CN107545885B - 一种可调频声衬 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调频声衬，涉及消声器技术领域，用以解决现有技术中存在可调频声衬采用机械结构实现消声频率偏移，结构复杂、安装不便和响应速度慢的问题。该声衬包括：腔体底板、腔体侧壁、压电悬臂梁和腔体顶盖；腔体底板、腔体侧壁和腔体顶盖构成声衬腔体；腔体底板上设置有穿孔，腔体底板一侧外沿的凸块上设置有定位槽；腔体侧壁上开设有豁口；压电悬臂梁包括压电陶瓷、弹性悬臂梁、实体和定位块；通过逆压电效应改变实体的位置，从而改变了穿孔的有效空间，即改变亥姆霍兹共振器的结构参数，实现消声频带的偏移。

Description

一种可调频声衬

技术领域

本发明涉及消声器技术领域，更具体的涉及一种可调频声衬。

背景技术

声衬是控制发动机舱内噪声的有效手段，主要安装在涡轮扇和燃烧室的腔体壁上，用于吸收燃烧噪声和风扇旋转噪声。

专利号为201010196804的发明专利《带可变调谐管的亥姆霍兹共振器》。该发明涉及一种带可变调谐管的亥姆霍兹共振器，它包括共振器壳体、固定调谐管、进气管、出气管、可变调谐管、支架、摇臂、阀门和扭簧。其中的可变调谐管套装在固定调谐管内可前后移动，支架安装在共振器壳体内的隔板上，摇臂的一端与可变调谐管活动相连，另一端与阀门活动相连，阀门设置在进气管的出口方向并可伸入进气管内将进气管出口封闭，扭簧的一端与支架固定相连，另一端与摇臂的中部固定相连。该发明采用机械结构实现消声频率偏移的方法，往往会面临结构复杂、装置不利于安装和响应速度慢等问题。

综上所述，现有技术中的可调频声衬，存在采用机械结构实现消声频率偏移，结构复杂、安装不便和响应速度慢的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种可调频声衬，用以解决现有技术中存在可调频声衬采用机械结构实现消声频率偏移，结构复杂、安装不便和响应速度慢的问题。

本发明实施例提供一种可调频声衬，包括：腔体底板、腔体侧壁、压电悬臂梁和腔体顶盖；

所述腔体底板、所述腔体侧壁和所述腔体顶盖构成声衬腔体；

所述腔体底板上设置有穿孔，所述腔体底板一侧外沿的凸块上设置有定位槽；

所述腔体侧壁垂直于所述腔体底板设置在所述腔体底板边缘上，所述腔体侧壁上开设有豁口；

所述压电悬臂梁包括压电陶瓷、弹性悬臂梁、实体和定位块；

所述定位块插设在所述定位槽内，所述定位块与所述压电陶瓷的一端连接，所述压电陶瓷穿过所述豁口延伸至所述声衬腔体内部，所述压电陶瓷的另一端与置于所述声衬腔体内部的所述弹性悬臂梁连接，所述弹性悬臂梁下部设置有与所述穿孔位置对应的所述实体，所述实体插设在所述穿孔内；

所述腔体顶盖上的压块置于所述豁口内，并压设在所述压电陶瓷上。

较佳地，所述压电陶瓷的接线置于所述声衬腔体外部。

较佳地，所述穿孔和所述实体的数量相等，并且所述穿孔和所述实体的数量均至少为一个。

本发明实施例中，提供一种可调频声衬，该声衬通过改变压电悬臂梁中压电陶瓷的端电压，使与压电陶瓷连接的弹性悬臂梁发送形变，从而使弹性悬臂梁上的实体发生位移变化，从而使穿孔有效空间变化，从而实现声衬的消声频带偏移，克服了传统声衬吸声频率不可调节，以及现有可调频声衬中致动部件体积大、结构复杂、动态响应慢的缺点，具有结构简单、便于安装、响应速度快的优点，拓宽了声衬的应用频带，为噪声控制领域提供了一种新的手段。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种可调频声衬结构示意图。

