CN109084976A - 耐高温的消声器传递损失测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高温的消声器传递损失测量装置，包括测试前管、测试后管、耐高温传感器支座、传感器支座冷却系统和可变阻抗负载，其中，测试前管和测试后管分别与待测试消声器的前、后端连接，测试前管和测试后管上均布置有耐高温传感器支座以测量声压信号，传感器支座冷却系统用于对耐高温传感器支座进行降温，测试后管远离待测试消声器的尾部安装有可变阻抗负载。本发明提出的耐高温的消声器传递损失测量装置，在长时间测量时，依然可以保证支座的温度在声压传感器能够承受的范围之内。本耐高温的消声器传递损失测量装置，可以在排气消声器真实的工作环境下进行测量，即可以在高温、高速气流环境下测量消声器的传递损失。
Description
技术领域
本发明涉及排气消声技术领域，尤其涉及一种耐高温的消声器传递损失测量装置。
背景技术
随着汽车保有量的不断增长，汽车噪声污染变得日益严重。排气噪声是汽车的主要噪声源之一，采用性能优良的消声系统是控制排气噪声的主要手段。
通常将消声器装在发动机台架上，测试消声器的插入损失，并将其作为评判消声器性能的指标。但是，发动机台架结构复杂，操作繁琐，实验成本较高，实验周期也较长，不利于消声器样件的快速开发和性能验证。
此外，可以使用传递损失作为消声器性能的评价指标，传递损失可以通过阻抗管测试，如专利“消声器消声性能测试装置”（申请号：201320467564.7）。但是，通常阻抗管是在常温、无流情况下进行测试的，这和排气系统中消声器实际工作环境存在很大的差异，因此通过常规阻抗管测得的传递损失和实际值存在很大的差异。
目前，也有带气流情况下的消声器传递损失测量装置，如专利“测量消音器传递损失的装置及测量方法”（申请号：201710154763.5）。但是，对于排气系统中的消声器，其中存在着高速、高温的气流，而温度对消声器的性能影响更为显著，因此，单纯的考虑气流对消声器性能的影响并不能真实的反映出消声器的工作状态。
重庆大学的杨成提出一种高温高速下的消声器性能测试装置（硕士论文：高温高速下的消声器性能模拟试验台关键技术研究），通过高速风机模拟排气的气流，通过大功率电热丝对气流进行加热，能够比较真实的模拟消声器实际的工作状态。但常规的声压传感器很难承受高速、高温气流的温度，论文中采用探针传感器，最高能够承受700摄氏度的高温。但是其量程较小，无法满足排气系统中的高声强噪声的测量要求。由于探针很细，探针式传感器不仅较难在测试管道上进行布置，而且探针内部也很容易被排气管道中的烟尘堵塞。探针式传感器缺乏主动冷却装置，长时间在高温环境下进行测量，容易造成传感器的损坏。此外，探针式传感器价格较高，大大增加实验的成本。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种可克服解决上述技术问题的耐高温的消声器传递损失测量装置。
为实现上述目的，本发明提供一种耐高温的消声器传递损失测量装置，包括测试前管、测试后管、耐高温传感器支座、传感器支座冷却系统和可变阻抗负载，其中，
所述测试前管和测试后管分别与待测试消声器的前、后端连接，测试前管和测试后管上均布置有耐高温传感器支座以测量声压信号，传感器支座冷却系统用于对耐高温传感器支座进行降温，测试后管远离待测试消声器的尾部安装有可变阻抗负载。
优选地，所述耐高温传感器支座包括单孔传感器支座和三联传感器支座，测试前管和测试后管上均设置有四个声压测量孔以与单孔传感器支座和三联传感器支座连通。
优选地，所述单孔传感器支座和三联传感器支座均包括壳体、波导管、声压传感器以及软管，其中，波导管穿过壳体，壳体上设置有声压传感器插孔，波导管壁开有小孔并与声压传感器插孔连通，声音通过小孔进入声压传感器插孔而被测量，波导管一端与测试前、后管上声压测量孔连通，另外一端伸出壳体外部并与软管连接，三联传感器支座设有三个声压传感器插孔，单孔传感器支座设有一个传感器插孔，传感器支座冷却系统对波导管进行冷却。
