duì)小型電源適配器產(chǎn)品噪聲的特點(diǎn)，提出了一種小型電源適配器的噪聲測(cè)試方法。介紹了該噪聲測(cè)試系統(tǒng)的原理和各個(gè)組成部分，并對(duì)小型電源適配器工作時(shí)產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行了測(cè)量，結(jié)合所測(cè)得的噪聲信號(hào)對(duì)電源適配器的噪聲特性進(jìn)行了研究，為小型電源適配器降噪設(shè)計(jì)改進(jìn)提供了一定的參考。

電源適配器；噪聲特性；測(cè)量方法

0 引言

電源適配器（Power Adapter）又被稱為外置電源，是一種小型便攜式電子設(shè)備和電子電器供電電源變換設(shè)備。在實(shí)際生活中，電子器件往往不可直接使用家用電力，因?yàn)榧矣秒娏?20 V的電源電壓，而普遍的電子產(chǎn)品一般所需的電源電壓為5～50 V左右。電源適配器的供電電壓變換能力可以讓我們方便、安全地使用這些電子產(chǎn)品。

隨著科技的發(fā)展，個(gè)人擁有的電子、電器產(chǎn)品的數(shù)量越來越多，而相應(yīng)的充電設(shè)備（電源適配器）的數(shù)量也在增加。電源適配器工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲，影響人們的健康生活。研究表明，噪聲可使人的情緒煩躁不安，出現(xiàn)注意力不集中、記憶力減退和頭暈失眠等癥狀。長(zhǎng)期在噪聲環(huán)境下工作和生活的人，不僅聽覺器官會(huì)受到損傷，而且神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)和胃腸系統(tǒng)都會(huì)有不良反應(yīng)，從而導(dǎo)致身體的抵抗能力減弱、健康水平下降。因此，電源適配器工作時(shí)所產(chǎn)生的噪聲問題引起了消費(fèi)者越來越多的投訴。為了解決這一問題，目前很多電源適配器生產(chǎn)商已經(jīng)開始在研發(fā)和生產(chǎn)過程中對(duì)噪聲采取相應(yīng)的措施進(jìn)行控制，以防止產(chǎn)品出現(xiàn)噪聲問題。基于此，針對(duì)電源適配器噪聲測(cè)量方法的研究就顯得尤為重要。

1 電源適配器噪聲產(chǎn)生的原因

電源適配器一般由外殼、電源變壓器和整流電路組成，其工作原理為將輸入的220 V交流通過變壓器變壓，經(jīng)過整流器變直流。小型電源適配器的變壓器是由鐵粉芯制成的、實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換的磁路裝置，變壓器在通電后產(chǎn)生磁通，磁通會(huì)導(dǎo)致鐵粉芯形變產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，從而發(fā)出擾人的噪聲。

2 小型電源產(chǎn)品噪聲測(cè)試現(xiàn)狀

各類電子產(chǎn)品的噪聲測(cè)量都應(yīng)遵循或參考有關(guān)測(cè)試規(guī)范進(jìn)行，這些規(guī)范包括但不限于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)規(guī)范和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前多數(shù)噪聲測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)都是針對(duì)高強(qiáng)噪聲產(chǎn)品制定的，該類型產(chǎn)品大多數(shù)都帶有散熱風(fēng)扇，所輻射的噪聲較大。YD/T 731-2008《通信用高頻開關(guān)整流器》和YD/T 1058-2007《通信用高頻開關(guān)電源系統(tǒng)》這兩份標(biāo)準(zhǔn)中列出的噪聲測(cè)試方法都是在距離樣品前方1 m處進(jìn)行測(cè)量，并且只需測(cè)得一個(gè)噪聲值。但是，小型電源產(chǎn)品適配器生產(chǎn)商參考該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行噪聲測(cè)試時(shí)，測(cè)得的噪聲值都很小，不能準(zhǔn)確地獲取被測(cè)樣品的噪聲頻譜特性，無助于產(chǎn)品噪聲的改善?；谝陨闲⌒碗娫串a(chǎn)品噪聲測(cè)試的現(xiàn)狀，本文對(duì)小型電源產(chǎn)品的噪聲測(cè)試方法進(jìn)行了研究。

3 噪聲測(cè)試

3.1 噪聲測(cè)試方法的來源

作為一個(gè)一線聲學(xué)測(cè)試工程師，筆者經(jīng)常會(huì)收到很多關(guān)于電源適配器噪聲的測(cè)試需求。在最開始時(shí)，客戶一般都要求參考現(xiàn)行的噪聲測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，雖然測(cè)得的產(chǎn)品噪聲值都非常小，但銷售出去的產(chǎn)品頻繁地被消費(fèi)者投訴存在噪音問題。針對(duì)該問題，筆者所在的實(shí)驗(yàn)室和產(chǎn)品生產(chǎn)商及時(shí)地溝通，在了解了產(chǎn)品的工作原理后，決定改變測(cè)試方法，縮短測(cè)試距離，增加測(cè)試方位，測(cè)試產(chǎn)品在任意狀態(tài)下的噪聲參數(shù)，最終獲取了產(chǎn)品可能產(chǎn)生的最大噪聲值，作為產(chǎn)品噪聲值。該方法最終獲得了客戶的認(rèn)可并作為后續(xù)的產(chǎn)品噪聲測(cè)試方案。

3.2 噪聲測(cè)試系統(tǒng)

噪聲測(cè)量是在聲場(chǎng)中指定的位置或區(qū)域內(nèi)進(jìn)行的。測(cè)量時(shí)，所使用的聲學(xué)儀器應(yīng)當(dāng)滿足測(cè)量目標(biāo)的精度要求。一個(gè)噪聲測(cè)量系統(tǒng)基本包含三大部分:接收部分、信號(hào)處理部分和指示記錄部分，其框架如圖1所示。

