CN115507943A - 具有温控功能的高温声场扫描测试装置及测试方法 - Google Patents
具有温控功能的高温声场扫描测试装置及测试方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115507943A CN115507943A CN202211218791.6A CN202211218791A CN115507943A CN 115507943 A CN115507943 A CN 115507943A CN 202211218791 A CN202211218791 A CN 202211218791A CN 115507943 A CN115507943 A CN 115507943A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sound
- temperature
- sound field
- field scanning
- cover plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 98
- 238000010998 test method Methods 0.000 title abstract description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 66
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 62
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 52
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 28
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 27
- 239000010963 304 stainless steel Substances 0.000 claims description 9
- 229910000589 SAE 304 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 6
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims description 5
- YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 4
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H17/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves, not provided for in the preceding groups
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
本发明提出一种具有温控功能的高温声场扫描测试装置及测试方法，采用了声源波导管阵列，实现高温环境下平面波声源的产生和导入；利用加热台和盖板构成矩形声波导管结构，实现试样反射和折射声波在结构内的传播；利用盖板采样孔阵列采集高温环境下的声压信息，实现高温声场的准确重构。本发明可用于测试环境温度从室温到要求高温范围内的声场，包含高温环境下经待测声学试样反射或折射形成的声场，测试的频率范围取决于高温吸声尖劈的结构参数。本发明能够准确测试高温环境下的声场，设计新颖合理，使用效果好，测试过程易于操作，便于推广使用。
Description
技术领域
本发明属于声场测定技术领域，具体涉及一种具有温控功能的高温声场扫描测试装置及测试方法。
背景技术
航空工业蓬勃发展给人们的交通带来了极大的便利，但是飞机发出的噪声引起了严重的环境污染。待解决的主要噪声源为风扇旋转时产生的噪声，目前常用的降噪手段是将声学衬垫应用于发动机的外壳的内壁上，以使传播穿过发动机导管的风扇噪声衰减。此外，发动机包括至少一个涡轮机部段并且可以包括更多，每个涡轮机部段还包括叶片以引导燃烧的热气流通过涡轮机部段。对于高性能飞行器，当来自涡轮机的废气不足以快速加速飞行器并以期望速度推进飞行器时，可以用来提供额外的推力。通过设置增强器，将燃料和空气短时间喷射到排气系统中，在所述排气系统处燃烧以增强由废气提供的推力。燃料燃烧产生热燃烧气体，涡轮机的操作，以及废气从发动机排出，也都会产生较高噪声。其中发动机排气系统利用管道来引导在涡轮机和发动机的后部之间的热燃烧气体，而由于燃烧气体的高温，喷气发动机排气系统的衬垫同样面临高温环境。
