專利名稱：用于傳聲器的多級湍流屏蔽罩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳感器，諸如用以檢測湍流流動中的傳播聲信號的傳聲器，尤其涉及用于該傳感器上的湍流抑制屏蔽罩，以減小湍流所引起的噪聲，或“流動噪聲”，并由此提高傳感系統(tǒng)的信噪比。
眾所周知，在管道有源噪聲控制(ANC)系統(tǒng)中的聲敏領(lǐng)域中，對因系統(tǒng)的輸入傳聲器上的湍流引起壓力變動的抑制對于其消除噪聲的能力是至關(guān)重要的。這種所謂的“流動噪聲”降低了測量傳聲器與誤差傳聲器之間的相干性，而相干性的程度直接與可得到的噪聲消除程度有關(guān)。例如，在前饋ANC系統(tǒng)中，要求相干性程度為0.99的測量-誤差傳聲器能達(dá)到20分貝的消除噪聲(以下簡稱為消噪)級，而相干性程度為0.9的則消噪級降低到10分貝。對于并列的反饋方法(所謂的“TCM”，緊耦合單極)，如果系統(tǒng)完好地工作，由于流動噪聲級表示通過有源消除能達(dá)到最低的聲級，故輸入傳聲器上的流動噪聲級限制了系統(tǒng)的性能。此外，由傳聲器測得的大幅度低頻流動脈動產(chǎn)生了有害的大幅度的揚(yáng)聲器運(yùn)動和系統(tǒng)的不穩(wěn)定。如果不可能用現(xiàn)有的檔風(fēng)板有效地抑制湍流，可以考慮用以下4種選擇來提高ANC系統(tǒng)的衰減性能(1)將ANC系統(tǒng)向下游移到更為平靜的流動區(qū)域，(2)在信號輸入到控制器之前，以電學(xué)方式濾除來自測量傳聲器之信號的流動噪聲，(3)采用一排具有合適信號條件的測量傳聲器，在電學(xué)上分離來自管道內(nèi)傳播噪聲的流動感應(yīng)噪聲，以及(4)用湍流抑制罩包圍測量傳聲器，相對管道內(nèi)傳播噪聲信號的強(qiáng)度，有選擇地降低傳聲器正面的湍流能量強(qiáng)度。
采用選擇(1)，一般必須將ANC系統(tǒng)移動到一個下游位置，它離風(fēng)扇噪聲源有幾個管道的高度。這樣，系統(tǒng)將變得相當(dāng)長。
選擇(2)，僅當(dāng)流動噪聲的頻率位于ANC系統(tǒng)的性能范圍以外時才能采用。一般的HVAC系統(tǒng)的流動噪聲和聲噪聲趨向于相同的頻帶，故該技術(shù)并不可行。然而，即使流動噪聲頻率位于ANC系統(tǒng)所需性能范圍之外，而對合適的前饋系統(tǒng)而言，濾波中所固有的時延將引起系統(tǒng)長度的增加(即測量傳聲器至控制揚(yáng)聲器之間的距離)，并且通過將附加的相位延遲加到反饋環(huán)路，減少了用于反饋系統(tǒng)的性能帶寬。然而，由于濾波中固有的時延，該方法也將加長整個合適的前饋系統(tǒng)(增加測量傳聲器至揚(yáng)聲器的距離)。即使是大流動噪聲級低于聽得見的范圍(位于迅速離開的最大流動噪聲屏蔽性能技術(shù)的低頻處)，大幅度流動噪聲也可能導(dǎo)致破壞揚(yáng)聲器的運(yùn)動，即使沒有可聽見的噪聲加到管道也是如此。
選擇(3)在低頻有效，除了成本以外，傳聲器陣列必須相當(dāng)長，即，有幾個管道的高度，由此使ANC系統(tǒng)長得無法接受。
選擇(4)，在測量傳聲器周圍采用湍流抑制罩是所需的選擇，獨特的、高性能罩的概念是本發(fā)明的主題。
