CN106802238A - 测量消音器传递损失的装置及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测量消音器传递损失的装置，包括进气口、风机、上游测试管道、下游测试管道、至少两个上游传声器、至少两个下游传声器、扬声器和尾端消声器；所述进气口与所述风机的一端连接；所述上游测试管道的一端与所述风机的另一端连接；所述上游测试管道的另一端与所述下游测试管道的一端之间连接有被测消音器；所述上游传声器安装在所述上游测试管道上；所述下游传声器安装在所述下游测试管道上；所述扬声器安装在所述上游测试管道和/或所述下游测试管道上；所述尾端消声器与所述下游测试管道的另一端可选择连接。本发明还公开了一种测量方法。本发明能够测试带气流工况的消声器声学性能，测量结果更接近实际工况、更加准确。
Description
技术领域
本发明涉及汽车进排气消声领域，尤其涉及一种测量消音器传递损失的装置及测量方法。
背景技术
随着消费者对汽车舒适性要求的不断提高，汽车进排气噪声在汽车噪声中占有相当大的比重，并且随着涡轮增压发动机的普及，进排气系统噪声所占的比例有所提高，在控制进排气噪声的措施中，安装消声器能有效衰减其噪声能量，进排气消声器的设计至关重要。
目前进排气消声器的声学调试主要在整车上进行，以进气口和排气尾管口处的噪声特性为调试目标，根据这些特性来选择系统中的消音元件，工程车辆占用时间长，而且工程车的造车成本很高。
在设计进气消音器或者排气消音器时，消音器往往用于降低某个频率或者某个频段的噪声，所以测试消音器的声学效果非常重要。传递损失一般用来评价消音器的声学性能，是消声器单独具有的属性，与管道系统和噪声源无关，传递损失是消声器入口处入射声功率级与出口处透射声功率级之差。以传递损失作为目标调试消音器可以减少工程车辆的使用时间，降低企业成本。
目前进排气传递损失测量装置主要是不考虑带气流的工况，而不带气流工况的声学性能与带气流工况的声学性能相差甚远，特别是对于阻抗复合型消声器，如带穿孔板消声器，依据不带气流工况的声学性能调试会对整车进排气声学性能产生偏差。
因此，有必要设计一种更接近实际工况、测量结果更准确的测量消音器传递损失的装置及测量方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种更接近实际工况、测量结果更准确的测量消音器传递损失的装置及测量方法。
本发明提供一种测量消音器传递损失的装置，包括进气口、风机、上游测试管道、下游测试管道、至少两个上游传声器、至少两个下游传声器、扬声器和尾端消声器；
所述进气口与所述风机的一端连接；
所述上游测试管道的一端与所述风机的另一端连接；
所述上游测试管道的另一端与所述下游测试管道的一端之间连接有被测消音器；
所述上游传声器安装在所述上游测试管道上；
所述下游传声器安装在所述下游测试管道上；
所述扬声器安装在所述上游测试管道和/或所述下游测试管道上；
所述尾端消声器与所述下游测试管道的另一端可选择连接。
进一步地，所述扬声器包括上游扬声器和下游扬声器，所述上游扬声器安装在所述上游测试管道上，所述下游扬声器安装在所述下游测试管道上。
进一步地，所述风机与所述上游测试管道之间依次连接有稳压箱和风机消声器。
进一步地，所述上游测试管道中安装有上游压力传感器。
进一步地，所述下游测试管道中安装有下游压力传感器。
进一步地，所述上游测试管道与所述被测消音器之间通过上游适配器连接；所述下游测试管道与所述被测消音器之间通过下游适配器连接。
本发明还提供一种使用上述任意一种测量消音器传递损失的装置的测量方法，包括以下步骤：
将所述被测消音器的进气端与所述上游测试管道连接，将所述被测消音器的出气端与所述下游测试管道连接；
不安装所述尾端消声器；
开启所述风机，所述扬声器发出所需频率范围的步进扫频信号；
测试所述上游传声器和所述下游传声器的声压；
安装所述尾端消声器；
再次开启所述风机，所述扬声器再次发出所需频率范围的步进扫频信号；
