CN113639135A - 一种主动调节穿孔率的赫姆霍兹消声器结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种主动调节穿孔率的赫姆霍兹消声器结构，包括内穿孔筒、外穿孔筒、外壳、空气室、螺母、密封垫、导向销、DSP、控制器和驱动器、麦克风。内穿孔筒外部开有螺纹，内、外穿孔筒在初始状态穿孔对齐，通过采集进气端的气体声音信号和速度信号，计算DSP计算所需的消声器的共振频率及最佳穿孔率，通过驱动器控制丝杆螺母的移动，从而使外穿孔筒移动，得以调整穿孔率。用小位移实现大穿孔率的调节，同时不改变空气室的体积，结构简单可靠，效果好。
Description
技术领域
本发明涉及消音器技术领域，具体是指一种主动调节穿孔率的赫姆霍兹消声器结构。
背景技术
消声装置通常被用来降低与内燃机排气管、高压气体或蒸汽排气孔、压缩机及风扇相关的噪声。消声装置允许流体通过而同时限制噪声的自由通过。而在气流管道中，其振动噪声一直没有得到很好的控制，在流体管路系统中安装消声器时应用最广泛的一种方法。传统的消声器对某个频段具有较好的降噪效果，而在旋转类机器中，其管路系统的频率一般随转速而变化，在此情况下，传统的消声器结构难以保证在机器运行中一直有较好的消声效果。马大猷院士在上世纪七十年代提出了微穿孔板吸声结构，可在较宽的频带内保持良好的吸声效果，而后扩展到微穿孔消声器的工程应用中，具有耐高温、抗腐蚀等优点。
当前已公开的专利技术，从原理上看，调节时不仅改变穿孔率，同时也改变了空气室的体积，减少了穿孔结构的有效工作长度；从结构上看，传动环节多，导致调节的灵敏度低，范围小，可靠性差，而且结构庞大，适应性不强。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服以上的技术缺陷，提供一种主动调节穿孔率的赫姆霍兹消声器结构，在调节过程中不会改变穿孔管后的空气室体积，只要小位移就能实现大比率调节，结构简单可靠，调节灵敏度和精度高，而且结构简单可靠，更具适用价值。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种主动调节穿孔率的赫姆霍兹消声器结构，包括内穿孔筒、DSP、控制器和两个驱动器，所述内穿孔筒与管路系统连接，所述内穿孔筒的外侧套设有外穿孔筒，所述内穿孔筒的管壁上均匀设有若干穿孔一，所述外穿孔筒的管壁设有与穿孔一位置一一对应的穿孔二，所述外穿孔筒的外侧套设有外壳，所述外壳与外穿孔筒配合形成空气室且与穿孔二形成若干赫姆霍兹谐振腔，所述内穿孔筒外管壁面的两端均螺纹连接有丝杠螺母，两端所述丝杠螺母分别通过两个驱动器驱动平移，两个所述驱动器均与控制器电性连接，所述控制器与DSP电性连接。
作为改进，所述内穿孔筒的两端均设有与DSP连接的麦克风且内穿孔筒进气端的麦克风的个数为两个，进气端的两个所述麦克风用于采集声压信号并传递给DSP，所述DSP通过对进气的声压信号进行傅里叶变换处理，提取进气的频率，远离进气端的麦克风用于采集声音信号。
作为改进，所述驱动器为步进电机且驱动器的输出端设有蜗杆，所述丝杠螺母的外端设有与蜗杆啮合的蜗轮，所述驱丝杠螺母与驱动器输出轴形成蜗杆蜗轮副机构。
作为改进，所述外穿孔筒左侧开设有销孔，所述销孔内设有导向销，所述外壳的一侧开设有与外穿孔筒上销孔大小相当的开孔，所述开孔与导向销锁紧配合。
作为改进，所述导向销为圆柱销。
作为改进，所述外穿孔筒与内穿孔筒以及外壳之间均设有密封垫，密封垫的设置使外穿孔筒与内穿孔筒以及外壳之间具有良好的气密性。
作为改进，所述穿孔一的直径为0.1—0.3mm。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明的一种主动调节穿孔率的赫姆霍兹消声器结构通过采集进气端的气体声音信号和速度信号，DSP计算所需的消声器的共振频率及最佳穿孔率，通过驱动器控制丝杆螺母的移动，从而使外穿孔筒移动，得以调整穿孔率。用小位移实现大穿孔率的调节，同时不改变空气室的体积，结构简单可靠，效果好。
附图说明
图1是本发明一种主动调节穿孔率的赫姆霍兹消声器结构的结构示意图。
如图所示：1、丝杠螺母，2、导向销，3、外壳，4、密封垫，5、内穿孔筒，6、外穿孔筒，7、麦克风。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。
需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，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。
