CN107490473A - 一种基于气流温度和流量匹配的消声器测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种基于气流温度和流量匹配的消声器测试装置，属于消声器测试技术领域，采用柴油实验台1a和煤油实验台1b作为冷热态气源，通过调节气流量和油配比,模拟消声器10在不同温度和流量的运行工况，并采用机械声源5和电声源6相结合，可在10Hz‑20kHz频带范围内对消声器10进行声学性能测量。本发明可实现基于气流温度和流量匹配消声器的声学性能测量和阻力性能测量，保证测试结果的准确性，其测量结果对消声器结构优化和降噪设计具有重要的指导意义，可广泛适用于船用消声器、汽车消声器的声学性能和阻力性能测量。
Description
技术领域
本发明属于消声器性能测试技术领域，具体涉及一种基于气流温度和流量匹配的消声器测试装置。
背景技术
噪声控制在汽车、船舶等领域有着极其重要的作用，控制相关装置产生的气体动力性噪声最有效的办法就是在管路系统中在安装消声器。消声器是一种能够允许气流通过，又能有效降低管道内噪声传播的设备。在现场测试中，消声器性能分析中最常用的两项指标有声学性能指标——插入损失、阻力性能指标——阻力损失，插入损失定义为安装消声器前后，由管口向外辐射噪声的声功率级之差。如果安装消声器前后环境声场分布近似保持不变，则插入损失就是在给定测点处安装消声器前后的声压级之差，即IL＝Lp1-Lp2，其中，Lp1和Lp2分别是安装消声器前后管道系统出口处的声压级。插入损失反映的是整个系统在安装消声器前后声学特性的变化，是消声器声学性能的最终评价指标，因其测量比较容易且直观反映了安装消声器后的实际消声效果，在现场测试和产品项目验收时被广泛采用。
消声器的实际运行环境不便于进行声学测量，为了确保消声器安装之后能达到预期的减噪效果，需要对消声器进行出厂实验。目前，消声器的测试装置主要是基于常温无流状态，而消声器通常是在高温，内部有流动的条件下运行的。基于气流温度和流量匹配的消声器插入损失缺乏严谨的测量方法，实验测量结果的不准确性会增加消声器的生产周期成本。因此，建立基于气流温度和流量匹配的消声器测量装置和测试方法对消声器的设计工作具有重要的指导意义。
发明内容
为了提高基于气流和温度匹配的消声器插入损失测量结果的准确性，本发明旨在提供一种可调声源、气流温度和流量相匹配的基于气流温度和流量匹配的消声器测试装置。
本发明的目的是这样实现的：
本发明为一种基于气流温度和流量匹配的消声器测试装置，包括柴油实验台1a、煤油实验台1b、波纹管2、第一流量传感器3、第一温度传感器4、机械声源5、电声源6、变径管7、并流管8、取压环9、消声器10、替换管10a、压力测量仪11、数据采集分析仪12、计算机13、三脚架14、传声器15、第二隔声墙16、第一隔声墙17、第二流量传感器18、第二温度传感器19和管路系统，其特征在于：所述的柴油实验台1a和煤油实验台1b组成冷热态气源，煤油实验台1b出口连接波纹管2，波纹管2通过管路穿过第一隔声墙17，与第二流量传感器18和第二温度传感器19连接，第二温度传感器19通过管路与电声源6相连接，形成第一管路；柴油实验台1a出口连接波纹管2，波纹管2通过管路穿过第一隔声墙17，与第一流量传感器3和第一温度传感器4连接，第一温度传感器4与机械声源5连接，形成第二管路；第一管路和第二管路通过并流管8连接，合并为一条管路，通过变径管7连接消声器10；消声器10进出口位置处分别安装取压环9，压力测量仪11连接两个取压环9；消声器10通过管路穿过第二隔声墙16；传声器15由三脚架14固定，与数据采集分析仪12连接。
所述的取压环9安装在距消声器10进口不小于1倍管径，距消声器10出口不小于2倍排气管径处。
所述的传声器15放置在与消声器10出口管路轴线成45°的角度上。
所述的机械声源5主要体现为低频噪声，电声源6采用白噪声信号发射器和功率放大器驱动扬声器，体现为中高频噪声。
所述的传声器15与管口间的距离取管道直径的5-10倍。
所述的测试方法为：使用校准器校准传声器15，首先采集试验系统的背景噪声，根据消声器10实际运行工况的温度、流量参数调节煤油实验台1b和柴油试验台1a，到达被测消声器10运行工况且工况稳定一分钟之后，打开机械声源5和电声源6，采集消声器10出口的声压级Lp1,记录消声器10进出口处的压力值，观察消声器10出口处声压级在各频带上是否高出试验系统背景噪声声压级10dB，若满足实验测量要求，则用替换管10a替换消声器10，采集替换管10a出口处的声压级Lp2，分别将Lp2、Lp1作差和消声器10进出口处压力值作差。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：
本发明实现了基于气流温度和流量匹配消声器的声学性能测量和阻力性能测量，测量频率范围达到10Hz-10kHz，测量结果可用于消声器声学理论计算结果的验证、消声器结构优化设计和降噪设计。
本发明采用的冷热态气源包括柴油实验台1a和煤油实验台1b，通过调节气流量和油配比，可模拟消声器10在不同温度和流量下的运行工况。测试技术方案能够保证测试结果的精度和数据可靠性，可广泛适用于船用消声器、汽车消声器的声学性能和阻力性能测量。
本发明在管路系统的适当位置安装波纹管2，用于释放管路受热产生的热应力和热变形，避免因热应力长期作用导致管路系统的变形和破损。
本发明采用机械声源5与电声源6相结合，使被测消声器10匹配目标声源，进而发挥最佳降噪性能。
本发明的并流管8将两管道的气流合流之后导入消声器10中，满足大流量的消声器10运行工况。
本发明在消声器10进口前端位置处安装变径管7，以增加本发明测量不同通径消声器10的灵活性。