再次测试所述上游传声器和所述下游传声器的声压；
根据两次测试的所述上游传声器和所述下游传声器的声压计算所述被测消音器的传递损失。
进一步地，所述被测消音器为排气消音器，所述扬声器安装在所述上游测试管道上。
进一步地，所述被测消音器为进气消音器，所述扬声器安装在所述下游测试管道上。
进一步地，所述扬声器包括上游扬声器和下游扬声器，所述上游扬声器安装在所述上游测试管道上，所述下游扬声器安装在所述下游测试管道上；
当所述被测消音器为排气消音器时，所述上游扬声器开启，所述下游扬声器关闭；
当所述被测消音器为进气消音器时，所述下游扬声器开启，所述上游扬声器关闭。
采用上述技术方案后，具有如下有益效果：
本发明由于利用风机模拟带气流工况，能够测试带气流工况的消声器声学性能，测量结果更接近实际工况、更加准确。
附图说明
参见附图，本发明的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是本发明实施例一的测量消音器传递损失的装置的结构示意图；
图2是本发明实施例二的测量消音器传递损失的装置的结构示意图；
图3是本发明实施例三的测量消音器传递损失的装置的结构示意图；
图4是本发明实施例四的测量排气消音器传递损失的装置的测量方法中第一次测试时的工作原理图；
图5是本发明实施例四的测量排气消音器传递损失的装置的测量方法中第二次测试时的工作原理图；
图6是本发明实施例四的测量排气消音器传递损失的装置的测量方法的流程图；
图7是本发明实施例五的测量进气消音器传递损失的装置的测量方法中第一次测试时的工作原理图；
图8是本发明实施例五的测量进气消音器传递损失的装置的测量方法中第二次测试时的工作原理图；
图9是本发明实施例五的测量进气消音器传递损失的装置的测量方法的流程图。
附图标记对照表：
1-进气口 2-风机 3-稳压箱
4-风机消声器 5-上游压力传感器 6-上游扬声器
7-上游测试管道 8-上游适配器 9-被测消音器
10-下游适配器 11-下游测试管道 12-下游压力传感器
13-下游扬声器 14-尾端消声器 15-上游传声器
16-上游传声器 17-上游传声器 18-下游传声器
19-下游传声器 20-下游传声器
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。
容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或视为对发明技术方案的限定或限制。
在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
实施例一：
实施例一中，如图1所示，测量消音器传递损失的装置，包括进气口1、风机2、上游测试管道7、下游测试管道11、三个上游传声器(15、16、17)、三个下游传声器(18、19、20)、上游扬声器6和尾端消声器14；
进气口1与风机2的一端连接；
上游测试管道7的一端与风机2的另一端连接；
上游测试管道7的另一端与下游测试管道11的一端之间连接有被测消音器9；
上游传声器(15、16、17)安装在上游测试管道7上；
下游传声器(18、19、20)安装在下游测试管道11上；
上游扬声器6安装在上游测试管道7上；
尾端消声器14与下游测试管道11的另一端可选择连接。
具体为，实施例一的测量消音器传递损失的装置，从左向右依次包括进气口1、风机2、稳压箱3、风机消声器4、上游压力传感器5、上游扬声器6、上游传声器(15、16、17)、上游测试管道7、上游适配器8、被测消音器9、下游适配器10、下游测试管道11、下游传声器(18、19、20)、下游压力传感器12、尾端消声器14。
其中，
风机2：风机2通过进气口1吸入气体，并将产生气流，将气流送入右侧的管路中，用于模拟带气流的实际工况。
稳压箱3：由于风机2会产生脉动波动，稳压箱3将风机2的气流波动和噪声降低到一定范围，最大程度降低对测量消音器传递损失的装置的影响。
风机消声器4：风机消声器4与稳压箱3直接连接，用于消除风机2产生的噪声。