结合附图1，一种主动调节穿孔率的赫姆霍兹消声器结构，包括内穿孔筒5、DSP、控制器和两个驱动器，所述内穿孔筒5与管路系统连接，所述内穿孔筒5的外侧套设有外穿孔筒6，所述内穿孔筒5的管壁上均匀设有若干穿孔一，所述外穿孔筒6的管壁设有与穿孔一位置一一对应的穿孔二，所述外穿孔筒6的外侧套设有外壳3，所述外壳3与外穿孔筒6配合形成空气室且与穿孔二形成若干赫姆霍兹谐振腔，所述内穿孔筒5外管壁面的两端均螺纹连接有丝杠螺母1，两端所述丝杠螺母1分别通过两个驱动器驱动平移，两个所述驱动器均与控制器电性连接，所述控制器与DSP电性连接。
所述内穿孔筒5的两端均设有与DSP连接的麦克风7且内穿孔筒5进气端的麦克风7的个数为两个，进气端的两个所述麦克风7用于采集声压信号并传递给DSP，所述DSP通过对进气的声压信号进行傅里叶变换处理，提取进气的频率，远离进气端的麦克风7用于采集声音信号。
所述驱动器为步进电机且驱动器的输出端设有蜗杆，所述丝杠螺母1的外端设有与蜗杆啮合的蜗轮，所述驱丝杠螺母1与驱动器输出轴形成蜗杆蜗轮副机构。
所述外穿孔筒6左侧开设有销孔，所述销孔内设有导向销2，所述外壳3的一侧开设有与外穿孔筒6上销孔大小相当的开孔，所述开孔与导向销2锁紧配合。
所述导向销2为圆柱销。
所述外穿孔筒6与内穿孔筒5以及外壳3之间均设有密封垫4。
所述穿孔一的直径为0.1—0.3mm。
本发明在具体实施时，丝杆螺母转动兼平动、推动外筒体，从而使外筒体移动，可以避免端面偏载。在丝杠螺母的推动下，外穿孔筒上的穿孔二与内穿孔筒的穿孔一错开，得以微调穿孔率。
主动调整穿孔率通过在进气端布置两个麦克风，用于采集声压信号，两个麦克风之间存在距离，用于计算进气的速度。进气端的麦克风将信号传给DSP进行数字信号处理，通过对进气的声压信号进行傅里叶变换，提取进气的频率。根据以下公式用于计算穿孔的共振频率，
结合进气的速度来，根据以下公式计算出最佳的穿孔率，使得穿孔板的阻抗最大，
将此指令输出到控制器中，通过控制器控制驱动器驱动丝杠螺母移动，将驱动电机的转动转换为平动，达到所需的穿孔率，两个驱动器可保证在调节穿孔率时外穿孔筒的快速移动与定位。若经过消声器的气体声音未达到最大传递损失，则重新调整穿孔率，使传递损失最大。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种主动调节穿孔率的赫姆霍兹消声器结构，包括内穿孔筒(5)、DSP、控制器和两个驱动器，其特征在于：所述内穿孔筒(5)与管路系统连接，所述内穿孔筒(5)的外侧套设有外穿孔筒(6)，所述内穿孔筒(5)的管壁上均匀设有若干穿孔一，所述外穿孔筒(6)的管壁设有与穿孔一位置一一对应的穿孔二，所述外穿孔筒(6)的外侧套设有外壳(3)，所述外壳(3)与外穿孔筒(6)配合形成空气室且与穿孔二形成若干赫姆霍兹谐振腔，所述内穿孔筒(5)外管壁面的两端均螺纹连接有丝杠螺母(1)，两端所述丝杠螺母(1)分别通过两个驱动器驱动平移，两个所述驱动器均与控制器电性连接，所述控制器与DSP电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种主动调节穿孔率的赫姆霍兹消声器结构，其特征在于：所述内穿孔筒(5)的两端均设有与DSP连接的麦克风(7)且内穿孔筒(5)进气端的麦克风(7)的个数为两个，进气端的两个所述麦克风(7)用于采集声压信号并传递给DSP，所述DSP通过对进气的声压信号进行傅里叶变换处理，提取进气的频率，远离进气端的麦克风(7)用于采集声音信号。
3.根据权利要求1所述的一种主动调节穿孔率的赫姆霍兹消声器结构，其特征在于：所述驱动器为步进电机且驱动器的输出端设有蜗杆，所述丝杠螺母(1)的外端设有与蜗杆啮合的蜗轮，所述驱丝杠螺母(1)与驱动器输出轴形成蜗杆蜗轮副机构。
4.根据权利要求1所述的一种主动调节穿孔率的赫姆霍兹消声器结构，其特征在于：所述外穿孔筒(6)左侧开设有销孔，所述销孔内设有导向销(2)，所述外壳(3)的一侧开设有与外穿孔筒(6)上销孔大小相当的开孔，所述开孔与导向销(2)锁紧配合。
5.根据权利要求4所述的一种主动调节穿孔率的赫姆霍兹消声器结构，其特征在于：所述导向销(2)为圆柱销。
6.根据权利要求1所述的一种主动调节穿孔率的赫姆霍兹消声器结构，其特征在于：所述外穿孔筒(6)与内穿孔筒(5)以及外壳(3)之间均设有密封垫(4)。
7.根据权利要求1所述的一种主动调节穿孔率的赫姆霍兹消声器结构，其特征在于：所述穿孔一的直径为0.1—0.3mm。
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