關(guān)于風(fēng)扇和前饋ANC系統(tǒng)的基本聲測量，在管道內(nèi)抑制流動噪聲的應(yīng)用最廣泛的方法之一是弗里德里希管。該裝置包括安裝在傳聲器前端、具有縱向裂縫的空心管，并沿著流動和傳播噪聲的方向變尖。由于湍流擾動(名義上按管道中流動的速度對流，用M，即馬赫數(shù)表示)與管子內(nèi)部產(chǎn)生湍流的相應(yīng)的聲學(xué)擾動(以聲速c傳播)之間的相位速度差，流動噪聲在傳聲器處“最終得到平衡”，它一般位于探頭的下游端部。在HVAC系統(tǒng)中，當(dāng)M＜＜1時，聲湍流在管子的外部(c(1+M))和內(nèi)部(c)幾乎以相同的速度傳播。這樣，傳播的管道的聲響可以較好地由傳聲器測量。Digisonix公司銷售一種改進(jìn)的弗里德里希管子，它采用多孔壁(替代裂縫)，允許與外部湍流溝通。此改進(jìn)為第4903249號美國專利的主題。該弗里德里希/Digisonix管子的缺點在于需要長管子來實現(xiàn)低頻流動噪聲抑制。例如，在湍流強(qiáng)度為25％的流動中要在10赫茲以上的頻率將流動噪聲衰減到10分貝，需要48英寸長的探頭。再者，10赫茲以下無衰減，對于TCM應(yīng)用就嚴(yán)格地要求避免大幅度的破壞性的揚(yáng)聲器動作。按照W.Neise“對用于湍流中聲測量的傳聲器探頭的理論和實驗調(diào)查”一文中所述的理論，長度加倍將使抑制能力改善3分貝。因此，需要約32英尺長的弗里德里希管子以在10赫茲處獲得10分貝的流動噪聲抑制。
通常用于聲樂傳聲器(例如用于PA系統(tǒng)、TV、無線電等等)的流動噪聲屏蔽罩，是一種普遍為球形的開孔泡沫罩。然而，當(dāng)應(yīng)用于一種主要的平均流向(例如管道內(nèi))時，則采用一種橢圓形的屏蔽罩(如B&K型UA0781)。這種流動噪聲抑制機(jī)理使湍流波動從傳聲器轉(zhuǎn)移到泡沫屏蔽罩的外部區(qū)域，在該區(qū)域受到泡沫的有效阻尼。由于相對低速的波動與聲響有關(guān)，故因聲學(xué)傳播衰減與速度成正比，而湍流衰減與速度的平方成正比，聲響噪聲幾乎未經(jīng)衰減地通過泡沫而傳播。盡管湍流波動在泡沫的外區(qū)域產(chǎn)生了聲響擾動傳播到傳聲器，由于湍流的四極聲源性質(zhì)，其輻射效力較低，因此，比傳播聲響為小的量提供給傳聲器信號。從以下可見，當(dāng)頻率在100赫茲以上時，3.5英寸(小直徑)橢圓形泡沫防風(fēng)罩抑制流動噪聲稍優(yōu)于弗里德里希管子。而當(dāng)頻率10赫茲以下時，流動噪聲因罩子的非流線體產(chǎn)生的“固有噪聲”而增高。
屏蔽流動噪聲的第三種方法用于戶外測量，如J.K.Hilliard在“傳聲器檔風(fēng)板”一文中所述的機(jī)場測量，以及C.W.Menge和G.Sanchez在“低噪聲檔風(fēng)板設(shè)計和性能”一文中所述的國家機(jī)場航空器事件調(diào)查，包括球面形織物罩內(nèi)部的傳聲器。象開孔泡沫罩子一樣，這些罩子通過使湍流波動離開傳聲器元件來抑制流動噪聲。從J.C.Bleazey的“對傳聲器檔風(fēng)板效力的實驗判斷”一文可見，流動噪聲衰減直接與球面形半徑有關(guān)，它與上述假設(shè)相一致。從Menge和Sanchez的論述中可見，多級織物罩子優(yōu)于單級罩子。盡管在他們的著作中未作說明，我們相信這是因為內(nèi)部一級減低了暴露于傳聲器元件的，不可避免的內(nèi)部再循環(huán)流動的幅度。