可以看出，当高温声学衬垫应用于航空发动机等领域时，其将面临高温、高声压、高转速、大负荷、强气流的恶劣环境，因此对其内部吸声衬垫提出了严格的要求。研究高温下声学试样对噪声的反射或折射特性，需要对高温声场进行扫描测试。但是目前对于声学试样在高温下的声学性能实验测试，尤其是声学试样高温反射和折射声场测试缺少有效的测试平台。
中国专利文献公开的“一种高温环境下声场测量与分析装置及其分析方法”(公开号：CN103438990A，公开日2013年12月11日)，采用声导管阵列测量高温环境下钢板表面的声载荷分布，该方法虽然可以实现高温环境下声场测量与分析，但因无法保证声源产生的入射声波为平面声波，且缺少环境温度的控制系统，无法准确分析给定温度下声学试样反射或折射平面入射波形成的声场，无法研究试样的高温声学性能。
现有技术中关于高温试样声学性能参数的测试，大多只关注试样的高温吸声性能，较少有高温下声学试样对声场环境影响的测试，缺乏能准确测试声学试样在平面波入射条件下形成反射和透射远场声场的设备和方法。声场扫描所需的声源和传声器工作温度通常小于100℃，如何在高温环境下产生平面波声源并采集声压信息是高温声场扫描的难点。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，实现可控的高温声场扫描测试，本发明提出一种具有温控功能的高温声场扫描测试装置及测试方法，能够控制测试声场温度，并能够在高温声场测试空间内产生平面入射声波并扫描获得声场信息。
本发明的技术方案为：
所述一种具有温控功能的高温声场扫描测试装置，包括温控系统以及测试系统；
所述温控系统包括加热台(1)、温度采集设备和保温设备；
所述测试系统包括信号发生器、功率放大器、耐高温声源、矩形声波导管、探针麦克风(7)和数据采集器；
所述耐高温声源由声源波导管阵列(3)、扬声器阵列(4)构成；
所述矩形声波导管由加热台(1)的加热面、盖板(6)与吸声尖劈(9)构成；
所述加热台(1)和盖板(6)之间形成的空间为声场扫描空间；所述声场扫描空间与加热台(1)台面相邻面为加热面；所述声场扫描空间与盖板相邻面为采样面；所述加热面和采样面构成了矩形声波导管的上下两个硬声场边界；
所述声场扫描空间内设有一圈吸声尖劈(9)，用于吸收声源声波及试件的反射透射声波；且所述声场扫描空间中声源入射的一侧面还布置有声源侧挡板(2)；
所述声源波导管阵列(3)由多个声导管平行排列组成；所述声源波导管阵列(3)的低温区端部设有扬声器阵列(4)，用于产生测试平面波声源；所述声源波导管阵列(3)的高温区端部从声源侧挡板(2)开孔中伸入声场扫描空间；
所述盖板(6)表面设置有探针麦克风采样孔阵列，用于安装探针麦克风(7)测试声场扫描空间内采样点对应位置的声压；
所述探针麦克风(7)包括一只参考麦克风和若干只扫描麦克风；所述参考麦克风安装于声源波导管阵列(3)高温区端部的采样孔；所述扫描麦克风按测试需求安装于需要采样的测试位置对应采样孔中；所述采样孔未使用时使用堵头(8)密封，用于防止漏声；所述堵头(8)为变直径圆柱销，通过采样孔与堵头圆柱销小直径端的配合，保证采样面非采样区域的光滑平整；
所述扬声器阵列(4)产生声源信号由低温区通过声源波导管阵列(3)传送到高温区端口，并在端口处产生平面波入射声源，经试样反射或折射，产生反射波或折射波声压信号，通过探针麦克风(7)测出；
所述温度采集设备用于加热升温时测量声场扫描空间内实际温度场，并与所述加热台(1)实现反馈控制，使声场扫描空间区域温度达到目标温度；所述保温设备包覆于声场扫描空间外侧，使声场扫描空间区域温度均一稳定。
进一步的，所述声源波导管阵列(3)的低温区与高温区之间通过与冷源对流，保证扬声器阵列(4)处于正常工作温度。
进一步的，所述声源波导管阵列(3)伸入声场扫描空间的深度等于吸声尖劈(9)长度；伸入声场扫描空间的声导管部分外层附有隔热吸声层(5)，用于降低波导管伸入部分对声场内声波的反射，同时减小高温区热量向低温区的热传导。
进一步的，所述采样孔阵列的孔间距满足声场扫描分辨率要求，使常温下目标频率对应单个波长长度内的采样孔数量不小于声场扫描分辨率对应要求值。
进一步的，所述声源波导管阵列(3)由直径Φ15mm的304不锈钢管组成；所述盖板(6)采用304不锈钢制成，厚度为2mm；所述探针麦克风采样孔内径为1.5mm；采样孔间距为10mm；所述堵头(8)的材料为304不锈钢；所述堵头(8)小直径端直径为Φ1.5mm，大直径端直径为Φ2mm；所述堵头(8)小直径端长度与盖板(6)厚度一致，为2mm，大直径端长度为18mm。