优选地，所述传感器支座冷却系统包括散热器、与散热器连通的水泵以及冷却液管道，冷却液管道和壳体内填充有冷却液，散热器和水泵的两端分别通过冷却液管道与所有耐高温传感器支座连通形成一闭合回路。
优选地，所述声压传感器套有空心螺塞，通过空心螺塞将安装于壳体的声压传感器插孔上，声压传感器靠近壳体一端上套有密封橡胶圈，密封橡胶圈位于壳体与空心螺塞之间。
优选地，所述壳体内部设置有中空腔室以容纳冷却液体，壳体上设置有中空腔室连通的冷却液进口以及冷却液出口，壳体的声压传感器插孔位于中空腔室外部，波导管经过中空腔室后，通过其出口伸入到壳体侧壁后与安装于声压传感器插孔上的声压传感器连通。
优选地，所述可变阻抗负载包括穿孔内管、套于该穿孔内管外且相对于其可转动的穿孔外管、以及套于穿孔外管外的锥形管，其中，锥形管与穿孔外管之间填充有吸声材料，穿孔内管和穿孔外管上均开设有多排通孔，小孔在管壁轴向均匀布置，转动穿孔内管使穿孔内管和穿孔外管上的小孔重叠或错开。
优选地，所述穿孔内管的尾部设有喇叭口以降低气流速度进而减少气流噪声。
优选地，所述多排通孔在管壁轴向均匀布置。
优选地，所述可变阻抗负载还包括用于转动穿孔内管的把手，穿孔外管上开设有环形槽，把手穿过环形槽与穿孔内管固定连接。
本发明提出的耐高温的消声器传递损失测量装置，通过采用耐高温传感器支座，并采用引出声音测量的方式，而且耐高温传感器支座进行降温，所以长时间测量时，依然可以保证耐高温传感器支座的温度在声压传感器能够承受的范围之内。因此，本耐高温的消声器传递损失测量装置，可以在排气消声器真实的工作环境下进行测量，即可以在高温、高速气流环境下测量消声器的传递损失。
附图说明
图1为本发明耐高温的消声器传递损失测量装置的结构示意图；
图2为本发明耐高温的消声器传递损失测量装置中单孔传感器支座的结构示意图；
图3为本发明耐高温的消声器传递损失测量装置中三联传感器支座的结构示意图；
图4为本发明耐高温的消声器传递损失测量装置中耐高温传感器支座的剖视结构示意图；
图5为本发明耐高温的消声器传递损失测量装置中可变阻抗负载的剖视结构示意图；
图6-1为本发明耐高温的消声器传递损失测量装置中可变阻抗负载双层管通孔错开时的结构示意图；
图6-2为图6-1的剖视结构示意图；
图6-3为本发明耐高温的消声器传递损失测量装置中可变阻抗负载双层管通孔重叠时的结构示意图；
图6-4为图6-3的剖视结构示意图；
图7为可变阻抗负载双层管重叠率在0～100%之间变化时的负载传递损失曲线。
图中，1、测试前管；2、单孔传感器支座；3、三联传感器支座；4、冷却液管道；5、待测试消声器；6、接头；7、测试后管；8、可变阻抗负载；9、水泵；10、散热器；11、单孔传感器支座的壳体；12、软管；13、空心螺塞；14、声压传感器；15、冷却液进出口；16、三联传感器支座的壳体；17、密封橡胶圈；18、波导管；19、冷却液；20、锥形管；21、穿孔内管；22、穿孔外管；23、吸声材料；24、把手。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参照图1至图7，本优选实施例中，一种耐高温的消声器传递损失测量装置，包括测试前管1、测试后管7、耐高温传感器支座、传感器支座冷却系统和可变阻抗负载8，其中，
测试前管1和测试后管7分别与待测试消声器5的前、后端连接，测试前管1和测试后管7上均布置有耐高温传感器支座以测量声压信号，耐高温传感器支座上安装有声压传感器14，传感器支座冷却系统用于对耐高温传感器支座进行降温，测试后管7远离待测试消声器5的尾部安装有可变阻抗负载8。
耐高温传感器支座包括单孔传感器支座2和三联传感器支座3，测试前管1和测试后管7上均设置有四个声压测量孔以与单孔传感器支座2和三联传感器支座3连通。不同的声压测量孔距离，用于测试不同频段下的消声器传递损失，本实施例中，设置相邻两声压测量孔之间的距离依次为：35mm、80mm和340mm，对应的测量频率相应为1000Hz-3600Hz、250Hz-1000Hz和50Hz-250Hz。声压传感器14可以根据需要采用大声压级的传感器或者常规声压传感器。测试前管1、待测试消声器5、测试后管7以及可变阻抗负载8之间通过接头6连接到一起。混合噪声的高温、高速气流从测试前管1进入耐高温传递损失测试装置中，经过待测试消声器5、测试后管7，最后经过可变负载吸声流入外界环境。