图2为本发明实施例提供的一种可调频声衬腔体底板结构示意图。

图3为本发明实施例提供的一种可调频声衬剖面结构示意图。

图4为本发明实施例提供的插管型实体结构示意图。

附图标记说明：

1-腔体底板，1-1-穿孔，1-2-定位槽，2-腔体侧壁，3-压电悬臂梁，3-1-压电陶瓷，3-2-弹性悬臂梁，3-3-实体，3-4-定位块，4-腔体顶盖。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示例性的示出了本发明实施例提供的一种可调频声衬结构示意图；图2为本发明实施例提供的一种可调频声衬腔体底板结构示意图；图3为本发明实施例提供的一种可调频声衬剖面结构示意图。如图1、图2和图3所示，本发明实施例提供的一种可调频声衬包括：腔体底板1、腔体侧壁2、压电悬臂梁3和腔体顶盖4。

需要说明的是，腔体底板1、腔体侧壁2和腔体顶盖4构成声衬腔体。

具体地，腔体底板1上设置有穿孔1-1，腔体底板1一侧外沿的凸块上设置有定位槽1-2；腔体侧壁2垂直于腔体底板1设置在腔体底板1边缘上，腔体侧壁2上开设有豁口。

需要说明的是，设置定位槽1-2的凸块顶面、豁口的底面均与腔体底板1的顶面在同一水平面，并且定位槽1-2靠近豁口设置。

具体地，压电悬臂梁3包括压电陶瓷3-1、弹性悬臂梁3-2、实体3-3和定位块3-4；定位块3-4插设在定位槽1-2内，定位块3-4与压电陶瓷3-1的一端连接，压电陶瓷3-1穿过豁口延伸至声衬腔体内部，压电陶瓷3-1的另一端与置于声衬腔体内部的弹性悬臂梁3-2连接，弹性悬臂梁3-2下部设置有与穿孔1-1位置对应的实体3-3，实体3-3插设在穿孔1-1内。

较佳地，压电陶瓷3-1的接线置于声衬腔体外部，保证声衬的密封条件。

较佳地，穿孔1-1和实体3-3的数量相等，并且穿孔1-1和实体3-3的个数均至少为一个。

需要说明的是，弹性悬臂梁3-2上设置有预留孔，便于减少声衬工作时气流对悬臂梁的冲击。

需要说明的是，在弹性悬臂梁3-2自由端的实体3-3有多种结构，以下列举两种结构：

(1)如图3所示，实体3-3为圆锥型，通过改变圆锥与穿孔1-1的相对位置，来改变穿孔1-1的空间截面积和空间长度。

(2)图4为本发明实施例提供的插管型实体结构示意图，如图4所示，实体3-3为插管型，通过改变插管与穿孔1-1的相对位置，来改变穿孔1-1的空间长度。

具体地，腔体顶盖4上的压块置于豁口内，并压设在压电陶瓷3-1上。

需要说明的是，腔体顶盖4为声衬提供硬壁环境。

需要说明的是，压块压设在置于豁口内部的压电陶瓷3-1上，用于将压电悬臂梁3压紧。

需要说明的是，在腔体侧壁2与腔体顶盖4间留有涂密封胶水的缝隙，用于腔体的密封。

需要说明的是，通过逆压电效应改变实体3-3的位置，从而改变了穿孔1-1的有效空间。穿孔1-1的有效空间的有效空间指穿孔1-1未被实体3-3占用的空间。

具体地，压电陶瓷3-1端电压变化使声衬的消声频带偏移；其中，压电陶瓷3-1端电压变化，使压电陶瓷3-1形变；压电陶瓷3-1形变，带动弹性悬臂梁3-2形变；弹性悬臂梁3-2形变，使实体3-3位移变化；实体3-3位移变化，使穿孔1-1空间截面积和空间长度变化；穿孔1-1空间截面积和空间长度变化，即改变了穿孔1-1的有效空间，从而使声衬的消声频带偏移。

