CN105048867A - 一种中央空调送风管降噪声电转化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及噪声控制与利用领域，特别涉及一种中央空调送风管降噪声电转化装置。本发明的中央空调送风管降噪声电转化装置包括噪声吸收单元，声频跟踪单元和声电转化单元，所述噪声吸收单元和声频跟踪单元连接，所述声电转化单元设置在声频跟踪单元内，所述声电转化单元外接电压输出电路，所述声频跟踪单元安装在中央空调送风管外壁。优点：利用亥姆霍兹共鸣器的共振特点，通过压电陶瓷将风管的噪声能量转化为电能，既减小了空调风管噪声又产生了电能，此外，声频跟踪单元可增加可利用的噪声的频谱宽度。

Description

一种中央空调送风管降噪声电转化装置

技术领域

本发明涉及噪声控制与利用领域，特别涉及一种中央空调送风管降噪声电转化装置。

背景技术

中央空调工作时，送风管路会产生一定的噪声，影响了人们的生活与工作。本装置通过检测环境噪声中相对集中的噪声频段，自动改变亥姆霍兹共鸣器颈部的长度，以改变亥姆霍兹共鸣器的固有频率，使腔体颈部产生共振，使压电陶瓷片产生更高的电压，串联输出。本装置可以很好的降低风管噪声，甚至可以将噪声能量转化为电能并加以利用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种中央空调送风管降噪声电转化装置，有效的解决了目前中央空调送风管送风过程中，噪音污染严重，且能耗较大的缺陷。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种中央空调送风管降噪声电转化装置，包括噪声吸收单元，声频跟踪单元和声电转化单元，上述噪声吸收单元和声频跟踪单元连接，上述声电转化单元设置在声频跟踪单元内，上述声电转化单元外接电压输出电路，上述声频跟踪单元安装在中央空调送风管外壁。

作为优化，上述声频跟踪单元包括上圆筒形电磁线圈、下圆筒形电磁线圈、圆筒导管，调节弹簧、控制器和音频传感器，上述圆筒导管上端套设于上圆筒形电磁线圈内并可沿上圆筒形电磁线圈上下移动，上述圆筒导管下端套接固定在下圆筒形电磁线圈内，上述调节弹簧套设在圆通导管外，且两端分别与上圆筒形电磁线圈和下圆筒形电磁线圈接触配合，上述控制器输出端通过线路分别连接上圆筒形电磁线圈和下圆筒形电磁线圈，上述控制器输入端通过线路连接音频传感器，上述噪声吸收单元连接圆筒导管，上述声电转化单元设置在圆筒导管内，上述上圆筒形电磁线圈安装在中央空调送风管外壁。

作为优化，上述噪声吸收单元为亥姆霍兹共鸣器腔体，该亥姆霍兹共鸣器腔体包括颈部和设置在颈部下端的球形腔体，上述颈部上端插接在上述圆筒导管下端。

作为优化，上述声电转化单元包括若干压电陶瓷片，若干上述压电陶瓷片均匀镶嵌在上述圆筒导管内壁，且若干上述压电陶瓷片之间通过线路串联，且上述串联的若干压电陶瓷片两端分别通过线路外接电压输出电路。

作为优化，上述球形腔体设置有正负极接线柱，上述若干压电陶瓷片串联的一端通过线路连接上述正负极接线柱，另一端外接电压输出电路，上述正负极接线柱通过线路外接电压输出电路。

本发明的有益效果是：利用亥姆霍兹共鸣器的共振特点，通过压电陶瓷将风管的噪声能量转化为电能，既减小了空调风管噪声又产生了电能，此外，声频跟踪单元可增加可利用的噪声的频谱宽度。

附图说明

图1为本发明的中央空调送风管降噪声电转化装置的结构示意图；

图2为本发明的中央空调送风管降噪声电转化装置的电路图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、上圆筒形电磁线圈，2、下圆筒形电磁线圈，3、圆筒导管，4、调节弹簧，5、颈部，6、球形腔体，7、控制器，8、音频传感器，9、正负极接线柱，10、压电陶瓷片。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例：如图1和2所示，本实施例的中央空调送风管降噪声电转化装置包括噪声吸收单元，声频跟踪单元和声电转化单元，上述噪声吸收单元和声频跟踪单元连接，上述声电转化单元设置在声频跟踪单元内，上述声电转化单元外接电压输出电路，上述声频跟踪单元安装在中央空调送风管外壁。