具体地，单孔传感器支座2和三联传感器支座3均包括壳体、波导管18、声压传感器14以及软管12，其中，波导管18穿过壳体，壳体上设置有声压传感器插孔（以安装声压传感器14），波导管壁开有小孔并与声压传感器插孔连通，声音通过小孔进入声压传感器插孔而被测量，波导管18一端与测试前、后管上声压测量孔连通，另外一端伸出壳体外部并与软管12连接，三联传感器支座3的壳体上安装有三个声压传感器14，单孔传感器支座2的壳体上安装有一个声压传感器14，传感器支座冷却系统对波导管18的外侧壁进行冷却。测试前管1和测试后管7上均安装一单孔传感器支座2和一三联传感器支座3。
具体地，传感器支座冷却系统包括散热器10、与散热器10连通的水泵9以及冷却液管道5，冷却液管道5和壳体内填充有冷却液，散热器10和水泵9的两端分别通过冷却液管道5与所有耐高温传感器支座连通形成一闭合回路。水泵9驱动冷却液在系统中循环，带走耐高温传感器支座上的热量，并通过散热器10将热量散发到大气环境之中。
声压传感器14套有空心螺塞13，通过空心螺塞13将安装于壳体的声压传感器插孔上，声压传感器14靠近壳体一端上套有密封橡胶圈17，密封橡胶圈17位于壳体与空心螺塞13之间。通过旋转空心螺塞13，挤压密封橡胶圈17，密封橡胶圈17受挤压变形，实现声压传感器14与壳体之间的密封。
壳体内部设置有中空腔室以容纳冷却液体，壳体上设置有中空腔室连通的冷却液进口以及冷却液出口，壳体的声压传感器插孔位于中空腔室外部，波导管18经过中空腔室后，通过其管壁小孔与安装于声压传感器插孔上的声压传感器14连通。
声音通过波导管18从测试前管1和测试后管7中引入到传感器支座中，波导管18上有一通孔通往声压传感器14，一部分声波进入声压传感器14并测得声压信号，绝大部分声波会沿着波导管18继续前行进入到细长的软管12中，并在软管12中不断的被消耗，极少能够反射回波导管18，避免声波在波导管18中形成共振，给测量造成不利影响。
使用变负载法测量消声器的传递损失时，需要在测试装置的末端设置阻抗值不同的负载，并分别在不同负载阻抗值时测量上下游的声压信号，联立测试的声压值，进而可以求出消声器的四极参数和传递损失。本实施例在此提出一可变阻抗负载8的具体结构。可变阻抗负载8包括穿孔内管21、套于该穿孔内管21外且相对于其可转动的穿孔外管22、以及套于穿孔外管22外的锥形管20，其中，锥形管20与穿孔外管22之间填充有吸声材料23，穿孔内管21和穿孔外管22上均开设有多排通孔，转动穿孔内管21使穿孔内管21和穿孔外管22上的通孔重叠或错开。穿孔外管22与锥形管20焊接在一起。
进一步地，穿孔内管21的尾部设有喇叭口以降低气流速度进而减少气流噪声。
进一步地，本可变阻抗负载8还包括用于转动穿孔内管21的把手24，穿孔外管22上开设有环形槽，把手24穿过环形槽与穿孔内管21固定连接。通过设置把手24从而方便转动穿孔内管21。
多排通孔在管壁轴向均匀布置。本实施例中，穿孔内管21和穿孔外管22上的通孔孔径均为8mm，每排8个小孔沿管壁圆周方向均布，同时沿管壁轴心方向，以15mm为间隔，分布27排小孔。通过把手24旋转穿孔内管21，旋转角度范围设置为0°～20°，使得穿孔内管21和穿孔外管22通孔重叠率比率范围为：0～100%，当通孔有重叠时，部分声音可以穿过双层管并被吸声材料23吸收，相应的负载则有多种不同的阻抗呈线性分布状态，分别测量其中两次上下游的声压信号，联立测试的结果，即可求出消声器的四极参数和传递损失。
如图7所示，当穿孔内管21和穿孔外管22上通孔的重叠率在0～100%变化时，负载的传递损失有较大的区别，即负载的阻抗有较大的差别，可以满足变负载法测量传递损失的需要。
本耐高温的消声器传递损失测量装置其工作原理如下：混合噪声的高温、高速气流进入耐高温消声器传递损失测量装置之后，通过布置在声压传感器14采集声压信号，然后拨动把手24，转变不同的末端声学负载，多次测量并采集声压信号。联立测试的声压值，进而可以快速求出消声器的四极参数和传递损失。
