CN104500904B - 高压充液管路一体化集成有源消声器 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种高压充液管路一体化集成有源消声器。主要包括圆筒形外壳，设置于外壳中间的基于管状压电陶瓷的作动器，上下游管段内侧的传感器，壳体与作动器管段之间的信号拾取和调理系统、功率放大系统、基于DSP的高速信号处理系统。本发明提供的是一种可用于高压充液管路、基于管状压电陶瓷作动器、高度一体化集成的有源消声器。该有源的管路消声器根据实时测量的管路内流噪声的频率、大小和相位提供反噪声去抵消管道内原有的噪声，因此它能适应噪声频率的变化，消声频带宽，消声效果良好。

Description

高压充液管路一体化集成有源消声器

技术领域

本发明涉及的是一种管路消声器，特别是一种用于有源的充液管路的一体化集成有源消声器。

背景技术

管路系统在各种工业领域中都有非常重要的应用，尤其在船舶工业领域，充液管路系统(如生活用水管路及冷却水管路等)普遍存在于各类船舶中，并发挥着重要的作用。但充液管路系统的振动噪声一直没有得到很好的控制，成为困扰人们的一道难题。在充液管路中安装消声器是应用最广泛的一种方法。传统的阻式或抗式消声器的消声频带和消声性能在结构确定以后就是确定的，无法适应由于泵运行工况的变化引起的管路系统噪声频率的变化。因此传统的消声器不能跟踪噪声频率的变化而达到最佳的消声效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降噪效果良好的高压充液管路一体化集成有源消声器。

本发明的目的是这样实现的：

包括外壳1、上游管段3、下游管段5，在外壳中间设置管状压电陶瓷作动器2，管状压电陶瓷作动器分别与上游管段3和下游管段5链接，上游管段3和下游管段5内侧分别设置上游管道压力脉动传感器4与下游管道压力脉动传感器6，外壳1与水管路之间形成一个空腔，所述空腔里面安装有信号拾取和调理系统7、功率放大系统8、处理信号系统9，信号处理系统9同时与信号拾取和调理系统7及功率放大系统8相连，外接电缆14与信号拾取和调理系统7、功率放大系统8、信号处理系统9同时连接，信号拾取和调理系统7同时与上游传感器4和下游传感器6连接，功率放大系统8与管状的压电陶瓷作动器2相连。

本发明还可以包括：

1、上游管段3和下游管段5上各带有一段凸台，上游传感器4安装在上游管段的凸台15内侧，环形布置；下游传感器6安装在下游管段的凸台17内侧，环形布置。

2、上游传感器4和下游传感器6与相应的凸台之间设置阻尼材料。

3、管状的压电陶瓷作动器2通过两个弹性连接件12、13分别与上游管段3和下游管段5连接。

4、信号拾取和调理系统7、功率放大系统8和处理信号系统9与外壳之间采用弹性安装。

5、所述管状压电陶瓷作动器2包括压电陶瓷管21，压电陶瓷管21封装在环氧树脂22内、固定在基座23上，外面安装有套管24，压电陶瓷管21由一根电缆25与外界连接。

本发明提供了一种可用于高压充液管路、基于管状压电陶瓷作动器、高度一体化集成的有源消声器。该有源的管路消声器根据实时测量的管路内流噪声的频率、大小和相位提供反噪声去抵消管道内原有的噪声，因此它能适应噪声频率的变化，消声频带宽，消声效果良好。

附图说明

图1是本发明的结构主剖视图。

图2是图1的A-A截面图。

图3是管状压电陶瓷作动器主剖视图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细的描述。

结合图1-图3，本发明的基于管状压电陶瓷作动器的高压充液管路一体化集成有源消声器包括外壳1，设置于外壳中间的管状压电陶瓷作动器2，上游管段3及其安装于其内侧的上游管道压力脉动传感器4，下游管段5及安装于其内侧的下游管道压力脉动传感器6，信号拾取和调理系统7,功率放大系统8,基于DSP的高速信号处理系统9，上下游连接法兰10、11，弹性连接12、13。

本发明通过两个法兰10、11安装在管道系统中；管状的压电陶瓷作动器2通过两个弹性连接12、13分别与上游管段3和下游管段5连接，这样可以隔离由于压电陶瓷作动器2工作时引起的管壁振动向上下游管段3、5的传递，以免污染上游传感器4和下游传感器6测量到的管内噪声信号；外壳1与水管路之间形成一个空腔，里面安装有信号拾取和调理系统7、功率放大系统8、基于DSP的高速处理信号系统9，三者与外壳之间采用弹性安装；基于DSP的高速信号处理系统9同时与信号拾取和调理系统7及功率放大系统8相连，外接电缆14与信号拾取和调理系统7、功率放大系统8、基于DSP的高速信号处理系统9同时连接，为三者供电和检测三者的工作状态；信号拾取和调理系统7同时与上游传感器4和下游传感器6连接，以测量上游和下游的管道内噪声，其测量到的信号传输给基于DSP的高速信号处理系统9，供其根据控制算法计算出相应的控制信号，控制信号传输给功率放大系统8，功率放大系统8与管状的压电陶瓷作动器2相连，以驱动作动器工作；上游传感器4安装在上游管段凸台15内侧，环形布置，上游传感器4与凸台15金属之间用阻尼材料16隔离，凸台15与外壳1之间、外壳1与上游管段3之间、凸台15与上游管段3之间均需满缝焊接，以防止管道内液体渗漏；同样，下游传感器6安装在下游管段凸台17内侧，环形布置，下游传感器6与凸台17金属之间用阻尼材料18隔离，凸台17与外壳1之间、外壳1与下游管段5之间、凸台17与下游管段5之间均需满缝焊接，以防止管道内液体渗漏。