上游压力传感器5：由于测量消音器传递损失的装置中有背压，上游压力传感器5用来测试背压。
上游扬声器6：被测消音器9为排气消声器，上游扬声器6发出所需频率范围的步进扫频信号。
上游传声器(15、16、17)：传声器为麦克风，用于采集噪声。
上游测试管道7：上游测试管道7的左端与风机消声器4连接，右端与上游适配器8连接，上游测试管道7上安装有上游压力传感器5、上游扬声器6和上游传声器(15、16、17)。
上游适配器8：上游适配器8用于连接上游测试管道7与被测消音器9。
被测消音器9：实施例一中被测消音器9为排气消声器。
下游适配器10：下游适配器10用于连接被测消音器9和下游测试管道11。
下游测试管道11：下游测试管道11的左端与下游适配器10连接，右端与尾端消声器14连接，下游测试管道11上安装有下游压力传感器12和下游传声器(18、19、20)。
下游传声器(18、19、20)：传声器也为麦克风，用于采集噪声。
下游压力传感器12：下游压力传感器12用来测试背压，气流经过被测消音器9后，与上游压力传感器5位置的压力不一样。
尾端消声器14：本实施例中由于使用两负载法来测量，两负载法是基于传递矩阵方法通过改变出口阻抗边界条件和调整声源的安装位置来计算传递损失。不安装尾端消声器14和安装尾端消声器14是两种出口阻抗边界条件。尾端消声器14与下游测试管道11的另一端可选择连接是指为了实现两种不同的出口阻抗边界调节，尾端消声器14可以与下游测试管道11的另一端连接，也可以不连接。
测量消音器传递损失常用方法还有：声波分解法、两声源法及脉冲法。
声波分解法是根据声波分解原理，将安装在消声器上下游管道的传声器将入射声波和透射波分解出来，通过求出入射波能量和透射波能量来计算出传递损失，此方法测量简单，其缺点是要求消声器下游管道末端为无反射端，很难实现整个测量频率范围内完全的无反射。
两声源法也是基于传递矩阵方法通过改变出口阻抗边界条件和调整声源的安装位置来计算传递损失，但需要两个声源。
脉冲法属于瞬态测试方法，原理简单，要求上下游管道都没有反射，需要较长的上下游管道，很难实现。
本实施例中，风机2为罗茨风机，风机2提供最大出口压力大于50kpa，风机2提供的最大出口流量大于350g/s，风机2可用变频器控制实现不同的流量工况。
较佳地，扬声器频响特性能确保在50～4000Hz频率范围内声压级可以达到120dB，扬声器旁支管道稳压设计保证气流对扬声器的纸盆发声无影响。
本实施例中，上游测试管道7和下游测试管道11的直径48mm，壁厚10mm，由铝合金材料制成。
本实施例中，上游传声器16与上游传声器17安装孔的间距为38mm,上游传声器15与上游传声器17安装孔间距为330mm,下游传声器18和下游传声器19安装孔的间距与上游传声器16和上游传声器17安装孔的间距相同,下游传声器18和下游传声器20安装孔间距与上游传声器15与上游传声器17安装孔间距相同。
可选地，上游传声器还可以为两个，或更多，下游传声器也可以为两个，或更多。
可选地，传声器为1/4英寸压力场麦克风。
实施例一用于测量排气消声器的传递损失，风机2产生气流后，进入上游测试管道7，上游扬声器6发声，测试上游传声器(15、16、17)和下游传声器(18、19、20)的声压，最后通过计算得到传递损失。
实施例二：
实施例二中，如图2所示，与实施例一的区别为，没有上游扬声器6，增加了下游扬声器13，下游扬声器13安装在下游测试管道11上。并且，被测消音器9为进气消音器。
实施例二用于测量进气消声器的传递损失，风机2产生气流后，进入上游测试管道7，下游扬声器13发声，测试上游传声器(15、16、17)和下游传声器(18、19、20)的声压，最后通过计算得到传递损失。
实施例三：
实施例三中，如图3所示，与实施例一的区别为，增加了下游扬声器13。
扬声器包括上游扬声器6和下游扬声器13，上游扬声器6安装在上游测试管道7上，下游扬声器13安装在下游测试管道11上。
