CN108982332B - 一种吸音材料的音阻测试方法及其测试装置 - Google Patents

一种吸音材料的音阻测试方法及其测试装置 Download PDF

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Abstract

一种吸音材料的音阻测试装置，包括真空泵、流量调节针阀、质量流量计、差压传感器以及测试治具，所述真空泵和测试治具通过管路连接，所述测试治具上设有放置待测吸音材料的测试口，所述测试口与真空泵的连接管路连通；所述流量调节针阀和质量流量计设置于真空泵和测试治具之间的连通管路上，质量流量计设于流量调节针阀和测试治具之间；所述差压传感器的一个测试端口与测试治具内管路连通，另一个测试端口与外界大气连通。能够实现在线快速测试声学产品的吸音材料音阻性能。

Description

一种吸音材料的音阻测试方法及其测试装置
技术领域
本发明涉及一种吸音材料的音阻测试方法及其测试装置，尤其涉及一种用于手机扬声器、麦克风等电子产品的内部吸音棉、防尘网布等吸音材料的音阻测试方法及其测试装置。
背景技术
声学产品的吸声材料(多孔材料)的音阻(流阻)测试，目前都是基于阻抗管测试原理进行吸声和阻抗测试。这种测试一般基于实验室装置进行，以获得一个阻抗值来表明产品的特性。但是这种实验室测试装置和方法应用于声学产品生产线上则极为不便，一方面造成产线部署复杂，另一方面会严重影响产线的生产效率，因此一般只适用于型式检验和抽样检验等场合。不过对于品质要求较高的电子产品来说，制造规模较大，产品数量较多，通常通过快速流水线进行生产，且性能和品质的要求也越来越高，其各部件包括声学部件均需要能够在生产线上直接进行快速的在线检测，才能满足其较高的良品率要求，保证产品质量。
专利文献CN102680376A公开了一种透气测试装置，以测试吸音棉的透气性。其包括装夹工装、流量表及气压调节阀，所述气压调节阀与电源连接，所述流量表与气压调节阀连接，流量表与装夹工装之间设置有气路开关。该透气测试装置只要将吸音棉放置在装夹工装上即可轻松测得单位时间内通过吸音棉的气泡量，使用较为方便，成本较低。但是其只能通过流量表进行粗略测试，并且无法排除外界环境变化的影响，测试结果并不准确。
发明内容
鉴于以上情形，本发明提出一种吸音材料的音阻测试方法及其测试装置，能够实现在线快速测试声学产品的吸音材料音阻性能。
根据本发明的吸音材料的音阻测试方法，其步骤在于，
将待测吸音材料置于一密闭空腔或测试管路的吸气口；
从所述密闭空腔或测试管路的另一端通过负压方式使得所述密闭空腔或测试管路内的压力与外界大气压形成压力差ΔP；
测得所述压力差ΔP以及所述密闭空腔或测试管路中的流体的流量U；
计算所述密闭空腔或测试管路中的流体的流速u，计算式为：u＝U/S，其中S为待测吸音材料在所述密闭空腔或测试管路的吸气口供流体通过的截面积；
计算待测吸音材料的比流阻r，计算式为：r＝ΔP/u。
进一步地，在将待测吸音材料置于一密闭空腔或测试管路的吸气口之前，预调所述密闭空腔或测试管路内的流体流量，其步骤在于，
根据待测吸音材料在所述密闭空腔或测试管路的吸气口供流体通过的截面积S和预设参考线流速u计算所述密闭空腔或测试管路的参考流量U1，计算式为：U1＝uS；
调节所述密闭空腔或测试管路内的流体流量U，使所述密闭空腔或测试管路内的流体流量U与所述参考流量U1相等。
进一步地，在将待测吸音材料置于一密闭空腔或测试管路的吸气口之前，预调所述密闭空腔或测试管路内的负压，其步骤在于，
从所述密闭空腔或测试管路的另一端通过负压方式使得所述密闭空腔或测试管路内的压力处于-2～-5kpa之间。
