專利名稱：一種吸聲材料的高溫吸聲性能測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種吸聲材料的吸聲性能測試裝置，特別涉及一種吸聲材料 的高溫場吸聲性能測試裝置。
背景技術(shù)：
材料的吸聲性能常用吸聲系數(shù)來表達(dá)。常溫材料吸聲系數(shù)的測量方法主 要有兩種混響室法和阻抗管法?；祉懯曳梢詼y量聲波無規(guī)入射時的吸聲 系數(shù)和單個物體的吸聲量。該方法所需試件的面積大，所測量的吸聲系數(shù)和 吸聲量可以在聲學(xué)設(shè)計工程中應(yīng)用，但測試成本高，測量周期長，不宜作為 實驗研究的參考測量方法。阻抗管法根據(jù)測量原理不同可分為駐波比法和 傳遞函數(shù)法。駐波比法是傳統(tǒng)的阻抗管吸聲系數(shù)測量方法。在一個橫截面為方形或圓 形，長度大于半徑幾倍的硬壁波導(dǎo)管中， 一端放一個聲源，吸聲樣品放在波 導(dǎo)管的另一端，然后將兩端密封。在前面所述的管中傳播平面波條件下，當(dāng) 聲源被激發(fā)后，管中形成駐波聲場，用一個移動探管沿管長方向?qū)ふ荫v波的 極大值和極小值，可以得到駐波比。通過駐波比可以得到材料的正入射吸聲 系數(shù)。在頻譜分析理論及FFT算法逐步成熟之后，1977年，A.F.Seybert與 D.F.Ross首次提出了雙傳聲器白噪聲激勵技術(shù)。1980年，J.Y.Chung與 D.A.Blaser發(fā)展了雙傳聲器理論，共同提出了利用阻抗管雙傳聲器傳遞函數(shù)測量材料吸聲系數(shù)的方法。傳遞函數(shù)法使吸聲系數(shù)從單頻測量跨越為寬頻測 量，大大節(jié)省了測量時間。傳遞函數(shù)法利用了現(xiàn)代頻譜分析方法，提高了吸 聲系數(shù)測量的速度和精度。目前吸聲材料吸聲系數(shù)的測量設(shè)備均基于以上三種方法設(shè)計，各種方法 的測量均要求溫度為室溫。然而隨著吸聲材料在高溫領(lǐng)域的應(yīng)用，其在不同 溫度場中所表現(xiàn)的吸聲性能測量越來越重要。但目前并沒有測試材料在不同 溫度場尤其是高溫場中吸聲性能的合適方法和測量裝置。只了解材料常溫的 吸聲性能已經(jīng)滿足不了它的使用要求。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)不能測試吸聲材料高溫場吸聲性能的問題，提供了一種可測試吸聲材料從室溫到50(TC不同溫度場條件下的吸聲性能的裝置。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種吸聲材料的高溫吸聲性能測試裝置，包括一個阻抗管，阻抗管一端 設(shè)置有放置試件的試件筒，阻抗管的另一端設(shè)置有聲源，在靠近試件筒的阻抗管內(nèi)壁設(shè)置有傳聲器；該傳聲器通過一個頻譜分析儀連接計算機；所述聲 源通過一個放大器連接信號發(fā)生器；其特征在于，所述的阻抗管軸向從試件 筒起的大部分被置于一個加熱爐體內(nèi)，所述阻抗管軸向從連接聲源一端起的 小部分被置于一個冷卻裝置中，所述爐體靠近冷卻裝置的一端設(shè)置有隔熱板， 爐體另一端包含試件筒并可通過連接件將爐體分拆為兩部分；爐體中部設(shè)置 有數(shù)個傳聲器插孔，通過該插孔，傳聲器被置于阻抗管內(nèi)壁；所述爐體中設(shè) 置有三段爐膛，其中一段設(shè)置在試件筒外圍；另兩段分設(shè)在爐體傳聲器插孔 兩邊的阻抗管外圍；爐膛內(nèi)設(shè)置有加熱體，在試件附近設(shè)置有測溫?zé)犭娕?，該測溫?zé)犭娕歼B接控制加熱體的溫控儀。上述方案中，所述包含試件筒的爐體一端中心設(shè)置有活塞桿伸入試件筒 內(nèi)，該活塞桿伸入至試件筒內(nèi)的一端設(shè)置有背板，背板與試件之間形成一個 氣腔，該氣腔的大小可通過活塞桿調(diào)節(jié)。所述的活塞桿為中空，所述測溫?zé)?電偶通過該中空伸至試件附近。所述隔熱板將阻抗管的爐體內(nèi)、外的管壁斷開；所述的冷卻裝置包括一個水冷套，水冷套上設(shè)置有進、出水管連通循環(huán) 水泵，使?fàn)t體外連接聲源的一段阻抗管處于接近室溫的狀態(tài)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是，通過強制水冷，使聲源前的表 面溫度接近室溫，以滿足揚聲器的使用溫度要求。