本實(shí)用新型涉及汽車聲學(xué)性能測(cè)試領(lǐng)域，具體涉及一種針對(duì)氣動(dòng)噪聲的消聲器傳遞損失測(cè)試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著汽車保有量的飛速增長，汽車噪聲污染問題越來越嚴(yán)重，相應(yīng)的噪聲控制法規(guī)也越來越嚴(yán)格。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣噪聲是汽車主要的噪聲源，采用結(jié)構(gòu)合理的消聲器是降低整車噪聲最有效、最簡單的途徑。

消除噪聲是消聲器最主要的功能，當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)消聲元件時(shí)，需要知道其具體的消聲效果。傳遞損失是衡量一個(gè)消聲器消聲能力最直接的技術(shù)指標(biāo)，其定義是聲音在傳聲器傳遞過程中損失的能量大小。

進(jìn)排氣噪聲成分復(fù)雜，包含發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒噪聲、機(jī)械噪聲，還有進(jìn)排氣氣流在管道中高速流動(dòng)產(chǎn)生的氣動(dòng)噪聲。目前針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒噪聲和機(jī)械噪聲已設(shè)計(jì)出專門的測(cè)試臺(tái)架，而對(duì)于氣動(dòng)噪聲還停留在軟件模擬分析和裝車測(cè)試的手段，缺少一種簡單快捷、可重復(fù)進(jìn)行的臺(tái)架測(cè)試手段。

本實(shí)用新型的目的是彌補(bǔ)在現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)對(duì)汽車進(jìn)排氣系統(tǒng)氣動(dòng)噪聲傳遞損失測(cè)試的空白，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、精確度高的測(cè)試裝置和方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種針對(duì)氣動(dòng)噪聲的消聲器傳遞損失測(cè)試系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)裝置在實(shí)際應(yīng)用中的諸多不足，其結(jié)構(gòu)簡單、測(cè)試精度高、操作方便。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種針對(duì)氣動(dòng)噪聲的消聲器傳遞損失測(cè)試系統(tǒng)，包括變頻離心式風(fēng)機(jī)和連接待測(cè)消聲器兩端的上、下兩段駐波管以及連接風(fēng)機(jī)出口和上段駐波的風(fēng)機(jī)噪聲消聲器；在風(fēng)機(jī)和風(fēng)機(jī)噪聲消聲器之間設(shè)有帶泄壓閥消聲器的泄壓閥；還包括設(shè)置在上段駐波管內(nèi)的空氣流量傳感器和空氣壓力傳感器和設(shè)置在上、下兩段駐波管內(nèi)的傳聲器組。

進(jìn)一步的：還包括依次電性連接的模/數(shù)轉(zhuǎn)換板、增益放大器及計(jì)算機(jī)，所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換板還與傳聲器組、空氣流量傳感器和空氣壓力傳感器分別電性連接，所述計(jì)算機(jī)還與泄壓閥、風(fēng)機(jī)電連。

進(jìn)一步的：還包括依次電性連接的接收傳聲器組信號(hào)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換板、接收模/數(shù)轉(zhuǎn)換板信號(hào)的增益放大器及接收增益放大器信號(hào)的計(jì)算機(jī)；還包括接收空氣流量傳感器和空氣壓力傳感器的輸出信號(hào)并控制泄壓閥及風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的分控制器。

進(jìn)一步的：所述風(fēng)機(jī)噪聲消聲器包括主管道、位于主管道上的開孔、將內(nèi)部分隔成若干獨(dú)立空腔的隔板和高頻消聲罐。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型針對(duì)氣動(dòng)噪聲的消聲器傳遞損失測(cè)試系統(tǒng)及方法，使用變頻風(fēng)機(jī)代替發(fā)動(dòng)機(jī)排氣氣流，并實(shí)時(shí)調(diào)整測(cè)試系統(tǒng)內(nèi)的流量和壓力，為氣動(dòng)噪聲傳遞損失提供了穩(wěn)定的流場(chǎng)；本實(shí)用新型利用傳聲器組測(cè)試駐波管內(nèi)待測(cè)消聲器前后的聲壓，并根據(jù)駐波比法計(jì)算傳遞損失；本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、精確度高，彌補(bǔ)在現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)對(duì)汽車進(jìn)排氣系統(tǒng)氣動(dòng)噪聲傳遞損失測(cè)試的空白，可廣泛的應(yīng)用于汽車行業(yè)進(jìn)排氣系統(tǒng)的開發(fā)及性能分析，從而提高產(chǎn)品的品質(zhì)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型針對(duì)氣動(dòng)噪聲的消聲器傳遞損失測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型中的風(fēng)機(jī)噪聲消聲器結(jié)構(gòu)圖；

圖3 為本實(shí)用新型中的駐波管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本實(shí)用新型針對(duì)氣動(dòng)噪聲的消聲器傳遞損失測(cè)試的方法流程圖；