一种吸音材料的音阻测试装置，包括一测试腔，所述测试腔设有一用于放置待测吸音材料的测试口，所述测试腔还连通设置一负压装置以及负压测试管路；所述负压测试管路上设有流量调节装置以及流量计量装置；进一步地，所述测试腔还连通设置一差压检测装置，所述差压检测装置的另一检测口与外界大气连通。
优选地，所述负压装置与所述负压测试管路之间设有一负压预调装置。
优选地，所述负压预调装置包括一与负压装置连接的减压阀以及一压力测试装置，负压预调装置还包括一控制负压测试管路通断的装置。
优选地，一种吸音材料的音阻测试装置，包括真空泵、流量调节针阀、质量流量计、差压传感器以及测试治具，所述真空泵和测试治具通过管路连接，所述测试治具上设有放置待测吸音材料的测试口，所述测试口与真空泵的连接管路连通；所述流量调节针阀和质量流量计设置于真空泵和测试治具之间的连通管路上，质量流量计设于流量调节针阀和测试治具之间；所述差压传感器的一个测试端口与测试治具内管路连通，另一个测试端口与外界大气连通。所述测试治具主要用于设置测试口以放置待测吸音材料，测试治具内设有测试腔，所述测试腔仅是从功能上而言，在结构上可以是设置在测试治具内的空腔，进而设置空腔的一端与测试口连通，另一端与测试口和真空泵之间的连接管路即测试管路连通；但实际应用上，可以将测试口和真空泵之间的连接管路即测试管路直接与所述测试口连通，那么从结构上来说，位于所述测试治具内的测试管路部分即是从功能上来说的测试腔。
优选地，在所述真空泵和流量调节针阀之间的管路上，依次设有真空减压阀、压力传感器以及电磁阀。在测试的初始阶段预先调节管路压力，也便于后续调节流量调节针阀。由于后道测试部件精度较高，在电磁阀开启之前预先调节好管路压力，可以避免开启电磁阀之后调节范围过大，以提高效率。
根据本申请的吸音材料的音阻测试装置，所述差压传感器采用精密差压传感器/微差压传感器/压差传感器，流量调节针阀采用精密流量调节针阀，质量流量计的量程为5LPM，差压传感器的量程为200pa。通过精密流量调节针阀确保流过产品的流体处于层流状态，利用差压传感器采集层流状态下的气压与大气压比较，进而计算获得待测吸音材料(多孔材料)的音阻(比流阻)。
进一步地，上述吸音材料的音阻测试装置的音阻测试方法，在于，
1、首先设置好待测吸音材料的截面积；此处所述设置好待测吸音材料的截面积，在于设置测试治具与外界大气连通的测试口的面积，也就是将吸音材料(多孔材料)放置于测试治具的测试口上时，吸音材料被测试的部分的截面积。测试治具的测试口面积，可以预先设置不同规格尺寸的管口，在测试时根据需要进行更换；也可以是预先设置可调的测试口，例如在测试口上设置可移动或转动的盖板；通过确定测试治具的测试口面积，即可确定被测试产品即待测吸音材料被测试部分的截面积。另一方面，所述设置好待测吸音材料的截面积，也指在通过计算机系统采集各传感器数据并进而计算比流阻r时，先将已知或已确定的待测吸音材料的截面积在计算程序中设置，以便后续计算。尽管可以通过人工读取传感器数据并进而计算，但考虑到在线检测的效率，一般还需通过计算系统执行相关运算。
2、保持电磁阀关闭，开启真空泵并调节真空减压阀，使真空泵和电磁阀之间的管路压力处于-2～-5kpa之间；管路压力值通过压力传感器获得；
3、根据设定的截面积和参考线流速0.1m/S计算出管路的参考流量U1；参考线流速设为0.1m/S，在于利用线流速低于0.1m/s、压强在0.1～200pa时进行测试。后续在放入被测试的产品即吸音材料时，由于其阻碍作用，线流速将低于0.1m/s，此时对于大部分种类的多孔材料特别是对于用于手机扬声器、麦克风产品的内部吸音棉以及防尘网布来说，流过的流体将处于层流状态，能够得出可靠的测试结果。
计算式为：U1＝u1S；其中，U1：流量，m3/s；u1：参考线流速，m/s；S：截面积，m2。