本發(fā)明的新穎性在于為主流動方向設(shè)計的一種多級織物罩子。該罩子由兩級金屬絲網(wǎng)架上張開的Lycra(萊克拉聚氨基甲酸酯彈性纖維紗)織物組成。最后，內(nèi)部或第三級為B&K開孔泡沫的擋風(fēng)罩。流動噪聲減低表明在整個頻帶內(nèi)，流動噪聲抑制有10-20分貝的顯著結(jié)果。為了確認(rèn)這些測量，為48英寸長的Digisonix管子、橢圓體的泡沫檔風(fēng)板和新的多級Lycra罩子，獲得湍流強(qiáng)度為25％的一個20噸VPAC(立式空調(diào))的風(fēng)扇出風(fēng)口附近的帶罩子的傳聲器與9英尺下游處的帶罩子的傳聲器之間的相關(guān)性。如前所述，該測量確定了前饋系統(tǒng)的最大衰減。新的罩子表明在整個頻帶范圍有優(yōu)良的性能，只是在40赫茲處用48英寸的管子得到相等的性能。新的罩子的另一優(yōu)點在于其明顯的平坦的頻率響應(yīng)和全方位的響應(yīng)，這使其更適合于所并列的反饋管道ANC。弗里德里希管子因其剛性的端頭，含有內(nèi)部形態(tài)的結(jié)構(gòu)，它引起相位容限的不穩(wěn)定并主要對沿管道傳播的聲音信號有敏感，故抑制了揚(yáng)聲器的“消噪聲”，形成一種不正確的錯誤信號。
本發(fā)明的目的在于將傳聲器與流動噪聲隔離開。
本發(fā)明的另一目的是允許在湍流中設(shè)置測量傳聲器，而避免感測流動噪聲。這些目的以及其他方面在以下的描述中將變得更加清楚，并可通過本發(fā)明來實現(xiàn)。
基本上，傳聲器是這樣設(shè)置的，它暴露于由被測噪聲源產(chǎn)生的噪聲下，但與因流動介質(zhì)作用于傳聲器而產(chǎn)生的流動噪聲隔離。通過將傳聲器設(shè)置在位于和/或暴露于流動介質(zhì)中的3個嵌套的聲罩內(nèi)來實現(xiàn)這一點。傳聲器的感測部分設(shè)置在作為第一聲罩的泡沫罩蓋內(nèi)，并位于內(nèi)部框架內(nèi)。內(nèi)部框架上覆蓋一織物作為第二聲罩并設(shè)置在外框架內(nèi)。外框架上覆蓋一織物作為第三聲罩，一個空氣動力學(xué)的表面暴露于流動介質(zhì)下。
為了進(jìn)一步了解本發(fā)明，以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)的描述。


圖1是一個示意圖，它表示用于管道系統(tǒng)的采用一種合適的前饋方式的ANC系統(tǒng)；圖2是一個示意圖，表示采用并列配置的反饋方式的用于管道系統(tǒng)的ANC系統(tǒng)；圖3和圖4表示現(xiàn)有技術(shù)的流動噪聲抑制罩的剖面圖；圖5是本發(fā)明帶罩子的傳聲器的部分剖視圖6是沿圖5中6-6線的剖面圖；圖7是一個未帶罩子的傳聲器和現(xiàn)有技術(shù)的48英寸弗里德里希管子的流動噪聲(聲壓級，SPL)相對頻率的曲線圖；圖8是未帶罩子的傳聲器和圖3所示現(xiàn)有技術(shù)的流動噪聲(SPL)相對頻率的曲線圖；圖9是未帶罩子的傳聲器和圖5所示較佳實施例的流動噪聲(SPL)相對頻率的曲線圖；圖10是未帶罩子的一個spandex(含聚氨基甲酸乙酯85％以上的長鏈聚合體纖維)級、兩個spandex級和圖5所示較佳實施例的流動噪聲(SPL)相對頻率的曲線圖；圖11是本發(fā)明第一個實施例的璧裝式的剖視圖；圖12是本發(fā)明第二個