上述声频跟踪单元包括上圆筒形电磁线圈1、下圆筒形电磁线圈2、圆筒导管3，调节弹簧4、控制器7和音频传感器8，上述圆筒导管3上端套设于上圆筒形电磁线圈1内并可沿上圆筒形电磁线圈1上下移动，上述圆筒导管3下端套接固定在下圆筒形电磁线圈2内，上述调节弹簧4套设在圆通导管3外，且两端分别与上圆筒形电磁线圈1和下圆筒形电磁线圈2接触配合，上述控制器7输出端通过线路分别连接上圆筒形电磁线圈1和下圆筒形电磁线圈2，上述控制器7输入端通过线路连接音频传感器8，上述噪声吸收单元连接圆筒导管3，上述声电转化单元设置在圆筒导管3内，上述上圆筒形电磁线圈1安装在中央空调送风管外壁。

上述噪声吸收单元为亥姆霍兹共鸣器腔体，该亥姆霍兹共鸣器腔体包括颈部5和设置在颈部下端的球形腔体6，上述颈部5上端插接在上述圆筒导管3下端。

上述声电转化单元包括若干压电陶瓷片10，若干上述压电陶瓷片10均匀镶嵌在上述圆筒导管3内壁，且若干上述压电陶瓷片10之间通过线路串联，且上述串联的若干压电陶瓷片10两端分别通过线路外接电压输出电路。

上述球形腔体6设置有正负极接线柱9，上述若干压电陶瓷片10串联的一端通过线路连接上述正负极接线柱9，另一端外接电压输出电路，上述正负极接线柱9通过线路外接电压输出电路。

上述电压输出单元为一电路，采用最大功率跟踪控制法和PWM调制方式，其输入端分别接压电陶瓷片组引出腔体外的正负极接线柱9。输出口接储能设备。

上述噪声收集单元，工作过程如下：当受到中央空调风管中声波的作用时，亥姆霍兹共鸣器的颈内的空气振动，而空腔内的空气对之产生恢复力。在声波波长远大于共鸣器几何尺度的情形下，可以认为共鸣器内空气振动的动能集中于颈部5内空气的运动，势能仅与容器内空气的弹性形变有关。这样，这个共鸣器是由颈部5内空气有效质量和球形腔体6内空气弹性组成的一维振动系统，因而对作用声波有共振现象。其固有频率为：

$f=\frac{C}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{S}{lV}}$

式中f是亥姆霍兹共鸣器的共振频率，с是声速，S是颈或开口的截面积,l是颈的长度,V是容器的容积。

上述声频跟踪单元，工作过程如下：音频传感器8检测出噪声频率相对集中的范围，将信号送至控制器7，控制器输出控制信号电流至上、下圆筒形电磁线圈1、2，当音频传感器8检测出声频率增大时，控制器7增大电流输出，使上、下圆筒形电磁线圈1、2之间的电磁作用力增大，下圆筒形电磁线圈2克服调节弹簧4弹力，带着球形腔体6与圆筒导管3沿上圆筒形电磁线圈1上移，直至电磁作用力与调节弹簧4弹力相等，过程中电流减小，使亥姆霍兹共鸣器的固有频率增大到与环境声频率大致相当，同理，到环境噪声频率减小，共鸣器固有频率也相应减小。

上述声电转化单元，工作过程如下：噪声在亥姆霍兹共鸣器的颈部5共振时，颈部5空气有最大的振动速率，颈部5的压电陶瓷片10在空气振动产生的压力作用下，通过压电效应产生一个电势，将足够多的压电陶瓷片10串联起来，就会产生一个可观的电压，完成了声能与电能的转化。

上述电压输出单元，工作过程如下：输出电路采用最大功率跟踪控制器，通过直流变换电路和寻优跟踪控制程序，使声电电池方阵始终工作在最大功率点附近。同时采用PWM调制方式，使充电电流成为脉冲电流，以减少蓄电池的极化，提高效率。