本发明将传声器15放置在与消声器10出口管路轴线成45°的角度上，以避免高温气流冲击传声器15造成传声器15的损坏。
本发明在传声器15与被测消声器10之间设置隔声墙，以避免声源和冷热态气源通过管路外传播的噪声对传声器15测量结果的影响。
附图说明
图1为本发明的示意图的主视图。
图2为本发明的示意图的俯视图。
图3为本发明的替换管10a测试装置示意图的主视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更详细地描述：
如图1和图2所示，煤油实验台1b出口连接波纹管2，波纹管2通过管路穿过第一隔声墙17与第二流量传感器18和第二温度传感器19连接，第二温度传感器19通过管路与电声源6相连接，形成第一管路。柴油实验台1a出口连接波纹管2，波纹管2通过管路穿过第一隔声墙17与第一流量传感器3和第一温度传感器4连接，第一温度传感器4与机械声源5连接，形成第二管路。柴油实验台1a和煤油实验台1b产生具有一定温度和流量的气流，第一流量传感器3、第二流量传感器18、第一温度传感器4、第二温度传感器19监测管路系统中气流的瞬时流量和温度，并将监测结果实时反馈到柴油实验台1a和煤油实验台1b，精确模拟出消声器10运行的目标工况。第一管路和第二管路通过并流管8连接，合并为一条管路连接消声器10，消声器10进出口位置处安装有取压环9，取压环9连接压力测量仪11，通过压力测量仪11可测量消声器10进出口的气流压力，从而测量出消声器10的阻力性能。消声器10连接管路穿过第二隔声墙16到达排气出口。在排气出口合适位置处，放置三脚架14，三脚架14上固定传声器15，通过调节三脚架14，调整传声器15的安放位置和高度。用传声器15分别测量替换管10a和消声器10的出口声压数据，经过数据采集分析仪12分析处理数据,得到在所测频带上的声压级分布，将替换管10a出口处声压级减去消声器10出口处声压级便可得到消声器10的插入损失。
在测量消声器10的插入损失时，必须保证背景噪声满足测试要求，且除管口辐射噪声外，其他噪声源产生的总声级要低于管口辐射噪声10dB以上，并且需要在开阔空间进行，尽量避免因反射物的存在对测量结果产生影响。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。凡是根据上述描述做出各种可能的等同替换或改变，均被认为属于本发明的权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于气流温度和流量匹配的消声器测试装置，包括柴油实验台(1a)、煤油实验台(1b)、波纹管(2)、第一流量传感器(3)、第一温度传感器(4)、机械声源(5)、电声源(6)、变径管(7)、并流管(8)、取压环(9)、消声器(10)、替换管(10a)、压力测量仪(11)、数据采集分析仪(12)、计算机(13)、三脚架(14)、传声器(15)、第二隔声墙(16)、第一隔声墙(17)、第二流量传感器(18)、第二温度传感器(19)和管路系统，其特征在于：所述的柴油实验台(1a)和煤油实验台(1b)组成冷热态气源，煤油实验台(1b)出口连接波纹管(2)，波纹管(2)通过管路穿过第一隔声墙(17)，与第二流量传感器(18)和第二温度传感器(19)连接，第二温度传感器(19)通过管路与电声源(6)相连接，形成第一管路；柴油实验台(1a)出口连接波纹管(2)，波纹管(2)通过管路穿过第一隔声墙(17)，与第一流量传感器(3)和第一温度传感器(4)连接，第一温度传感器(4)与机械声源(5)连接，形成第二管路；第一管路和第二管路通过并流管(8)连接，合并为一条管路，通过变径管(7)连接消声器(10)；消声器(10)进出口位置处分别安装取压环(9)，压力测量仪(11)连接两个取压环(9)；消声器(10)通过管路穿过第二隔声墙(16)；传声器(15)由三脚架(14)固定，与数据采集分析仪(12)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于气流温度和流量匹配的消声器测试装置，其特征在于：所述的取压环(9)安装在距消声器(10)进口不小于1倍管径，距消声器(10)出口不小于2倍排气管径处。
3.根据权利要求1所述的一种基于气流温度和流量匹配的消声器测试装置，其特征在于：所述的传声器(15)放置在与消声器(10)出口管路轴线成45°的角度上。
4.根据权利要求1所述的一种基于气流温度和流量匹配的消声器测试装置，其特征在于：所述的机械声源(5)主要体现为低频噪声，电声源(6)采用白噪声信号发射器和功率放大器驱动扬声器，体现为中高频噪声。
5.根据权利要求1所述的一种基于气流温度和流量匹配的消声器测试装置，其特征在于：所述的传声器(15)与管口间的距离取管道直径的5-10倍。
6.根据权利要求1所述的一种基于气流温度和流量匹配的消声器测试装置，其特征在于：所述的测试方法为：使用校准器校准传声器(15)，首先采集试验系统的背景噪声，根据消声器(10)实际运行工况的温度、流量参数调节煤油实验台(1b)和柴油试验台(1a)，到达被测消声器(10)运行工况且工况稳定一分钟之后，打开机械声源(5)和电声源(6)，采集消声器(10)出口的声压级Lp1,记录消声器(10)进出口处的压力值，观察消声器(10)出口处声压级在各频带上是否高出试验系统背景噪声声压级10dB，若满足实验测量要求，则用替换管(10a)替换消声器(10)，采集替换管(10a)出口处的声压级Lp2，分别将Lp2、Lp1作差和消声器(10)进出口处压力值作差。
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