經(jīng)修正的實施例的部分剖視圖，其中，可滲透的外層由非滲透的薄膜覆蓋；圖13是本發(fā)明第三個經(jīng)修正的實施例的部分剖視圖，其中，結(jié)合了可滲透的內(nèi)擋板以減少內(nèi)擋板內(nèi)的流動再循環(huán)；圖14是本發(fā)明第四個經(jīng)修正的實施例的剖視圖，它是空氣動力型湍流罩子的固體開孔泡沫形式；圖15是本發(fā)明第五個經(jīng)修正的實施例的部分剖視圖，其中前突的圓錐體和尾部的圓錐體為固體的可滲透的材料；圖16是本發(fā)明第六個經(jīng)修正的實施例的部分剖視圖，其中，尾部的圓錐體被取消了；圖17是本發(fā)明第七個經(jīng)修正的實施例的部分剖視圖，其中的尾部圓錐體是非圓錐形的；圖18是本發(fā)明第八個經(jīng)修正的實施例的部分剖視圖，其中的尾部圓錐體增加了旋流發(fā)生器；圖19是本發(fā)明第九個經(jīng)修正的實施例的部分剖視圖，它含有多于兩級的織物罩子；圖20是本發(fā)明第十個經(jīng)修正的實施例的部分剖視圖，其中用一種薄膜聲傳感器替代了常規(guī)的傳聲器；圖21是沿圖20中21-21線的剖視圖。
圖1和圖2中，標(biāo)號10通常表示管道，諸如用于空調(diào)輸氣管路內(nèi)的管道。上游風(fēng)扇12主要因為空氣動力學(xué)驅(qū)動噪聲機(jī)理，諸如葉片邊噪聲而產(chǎn)生噪聲，該噪聲沿管道傳播。近年來發(fā)展的控制該噪聲最低頻率的有效方法是一種有源噪聲控制，為此，用控制揚(yáng)聲器14產(chǎn)生一種反向符號的壓力擾動以“消除”不想要的噪聲。這種消除可以通過將聲音反射回聲源(即純反應(yīng)系統(tǒng))，通過控制揚(yáng)聲器14吸收聲能，或通過組合這兩種機(jī)理而實現(xiàn)。圖1和圖2表示實現(xiàn)管道ANC(有源噪聲控制)的基本手段，即圖1中自適應(yīng)的前饋和圖2中并列設(shè)置的反饋。至于圖1的自適應(yīng)前饋方法，感測傳聲器16檢測正在傳播的噪聲并通過自適應(yīng)DSP(數(shù)字信號處理器)控制器18前饋該信號，該控制器18補(bǔ)償信號的時延、聲幅衰減、管道模式、揚(yáng)聲器動態(tài)等等，并將信號提供給消除該噪聲的控制揚(yáng)聲器14。下游的誤差傳聲器20檢測剩余的噪聲。來自下游傳聲器20的信號用以以這樣一種方式適配DSP18的系數(shù)，即使誤差傳聲器20處的剩余噪聲信號減至最小。圖2并列配置的反饋方式采用用以測量風(fēng)扇噪聲和揚(yáng)聲器噪聲總和的傳聲器22、模擬控制器24和控制揚(yáng)聲器14。來自傳聲器22的信號輸入到模擬控制器24，后者連續(xù)地調(diào)節(jié)控制揚(yáng)聲器14的輸出，使傳聲器22檢測的信號減至最小。通常，圖1的自適應(yīng)前饋方法允許比圖2的反饋方法有更好的性能，但代價是系統(tǒng)的長度和成本。