本发明的噪声发电装置具体工作原理如下：当受声波的作用时，亥姆霍兹共鸣器的颈部5内的空气振动，而球形腔体6内的空气对之产生恢复力。共鸣器内空气振动的动能集中于颈部5内空气的运动，颈部空气有最大的振动速率，颈部的压电陶瓷片10在空气振动产生的压力作用下，通过压电效应产生一个电势，将足够多的压电陶瓷片10串联起来，就会产生一个可观的电压，完成了声能与电能的转化，以便输出；同时，音频传感器8检测出噪声频率相对集中的范围，将信号送至控制器7，控制器输出控制信号电流至上、下圆筒形电磁线圈1、2，当音频传感器8检测出声频率增大时，控制器7增大电流输出，使上、下圆筒形电磁线圈1、2之间的电磁作用力增大，下圆筒形电磁铁2克服调节弹簧4弹力，带着球形腔体6与圆筒导管3沿上圆筒形电磁线圈1上移，直至电磁作用力与调节弹簧4弹力相等，过程中电流减小，使亥姆霍兹共鸣器的固有频率增大到与环境声频率大致相当。同理，到环境噪声频率减小，共鸣器固有频率也相应减小，输出电路采用最大功率跟踪控制器，通过直流变换电路和寻优跟踪控制程序，使声电电池方阵始终工作在最大功率点附近。同时采用PWM调制方式，使充电电流成为脉冲电流，以减少蓄电池的极化，提高效率。

本发明的中央空调送风管降噪声电转化装置利用亥姆霍兹共鸣器的共振特点，通过压电陶瓷将风管的噪声能量转化为电能，既减小了空调风管噪声又产生了电能，此外，声频跟踪单元可增加可利用的噪声的频谱宽度

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种中央空调送风管降噪声电转化装置，其特征在于：包括噪声吸收单元，声频跟踪单元和声电转化单元，所述噪声吸收单元和声频跟踪单元连接，所述声电转化单元设置在声频跟踪单元内，所述声电转化单元外接电压输出电路，所述声频跟踪单元安装在中央空调送风管外壁。

2.根据权利要求1所述的一种中央空调送风管降噪声电转化装置，其特征在于：所述声频跟踪单元包括上圆筒形电磁线圈(1)、下圆筒形电磁线圈(2)、圆筒导管(3)，调节弹簧(4)、控制器(7)和音频传感器(8)，所述圆筒导管(3)上端套设于上圆筒形电磁线圈(1)内并可沿上圆筒形电磁线圈(1)上下移动，所述圆筒导管(3)下端套接固定在下圆筒形电磁线圈(2)内，所述调节弹簧(4)套设在圆通导管(3)外，且两端分别与上圆筒形电磁线圈(1)和下圆筒形电磁线圈(2)接触配合，所述控制器(7)输出端通过线路分别连接上圆筒形电磁线圈(1)和下圆筒形电磁线圈(2)，所述控制器(7)输入端通过线路连接音频传感器(8)，所述噪声吸收单元连接圆筒导管(3)，所述声电转化单元设置在圆筒导管(3)内，所述上圆筒形电磁线圈(1)安装在中央空调送风管外壁。

3.根据权利要求2所述的一种中央空调送风管降噪声电转化装置，其特征在于：所述噪声吸收单元为亥姆霍兹共鸣器腔体，该亥姆霍兹共鸣器腔体包括颈部(5)和设置在颈部下端的球形腔体(6)，所述颈部(5)上端插接在所述圆筒导管(3)下端。

4.根据权利要求3所述的一种中央空调送风管降噪声电转化装置，其特征在于：所述声电转化单元包括若干压电陶瓷片(10)，若干所述压电陶瓷片(10)均匀镶嵌在所述圆筒导管(3)内壁，且若干所述压电陶瓷片(10)之间通过线路串联，且所述串联的若干压电陶瓷片(10)两端分别通过线路外接电压输出电路。

5.根据权利要求4所述的一种中央空调送风管降噪声电转化装置，其特征在于：所述球形腔体(6)设置有正负极接线柱(9)，所述若干压电陶瓷片(10)串联的一端通过线路连接所述正负极接线柱(9)，另一端外接电压输出电路，所述正负极接线柱(9)通过线路外接电压输出电路。