实施例三即可以测量排气消声器的传递损失，也可以测量进气消声器的传递损失。当需要测量排气消声器的传递损失时，将上游扬声器6开启，下游扬声器13关闭；当需要测量进气消声器的传递损失时，将上游扬声器6关闭，下游扬声器13开启。
实施例四：
如图4-6所示，实施例四为一种测量排气消音器传递损失的装置的测量方法，包括以下步骤：
步骤S101：将被测消音器9的进气端与上游测试管道7连接，将被测消音器9的出气端与下游测试管道11连接；
步骤S102：不安装尾端消声器14；
步骤S103：开启风机2，开启上游扬声器6，关闭下游扬声器13，上游扬声器6发出所需频率范围的步进扫频信号；
步骤S104：测试上游传声器(15、16、17)和下游传声器(18、19、20)的声压；
步骤S105：安装尾端消声器14；
步骤S106：再次开启风机2，再次开启上游扬声器6，关闭下游扬声器13，上游扬声器6发出所需频率范围的步进扫频信号；
步骤S107：再次测试上游传声器(15、16、17)和下游传声器(18、19、20)的声压；
步骤S108：根据两次测试的上游传声器(15、16、17)和下游传声器(18、19、20)的声压计算被测消音器9的传递损失。
实施例四中，被测消音器9为排气消音器，扬声器包括上游扬声器6和下游扬声器13，上游扬声器6安装在上游测试管道7上，下游扬声器13安装在下游测试管道11上。
实施例四为测量排气消音器的传递损失的测量方法，测量时开启上游扬声器6，并关闭下游扬声器13。
如图4所示，第一次测量时，不安装尾端消声器14，此时下游测试管道11的出口端为敞口。气流方向从左向右流动，上游扬声器6发声，声音从左向右传递，用于模拟排气消音器的实际工况，并测试上游传声器(15、16、17)和下游传声器(18、19、20)的声压。
如图5所示，第二次测量时，安装尾端消声器14，气流方向从左向右流动，上游扬声器6发声，声音从左向右传递，用于模拟排气消音器的实际工况，并再次测试上游传声器(15、16、17)和下游传声器(18、19、20)的声压。
本实施例采用两负载法测量传递损失，通过改变出口阻抗边界条件来建立描述待测消声器9前后入射和反射波幅值关系的两个方程组,将求解出的参数代入简单的计算公式即可得到传递损失。测试时采用的第一种出口端为敞口,第二种出口端接尾端消声器14的方式。要避免出现两种出口阻抗边界条件相似,以防止测得的数据相近,造成求解的不稳定。
实施例五：
如图7-9所示，实施例五为一种测量进气消音器传递损失的装置的测量方法，包括以下步骤：
步骤S201：将被测消音器9的进气端与上游测试管道7连接，将被测消音器9的出气端与下游测试管道11连接；
步骤S202：不安装尾端消声器14；
步骤S203：开启风机2，关闭上游扬声器6，开启下游扬声器13，下游扬声器13发出所需频率范围的步进扫频信号；
步骤S204：测试上游传声器(15、16、17)和下游传声器(18、19、20)的声压；
步骤S205：安装尾端消声器14；
步骤S206：再次开启风机2，再次关闭上游扬声器6，开启下游扬声器13，下游扬声器13发出所需频率范围的步进扫频信号；
步骤S207：再次测试上游传声器(15、16、17)和下游传声器(18、19、20)的声压；
步骤S208：根据两次测试的上游传声器(15、16、17)和下游传声器(18、19、20)的声压计算被测消音器9的传递损失。
实施例五中，被测消音器9为进气消音器，扬声器包括上游扬声器6和下游扬声器13，上游扬声器6安装在上游测试管道7上，下游扬声器13安装在下游测试管道11上。
实施例五为测量进气消音器的传递损失的测量方法，测量时关闭上游扬声器6，并开启下游扬声器13。
如图7所示，第一次测量时，不安装尾端消声器14，此时下游测试管道11的出口端为敞口。气流方向从左向右流动，下游扬声器13发声，声音从右向左传递，用于模拟进气消音器的实际工况，并测试上游传声器(15、16、17)和下游传声器(18、19、20)的声压。