进一步的，所述吸声尖劈(9)的材料为不锈钢金属纤维多孔材料或多孔陶瓷材料；所述吸声尖劈厚度为30mm，总长度为50mm，基底长度为10mm，单个尖劈宽度为30mm；所述吸声尖劈(9)针对要求的测试频率和测试温度下的吸声系数大于0.95。
进一步的，所述加热台(1)放置于测试台面上，所述声源波导管阵列(3)和扬声器阵列(4)支撑于测试台面上；所述声源波导管阵列(3)的波导管轴线与扬声器阵列(4)中的扬声器单元振膜中心同轴，且与加热面和采样面等距；所述盖板(6)由吸声尖劈(9)支撑于加热台加热面上方，与加热面平行；所述加热面与采样面间距等于吸声尖劈厚度。
进一步的，所述温度采集设备采用气体热电偶，所述保温设备采用保温毯(10)；所述气体热电偶用于加热升温时测量声场扫描空间内实际温度场；所述声源侧挡板(2)、吸声尖劈(9)和盖板(6)均包覆于保温毯(9)内；所述保温毯一方面阻止热量散发，提升温度均一性，另一方面避免试验过程中温度过高灼伤操作者；所述保温毯(10)于采样孔区域有开孔，用于安装探针麦克风(7)和堵头(8)；所述保温毯(9)利用金属丝与加热台(1)固定连接。
进一步的，所述隔热吸声层材料和所述保温毯材料为含气凝胶颗粒的硅酸铝毛毡。
通过上述装置实现高温声场扫描测试的方法，包括以下步骤：
步骤1，测试装置的升温准备，具体过程为：
步骤101、取下部分吸声尖劈(9)，在取下的空缺位置处插入温度采集设备；
步骤102、将盖板(6)放置于吸声尖劈(9)上；
步骤103、将声源侧挡板(2)、吸声尖劈(9)和盖板(6)外包覆保温设备；
步骤104、控制加热台(1)使声场扫描空间内空气温度达到目标温度，并保持30分钟，使温度均一稳定；
步骤105、取下温度采集设备，重新插入吸声尖劈(9)，放置盖板(6)，包覆保温设备；
步骤2，高温背景声场测试：目标频率声波由信号发生器以及功率放大器驱动扬声器阵列(4)产生，进入声源波导管阵列(3)，后进入加热台(1)和盖板(6)构成的矩形声波导管，以沿波导管轴线方向的稳定单一平面波形式被探针麦克风(7)接收；数据采集器以一定顺序采集所有采样点的多路探针麦克风(7)声压信号，根据声压信号计算得出高温背景声场；
步骤3，在声场扫描空间内以设定角度放入试样，重复步骤1，完成装置的升温准备；
步骤4，高温折射、反射声场测试：标频频率声波由信号发生器以及功率放大器驱动扬声器阵列(4)产生，进入声源波导管阵列(3)，后进入加热台(1)和盖板(6)构成的矩形声波导管，经试样反射或折射后被探针麦克风(7)接收；数据采集器采集声压信号，根据声压信号并基于高温背景声场计算得出高温反射或折射声场。
有益效果
本发明提出的具有温控功能的高温声场扫描测试装置及测试方法可用于测试环境温度从室温到要求高温范围内的声场，包含高温环境下经待测声学试样反射或折射形成的声场，测试的频率范围取决于高温吸声尖劈的结构参数。
本发明采用了声源波导管阵列，实现高温环境下平面波声源的产生和导入；利用加热台和盖板构成矩形声波导管结构，实现试样反射和折射声波在结构内的传播；利用盖板采样孔阵列采集高温环境下的声压信息，实现高温声场的准确重构。
本发明能够准确测试高温环境下的声场，设计新颖合理，使用效果好，测试过程易于操作，便于推广使用。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明提供的测试装置的立体投影图；
图2为本发明提供的吸声尖劈布置结构图；
图3为本发明提供的测试装置的纵截面示意图；
图4为图3中H区域的局部放大图；
图5为常温下声场扫描结果示意图；
图6为300℃下声场扫描结果示意图；
其中：
1、加热台；2、声源侧挡板；3、声源波导管阵列；4、扬声器阵列；5、隔热吸声层；6、盖板；7、探针麦克风；8、堵头；9、吸声尖劈；10、保温毯。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，而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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本实施例提供的一种具有温控功能的高温声场扫描测试装置，能够准确测试高温环境下的声场，包括平面入射声波在高温环境下经待测声学试样反射或折射形成的声场，测试过程易于操作。下面结合附图对本发明作进一步详细介绍：