試件筒內(nèi)安裝有軸向移動 的活塞桿及背板，通過調(diào)節(jié)活塞桿的位移可以調(diào)節(jié)試件和背板間的距離，實 現(xiàn)模擬吸聲材料后面有無空氣層的使用環(huán)境?？販?zé)犭娕紡闹锌盏幕钊麠U內(nèi) 穿入，充分利用了活塞桿作為熱電偶套管，其結(jié)構(gòu)既巧妙，又使得試件測溫 更加準(zhǔn)確。阻抗管的管壁被隔熱板從中伺斷開，明顯阻止管壁傳熱至揚聲器。本發(fā)明以傳遞函數(shù)測量吸聲系數(shù)法為基本原理，加熱與冷卻并用的技術(shù) 手段，可測試從室溫到50(TC不同溫度場條件下的材料吸聲性能，具有結(jié)構(gòu) 簡單、容易制造、安裝，便于使用和維護等特點。


圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明裝置的傳遞函數(shù)法測量原理圖。圖中1、活塞桿；2、試件筒；3、背板；4、爐體；5、傳聲器插孔；6、 爐膛；7、隔熱板；8、出水管；9、水冷套；10、揚聲器；11、進水管；12、 阻抗管13、保溫材料；14、加熱體；15、測溫?zé)犭娕迹?6、試件。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明。如圖1、圖2所示， 一種吸聲材料的高溫吸聲性能測試裝置，包括阻抗管系統(tǒng)和加熱冷卻系統(tǒng)，其中阻抗管系統(tǒng)包括，由不銹鋼管制成的阻抗管12、裝在阻抗管一端的試件筒2、裝在阻抗管另一端的聲源揚聲器10，揚聲 器10通過一個放大器連接信號發(fā)生器(產(chǎn)生白噪聲信號)，在阻抗管管壁上 不同位置開三個孔，并安裝三個傳聲器插孔5，該插孔采用錐口形式，前端 開口與傳聲器外徑配合保證密封，這種結(jié)構(gòu)形式便于傳聲器的安裝與移除。兩支耐高溫傳聲器分別安裝在其中的兩個傳聲器插孔5中并保證傳聲器前端 與阻抗管內(nèi)壁相平，另一個插孔用金屬制作的傳聲器啞頭臨時密封，保證不 漏聲。傳聲器通過一個頻譜分析儀連接計算機。測試時利用兩支傳聲器間距 不同用來調(diào)節(jié)測試的頻率范圍，實現(xiàn)頻率從100Hz到2000Hz的材料吸聲系加熱冷卻系統(tǒng)包括爐體4，阻抗管12軸向從試件筒2起的大部分被置于 爐體內(nèi)，阻抗管軸向從連接揚聲器10 —端起的小部分被置于一個水冷套9 中，水冷套9上設(shè)置有進、出水管ll、 8連通蓄水池中的循環(huán)水泵。水冷套 9是為了保護揚聲器10，目前的揚聲器的最高使用溫度不到15(TC，所以通 過水冷套9對連接揚聲器10的一段阻抗管12強制冷卻，可保證揚聲器在使 用過程中不被損壞。爐體4靠近水冷套9的一端設(shè)置有隔熱板7，隔熱板將 阻抗管12的爐體內(nèi)、外的管壁斷開；爐體另一端包含試件筒2并可通過連接 件將爐體分拆為兩部分以方便試件16的安裝;三個傳聲器插孔5通過爐體中 部連通阻抗管12;爐體內(nèi)設(shè)置有三段爐膛6，其中一段設(shè)置在試件筒2外圍；另兩段分設(shè)在傳聲器插孔5兩邊的阻抗管12外圍；爐膛6內(nèi)安裝加熱體14，加熱體14可用電爐絲制成；爐膛6與爐體壁之間充填保溫材料13。包含試件筒2的爐體一端中心設(shè)置有中空的活塞桿1伸入試件筒2內(nèi)， 活塞桿伸入至試件筒內(nèi)的一端設(shè)置有背板3，背板3與試件16之間形成一個 氣腔，該氣腔的大小可通過活塞桿1調(diào)節(jié)。側(cè)溫?zé)犭娕?5通過活塞桿1的中 空伸至試件16附近。按照本發(fā)明裝置的測量方法是先將加熱體14的電源打開，通過溫控儀 設(shè)定所要測量的吸聲材料的使用溫度，開始加熱，如果測量溫度超過250°C 時，需要將水冷系統(tǒng)打開即給水泵通電使水泵工作，水在蓄水池和水冷套6 間循環(huán)流動使揚聲器10溫度不超7(TC，以保證揚聲器的正常使用。如加熱 溫度比較低，如在25(TC以下時可以采取間歇式開啟水泵的方式。當(dāng)溫度升 到所設(shè)定的溫度后，保溫四個小時左右，以保證阻抗管12內(nèi)靠近試件16 — 側(cè)具有比較好的溫度均勻性，根據(jù)測量原理與平面波理論需要在試件16表 面、傳聲器、以及在距離遠(yuǎn)端傳聲器(離試件16比較遠(yuǎn)的傳聲器)300mm 的范圍內(nèi)具有均勻穩(wěn)定的溫度，只有這樣才能保證在傳聲器處傳播的是平面 波，符合測量原理。