圖5為本實(shí)用新型中傳遞損失測(cè)試原理圖；

圖6為使用本實(shí)用新型測(cè)試的傳聲器氣動(dòng)噪聲傳遞損失結(jié)果曲線；

圖7為本實(shí)用新型針對(duì)氣動(dòng)噪聲的消聲器傳遞損失測(cè)試系統(tǒng)另一結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中序號(hào)說明：1為風(fēng)機(jī)、2為風(fēng)機(jī)噪聲消聲器、3為空氣流量傳感器、4為空氣壓力傳感器、5為駐波管、6為待測(cè)消聲器、7為傳聲器組、8為泄壓閥、9為泄壓閥消聲器、10為模/數(shù)轉(zhuǎn)換板、11為增益放大器、12為計(jì)算機(jī)、13為分控制器；201為主管道、202為開孔、203為隔板204為高頻消聲罐；501為上段駐波管、502為下段駐波管；701-704傳聲器組的各傳聲器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖1～7對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1：

一種針對(duì)氣動(dòng)噪聲的消聲器傳遞損失測(cè)試系統(tǒng)，如圖1所示，包括變頻離心式風(fēng)機(jī)1、風(fēng)機(jī)噪聲消聲器2、空氣流量傳感器3、空氣壓力傳感器4、駐波管5、待測(cè)消聲器6、傳聲器組7、電子空氣泄壓閥8、泄壓閥消聲器9、模/數(shù)轉(zhuǎn)換板10、增益放大器11及計(jì)算機(jī)12。變頻離心式風(fēng)機(jī)1的出風(fēng)口連接風(fēng)機(jī)噪聲消聲器2的進(jìn)氣端；電子空氣泄壓閥8和泄壓閥消聲器9串聯(lián)安裝在離心式風(fēng)機(jī)1的旁支管道上；駐波管5的前段管一端連接風(fēng)機(jī)噪聲消聲器2的出氣端，另一端連接待測(cè)消聲器6的進(jìn)氣端；待測(cè)消聲器6的出氣端連接駐波管5的后段管的一端；空氣流量傳感器3和空氣壓力傳感器4安裝在駐波管5的上段管內(nèi)部，其信號(hào)輸出端連接模/數(shù)轉(zhuǎn)換板10的信號(hào)輸入端；傳聲器組7安裝在駐波管5中的專用孔當(dāng)中，其信號(hào)輸出端連接模/數(shù)轉(zhuǎn)換板10的信號(hào)輸入端；模/數(shù)轉(zhuǎn)換板10的信號(hào)輸出端連接增益放大器11的信號(hào)輸入端；增益放大器11的信號(hào)輸出端連接計(jì)算機(jī)12的信號(hào)輸入端；計(jì)算機(jī)12的輸出端分別連接變頻離心式風(fēng)機(jī)1的信號(hào)輸入端和電子空氣泄壓閥8的信號(hào)輸入端。

本實(shí)施例中的變頻離心式風(fēng)機(jī)1用于產(chǎn)生測(cè)試所需要的空氣氣流，并根據(jù)計(jì)算機(jī)12的指示實(shí)時(shí)改變出口氣流的流量和壓力。本實(shí)施例中的變頻離心式風(fēng)機(jī)1的最大空氣流量為2500 千克/小時(shí)，最大出口壓力為50 千帕，可模擬排量1.5～2.0L的發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)排氣氣流。

本實(shí)施例中的風(fēng)機(jī)噪聲消聲器2，用于消除變頻離心式風(fēng)機(jī)1所產(chǎn)生的噪聲。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括主管道201、開孔管202、隔板203和高頻消聲罐204。主管道201在消聲器內(nèi)部按照多段迷路式布置，起到抗性消聲的效果；開孔管202上的小孔按一定順序排列，對(duì)中高頻噪聲起到消除作用；隔板203將消聲器內(nèi)部分隔成多個(gè)獨(dú)立的空腔，以增強(qiáng)消聲效率；高頻消聲罐204中裝有吸音棉，用以消除風(fēng)機(jī)噪聲中主要的高頻成分。

本實(shí)施例中的空氣流量傳感器3，用于監(jiān)測(cè)駐波管5內(nèi)的空氣流量。

本實(shí)施例中的空氣壓力傳感器4，用于監(jiān)測(cè)駐波管5內(nèi)的空氣壓力。

本實(shí)施例中的駐波管5，用于連接待測(cè)消聲器6并產(chǎn)生測(cè)試用的平面駐波聲場(chǎng)。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括上段管501和下段管502。上段管501中留有2個(gè)傳聲器插槽、1個(gè)空氣流量傳感器3信號(hào)線插孔和1個(gè)空氣壓力傳感器4插孔；下段管502中留有2個(gè)傳聲器插槽。根據(jù)消聲器的頻率特性及駐波理論的截止頻率要求，確定駐波管5的管徑為30mm。

本實(shí)施例中的傳聲器組7，包括4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)1/2英寸傳聲器，用于測(cè)試駐波管5內(nèi)固定位置的聲壓值。