(一)高温声场扫描测试装置
如图1所示，本发明的具有温控功能的高温声场扫描测试装置，包括温控系统以及测试系统；
所述温控系统包括加热台(1)、温度采集设备和保温设备；所述测试系统包括信号发生器、功率放大器、耐高温声源、矩形声波导管、探针麦克风(7)和数据采集器；所述耐高温声源由声源波导管阵列(3)、扬声器阵列(4)构成；所述矩形声波导管由加热台(1)的加热面、盖板(6)与吸声尖劈(9)构成。
所述加热台(1)和盖板(6)之间形成的空间为声场扫描空间；声场扫描空间与加热台(1)台面相邻面为加热面，声场扫描空间与盖板相邻面为采样面，如图3所示；加热面和采样面构成了矩形声波导管的两个硬声场边界。
声源波导管阵列(3)由多个声导管平行排列组成；声源波导管阵列(3)的低温区端部与扬声器阵列(4)连接，声源波导管阵列(3)的高温区端部从声源侧挡板(2)开孔中伸入声场扫描空间；声源侧挡板(2)处为声场扫描空间的声场入射处；放置于声场入射处的对面；声源波导管阵列(3)通过与冷空气的对流以保证扬声器阵列(4)处于正常工作温度。
声源波导管阵列(3)伸入声场扫描空间的深度等于吸声尖劈(9)长度，伸入声场扫描空间的声导管部分外层附有隔热吸声层(5)，用于降低波导管伸入部分对声场内声波的反射，同时减小高温区热量向低温区的热传导；所述隔热吸声层材料为含气凝胶颗粒的硅酸铝毛毡。
如图3和图4所示，盖板(6)表面设置有探针麦克风采样孔阵列，用于安装探针麦克风(7)测试声场扫描空间内采样点对应位置的声压；所述探针麦克风(7)包括一只参考麦克风和若干只扫描麦克风；所述参考麦克风安装于声源波导管阵列(3)高温区端部附近的采样孔；所述扫描麦克风按测试需求安装于需要采样的测试位置对应采样孔中；所述采样孔未使用时使用堵头(8)密封，用于防止漏声，如图4所示；所述堵头(8)为变直径圆柱销，通过采样孔与堵头圆柱销小直径端的配合，保证采样面非采样区域的光滑平整。
采样孔阵列孔间距应满足声场扫描分辨率要求，其间距设计为：使常温下目标频率对应单个波长长度内的采样孔数量满足要求，本实施例中，采样孔间距为10mm；
声场扫描空间内设有一圈吸声尖劈(9)，如图2所示，用于吸收声源声波及试件的反射透射声波；所述扬声器阵列(4)产生声源信号由低温区通过声源波导管阵列(3)传送到高温区端口，并在端口处产生平面波入射声源，经试样反射或折射，产生反射波或折射波声压信号，通过探针麦克风(7)测出。
本实施例中，声源波导管阵列(3)由直径Φ15mm的304不锈钢管组成；盖板(6)采用304不锈钢制成，厚度为2mm；探针麦克风采样孔内径为1.5mm；堵头(8)的材料为304不锈钢；所述堵头(8)小直径端直径为Φ1.5mm，大直径端直径为Φ2mm；所述堵头(8)小直径端长度与盖板(6)厚度一致，为2mm，大直径端长度为18mm；吸声尖劈(9)的材料为不锈钢金属纤维多孔材料或多孔陶瓷材料；所述吸声尖劈厚度为30mm，总长度为50mm，基底长度为10mm，单个尖劈宽度为30mm；所述吸声尖劈(9)针对测试频率和测试温度下的吸声系数大于0.95。
加热台(1)放置于测试台面上，声源波导管阵列(3)和扬声器阵列(4)由支架支撑于测试台面上；所述声源波导管阵列(3)的波导管轴心与扬声器阵列(4)中的扬声器单元振膜中心同轴，与加热面和采样面等距；所述盖板(6)由吸声尖劈(9)支撑于加热台加热面上方，与加热面平行；所述加热面与采样面间距等于吸声尖劈厚度，即30mm。
声场扫描测试装置的温控系统中的温度采集设备采用气体热电偶，保温设备采用保温毯(10)。所述加热台(1)具有加热和温度控制功能，为试验环境温度达到目标温度提供热源，同时保证声场扫描空间区域温度均一稳定；气体热电偶用于加热升温时测量声场扫描空间内实际温度场；所述声源侧挡板(2)、吸声尖劈(9)和盖板(6)均包覆于保温毯(9)内；所述保温毯一方面阻止热量散发，提升温度均一性，另一方面避免试验过程中温度过高灼伤操作者；所述保温毯(10)于采样孔区域有开孔，用于安装探针麦克风(7)和堵头(8)；所述保温毯(9)利用金属丝与加热台(1)固定连接。保温毯材料为含气凝胶颗粒的硅酸铝毛毡，厚度为10mm；
(二)高温声场扫描测试方法
本实施例还提供上述测试装置的高温声场扫描测试方法，包括以下步骤：
步骤1，测试装置的升温准备，具体实施过程为：
步骤101、取下部分吸声尖劈(9)，在取下的空缺位置处插入气体热电偶；
步骤102、将盖板(6)放置于吸声尖劈(9)上；
步骤103、将声源侧挡板(2)、吸声尖劈(9)和盖板(6)外包覆保温毯(9)；
