本發(fā)明涉及燃燒室的消音器技術(shù)，特別是一種消音器消音特性測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

燃燒振蕩是燃?xì)廨啓C(jī)低污染燃燒技術(shù)中不可回避的問題，燃燒振蕩會產(chǎn)生強(qiáng)烈的壓力波動、流動和燃燒不穩(wěn)定性，引起燃燒室固體振動，導(dǎo)致熱周疲勞和燃燒室損壞。因此解決燃燒振蕩問題是低污染燃燒室開發(fā)中的一個重要工作。常用的方法有主動控制和被動控制兩種。其中被動控制通過加裝消聲器，增加聲能的耗散，削弱燃燒振蕩的強(qiáng)度或者避免燃燒振蕩的發(fā)生。因為沒有旋轉(zhuǎn)部件，性能可靠，在實際中應(yīng)用廣泛。消聲器包括亥姆霍茲共振器、1/4波長管以及聲襯等。亥姆霍茲共振器和1/4波長管一般用來吸收窄帶、中頻的壓力波動。聲襯則可以吸收寬帶、高頻信號，結(jié)構(gòu)節(jié)湊，在燃機(jī)燃燒室中更為常見。消音結(jié)構(gòu)一般包括喉部（或者多孔板）和共振腔。燃機(jī)燃燒室應(yīng)用條件下，一般需要在空腔中通入低溫空氣，從喉部（或者多孔板上）的小孔內(nèi)進(jìn)入燃燒室。這種設(shè)計一方面可以冷卻消音器，另一方面可以改善消音器消聲效果。

開發(fā)一種新的燃燒室，選擇合適的消音器，對消除或削弱燃燒振蕩強(qiáng)度有重要意義。高效消音器，對安裝位置、喉部結(jié)構(gòu)或多孔板中的小孔的形狀和布局、低溫空氣流量等都有要求。需要借助一定的測試手段，研究其消聲效果，改進(jìn)結(jié)構(gòu)從而找到最佳的結(jié)構(gòu)和布置方案。因此設(shè)計一種測試消音效果的測試系統(tǒng)，對燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室及其它相關(guān)有消音需求的設(shè)備的研發(fā)有必要的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種消音器消音特性測試系統(tǒng)，利用該測試系統(tǒng)可以研究消音器結(jié)構(gòu)、冷空氣流速和冷空氣溫度等對消音效果的影響，為發(fā)展性能優(yōu)異的消音器器和解決燃機(jī)燃燒振蕩問題提供支持。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種消音器消音特性測試系統(tǒng)，其特征在于：包括測試裝置、壓力波動發(fā)生系統(tǒng)、壓力波動測量系統(tǒng)和空氣系統(tǒng)，測試裝置分別與壓力波動發(fā)生系統(tǒng)、測量系統(tǒng)和空氣系統(tǒng)連接；

測試裝置包括聲波管；壓力波動發(fā)生系統(tǒng)包括信號發(fā)生器、功率放大器和揚聲器；壓力波動測量系統(tǒng)包括壓力波動傳感器、動態(tài)信號采集器、動態(tài)信號處理和分析器；

待測消音器與聲波管連接，聲波管的端部連接揚聲器，揚聲器與功率放大器連接，功率放大器與信號發(fā)生器連接；聲波管上連接有至少兩個壓力波動傳感器，壓力波動傳感器均連接至動態(tài)信號采集器，動態(tài)信號采集器與動態(tài)信號處理和分析器連接；聲波管連接有空氣來源。

所述空氣系統(tǒng)用于提供空氣來源。空氣系統(tǒng)包括空氣氣源、流量調(diào)節(jié)閥、流量計、加熱器和溫度儀表等，空氣氣源通過管線連接至測試裝置，管線上依次安裝有所述流量調(diào)節(jié)閥、流量計、加熱器和溫度儀表。通過流量計監(jiān)測通入的空氣氣源流量大小并通過流量調(diào)節(jié)閥控制空氣氣源的流量大小，通過溫度儀監(jiān)測通入的空氣氣源的溫度值并通過加熱器及時調(diào)整通入空氣氣源的溫度。