如图8所示，第二次测量时，安装尾端消声器14，气流方向从左向右流动，下游扬声器13发声，声音从右向左传递，用于模拟进气消音器的实际工况，并再次测试上游传声器(15、16、17)和下游传声器(18、19、20)的声压。
本实施例同样采用两负载法测量传递损失，通过改变出口阻抗边界条件来建立描述待测消声器9前后入射和反射波幅值关系的两个方程组,将求解出的参数代入简单的计算公式即可得到传递损失。测试时采用的第一种出口端为敞口,第二种出口端接尾端消声器14的方式。要避免出现两种出口阻抗边界条件相似,以防止测得的数据相近,造成求解的不稳定。
与现有技术相比，本发明能够测试带气流工况的消声器声学性能，由于不带气流工况的声学性能与带气流工况的声学性能相差甚远，特别是对于阻抗复合型消声器，如带穿孔板消声器，带气流工况的传递损失测试更接近实际工况，且本发明既能够测试进气消声器的传递损失也能够测试排气消声器的传递损失，能够模拟进气消声器中进气气流与进气噪声方向反向的工况，及排气消声器中排气气流与排气噪声方向同向的工况。
以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种测量消音器传递损失的装置，其特征在于，包括进气口、风机、上游测试管道、下游测试管道、至少两个上游传声器、至少两个下游传声器、扬声器和尾端消声器；
所述进气口与所述风机的一端连接；
所述上游测试管道的一端与所述风机的另一端连接；
所述上游测试管道的另一端与所述下游测试管道的一端之间连接有被测消音器；
所述上游传声器安装在所述上游测试管道上；
所述下游传声器安装在所述下游测试管道上；
所述扬声器安装在所述上游测试管道和/或所述下游测试管道上；
所述尾端消声器与所述下游测试管道的另一端可选择连接。
2.根据权利要求1所述的测量消音器传递损失的装置，其特征在于，所述扬声器包括上游扬声器和下游扬声器，所述上游扬声器安装在所述上游测试管道上，所述下游扬声器安装在所述下游测试管道上。
3.根据权利要求1所述的测量消音器传递损失的装置，其特征在于，所述风机与所述上游测试管道之间依次连接有稳压箱和风机消声器。
4.根据权利要求1所述的测量消音器传递损失的装置，其特征在于，所述上游测试管道中安装有上游压力传感器。
5.根据权利要求1所述的测量消音器传递损失的装置，其特征在于，所述下游测试管道中安装有下游压力传感器。
6.根据权利要求1-5任一项所述的测量消音器传递损失的装置，其特征在于，所述上游测试管道与所述被测消音器之间通过上游适配器连接；所述下游测试管道与所述被测消音器之间通过下游适配器连接。
7.一种使用权利要求1-6任一项所述的测量消音器传递损失的装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述被测消音器的进气端与所述上游测试管道连接，将所述被测消音器的出气端与所述下游测试管道连接；
不安装所述尾端消声器；
开启所述风机，所述扬声器发出所需频率范围的步进扫频信号；
测试所述上游传声器和所述下游传声器的声压；
安装所述尾端消声器；
再次开启所述风机，所述扬声器再次发出所需频率范围的步进扫频信号；
再次测试所述上游传声器和所述下游传声器的声压；
根据两次测试的所述上游传声器和所述下游传声器的声压计算所述被测消音器的传递损失。
8.根据权利要求7所述的测量方法，其特征在于，所述被测消音器为排气消音器，所述扬声器安装在所述上游测试管道上。
9.根据权利要求7所述的测量方法，其特征在于，所述被测消音器为进气消音器，所述扬声器安装在所述下游测试管道上。
10.根据权利要求7所述的测量方法，其特征在于，所述扬声器包括上游扬声器和下游扬声器，所述上游扬声器安装在所述上游测试管道上，所述下游扬声器安装在所述下游测试管道上；
当所述被测消音器为排气消音器时，所述上游扬声器开启，所述下游扬声器关闭；
当所述被测消音器为进气消音器时，所述下游扬声器开启，所述上游扬声器关闭。
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