步骤104、控制加热台(1)使声场扫描空间内空气温度达到目标温度，并保持30分钟，使温度均一稳定；
步骤105、取下气体热电偶，重新插入吸声尖劈(9)，放置盖板(6)，包覆保温毯(9)；
步骤2，高温背景声场测试：目标频率声波由扬声器阵列(4)产生，进入声源波导管阵列(3)，后进入加热台(1)和盖板(6)构成的矩形声波导管，以沿波导管轴线方向的稳定单一平面波形式被探针麦克风(7)接收；数据采集器以一定顺序采集所有采样点的多路探针麦克风(7)声压信号，存入计算机，计算得出高温背景声场；
步骤3，在声场扫描空间内以特定角度放入试样，重复步骤1，完成装置的升温准备；
步骤4，高温折射、反射声场测试：标频率声波由扬声器阵列(4)产生，进入声源波导管阵列(3)，后进入加热台(1)和盖板(6)构成的矩形声波导管，经试样反射或折射后被探针麦克风(7)接收；数据采集器采集声压信号，存入计算机，并基于高温背景声场计算得出高温反射或折射声场。
(三)测试结果分析：
如图5所示，为常温下声场扫描空间内的声压分布图。从图5可以看出，本发明中的声波导管设计能有效引导声源在声场扫描空间内产生近似平面波声场，吸声尖劈能有效吸收边界处的声波。
如图6所示，为300℃下局部声场扫描空间的声压分布图。从图6中可以看出，声波波长随空气温度升高而变大，声场近似为平面波。可见该装置能有效加热声场，并在高温环境下扫描测试声场内声压情况。
本实施例提供的高温声场扫描测试装置，采用了声源波导管阵列，实现高温环境下平面波声源的产生和导入；利用加热台和盖板构成矩形声波导管结构，实现试样反射和折射声波在结构内的传播；由加热台和保温毯控制声场扫描空间内温度，利用盖板采样孔阵列采集高温环境下的声压信息，实现高温声场的准确重构。
本实施例能够准确测试高温环境下的声场，包括平面入射声波在高温环境下经待测声学试样反射或折射形成的声场，测试过程易于操作，测试结果准确，温度场参数范围为从室温到460℃；本声场测试方法可以实现任意声波频率范围的测试，通过修改整个测试平台的结构尺寸，如加热台尺寸、尖劈外形尺寸等，即可实现测试频率范围的调整。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种具有温控功能的高温声场扫描测试装置，其特征在于：包括温控系统以及测试系统；
所述温控系统包括加热台(1)、温度采集设备和保温设备；
所述测试系统包括信号发生器、功率放大器、耐高温声源、矩形声波导管、探针麦克风(7)和数据采集器；
所述耐高温声源由声源波导管阵列(3)、扬声器阵列(4)构成；
所述矩形声波导管由加热台(1)的加热面、盖板(6)与吸声尖劈(9)构成；
所述加热台(1)和盖板(6)之间形成的空间为声场扫描空间；所述声场扫描空间与加热台(1)台面相邻面为加热面；所述声场扫描空间与盖板相邻面为采样面；所述加热面和采样面构成了矩形声波导管的上下两个硬声场边界；
所述声场扫描空间内设有一圈吸声尖劈(9)，用于吸收声源声波及试件的反射透射声波；且所述声场扫描空间中声源入射的一侧面还布置有声源侧挡板(2)；
所述声源波导管阵列(3)由多个声导管平行排列组成；所述声源波导管阵列(3)的低温区端部设有扬声器阵列(4)，用于产生测试平面波声源；所述声源波导管阵列(3)的高温区端部从声源侧挡板(2)开孔中伸入声场扫描空间；
所述盖板(6)表面设置有探针麦克风采样孔阵列，用于安装探针麦克风(7)测试声场扫描空间内采样点对应位置的声压；
所述探针麦克风(7)包括一只参考麦克风和若干只扫描麦克风；所述参考麦克风安装于声源波导管阵列(3)高温区端部的采样孔；所述扫描麦克风按测试需求安装于需要采样的测试位置对应采样孔中；所述采样孔未使用时使用堵头(8)密封，用于防止漏声；所述堵头(8)为变直径圆柱销，通过采样孔与堵头圆柱销小直径端的配合，保证采样面非采样区域的光滑平整；
所述扬声器阵列(4)产生声源信号由低温区通过声源波导管阵列(3)传送到高温区端口，并在端口处产生平面波入射声源，经试样反射或折射，产生反射波或折射波声压信号，通过探针麦克风(7)测出；
所述温度采集设备用于加热升温时测量声场扫描空间内实际温度场，并与所述加热台(1)实现反馈控制，使声场扫描空间区域温度达到目标温度；所述保温设备包覆于声场扫描空间外侧，使声场扫描空间区域温度均一稳定。
2.根据权利要求1所述一种具有温控功能的高温声场扫描测试装置，其特征在于：所述声源波导管阵列(3)的低温区与高温区之间通过与冷源对流，实现扬声器阵列(4)处于正常工作温度。