對于任一管道ANC系統(tǒng)，最好使系統(tǒng)盡可能地靠近風(fēng)扇的排氣口，即是使長度D，風(fēng)扇12的排氣口與最近的傳聲器16或22之間的距離減至最小，以將系統(tǒng)所需的空間減至最小。然而，風(fēng)扇排氣口近場中的湍流T極高，阻礙了完全采用該策略。這種湍流波動可以超過管道10內(nèi)平均流速的50％。由湍流結(jié)構(gòu)引起的壓力振動撞擊在傳聲器16和22上，產(chǎn)生一個“流動噪聲”信號，該信號加到聲壓振動。流動噪聲將限制由ANC系統(tǒng)實現(xiàn)的噪聲消除量。例如，如果流動噪聲低于聲噪聲，衰減將被局限于可以在流動噪聲底部上測得的小部分聲信號。再者，如果流動噪聲高于聲噪聲，ANC系統(tǒng)將通過控制揚(yáng)聲器傳播該流動噪聲，由此作為一個噪聲發(fā)生器而不是噪聲衰減器。為了提高ANC系統(tǒng)的衰減性能，可以考慮4種選擇(1)將ANC系統(tǒng)移向下游更安靜的流動區(qū)域，(2)在信號輸入控制器18之前，將來自傳聲器14的信號，或在信號輸入控制器24之前，將來自傳聲器22的信號中的流動噪聲通過電學(xué)方法濾除，(3)采用具有合適信號條件的感測傳聲器陣列，在電學(xué)上將流動感應(yīng)的噪聲與管道10內(nèi)傳播的噪聲分離開來，以及(4)用湍流抑制罩罩住傳聲器16和22，相對管道10內(nèi)傳播的聲噪聲信號的強(qiáng)度，有選擇地減少傳聲器表面處的湍流能量的強(qiáng)度。選擇(4)，用湍流抑制罩罩住感測傳聲器是理想的選擇，本發(fā)明的目的也是一種獨特的、高性能的屏蔽方法。
圖3表示現(xiàn)有技術(shù)的橢圓形、開孔的泡沫擋風(fēng)屏26，它具有孔26-1，用以接收傳聲器30的傳感器部分。圖4表示現(xiàn)有技術(shù)的戶外多級Lycra擋風(fēng)屏32。擋風(fēng)屏32包括球形開孔泡沫部件34，它具有一個孔34-1，用以接收傳聲器30。泡沫部件34被支承在球形框架36內(nèi)，后者由Lycra纖維38覆蓋。
圖5和圖6表示傳聲器罩子100的一個較佳實施例。該實施例中，合適的構(gòu)造通常為2英尺長，頭部100-1為5英寸的半球形形狀，主體部分100-2為圓筒形形狀，尾部100-3為圓錐形。罩子100具有空氣動力學(xué)形狀，它有極少或根本沒有流動隔離，或其中任何流動隔離都從傳聲器的附近除去，故傳聲器不會感測到任何由罩子本身產(chǎn)生的固有噪聲。除了較低的固有噪聲以外，空氣動力學(xué)形狀本體的另一特征是其固有的較低的寄生阻力，它是主體中所有非提升部分的所有阻力分量的總和，通常定義為總的阻力減去誘導(dǎo)阻力。罩子100包括兩個可伸縮的級，Lycra纖維和一級開孔泡沫罩住傳聲器30的感測元件。內(nèi)部的Lycra級102由包括焊到圓環(huán)106的沿流向的細(xì)材104在內(nèi)的金屬絲框架結(jié)構(gòu)支承。同樣，外部的Lycra級103則由一種與內(nèi)部Lycra級102間隔開的金屬絲框架結(jié)構(gòu)支承，它包括焊到圓環(huán)107沿流向的細(xì)材105。內(nèi)部和外部Lycra級102和103分別用支承夾108支承。如圖6所示，夾108穿過Lycra級102。至于強(qiáng)度，為了控制裂縫的尺寸并防止戳破，接收夾子108的Lycra級102的開孔可以采用用鈕孔縫合加固的鈕孔性質(zhì)。傳聲器30由支承件110支承在部件104和106形成的內(nèi)部金屬絲框架的中心，支承件110具有至少兩個徑向延伸的部分與內(nèi)部金屬絲框架共同作用。開孔泡沫罩子112合適地配合于傳聲器30的感測元件上。