本发明通过上下游连接法兰10、11串联在管路系统中。上游传感器4测量管道上游噪声信号，传给信号拾取和调理系统7，通过信号处理输出给基于DSP的高速信号处理系统9，作为控制系统的参考输入信号，同时下游传感器6测量管道下游噪声信号，传给信号拾取和调理系统7，通过信号处理输出给基于DSP的高速信号处理系统9，作为控制系统的误差信号。控制系统根据参考信号和误差信号，通过一定的控制算法计算出控制信号，控制信号由基于DSP的高速信号处理系统9输出给功率放大系统8，经过功率放大后驱动管状的压电陶瓷作动器2，作动器内的管状压电陶瓷产生变形作用于管内流体。这个作用在下游管段的传感器处产生与原管道内噪声等幅反相的噪声，从而控制了管道中下游的流噪声。

Claims (9)

1.一种高压充液管路一体化集成有源消声器，包括外壳(1)、上游管段(3)、下游管段(5)，其特征是：在外壳中间设置管状压电陶瓷作动器(2)，管状压电陶瓷作动器分别与上游管段(3)和下游管段(5)链接，上游管段(3)和下游管段(5)内侧分别设置上游管道压力脉动传感器(4)与下游管道压力脉动传感器(6)，外壳(1)与水管路之间形成一个空腔，所述空腔里面安装有信号拾取和调理系统(7)、功率放大系统(8)、处理信号系统(9)，信号处理系统(9)同时与信号拾取和调理系统(7)及功率放大系统(8)相连，外接电缆(14)与信号拾取和调理系统(7)、功率放大系统(8)、信号处理系统(9)同时连接，信号拾取和调理系统(7)同时与上游传感器(4)和下游传感器(6)连接，功率放大系统(8与管状的压电陶瓷作动器(2)相连。

2.根据权利要求1所述的高压充液管路一体化集成有源消声器，其特征是：上游管段(3)和下游管段(5)上各带有一段凸台，上游传感器(4)安装在上游管段的凸台(15)内侧，环形布置；下游传感器(6)安装在下游管段的凸台(17)内侧，环形布置。

3.根据权利要求1或2所述的高压充液管路一体化集成有源消声器，其特征是：上游传感器(4)和下游传感器(6)与相应的凸台之间设置阻尼材料。

4.根据权利要求1或2所述的高压充液管路一体化集成有源消声器，其特征是：管状的压电陶瓷作动器(2)通过两个弹性连接件(12、13)分别与上游管段(3)和下游管段(5)连接；信号拾取和调理系统(7)、功率放大系统(8)和处理信号系统(9)与外壳之间采用弹性安装。

5.根据权利要求3所述的高压充液管路一体化集成有源消声器，其特征是：管状的压电陶瓷作动器(2)通过两个弹性连接件(12、13)分别与上游管段(3)和下游管段(5)连接；信号拾取和调理系统(7)、功率放大系统(8)和处理信号系统(9)与外壳之间采用弹性安装。

6.根据权利要求1或2所述的高压充液管路一体化集成有源消声器，其特征是：所述管状压电陶瓷作动器(2)包括压电陶瓷管(21)，压电陶瓷管(21)封装在环氧树脂(22)内、固定在基座(23)上、外面安装有套管(24)，压电陶瓷管(21)由一根电缆(25)与外界连接。

7.根据权利要求3所述的高压充液管路一体化集成有源消声器，其特征是：所述管状压电陶瓷作动器(2)包括压电陶瓷管(21)，压电陶瓷管(21)封装在环氧树脂(22)内、固定在基座(23)上、外面安装有套管(24)，压电陶瓷管(21)由一根电缆(25)与外界连接。

8.根据权利要求4所述的高压充液管路一体化集成有源消声器，其特征是：所述管状压电陶瓷作动器(2)包括压电陶瓷管(21)，压电陶瓷管(21)封装在环氧树脂(22)内、固定在基座(23)上、外面安装有套管(24)，压电陶瓷管(21)由一根电缆(25)与外界连接。

9.根据权利要求5所述的高压充液管路一体化集成有源消声器，其特征是：所述管状压电陶瓷作动器(2)包括压电陶瓷管(21)，压电陶瓷管(21)封装在环氧树脂(22)内、固定在基座(23)上、外面安装有套管(24)，压电陶瓷管(21)由一根电缆(25)与外界连接。