散热风扇噪音测试、噪音来源及减少噪音方法

时间：2020-06-28

散热风扇噪音定义：

物理上常用的音量定义方式是声压音量，以dB为单位。但是定义风扇的噪音量时，以风扇发出来的噪音功率来定义较合适，一般通用的风扇噪音单位是db（A） 。 

噪音测试的方法：

依据ISO 3744， ISO 3745， ISO 7779，CNS 6753，JIS 8346测试规范。将风扇放置于背景噪音低于18.5db（A）之无响室中，待测风扇在自由空气中运转，距入风口一米处置一噪音计，测风扇的吸风面处，通过声音采集设备汇整测得数据及绘出数据与声压位准趋势图。
  

噪音测试:

 
待测风扇在自由空气中运转，距入风口一米处置一噪音计,规范如下:

1.风扇放平,麦克风对准风扇中心
2.量测麦克风到风扇的距离,卷尺对准扇框中心
3.检测麦克风到风扇的距离为1米时,如果读取噪音值小于背景值+10dB时需调整测试距离。

风扇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、风切噪音。
   
a.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。 

b.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。 

c.风切声：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。 
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**是对人耳忍耐限度的挑战。 

减少风扇噪音的方式：

1. 系统阻抗 (System Impedance)。一个机壳的入风口与出风口之间范围占全部系统阻抗的60%至80%，另外气流愈大，噪音相对愈高。系统阻抗愈高，冷却所需的气流愈大，因此为了将噪音降至较小，系统阻抗必须减至较低程度。

2. 风扇转速与尺寸。在满足散热的情况下，尽量选择转速低、尺寸大的风扇，一般转速低、尺寸大的风扇与高转速小的风扇相比，输送相同风量时的噪音小。
3. 容许温度。在一个系统内，散热风扇的冷却所需的风量与容许温度成反比，容许温度上升，必要的风量大幅度减少，所以稍微放宽强制温度上升的限制的话，必要的风量下降，噪音也会减少。
4. 振动。整个系统的重量很轻，或系统必须按照某种规定方式运作时，特别建议采用柔软的隔绝器材，以避免风扇振动的传递。
5. 电压。散热风扇电源电压的高低也是风扇噪音的主要来源，电压越高，旋转速度也越快，振动也越大，噪音也会随之增高。

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