本实施例提出的耐高温的消声器传递损失测量装置，通过采用耐高温传感器支座，并采用引出声音测量的方式，而且耐高温传感器支座（采用强制水冷的方式）进行降温，所以长时间测量时，依然可以保证耐高温传感器支座的温度在声压传感器14能够承受的范围之内。因此，本耐高温的消声器传递损失测量装置，可以在排气消声器真实的工作环境下进行测量，即可以在高温、高速气流环境下测量消声器的传递损失。
在高温环境下测量消声器的传递损失时，测量装置的末端负载的温度也会很高，通过变负载法测量消声器的传递损失时，更换不同阻抗的负载需要花费较长的时间。而且更换负载时，需要中断高温、高速气流，负载更换后，却很难恢复和原来完全一致的测试环境，因此会造成一定的测量误差。本发明提出的可变阻抗负载8，只需旋转与内穿孔管连接的把手24，即可快速实现不同阻抗的负载的切换，无需中断原来的工作状态。既省时省力，又能保证变负载法测传递损失每次测量环境的一致性，提高了测试结果的准确性。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种耐高温的消声器传递损失测量装置，其特征在于，包括测试前管、测试后管、耐高温传感器支座、传感器支座冷却系统和可变阻抗负载，其中，
所述测试前管和测试后管分别与待测试消声器的前、后端连接，测试前管和测试后管上均布置有耐高温传感器支座以测量声压信号，传感器支座冷却系统用于对耐高温传感器支座进行降温，测试后管远离待测试消声器的尾部安装有可变阻抗负载。
2.如权利要求1所述的耐高温的消声器传递损失测量装置，其特征在于，所述耐高温传感器支座包括单孔传感器支座和三联传感器支座，测试前管和测试后管上均设置有四个声压测量孔以与单孔传感器支座和三联传感器支座连通。
3.如权利要求2所述的耐高温的消声器传递损失测量装置，其特征在于，所述单孔传感器支座和三联传感器支座均包括壳体、波导管、声压传感器以及软管，其中，波导管穿过壳体，壳体上设置有声压传感器插孔，波导管壁开有小孔并与声压传感器插孔连通，声音通过小孔进入声压传感器插孔而被测量，波导管一端与测试前、后管上声压测量孔连通，另外一端伸出壳体外部并与软管连接，三联传感器支座设有三个声压传感器插孔，单孔传感器支座设有一个传感器插孔，传感器支座冷却系统对波导管进行冷却。
4.如权利要求3所述的耐高温的消声器传递损失测量装置，其特征在于，所述传感器支座冷却系统包括散热器、与散热器连通的水泵以及冷却液管道，冷却液管道和壳体内填充有冷却液，散热器和水泵的两端分别通过冷却液管道与所有耐高温传感器支座连通形成一闭合回路。
5.如权利要求3所述的耐高温的消声器传递损失测量装置，其特征在于，所述声压传感器套有空心螺塞，通过空心螺塞将安装于壳体的声压传感器插孔上，声压传感器靠近壳体一端上套有密封橡胶圈，密封橡胶圈位于壳体与空心螺塞之间。
6.如权利要求3所述的耐高温的消声器传递损失测量装置，其特征在于，所述壳体内部设置有中空腔室以容纳冷却液体，壳体上设置有中空腔室连通的冷却液进口以及冷却液出口，壳体的声压传感器插孔位于中空腔室外部，波导管经过中空腔室后，通过其出口伸入到壳体侧壁后与安装于声压传感器插孔上的声压传感器连通。
7.如权利要求1所述的耐高温的消声器传递损失测量装置，其特征在于，所述可变阻抗负载包括穿孔内管、套于该穿孔内管外且相对于其可转动的穿孔外管、以及套于穿孔外管外的锥形管，其中，锥形管与穿孔外管之间填充有吸声材料，穿孔内管和穿孔外管上均开设有多排通孔，转动穿孔内管使穿孔内管和穿孔外管上的通孔重叠或错开。
8.如权利要求7所述的耐高温的消声器传递损失测量装置，其特征在于，所述穿孔内管的尾部设有喇叭口以降低气流速度进而减少气流噪声。
9.如权利要求7所述的耐高温的消声器传递损失测量装置，其特征在于，所述多排通孔在管壁轴向均匀布置。
10.如权利要求7所述的耐高温的消声器传递损失测量装置，其特征在于，所述可变阻抗负载还包括用于转动穿孔内管的把手，穿孔外管上开设有环形槽，把手穿过环形槽与穿孔内管固定连接。
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