4、开启电磁阀，使真空泵和测试治具之间的测试管路连通；
5、调节精密流量调节针阀，使测试管路中的流量U达到计算出的管路参考流量U1；测试管路中流量U的测量值通过质量流量计获得；
6、将待测吸音材料放置于测试治具的测试口；
7、待测吸音材料阻碍空气进入测试管路，使得测试治具内管路腔体的压力与外界大气压形成压力差ΔP，所述压力差值通过差压传感器获得；
8、待测吸音材料阻碍空气后使得测试管路中的流体的流速u产生变化，根据质量流量计测得的流量U计算流速u；
计算式为：u＝U/S；其中，U：通过质量流量计实时监测获得的流量值，m3/s；S：截面积，m2。
9、根据上述测算结果计算待测吸音材料的比流阻r；
计算式为：r＝ΔP/u；其中，r：吸音材料比流阻，rayls(Pa·s/m)；ΔP：测试腔与大气之间的压力差，Pa；u：实时获得的流速，m/s。
在采取本发明提出的技术后，根据本发明的技术方案，具有以下的有益效果：
1)能够实现在线快速测试声学产品的吸音材料音阻性能，并且测试效率和测试精度均较高。尤其适用于手机扬声器、麦克风等电子产品的内部吸音棉、防尘网布的音阻测试，可以快速测试以及分辨出产品的音阻数值，大大提升了成品的良率。
2)利用差压传感器可以排除大气压力不稳定对测试结果的影响；通过精密流量调节针阀可以将测试管路中的流体线流速调节至0.1m/S的层流状态，确保测试中通过产品的流体气压变化被稳定的捕捉；利用负压测试可以将透过吸音材料(多孔材料)的压强很容易控制在0.1～200pa的范围内并处于层流状态。
3)测试速度快，测试一个产品大约3～6S时间，适合在线快速及批量化测试；测试装置结构简单，便于维护和保养；体积小巧，便于在电子产线使用。
附图说明
图1为根据本申请的吸音材料的音阻测试装置连接示意图。
具体实施方式
下面将结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细的说明。所描述的实施例包括帮助理解的各种具体细节，但它们只能被看作是示例性的，是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。同时，为了使说明书更加清楚简洁，将省略对本领域熟知功能和构造的详细描述。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所述的“上”、“下”或者“上方”、“下方”是本申请附图所大致展示的上下关系。在放置状态发生变化时，例如翻转时，相应的位置关系也应随之转换以理解或实施本申请的技术方案。
如图1所示，一种吸音材料的音阻测试装置，包括真空泵1、流量调节针阀2、质量流量计3、差压传感器4以及测试治具5，所述真空泵1和测试治具5通过管路连接，所述测试治具5上设有放置待测吸音材料的测试口，所述测试口与真空泵1的连接管路连通；所述流量调节针阀2和质量流量计3设置于真空泵1和测试治具5之间的连通管路上，质量流量计3设于流量调节针阀2和测试治具5之间；所述差压传感器4的一个测试端口与测试治具5内管路连通，另一个测试端口与外界大气连通。所述测试治具5主要用于设置测试口以放置待测吸音材料，测试治具5内设有测试腔，所述测试腔仅是从功能上而言，在结构上可以是设置在测试治具5内的空腔，进而设置空腔的一端与测试口连通，另一端与测试口和真空泵1之间的连接管路即测试管路连通；但实际应用上，可以将测试口和真空泵1之间的连接管路即测试管路直接与所述测试口连通，那么从结构上来说，位于所述测试治具内的测试管路部分即是从功能上来说的测试腔。