3.根据权利要求1所述一种具有温控功能的高温声场扫描测试装置，其特征在于：所述声源波导管阵列(3)伸入声场扫描空间的深度等于吸声尖劈(9)长度；伸入声场扫描空间的声导管部分外层附有隔热吸声层(5)，降低波导管伸入部分对声场内声波的反射，减小高温区热量向低温区的热传导。
4.根据权利要求1所述一种具有温控功能的高温声场扫描测试装置，其特征在于：所述采样孔阵列的孔间距满足声场扫描分辨率要求，使常温下目标频率对应单个波长长度内的采样孔数量不小于声场扫描分辨率对应要求值。
5.根据权利要求1所述一种具有温控功能的高温声场扫描测试装置，其特征在于：所述声源波导管阵列(3)由直径Φ15mm的304不锈钢管组成；所述盖板(6)采用304不锈钢制成，厚度为2mm；所述探针麦克风采样孔内径为1.5mm；采样孔间距为10mm；所述堵头(8)的材料为304不锈钢；所述堵头(8)小直径端直径为Φ1.5mm，大直径端直径为Φ2mm；所述堵头(8)小直径端长度与盖板(6)厚度一致，为2mm，大直径端长度为18mm。
6.根据权利要求1所述一种具有温控功能的高温声场扫描测试装置，其特征在于：所述吸声尖劈(9)的材料为不锈钢金属纤维多孔材料或多孔陶瓷材料；所述吸声尖劈厚度为30mm，总长度为50mm，基底长度为10mm，单个尖劈宽度为30mm；所述吸声尖劈(9)针对要求的测试频率和测试温度下的吸声系数大于0.95。
7.根据权利要求1所述一种具有温控功能的高温声场扫描测试装置，其特征在于：所述加热台(1)放置于测试台面上，所述声源波导管阵列(3)和扬声器阵列(4)支撑于测试台面上；所述声源波导管阵列(3)的波导管轴线与扬声器阵列(4)中的扬声器单元振膜中心同轴，且与加热面和采样面等距；所述盖板(6)由吸声尖劈(9)支撑于加热台加热面上方，与加热面平行；所述加热面与采样面间距等于吸声尖劈厚度。
8.根据权利要求1所述一种具有温控功能的高温声场扫描测试装置，其特征在于：所述温度采集设备采用气体热电偶，所述保温设备采用保温毯(10)；所述气体热电偶用于加热升温时测量声场扫描空间内实际温度场；所述声源侧挡板(2)、吸声尖劈(9)和盖板(6)均包覆于保温毯(9)内；所述保温毯(10)于采样孔区域有开孔，用于安装探针麦克风(7)和堵头(8)；所述保温毯(9)利用金属丝与加热台(1)固定连接。
9.根据权利要求1所述一种具有温控功能的高温声场扫描测试装置，其特征在于：所述隔热吸声层材料和所述保温毯材料为含气凝胶颗粒的硅酸铝毛毡。
10.利用权利要求1～9任一所述装置实现高温声场扫描测试的方法，包括以下步骤：
步骤1，测试装置的升温准备，具体过程为：
步骤101、取下部分吸声尖劈(9)，在取下的空缺位置处插入温度采集设备；
步骤102、将盖板(6)放置于吸声尖劈(9)上；
步骤103、将声源侧挡板(2)、吸声尖劈(9)和盖板(6)外包覆保温设备；
步骤104、控制加热台(1)使声场扫描空间内空气温度达到目标温度，并保温设定时间，使温度均一稳定；
步骤105、取下温度采集设备，重新插入吸声尖劈(9)，放置盖板(6)，包覆保温设备；
步骤2，高温背景声场测试：目标频率声波由信号发生器以及功率放大器驱动扬声器阵列(4)产生，进入声源波导管阵列(3)，后进入加热台(1)和盖板(6)构成的矩形声波导管，以沿波导管轴线方向的稳定单一平面波形式被探针麦克风(7)接收；数据采集器以一定顺序采集所有采样点的多路探针麦克风(7)声压信号，根据声压信号计算得出高温背景声场；
步骤3，在声场扫描空间内以设定角度放入试样，重复步骤1，完成装置的升温准备；
步骤4，高温折射、反射声场测试：标频频率声波由信号发生器以及功率放大器驱动扬声器阵列(4)产生，进入声源波导管阵列(3)，后进入加热台(1)和盖板(6)构成的矩形声波导管，经试样反射或折射后被探针麦克风(7)接收；数据采集器采集声压信号，根据声压信号并基于高温背景声场计算得出高温反射或折射声场。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211218791.6A CN115507943B (zh) | 2022-10-07 | 2022-10-07 | 具有温控功能的高温声场扫描测试装置及测试方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211218791.6A CN115507943B (zh) | 2022-10-07 | 2022-10-07 | 具有温控功能的高温声场扫描测试装置及测试方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115507943A true CN115507943A (zh) | 2022-12-23 |
