CN2769528Y - 自适应主动控制消声器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种自适应主动控制消声器，它包括同轴设置的外管和内管，内外管之间通过螺旋隔板相连，还包括传声器、前置放大器、数字信号处理芯片、伺服电机控制器、伺服电机、电机传动机构和调频管。其中传声器设置在消声器入口端的管内，前置放大器、数字信号处理芯片、伺服电机控制器和伺服电机设置在管外，伺服电机与电机传动机构传动相连，电机传动机构与调频管传动相连，调频管设置在内管的出口端内可沿内管前后移动。本实用新型能在100～250Hz频率范围内对有调噪声实施有效的消声，其降噪量达25dB，且阻力损失小，基本不影响动力设备的功率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电动传动机构，特别涉及一种自适应主动控制消声器。
背景技术
内燃机排气噪声等类似噪声有调特征明显、主频低、噪声级大、运行工况可变性大，降低这类噪声对保护环境具有重大意义。
传统上这类噪声都是采用被动式消声器进行控制，利用声波与声学材料或声学结构的相互作用消耗声能来达到消声的目的。被动式消声器的缺点是体积庞大、重量重、对低频噪声控制效果较差，且无法调整工作状态。
上世纪80年代，美国、日本等国家开始利用声波干涉原理研究能实际运用的声波干涉型消声器。声波干涉型消声器利用两列幅值相同、频率相等、相位相反的声波干涉现象进行消声，对有调噪声消声量大，低频消声效果好。但是该类消声器都无法针对有调噪声特征频率的变化来调节消声器的特征消声频率，从而使得大部分工况下消声量明显下降，达不到干涉型消声器应有的消声效果。
发明内容
本实用新型的目的，是为了解决变工况下现有干涉型消声器因干涉频率与实际有调噪声频率不吻合而导致消声量大幅下降的问题，提供一种带自动控制系统的干涉频率可调的干涉型消声器，能自动跟踪有调噪声的可变特征频率并达到最佳干涉消声效果。
本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：一种自适应主动控制消声器，包括同轴设置的外管和内管，内外管之间通过螺旋隔板相连，还包括传声器、前置放大器、数字信号处理芯片、伺服电机控制器、伺服电机、电机传动机构和调频管；其中传声器设置在消声器入口端的管内，前置放大器、数字信号处理芯片、伺服电机控制器和伺服电机设置在管外，前置放大器的输入端与传声器相连，输出端连接数字信号处理芯片的输入端，数字信号处理芯片的输出端连接伺服电机控制器的输入端，伺服电机控制器的输出端连接伺服电机，伺服电机与电机传动机构传动相连，电机传动机构设置在消声器的出口端并与调频管传动相连，调频管设置在内管的出口端内可沿内管前后移动。
所述电机传动机构包括主轴、主动伞齿轮、传动伞齿轮和传动丝杆，主轴的一端与电机相连，另一端穿进外管与外管下侧的管壁活动相连，主动伞齿轮设置在主轴的中部，传动伞齿轮设置在传动丝杆的一端与主动伞齿轮啮合传动相连，传动丝杆穿套在调频管内与调频管螺纹啮合传动相连。
所述调频管为中空管，其两端各设有一支撑杆，两支撑杆的中心各设有一螺纹孔，所述传动丝杆旋套在两支撑杆的两螺纹孔中与调频管螺纹传动相连。
本实用新型自适应主动控制消声器由于采用了以上技术方案，使其与现有技术相比，具有突出的优点：即能够在设备运行时自动跟踪变工况工作条件，根据当地工况调节干涉型消声器的特征干涉频率，达到对主频的最佳消声状态，从而使得干涉型消声器的实际运用成为可能。
本实用新型自适应主动控制消声器能在100～250Hz频率范围(大多数动力设备工作基频)内对有调噪声实施有效的消声，其降噪量达25dB，且阻力损失小，基本不影响动力设备的功率。
附图说明
图1是本实用新型自适应主动控制消声器的结构原理示意图；
图2是本实用新型中的内管的结构示意图；