进一步地，在所述真空泵1和流量调节针阀2之间的管路上，依次设有真空减压阀11、压力传感器12以及电磁阀13。在测试的初始阶段预先调节管路压力，也便于后续调节流量调节针阀2。由于后道测试部件精度较高，在电磁阀13开启之前预先调节好管路压力，可以避免开启电磁阀13之后调节范围过大，以提高效率。
根据本申请的吸音材料的音阻测试装置，所述差压传感器4采用精密差压传感器/微差压传感器/压差传感器，流量调节针阀2采用精密流量调节针阀，质量流量计3的量程为5LPM，差压传感器4的量程为200pa。通过精密流量调节针阀2确保流过产品的流体处于层流状态，利用差压传感器4采集层流状态下的气压与大气压比较，进而计算获得待测吸音材料(多孔材料)的音阻(比流阻)。
采用上述音阻测试装置测试吸音材料音阻的方法，包括如下步骤。
1、首先设置好待测吸音材料的截面积。此处所述设置好待测吸音材料的截面积，在于设置测试治具5与外界大气连通的测试口的面积，也就是将吸音材料(多孔材料)放置于测试治具的测试口上时，吸音材料被测试的部分的截面积。测试治具5的测试口面积，可以预先设置不同规格尺寸的管口，在测试时根据需要进行更换；也可以是预先设置可调的测试口，例如在测试口上设置可移动或转动的盖板；通过确定测试治具5的测试口面积，即可确定被测试产品即待测吸音材料被测试部分的截面积。另一方面，所述设置好待测吸音材料的截面积，也指在通过计算机系统采集各传感器数据并进而计算比流阻r时，先将已知或已确定的待测吸音材料的截面积在计算程序中设置，以便后续计算。尽管可以通过人工读取传感器数据并进而计算，但考虑到在线检测的效率，一般还需通过计算系统执行相关运算。
2、保持电磁阀13关闭，开启真空泵1并调节真空减压阀11，使真空泵1和电磁阀13之间的管路压力处于-2～-5kpa之间；管路压力值通过压力传感器12获得。
3、根据设定的截面积和参考线流速0.1m/S计算出管路的参考流量U1；参考线流速设为0.1m/S，在于利用线流速低于0.1m/s、压强在0.1～200pa时进行测试。后续在放入被测试的产品即吸音材料时，由于其阻碍作用，线流速将低于0.1m/s，此时对于大部分种类的多孔材料特别是对于用于手机扬声器、麦克风产品的内部吸音棉以及防尘网布来说，流过的流体将处于层流状态，能够得出可靠的测试结果。
计算式为：U1＝u1S；其中，U1：流量，m3/s；u1：参考线流速，m/s；S：截面积，m2。
4、开启电磁阀13，使真空泵1和测试治具5之间的测试管路连通。
5、调节精密流量调节针阀2，使测试管路中的流量U达到计算出的管路参考流量U1；测试管路中流量U的测量值通过质量流量计3获得。
6、将待测吸音材料放置于测试治具5的测试口。
7、待测吸音材料阻碍空气进入测试管路，使得测试治具5内管路腔体的压力与外界大气压形成压力差ΔP，所述压力差值通过差压传感器4获得。
8、待测吸音材料阻碍空气后使得测试管路中的流体的流速u产生变化，根据质量流量计3测得的流量U计算流速u；
计算式为：u＝U/S；其中，U：通过质量流量计3实时监测获得的流量值，m3/s；S：截面积，m2。
9、根据上述测算结果计算待测吸音材料的比流阻r；
计算式为：r＝ΔP/u；其中，r：吸音材料比流阻，rayls(Pa·s/m)；ΔP：测试腔与大气之间的压力差，Pa；u：实时获得的流速，m/s。
根据本申请的吸音材料的音阻测试装置，通过质量流量计3及流量调节针阀2等线流速控制装置来实现吸音材料(多孔材料)流过流体保持层流状态以便可靠测试；并通过差压方式计算吸音材料(多孔材料)的音阻；利用负压的方式来实现0.1pa精度的压强控制。在生产线上进行检测时，预先根据本申请的音阻测试方法调节好装置之后，只需将待测吸音材料放置于测试治具5的测试口，即可完成测试，计算得到测试结果。便于大批量待测吸音材料连续进行测试，能够实现在线快速测试声学产品的吸音材料音阻性能，并且测试效率和测试精度均较高。尤其适用于手机扬声器、麦克风等电子产品的内部吸音棉、防尘网布的音阻测试，可以快速测试以及分辨出产品的音阻数值，大大提升了成品的良率。