待溫度均勻穩(wěn)定后，信號發(fā)生器發(fā)出白噪聲信號經(jīng)放大 器放大后驅(qū)動揚聲器10發(fā)聲，在阻抗管12中產(chǎn)生平面波，當(dāng)然揚聲器也會 產(chǎn)生高次波，因此阻抗管的設(shè)計具有足夠的長度和足夠的恒溫區(qū)域以保證管 內(nèi)傳播的是平面波。因此本發(fā)明設(shè)計的恒溫區(qū)域為試件16表面到離它最遠(yuǎn)的 傳聲器的距離再加上三倍管徑的長度。這樣，那些頻率低于第一個高次波模 式的截止頻率的非平面波將在大約離試件16表面最遠(yuǎn)的傳聲器位置就可衰 減掉。在靠近試件16的兩個傳聲器位置處測量聲壓。通過頻譜分析儀計算兩 個傳聲器間的傳遞函數(shù)，用此計算聲壓的復(fù)反射系數(shù)、吸聲系數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種吸聲材料的高溫吸聲性能測試裝置，包括一個阻抗管，阻抗管一端設(shè)置有放置試件的試件筒，阻抗管的另一端設(shè)置有聲源，在靠近試件筒的阻抗管內(nèi)壁設(shè)置有傳聲器；該傳聲器通過一個頻譜分析儀連接計算機；所述聲源通過一個放大器連接信號發(fā)生器；其特征在于，所述的阻抗管軸向從試件筒起的大部分被置于一個加熱爐體內(nèi)，所述阻抗管軸向從連接聲源一端起的小部分被置于一個冷卻裝置中，所述爐體靠近冷卻裝置的一端設(shè)置有隔熱板，爐體另一端包含試件筒并可通過連接件將爐體分拆為兩部分；爐體中部設(shè)置有數(shù)個傳聲器插孔，通過該插孔，傳聲器被置于阻抗管內(nèi)壁；所述爐體中設(shè)置有三段爐膛，其中一段設(shè)置在試件筒外圍；另兩段分設(shè)在爐體傳聲器插孔兩邊的阻抗管外圍；爐膛內(nèi)設(shè)置有加熱體，在試件附近設(shè)置有測溫?zé)犭娕?，該測溫?zé)犭娕歼B接控制加熱體的溫控儀。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的吸聲材料的高溫吸聲性能測試裝置，其特征在 于，所述包含試件筒的爐體一端中心設(shè)置有活塞桿伸入試件筒內(nèi)，該活塞桿 伸入至試件筒內(nèi)的一端設(shè)置有背板，背板與試件之間形成一個氣腔，該氣腔 的大小可通過活塞桿調(diào)節(jié)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的吸聲材料的高溫吸聲性能測試裝置，其特征在 于，所述的活塞桿為中空，所述測溫?zé)犭娕纪ㄟ^該中空伸至試件附近。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸聲材料的高溫吸聲性能測試裝置，其特征在 于，所述隔熱板將阻抗管的爐體內(nèi)、外的管壁斷開；
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸聲材料的高溫吸聲性能測試裝置，其特征在 于，所述的冷卻裝置包括一個水冷套，水冷套上設(shè)置有進、出水管連通循環(huán) 水泵，使?fàn)t體外連接聲源的一段阻抗管處于接近室溫的狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種吸聲材料的高溫吸聲性能測試裝置，包括一個阻抗管，阻抗管一端設(shè)置有放置試件的試件筒，另一端設(shè)置有聲源，在靠近試件筒的阻抗管內(nèi)壁設(shè)置有傳聲器；該傳聲器通過一個頻譜分析儀連接計算機；聲源通過一個放大器連接信號發(fā)生器；其特征在于，阻抗管軸向從試件筒起的大部分被置于一個加熱爐體內(nèi)，阻抗管軸向從連接聲源一端起的小部分被置于一個冷卻裝置中；爐體靠近冷卻裝置的一端設(shè)置有隔熱板，爐體另一端包含試件筒并可通過連接件將爐體分拆為兩部分；爐體中部設(shè)置有數(shù)個傳聲器插孔，傳聲器通過插孔被置于阻抗管內(nèi)壁；爐體中設(shè)置有爐膛，爐膛內(nèi)設(shè)置有加熱體，在試件附近設(shè)置有測溫?zé)犭娕歼B接控制加熱體的溫控儀。
文檔編號G01N29/11GK101216461SQ20081001725
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月8日
發(fā)明者凱 馮, 孫富貴, 波 張, 沈飛翔, 陳天寧, 陳花玲 申請人:西安交通大學(xué)