本實(shí)施例中的電子空氣泄壓閥8，用于維持駐波管5內(nèi)的壓力穩(wěn)定。當(dāng)空氣壓力傳感器4監(jiān)測(cè)的空氣壓力超過系統(tǒng)預(yù)設(shè)值時(shí)，計(jì)算機(jī)12就會(huì)發(fā)出指定使電子空氣泄壓閥8的排氣閥門打開泄壓。

本實(shí)施例中的泄壓閥消聲器9，用于消除空氣泄壓噪聲。

本實(shí)施例中的模/數(shù)轉(zhuǎn)換板10，采用美國國家儀器（National Instruments）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) NI 9234型，

用于將傳感器產(chǎn)生的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)12可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。

本實(shí)施例中的增益放大器11，選用德州儀器（Texas Instruments）輸入運(yùn)算放大器 TL084型，用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行噪聲過濾和放大。

本實(shí)施例中的計(jì)算機(jī)12，起到控制器的作用，用于收集錄入增益放大器的數(shù)據(jù)，并根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)及本實(shí)用新型披露的公式進(jìn)行計(jì)算，不涉及未知或未公開的程序，用于根據(jù)傳聲器組7采集的聲壓信號(hào)計(jì)算傳遞損失，并根據(jù)流量傳感器3和壓力傳感器4采集來的流量和壓力信號(hào)控制變頻離心式風(fēng)機(jī)1和電子空氣泄壓閥8以維持駐波管5內(nèi)的流量和壓力穩(wěn)定。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例中的針對(duì)氣動(dòng)噪聲的消聲器傳遞損失測(cè)試系統(tǒng)與實(shí)施例1的區(qū)別在于，除要對(duì)每個(gè)傳聲器進(jìn)行幅值標(biāo)定外，還應(yīng)對(duì)其進(jìn)行相位標(biāo)定，使4個(gè)傳聲器在同一時(shí)刻的滯后角等于0，使得他們?cè)谙辔簧媳３滞剑瑥亩箓髀暺鞑杉穆晧盒盘?hào)更為準(zhǔn)確，以最大限度的消除測(cè)量誤差。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例中的針對(duì)氣動(dòng)噪聲的消聲器傳遞損失測(cè)試系統(tǒng)與實(shí)施例1的區(qū)別在于，為保證測(cè)試結(jié)果的精度和一致性，測(cè)試環(huán)境的溫度、濕度、大氣壓力水平應(yīng)保持穩(wěn)定，周圍無電磁干擾且背景噪聲應(yīng)小于36分貝。

實(shí)施例4：

本實(shí)施例中的針對(duì)氣動(dòng)噪聲的消聲器傳遞損失測(cè)試系統(tǒng)與實(shí)施例1的區(qū)別在于，當(dāng)待測(cè)消聲器匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)排量小于1.5L或大于2.0L時(shí)，選擇其他規(guī)格的變頻離心式風(fēng)機(jī)以提供適合的空氣流量和壓力。

實(shí)施例5：

本實(shí)施例中的針對(duì)氣動(dòng)噪聲的消聲器傳遞損失測(cè)試系統(tǒng)與實(shí)施例1的區(qū)別在于，如圖7所示，還設(shè)有分控制器13，接收空氣流量傳感器3、空氣壓力傳感器4的輸出信號(hào)并控制風(fēng)機(jī)及泄壓閥的運(yùn)行。

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的測(cè)試方法，采用如實(shí)施例1－5中所述任一種裝置，包括以下步驟：

步驟1: 將待測(cè)消聲器固定在臺(tái)架上，并將前后段駐波管分別連接消聲器的進(jìn)口端和出口端；

步驟2：啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行初始化設(shè)置；

步驟3: 監(jiān)測(cè)駐波管內(nèi)的空氣流量和壓力；

步驟4: 根據(jù)事先實(shí)際測(cè)得并輸入控制器或計(jì)算機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣流量和壓力曲線，控制風(fēng)機(jī)和泄壓閥以維持系統(tǒng)內(nèi)的流量和壓力；

步驟5: 測(cè)試駐波管內(nèi)相應(yīng)位置的聲壓值；計(jì)算傳遞損失。

優(yōu)選的：所述步驟5中計(jì)算機(jī)對(duì)傳聲器采集的聲壓信號(hào)進(jìn)行加窗降噪、加權(quán)平均、傅里葉變換處理后，得到每一傳感器所在位置的聲壓頻譜信號(hào)，再利用駐波比法，將聲壓頻譜信號(hào)分解為入射聲波A、反射聲波B、透射聲波C和二次反射聲波D，并計(jì)算得出待測(cè)消聲器的傳遞損失。實(shí)施例1中輸出測(cè)試的消聲器傳遞損失結(jié)果曲線；如圖6所示，為在測(cè)試系統(tǒng)模擬發(fā)動(dòng)機(jī)2檔3000轉(zhuǎn)時(shí)的氣流沖擊下，待測(cè)消聲器的氣動(dòng)噪聲傳遞損失。

以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。