图3是本实用新型中的调频管的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型自适应主动控制消声器，包括外管1、内管2、螺旋隔板3、传声器4、前置放大器5、数字信号处理芯片6、伺服电机控制器7、伺服电机8、电机传动机构9和调频管10。外管1和内管2同轴设置，外管1和内管2之间通过螺旋隔板3相连。外管1的进口端连接有进口法兰11。配合参见图2，内管2出口端的管壁上均匀设有多个穿孔21，各穿孔表面积之和占所在区域管壁总表面积的比例大于40％，设有穿孔的内管长度为内管总长的30-50％。传声器4设置在消声器入口端的管内，通过穿过外管壁的屏蔽线与外部的前置放大器5相连。前置放大器5、数字信号处理芯片6、伺服电机控制器7和伺服电机8设置在管外，并以机顶盒的形式放置在筒体中央外部。前置放大器5的输入端与传声器4相连，输出端连接数字信号处理芯片6的输入端，数字信号处理芯片6的输出端连接伺服电机控制器7的输入端，伺服电机控制器7的输出端连接伺服电机8，伺服电机8与电机传动机构9传动相连，电机传动机构9设置在消声器的出口端并与调频管10传动相连。配合参见图3，调频管10为中空管，设置在内管的出口端内，其两端各设有一支撑杆101，两支撑杆101的中心各设有一螺纹孔102。
继续参见图1，电机传动机构9设置在消声器的出口端，包括主轴91、主动伞齿轮92、传动伞齿轮93和传动丝杆94。主轴91的一端与电动机8相连，另一端穿进外管与外管下侧的管壁活动相连。主动伞齿轮92设置在主轴91的中部，传动伞齿轮93设置在传动丝杆94的一端与主动伞齿轮92传动相连，传动丝杆94旋套在调频管10的两支撑杆101的两螺纹孔102中与调频管螺纹传动相连。
本实用新型自适应主动控制消声器的工作原理在于，高有调噪声气流从法兰口11进入消声器后，分成两路分别进入内管2和外管1，内外管间用螺旋隔板3相连。传声器4采集进入消声器的噪声信号，然后通过前置放大器5输入到数字信号处理芯片6进行滤波和FFT等信号处理，根据噪声特征频率输出相应的控制信号到伺服电机控制器7，伺服电机控制器7驱动伺服电机8，电机输出端通过主轴91和主、从动伞齿轮92、93驱动丝杆94，从而调节调频管10覆盖内管壁穿孔的位置，使得内外管中声波波长行程差为1/2特征频率波长，即相位差为180°，两声波整合相位相反进行干涉消声，使得消声器始终处于最佳消声状态。
本实用新型自适应主动控制消声器应用于一台英国PERKINS1006TAG柴油机进行排气噪声控制。配机用自适应主动控制消声器通径为300mm，长16800mm，尺寸小，重量轻。使柴油机工作在不同的功率和相应转速工况下，其排气有调噪声的特征频率在100-250Hz频段内移动。试验结果表明，该消声器能随有调噪声的变化实时跟踪其特征频率，并在特征频率处相比光管情况下消声量达28～30dB。
Claims (3)
1、一种自适应主动控制消声器，包括同轴设置的外管和内管，内外管之间通过螺旋隔板相连，其特征在于：还包括传声器、前置放大器、数字信号处理芯片、伺服电机控制器、伺服电机、电机传动机构和调频管；其中传声器设置在消声器入口端的管内，前置放大器、数字信号处理芯片、伺服电机控制器和伺服电机设置在管外，前置放大器的输入端与传声器相连，输出端连接数字信号处理芯片的输入端，数字信号处理芯片的输出端连接伺服电机控制器的输入端，伺服电机控制器的输出端连接伺服电机，伺服电机与电机传动机构传动相连，电机传动机构设置在消声器的出口端并与调频管传动相连，调频管设置在内管的出口端内可沿内管前后移动。
2、如权利要求1所述的自适应主动控制消声器，其特征在于：所述电机传动机构包括主轴、主动伞齿轮、传动伞齿轮和传动丝杆，主轴的一端与电机相连，另一端穿进外管与外管下侧的管壁活动相连，主动伞齿轮设置在主轴的中部，传动伞齿轮设置在传动丝杆的一端与主动伞齿轮啮合传动相连，传动丝杆穿套在调频管内与调频管螺纹啮合传动相连。
3、如权利要求1或2所述的自适应主动控制消声器，其特征在于：所述调频管为中空管，其两端各设有一支撑杆，两支撑杆的中心各设有一螺纹孔，所述传动丝杆旋套在两支撑杆的两螺纹孔中与调频管螺纹传动相连。
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