圖1 噪聲測(cè)量的基本系統(tǒng)

接收部分包括傳聲器和前置放大器，其中，傳聲器是一個(gè)能夠?qū)⒙曅盘?hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的換能元件，其作用是對(duì)聲信號(hào)進(jìn)行采集，它是整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的核心元件。信號(hào)處理部分一般由采樣系統(tǒng)和信號(hào)處理系統(tǒng)兩個(gè)基本系統(tǒng)組成。采樣系統(tǒng)是對(duì)傳聲器收集到的聲信號(hào)按一定的頻率進(jìn)行采樣，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的離散化、數(shù)字化的系統(tǒng)；信號(hào)處理系統(tǒng)則是通過中央數(shù)字處理器執(zhí)行各種運(yùn)算程序，對(duì)采樣得到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析的系統(tǒng)。指示記錄部分是指測(cè)量結(jié)果的顯示和記錄系統(tǒng)，主要通過指示儀表和記錄元件實(shí)現(xiàn)。本文中的噪聲測(cè)量系統(tǒng)主要由以下設(shè)備組成:

1）傳聲器——B&K 4189；

2）采樣系統(tǒng)和信號(hào)處理系統(tǒng)——B&K 3560C，B&K PULSE LabShop Version18.1.1.9；

3）指示儀表——HP計(jì)算機(jī)。

3.3 噪聲測(cè)試試驗(yàn)驗(yàn)證

a）測(cè)點(diǎn)方位布置

本文中闡述的測(cè)試方法參考了GB/T 18313-2001中關(guān)于信息技術(shù)設(shè)備和通信設(shè)備噪聲聲功率級(jí)半球形包絡(luò)測(cè)試方法，但是考慮到測(cè)試時(shí)間和成本因素，本測(cè)試方法將測(cè)量點(diǎn)減少至5個(gè)，傳聲器正對(duì)測(cè)試樣品幾何中心。測(cè)試距離可根據(jù)產(chǎn)品噪聲特性進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。測(cè)點(diǎn)位置如圖2所示。

圖2 測(cè)點(diǎn)位置示意圖和實(shí)物圖

b）測(cè)試聲場(chǎng)環(huán)境和測(cè)試儀器設(shè)置

測(cè)試聲場(chǎng)環(huán)境為半消聲室，其凈空尺寸的長(zhǎng)寬高為8.8 m× 4.8 m×3.2 m，背景噪聲小于10 dBA。測(cè)試環(huán)境比較理想，K1（背景噪聲修正系數(shù)）、K2（環(huán)境修正系數(shù)）系數(shù)均取0。

測(cè)試儀器設(shè)置:測(cè)試前后，均采用B&K 4231型聲校準(zhǔn)器對(duì)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)以保證測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

分析頻率范圍:100 Hz～20 kHz；

平均時(shí)間:30 s；

計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò):A計(jì)權(quán)。

c）測(cè)試結(jié)果

針對(duì)某型適配器在不同的測(cè)試距離的條件下測(cè)試噪聲，噪聲測(cè)試結(jié)果如表1所示，聲壓級(jí)頻譜曲線如圖3-4所示。

表1 不同測(cè)試距離下的噪聲測(cè)試結(jié)果

圖3 測(cè)試距離為10 cm時(shí)不同方位的聲壓級(jí)頻譜曲線

圖4 測(cè)試距離為100 cm時(shí)不同方位的聲壓級(jí)頻譜曲線

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

分析表1的測(cè)試結(jié)果可知，左側(cè)靠近電源適配器變壓器位置的變壓器所測(cè)得的噪聲值較大，并且為高頻噪聲。根據(jù)該類型產(chǎn)品的工作原理可以判定該產(chǎn)品的主要噪聲源器件為變壓器。比較測(cè)試距離為100 cm和10 cm時(shí)不同方位的聲壓級(jí)頻譜曲線可知，測(cè)試距離為100 cm時(shí)，聲壓級(jí)頻譜曲線平滑，而測(cè)試距離為10 cm時(shí)，聲壓級(jí)頻譜曲線在高頻部分出現(xiàn)明顯的尖峰，表明:如果測(cè)試距離太遠(yuǎn)，則將無法獲知該產(chǎn)品的噪聲頻譜特性。

5 結(jié)束語

為了獲得小型電源適配器產(chǎn)品的噪聲特性，本文對(duì)其噪聲測(cè)試方法進(jìn)行了研究。并對(duì)該測(cè)試方案采集的電源適配器輻射噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，了解了電源適配器工作時(shí)的噪聲特性，為電源適配器生產(chǎn)商提供了有效的噪聲測(cè)試方案，并對(duì)后續(xù)電源類產(chǎn)品的降噪設(shè)計(jì)的改進(jìn)提供了一定的參考。

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Research on the Noise Measurement Method of Small Power Adapter

LUO Wen，LI Jia
（SMQ，Shenzhen 518000，China）

Aiming at the noise characteristics of small power adapter，a noise measurement method of small power adapter is put forward.The principle of the noise test system and its components are introduced，and the noise generated by the operation of the small power adapter is measured.Besides，combining with the measured noise signal，the noise characteristics of the power adapter are studied，which provides some reference for the improvement of the noise reduction design of the small power adapter.

power adapter；noise characteristic；measurement method

TM 937.4

A

：1672-5468（2017）02-0049-04

10.3969/j.issn.1672-5468.2017.02.011

2016-08-26

2016-08-27

羅文（1990-）男，湖南耒陽人，深圳市計(jì)量質(zhì)量檢測(cè)研究院助理工程師，主要從事有關(guān)聲學(xué)振動(dòng)儀器計(jì)量和產(chǎn)品聲學(xué)檢測(cè)工作。