所述消音器消音特性測試系統(tǒng)，可以用于測量的待測消音器的種類，包括亥姆霍茲共振器、1/4波長管以及聲襯等。

根據(jù)關(guān)注的聲學(xué)特性不同，待測消音器可以有不同裝配形式，例如：

（1）所述測試裝置可以采用兩個聲波管，待測消音器固定于兩個聲波管之間，每個聲波管上對應(yīng)連接兩個壓力波動傳感器，一個聲波管的端部設(shè)置空氣出口，另一個聲波管的端部連接揚聲器；空氣通過待測消音器分別進(jìn)入聲波管內(nèi)，從空氣出口出去。

將待測消音器安裝在兩聲波管之間，壓力波動傳播方向與亥姆霍茲共振器或1/4波長管的喉部或者聲襯小孔的軸線截面垂直（即壓力波動傳感器的安裝方向），用于測量待測消音器對切向方向傳播的壓力波動的吸聲效果。

（2）所述測試裝置也可以采用一個聲波管，聲波管的一端設(shè)置空氣進(jìn)口，另一端設(shè)置有空氣出口。在靠近空氣進(jìn)口的聲波管上連接待測消音器，待測消音器上開設(shè)空氣進(jìn)口；聲波管另一端設(shè)置有空氣出口，空氣出口的下游連接揚聲器。

將待測消音器安裝在聲波管的一端，壓力波動傳播方向與亥姆霍茲共振器或1/4波長管的喉部或者聲襯小孔的軸線平行，用于測量待測消音器對法向方向傳播的壓力波動的吸收效果。

本發(fā)明的效果和優(yōu)點如下：

（1）本測試系統(tǒng)包括測試裝置、聲波發(fā)生裝置、測試系統(tǒng)和空氣系統(tǒng)等，方便通過聲學(xué)處理方法，測試消音器的消音效果；還可應(yīng)用于其它聲學(xué)特性的實驗測試。

（2）改變消音器的安裝位置，就可以獲得消音器對不同傳播方向上的消音效果。將消音器安裝在兩個聲波管之間，并在兩個聲波管各布置兩只壓力波動傳感器，可以測量聲襯對切向傳播的聲波的吸收效果；將聲襯安裝在聲波管的一端，可以獲得聲襯對法向傳播的聲波的吸聲效果。

（3）本測試系統(tǒng)設(shè)計有空氣系統(tǒng)；通過調(diào)節(jié)閥、流量計、加熱器和溫度儀表等，方便調(diào)節(jié)進(jìn)入實驗件的空氣流量和溫度，可以研究進(jìn)氣溫度對聲腔的影響。這樣的設(shè)計可以模擬接近燃燒室工作環(huán)境，對工程更有指導(dǎo)意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的切向聲波吸收效果測試系統(tǒng)圖；

圖2為本發(fā)明的法向聲波吸收效果測試系統(tǒng)圖。

其中，附圖標(biāo)記為：1-空氣氣源，2-流量調(diào)節(jié)閥，3-流量計，4-加熱器，5-溫度儀表，6-空氣進(jìn)口，7-空氣出口，8-待測消音器，9-壓力波動傳感器一，10-壓力波動傳感器二，11-壓力波動傳感器三，12-壓力波動傳感器四，13-聲波管一，14-聲波管二，15-揚聲器，16-功率放大器，17-信號發(fā)生器，18-動態(tài)信號采集器，19-動態(tài)信號處理和分析器，20-聲波管三。

具體實施方式

一種消音器消音特性測試系統(tǒng)包括測試裝置、壓力波動發(fā)生系統(tǒng)、測量系統(tǒng)和空氣系統(tǒng)，測試裝置分別與壓力波動發(fā)生系統(tǒng)、測量系統(tǒng)和空氣系統(tǒng)連接。

測試裝置包括聲波管；壓力波動發(fā)生系統(tǒng)包括信號發(fā)生器17、功率放大器16和揚聲器15；壓力波動測量系統(tǒng)包括壓力波動傳感器、動態(tài)信號采集器18、處理和分析器。