圖7-圖9表示在湍流為25％的流動中，傳聲器罩子100相對兩種常規(guī)罩子的性能。該圖表示由傳聲器相對頻率得出的流動噪聲聲壓級(SPL用分貝均方根值，20微帕基準(zhǔn))。圖表中的線50表示由未罩罩子的傳聲器(用子彈形鼻形圓錐形減少自有噪聲)測量的流動噪聲。圖7中的線51、圖8中的線52和圖9中的線53分別表示由具有3種不同罩子的傳聲器測量的流動噪聲，這3種不同的罩子是弗里德里希管子、圖3所示的開孔泡沫橢圓形罩子以及圖5所示的Lycra多級罩子100。弗里德里希管子采用多孔管子替代標(biāo)準(zhǔn)的帶裂縫的管子，開孔泡沫罩子(B&K型UA0781)能很好地工作于10赫茲以上，兩者都提供了10-15分貝的流動噪聲抑制。低于10赫茲無抑制。事實上，由于從罩子的尾端形成的旋渦所產(chǎn)生的自有噪聲，開孔泡沫罩子實際上是將噪聲加到低于10赫茲頻率工作的傳聲器信號中。該自有噪聲表示由于分離的流動區(qū)域未受到充分的抑制和/或從傳聲器附近移去，罩子26的空氣動力學(xué)設(shè)計是不完美的。反之，Lycra多級罩子100在10赫茲以下有10分貝以上的抑制能力，在10赫茲以上有15-20分貝的抑制能力，因此，可以在整個頻帶范圍有效地替代其它罩子。圖10表明本發(fā)明多級特征的重要性，它表示用每個附加的級順序地改進(jìn)了流動噪聲抑制。檢查圖10后可以發(fā)現(xiàn)，一級和兩級spandex并非一樣優(yōu)良。因此，采用兩層spandex比之一層的并無明顯的優(yōu)點，而對于特定的頻率范圍其性能上還存在缺陷。
圖11表示一種壁裝式罩子400，它可以用于某些場合，諸如減少罩子對流動的阻力，或者當(dāng)壁附近的流動噪聲較小時，即較高的自由空間湍流的情況。罩子400與罩子100的不同之處在于，罩子400是罩子100的一半，是沿其軸線切開的等效物。傳聲器30重新設(shè)置為徑向延伸而非沿軸線延伸。此外，傳聲器30由壁55支承。相對于流動氣體，圖11實施例所示傳聲器30以與圖5實施例所示相同的方式隔開，即分別由連續(xù)的開孔泡沫412和兩級Lycra織物402和403幾層隔開。圖12的實施例表示罩子500，除了在外層Lycra級503上增加一非滲透的薄膜501外，與圖5所示的罩子100相同。非滲透薄膜501可以透聲并可以合適地由諸如Mylar或鋁覆蓋的聚酯等材料制成。薄膜501可以附到或與級503隔開。內(nèi)部級502和開孔泡沫512對應(yīng)于圖5的102和112。此種設(shè)置將改善罩子抗外來物質(zhì)障礙的能力和/或改善其流動噪聲抑制能力。
參見圖13，通過用擋板610-1和610-2替代支承件110，圖5的罩子100改型為罩子600。與支承件110一樣，擋板610-1和610-2支承著傳聲器30。垂直擋板610-1和610-2更有效地減小作用于流動噪聲的罩子600內(nèi)的內(nèi)部流動再循環(huán)。級602和603對應(yīng)于圖5的級102和103，開孔泡沫612對應(yīng)于圖5的開孔泡沫112。圖14表示完全由開孔泡沫構(gòu)成的罩子700。罩子700與圖3所示的現(xiàn)有技術(shù)的罩子26之間的關(guān)鍵區(qū)別在于為單一流動方向即管道應(yīng)用設(shè)計的空氣動力學(xué)形狀，對由尾部確定的尾部邊緣角度有特定的衰減，以避免引起自有噪聲的流動隔離。如罩子700所示，沿流動方向依次包括半球形部分700-1、圓筒形部分700-2和圓錐形尾部700-3。