本发明实施例提供的一种可调频声衬，其原理是，基于亥姆霍兹共振器的消声原理设计，通过逆压电效应来改变实体3-3的位置，从而改变穿孔1-1的有效空间，即改变亥姆霍兹共振器的结构参数，实现消声频带的偏移。

具体地，通过逆压电效应，改变施加在压电陶瓷3-1的端电压，使其发生形变，带动弹性悬臂梁3-2发生形变，使固定在弹性悬臂梁3-2自由端的实体3-3发生位移，改变其伸入穿孔1-1的长度，即改变穿孔1-1空间截面积和空间长度，使声衬的消声频带发生偏移。

需要说明的是，根据亥姆霍兹共振频率计算公式可知：改变穿孔1-1空间截面积以及穿孔1-1空间长度可以改变声衬消声频率，其中，亥姆霍兹共振频率计算公式如式下式所示：

式中：c₀为声速；V为穿孔1-1空间体积；t为穿孔1-1空间长度；r为穿孔1-1空间截面积；Δt为声学末端修正。

综上所述，本发明实施例提供的一种可调频声衬，该声衬通过改变压电悬臂梁中压电陶瓷的端电压，使与压电陶瓷连接的弹性悬臂梁发送形变，从而使弹性悬臂梁上的实体发生位移变化，从而使穿孔有效空间变化，从而实现声衬的消声频带偏移，克服了传统声衬吸声频率不可调节，以及现有可调频声衬中致动部件体积大、结构复杂、动态响应慢的缺点，具有结构简单、便于安装、响应速度快的优点，拓宽了声衬的应用频带，为噪声控制领域提供了一种新的手段。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种可调频声衬，其特征在于，包括：腔体底板(1)、腔体侧壁(2)、压电悬臂梁(3)和腔体顶盖(4)；

所述腔体底板(1)、所述腔体侧壁(2)和所述腔体顶盖(4)构成声衬腔体；

所述腔体底板(1)上设置有穿孔(1-1)，所述腔体底板(1)一侧外沿的凸块上设置有定位槽(1-2)；

所述腔体侧壁(2)垂直于所述腔体底板(1)设置在所述腔体底板(1)边缘上，所述腔体侧壁(2)上开设有豁口；

所述压电悬臂梁(3)包括压电陶瓷(3-1)、弹性悬臂梁(3-2)、实体(3-3)和定位块(3-4)；

所述定位块(3-4)插设在所述定位槽(1-2)内，所述定位块(3-4)与所述压电陶瓷(3-1)的一端连接，所述压电陶瓷(3-1)穿过所述豁口延伸至所述声衬腔体内部，所述压电陶瓷(3-1)的另一端与置于所述声衬腔体内部的所述弹性悬臂梁(3-2)连接，所述弹性悬臂梁(3-2)下部设置有与所述穿孔(1-1)位置对应的所述实体(3-3)，所述实体(3-3)插设在所述穿孔(1-1)内；通过改变压电陶瓷(3-1)的端电压，使与压电陶瓷(3-1)连接的弹性悬臂梁(3-2)发生形变，使弹性悬臂梁(3-2)上的实体(3-3)发生位移变化，使穿孔(1-1)有效空间变化；

所述腔体顶盖(4)上的压块置于所述豁口内，并压设在所述压电陶瓷(3-1)上。

2.如权利要求1所述的声衬，其特征在于，所述压电陶瓷(3-1)的接线置于所述声衬腔体外部。

3.如权利要求1所述的声衬，其特征在于，所述穿孔(1-1)和所述实体(3-3)的数量相等，并且所述穿孔(1-1)和所述实体(3-3)的数量均至少为一个。

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