待測消音器8與聲波管連接，聲波管的端部連接揚聲器15，揚聲器15與功率放大器16連接，功率放大器16與信號發(fā)生器17連接；聲波管上連接有至少兩個壓力波動傳感器，壓力波動傳感器均連接至動態(tài)信號采集器18，動態(tài)信號采集器18與動態(tài)信號處理和分析器19連接；聲波管連接有空氣來源。

所述空氣系統(tǒng)用于提供空氣來源?？諝庀到y(tǒng)包括空氣氣源1、流量調(diào)節(jié)閥2、流量計3、加熱器4和溫度儀表5等，空氣氣源1通過管線連接至測試裝置，管線上依次安裝有所述流量調(diào)節(jié)閥2、流量計3、加熱器4和溫度儀表5。通過流量計3監(jiān)測通入的空氣氣源1流量大小并通過流量調(diào)節(jié)閥2控制空氣氣源1的流量大小，通過溫度儀監(jiān)測通入的空氣氣源1的溫度值并通過加熱器4及時調(diào)整通入空氣氣源1的溫度。

所述消音器消音特性測試系統(tǒng)，可以用于測量的待測消音器8的種類，包括亥姆霍茲共振器、1/4波長管以及聲襯等。根據(jù)關(guān)注的聲學(xué)特性不同，待測消音器8可以有不同裝配形式，例如：

（1）如圖1所示，所述測試裝置可以采用兩個聲波管，待測消音器8固定于聲波管一13和聲波管二14之間，聲波管一13上對應(yīng)連接壓力波動傳感器一9和壓力波動傳感器二10，聲波管一14上對應(yīng)連接壓力波動傳感器三11和壓力波動傳感器四12，聲波管一13的端部設(shè)置空氣出口7，聲波管二14的端部連接揚聲器15；空氣通過待測消音器8進(jìn)入兩個聲波管內(nèi)，從空氣出口7出去。

將待測消音器8安裝在聲波管一13和聲波管二14之間，壓力波動傳播方向與待測消音器8的喉部（即亥姆霍茲共振器或1/4波長管的喉部或者聲襯小孔）軸線截面垂直，用于測量待測消音器8對切向方向傳播的壓力波動的吸聲效果。

（2）如圖2所示，所述測試裝置也可以采用一個聲波管，聲波管三20的一端設(shè)置空氣進(jìn)口6，另一端設(shè)置有空氣出口7。在靠近空氣進(jìn)口6的聲波管三20上連接待測消音器8，空氣從該端部通入，經(jīng)過待測消音器8進(jìn)入聲波管三20內(nèi)；在靠近空氣出口7的聲波管三20上固定連接揚聲器15，空氣從該端部出去。

將待測消音器8安裝在聲波管的一端，壓力波動傳播方向與待測消音器8的喉部（即亥姆霍茲共振器或1/4波長管的喉部或者聲襯小孔）的軸線平行，用于測量待測消音器8對法向方向傳播的壓力波動的吸收效果。

本發(fā)明的原理是：

信號發(fā)生器17提供可調(diào)制的不同頻率的正弦電壓信號，經(jīng)過功率放大器16放大之后驅(qū)動揚聲器15；揚聲器15可以在聲波管中激發(fā)出一定頻率的壓力波動。

通過不同位置布置的若干壓力波動傳感器，用于測量壓力波動的強(qiáng)度，采集的信號輸入信號采集器。借助一定的聲學(xué)計算方法，就可以分析計算得到消音器的吸聲效果。

氣源提供實驗用的空氣，空氣經(jīng)過加熱器4后，進(jìn)入聲襯空腔，并從聲襯多孔板中進(jìn)入聲波管。空氣流量計3和調(diào)節(jié)閥用來控制空氣的流量。加熱器4的功率可調(diào)，用來改變進(jìn)入聲襯的空氣的溫度，研究空氣流量和溫度對消音器消音效果的影響。