開孔泡沫本身是粗糙的，盡管罩子700具有較高的表面摩擦阻尼，但在某些條件下有較低的阻尼(例如較低的雷諾數(shù))，與平滑的罩子相比，罩子700形成較低的輪廓阻尼(總的阻尼減去誘導(dǎo)阻尼；形成阻尼和表面摩擦阻尼的總和)。圖15所示的罩子800與圖5所示的罩子100的區(qū)別在于用固體的、不開孔泡沫半球形部分800-1替代由Lycra103覆蓋的半球形框架的頭部100-1。此外，由Lycra103覆蓋的圓錐形的尾部100-3已經(jīng)由固體的不開孔的泡沫圓錐形部分800-3所替代。否則，罩子800與罩子100是相同的。本實施例的一個優(yōu)點是制作容易。Lycra級803的外面只是兩端開口的圓筒，它通過夾子或其它合適的手段固定到頭部800-1和尾部800-3。內(nèi)部Lycra罩子802與罩子102相同。圖15至17的罩子900、1000和1100與圖5的罩子100的不同之處分別在于其尾部邊緣的結(jié)構(gòu)。罩子900、1000和1100分別具有內(nèi)部Lycra罩子902、1002和1102以及外部Lycra罩子903、1003和1103。罩子900取消了尾部100-3，并具有一個切成平面的邊緣900-3。盡管罩子900缺少尾部，但流動隔離可以充分地從傳聲器的附近除去，這樣，傳聲器就不會感測到由卸料(shedding)所引起的任何自有噪聲。罩子1000具有一種船尾尾部邊緣1000-3，以更緊湊的設(shè)置提供更好的隔離控制。外部Lycra罩子1003未延伸在尾部邊緣1000-3上，后者由一種具有固體表面例如木材、塑料、泡沫芯鍍塑、橡膠等等材料制成。罩子1100用一種不怕阻力(短)的尾部邊緣1100-3替代圓錐形尾部100-3，它具有旋渦發(fā)生器1100-4和1100-5形式的邊界層隔離控制，允許緊湊型而流動噪聲抑制性能無損失。外部Lycra罩子1103未延伸在外部邊緣1100-3上，它由諸如制作尾部邊緣1000-3那樣的材料制成。
參見圖19，罩子1200與圖5所示罩子100的區(qū)別在于第3級Lycra位于相應(yīng)于罩子100的內(nèi)部Lycra級102與外部Lycra級103的結(jié)構(gòu)之間。內(nèi)部Lycra級1202對應(yīng)于內(nèi)部Lycra102，但夾子1208連接在級1202的沿流向的桿1204與中間Lycra級1264的沿流向的桿1266之間。同樣，夾子1268連接在中間Lycra級1264的沿流向的桿1266與外部Lycra級1203的沿流向的桿1205之間。該實施例提供了附加的流動噪聲抑制能力。進(jìn)一步改進(jìn)還可以增加附加的級。圖20的罩子1300與圖5的罩子100的不同之處在于用一種薄膜聲傳感器1330，例如PVDF，聚偏氟乙烯(polyvinyldifluoride)材料或光纖施加在通孔芯體1340上，來替代傳聲器30，芯體1340由塑料、特氟隆或類似的材料制成，以包括空間上平均的湍流，改善流動噪聲抑制。泡沫1312覆蓋聲傳感器1330。內(nèi)部Lycra級1302和外部Lycra級1303是與圖5所示的級102和103相同的。
盡管以上說明和描述了本發(fā)明的較佳實施例，但是本領(lǐng)域的熟練人員還可以作出其它變換。盡管本發(fā)明專門用Lycra/spandex說明，但其它材料也可以適用于其中一層或多層。例如，除了多孔塑料以外，其它織物如尼龍也可以采用。而且，對于本發(fā)明的各種實施例，傳聲器和薄膜聲傳感器通?？梢曰Q，而僅需很小的變化。而且，如有必要可以在罩子內(nèi)設(shè)置多于一個的聲傳感器。因此，本發(fā)明僅僅由所附的權(quán)利要求書所限定。