| CN115507943B CN115507943B (zh) | 2024-04-26 |
Family
ID=84508251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211218791.6A Active CN115507943B (zh) | 2022-10-07 | 2022-10-07 | 具有温控功能的高温声场扫描测试装置及测试方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115507943B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103438990A (zh) * | 2013-09-10 | 2013-12-11 | 北京科技大学 | 一种高温环境下声场测量与分析装置及其分析方法 |
| CN107063445A (zh) * | 2017-05-04 | 2017-08-18 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种高频声学性能检定系统及方法 |
| JP6326184B1 (ja) * | 2018-02-20 | 2018-05-16 | ニチアス株式会社 | 垂直入射音響特性測定装置及び垂直入射音響特性測定方法 |
| CN109506768A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-03-22 | 西北工业大学 | 带有温度保护的高温固液两相环境中声场检测方法及系统 |
| CN112881019A (zh) * | 2021-01-18 | 2021-06-01 | 西北工业大学 | 一种用于常规室内实验环境下发动机噪声指向性测量方法 |
-
2022
- 2022-10-07 CN CN202211218791.6A patent/CN115507943B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103438990A (zh) * | 2013-09-10 | 2013-12-11 | 北京科技大学 | 一种高温环境下声场测量与分析装置及其分析方法 |
| CN107063445A (zh) * | 2017-05-04 | 2017-08-18 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种高频声学性能检定系统及方法 |
| JP6326184B1 (ja) * | 2018-02-20 | 2018-05-16 | ニチアス株式会社 | 垂直入射音響特性測定装置及び垂直入射音響特性測定方法 |
| CN109506768A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-03-22 | 西北工业大学 | 带有温度保护的高温固液两相环境中声场检测方法及系统 |
| CN112881019A (zh) * | 2021-01-18 | 2021-06-01 | 西北工业大学 | 一种用于常规室内实验环境下发动机噪声指向性测量方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 张健;郭庆杰;: "声场高温流化床流化特性", 过程工程学报, no. 06, 15 December 2009 (2009-12-15) * |
| 黄晶晶;吴志真;雷勇;: "航空发动机试车台噪声声功率谱技术研究", 计算机测量与控制, no. 10, 25 October 2006 (2006-10-25) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115507943B (zh) | 2024-04-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cernuschi et al. | Thermal diffusivity measurements by photothermal and thermographic techniques | |
| CN103438990B (zh) | 一种高温环境下声场测量与分析装置及其分析方法 | |