根据本申请的吸音材料的音阻测试装置，与现有的测试技术方案相比，具有以下有益效果。
利用差压传感器可以排除大气压力不稳定对测试结果的影响；通过精密流量调节针阀可以将测试管路中的流体线流速调节至0.1m/S的层流状态，确保测试中通过产品的流体气压变化被稳定的捕捉；利用负压测试可以将透过吸音材料(多孔材料)的压强很容易控制在0.1～200pa的范围内并处于层流状态。
另一方面，测试速度快，测试一个产品大约3～6S时间，适合在线快速及批量化测试；测试装置结构简单，便于维护和保养；体积小巧，便于在电子产线使用。

Claims (4)

1.一种吸音材料的音阻测试方法，其步骤在于，
首先设置好待测吸音材料的截面积；
预调测试管路内的负压：保持电磁阀关闭，开启真空泵并调节真空减压阀，从测试管路的一端通过负压方式使真空泵和电磁阀之间的管路压力处于-2～-5kpa之间；管路压力值通过压力传感器获得；
预调测试管路内的流体流量：根据待测吸音材料在测试管路的吸气口供流体通过的截面积S和预设参考线流速0.1m/S计算出管路的参考流量U1；计算式为：U1＝u1S；其中，U1：流量，m3/s；u1：参考线流速，m/s；S：截面积，m2；
开启电磁阀，使真空泵和测试治具之间的测试管路连通；
调节精密流量调节针阀，使测试管路中的流量U达到计算出的管路参考流量U1；测试管路中流量U的测量值通过质量流量计获得；
将待测吸音材料放置于测试治具的测试口；
待测吸音材料阻碍空气进入测试管路，从所述测试管路的另一端通过负压方式使得测试治具内管路腔体的压力与外界大气压形成压力差ΔP，所述压力差值通过差压传感器获得；
待测吸音材料阻碍空气后使得测试管路中的流体的流速u产生变化，根据质量流量计测得测试管路中流体的流量U,计算测试管路中流体流速u；计算式为：u＝U/S；其中，U：通过质量流量计实时监测获得的流量值，m3/s；S：待测吸音材料在所述测试管路的吸气口供流体通过的截面积，m2；
根据上述测算结果计算待测吸音材料的比流阻r；计算式为：r＝ΔP/u；其中，r：吸音材料比流阻，rayls；ΔP：测试腔与大气之间的压力差，Pa；u：实时获得的流速，m/s。
2.采用权利要求1所述吸音材料的音阻测试方法的一种音阻测试装置，其特征在于，包括一测试腔，所述测试腔设有一用于放置待测吸音材料的测试口，所述测试腔还连通设置一负压装置以及负压测试管路；所述负压测试管路上设有流量调节装置以及流量计量装置；进一步地，所述测试腔还连通设置一差压检测装置，所述差压检测装置的另一检测口与外界大气连通；所述负压装置与所述负压测试管路之间设有一负压预调装置；所述负压预调装置包括一与负压装置连接的减压阀以及一压力测试装置，负压预调装置还包括一控制负压测试管路通断的装置。
3.根据权利要求2所述的一种音阻测试装置，其特征在于，包括真空泵、流量调节针阀、质量流量计、差压传感器以及测试治具，所述真空泵和测试治具通过管路连接，所述测试治具上设有放置待测吸音材料的测试口，所述测试口与真空泵的连接管路连通；所述流量调节针阀和质量流量计设置于真空泵和测试治具之间的连通管路上，质量流量计设于流量调节针阀和测试治具之间；所述差压传感器的一个测试端口与测试治具内管路连通，另一个测试端口与外界大气连通。
4.根据权利要求3所述的一种音阻测试装置，其特征在于，在所述真空泵和流量调节针阀之间的管路上，依次设有真空减压阀、压力传感器以及电磁阀。
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