權(quán)利要求
1.一種聲傳感器裝置所用的空氣動力學(xué)形狀的多級湍流罩子，其特征在于包括聲傳感器裝置；覆蓋所述聲傳感器裝置的第一罩子；與所述第一罩子隔開并包含該第一罩子的第二罩子；與所述第二罩子隔開并包含該第二罩子的第三罩子，由此使所述湍流罩子產(chǎn)生較小的自有噪聲和流動隔離。
2.如權(quán)利要求1所述的罩子，其特征在于所述第二和第三罩子的每一個包括覆蓋框架的彈性纖維材料。
3.如權(quán)利要求2所述的罩子，其特征在于所述彈性纖維材料為spandex。
4.如權(quán)利要求1所述的罩子，其特征在于，所述第二罩子包含包圍所述傳感器裝置的空氣空間。
5.如權(quán)利要求4所述的罩子，其特征在于，所述第三罩子包含包圍所述第二罩子的空氣空間。
6.如權(quán)利要求1所述的罩子，其特征在于，所述第三罩子包含在第四罩子內(nèi)，其中，所述第四罩子為非滲透的薄膜。
7.如權(quán)利要求1所述的罩子，其特征在于，所述第三罩子為非滲透的薄膜。
8.如權(quán)利要求1所述的罩子，其特征在于，所述聲傳感器裝置為壁裝式傳聲器，所述罩子適合于固定到壁上。
9.如權(quán)利要求1所述的罩子，其特征在于進(jìn)一步包括包含在所述第二罩子內(nèi)的內(nèi)部可透聲的擋板裝置。
10.如權(quán)利要求1所述的罩子，其特征在于進(jìn)一步包括空氣動力學(xué)形狀的鼻子和尾部。
11.如權(quán)利要求10所述的罩子，其特征在于至少一個所述鼻子和尾部是可透聲的。
12.如權(quán)利要求10所述的罩子，其特征在于至少一個所述鼻子和尾部是非透聲的。
13.如權(quán)利要求10所述的罩子，其特征在于所述尾部為非圓錐形的。
14.如權(quán)利要求10所述的罩子，其特征在于，所述尾部的長度短于保證所附流動無位于所述尾部外緣周圍的旋渦發(fā)生器所定義的外部裝置所需的長度。
15.如權(quán)利要求1所述的罩子，其特征在于所述聲傳感器裝置為薄膜傳感器。
16.一種聲傳感器裝置所用的空氣動力學(xué)形狀的湍流罩子，其特征在于包括聲傳感器裝置；接收所述聲傳感器裝置的空氣動力學(xué)形狀的開孔泡沫體，由此，所述湍流罩子產(chǎn)生較小的自有噪聲和流動隔離，它能夠由所述聲傳感器裝置作為噪聲感測。
17.如權(quán)利要求16所述的罩子，其特征在于，所述聲傳感器裝置為壁裝式傳聲器，所述罩子適用于固定到壁上。
全文摘要
設(shè)置在流動介質(zhì)中的一種聲傳感器裝置,諸如傳聲器或薄膜傳感器。為了防止感測流動產(chǎn)生的噪聲,傳感器裝置至少通過3級屏蔽與流動介質(zhì)隔離。在較佳實施例中,傳感器裝置設(shè)置在泡沫罩子內(nèi),后者位于由織物罩子覆蓋的泡沫內(nèi),而織物罩子位于由第二織物罩子覆蓋的第二框架內(nèi)。一種spandex織物適用于本發(fā)明。
文檔編號G10K11/00GK1177898SQ9711754
公開日1998年4月1日 申請日期1997年8月28日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月30日
發(fā)明者杜安·C·Mc考密克, 威廉·P·帕特里克 申請人:運(yùn)載器有限公司