| CN101696955B (zh) | 一种变参数温度场下多孔金属材料吸声性能测试装置 | |
| CN107490473B (zh) | 一种基于气流温度和流量匹配的消声器测试装置 | |
| Kuo et al. | Effects of jet noise source distribution on acoustic far-field measurements | |
| CN109141519B (zh) | 一种用于消声元件声学及流场特性测试的测试台架 | |
| Greska | Supersonic jet noise and its reduction using microjet injection | |
| Baars et al. | Nonlinear noise propagation from a fully expanded mach 3 jet | |
| CN106932481B (zh) | 一种消音器消音特性测试系统 | |
| Schultz et al. | Modal decomposition method for acoustic impedance testing in square ducts | |
| CN115507943B (zh) | 具有温控功能的高温声场扫描测试装置及测试方法 | |
| CN206609827U (zh) | 一种消音器消音特性测试系统 | |
| CN113959724B (zh) | 研究热声不稳定纵向和切向模态耦合机理的装置及方法 | |
| WO2013136472A1 (ja) | チューブリーク検知装置、及びチューブリーク検知方法 | |
| Greska et al. | A near-field study of high temperature supersonic jets | |
| Schuster et al. | Dynamic temperature and pressure measurements in the core of a propulsion engine | |
| Gustavsson et al. | Temperature effect on acoustics of supersonic impinging jet | |
| Fan et al. | Finite element approach for three-dimensional linearized potential equation with application to muffler acoustic attenuation prediction | |
| Tam | The spectral shape of combustion noise | |
| Xie et al. | Research on measurement method of muffler performance under high temperature and high-speed airflow conditions | |
| Rämmal et al. | Sound reflection at an open end of a circular duct exhausting hot gas | |
| Boyle et al. | DGEN Aeropropulsion Research Turbofan Core/Combustor-Noise Measurements—Experiment and Modal Structure at Core-Nozzle Exit | |
| Viswanathan | Best practices for accurate measurement of pure jet noise | |
| Ichihashi et al. | Combustion dynamics in a gas turbine single annular combustor sector | |
| Palleja-Cabre et al. | Modelling the suppression of rotor-alone fan noise with Over-Tip-Rotor liners and comparison with measurements from a high-bypass turbofan rig |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |