專利名稱：基于活塞發(fā)聲原理的容積測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)，涉及一種基于活塞發(fā)聲原理的容積測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
一般長(zhǎng)度的方法對(duì)于不規(guī)則的容腔容積測(cè)量無(wú)能為力，為此人們?cè)O(shè)計(jì)了各種間接 測(cè)量的方法適用于不規(guī)則的容腔容積測(cè)量，如注水稱重法、靜壓膨脹法等等，這些方法都基 于靜態(tài)測(cè)量，對(duì)容腔的密閉性有非常高的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種解決那些具有不規(guī)則形狀并且不具有完全密封性的容 腔容積的測(cè)量問(wèn)題的基于活塞發(fā)聲原理的容積測(cè)量方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是活塞發(fā)生器安裝在被測(cè)容腔上，使活塞發(fā)生器在1 200Hz 的固定頻率和激勵(lì)下工作，用傳聲器測(cè)量被測(cè)容腔中的聲壓；通過(guò)位移機(jī)構(gòu)帶動(dòng)活塞發(fā)生 器改變被測(cè)容腔的容積，位移傳感器測(cè)量活塞發(fā)生器的位移，得到容積改變量，再次對(duì)活塞 發(fā)生器在被測(cè)容腔中產(chǎn)生的聲壓進(jìn)行測(cè)量；進(jìn)行兩次或多次以上操作，得到已知的容積改
變量△ Vi序列以及相應(yīng)的聲壓測(cè)量值Pi序列；對(duì)AVi和+序列組進(jìn)行最小二乘法擬合得
Pi
到斜率a和截距b，并由R 計(jì)算得到被測(cè)容腔的總?cè)莘e。
a所述的活塞發(fā)聲器通過(guò)活塞按照固定頻率正弦運(yùn)動(dòng)反復(fù)壓縮容腔中空氣產(chǎn)生聲 壓，其活塞的運(yùn)動(dòng)位移的幅值一致。所述的活塞發(fā)聲器所產(chǎn)生的聲壓頻率在每次測(cè)量過(guò)程中固定不變。被測(cè)容腔為完全密閉時(shí)，在活塞或其它的位置上開(kāi)設(shè)均壓孔，保證不同容積狀態(tài) 下試驗(yàn)時(shí)腔內(nèi)平均壓力都與大氣壓一致。在每個(gè)容積狀態(tài)下，進(jìn)行多次聲壓測(cè)量求平均值以減小噪聲等造成的隨機(jī)誤差。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明利用活塞發(fā)聲器所產(chǎn)生的聲壓大小與容腔內(nèi)容積成 反比，有意的對(duì)容積進(jìn)行已知大小的改變，在不同容積情況下測(cè)量活塞發(fā)生器產(chǎn)生的聲壓， 便可計(jì)算出本身容積的大小。而泄漏等影響在不同容積實(shí)驗(yàn)中都是一樣的，這種影響在最 后計(jì)算中將被消除。本發(fā)明能對(duì)不規(guī)則容腔容積進(jìn)行測(cè)量，并且對(duì)密封性沒(méi)有特殊的要求， 適用范圍廣。


圖1是本發(fā)明原理示意圖。
具體實(shí)施例方式使用本發(fā)明技術(shù)的測(cè)量系統(tǒng)主要組成如圖1，它包括活塞發(fā)聲器1、傳聲器2、位移調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)3、精密位移傳感器4、容積調(diào)整活塞腔5、容積調(diào)整活塞6、均壓孔7等主要組成以 及結(jié)構(gòu)支架、數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)等附屬結(jié)構(gòu)。活塞發(fā)聲器1通過(guò)活塞按照固定頻率正弦運(yùn)動(dòng)反復(fù)壓縮容腔中空氣來(lái)產(chǎn)生聲壓， 最好定制大幅值活塞發(fā)聲器，工作在(1 200)Hz間某個(gè)固定頻率，要求具有很好的重復(fù) 性。傳聲器2對(duì)腔內(nèi)聲壓進(jìn)行測(cè)量，使用高靈敏度的壓電式傳聲器。容積調(diào)整活塞腔5與 被測(cè)容腔連接在一起，通過(guò)位移調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)3帶動(dòng)容積調(diào)整活塞6移動(dòng)來(lái)改變?nèi)莘e大小，容積 的變化值由精密位移傳感器4測(cè)量到的位移χ以及活塞6的截面積S相乘得到。如被 測(cè)容腔為密閉容腔，則需設(shè)置均壓孔7連通腔內(nèi)與大氣，保證不同容積狀態(tài)下試驗(yàn)時(shí)腔內(nèi) 平均壓力都與大氣壓一致，同時(shí)保護(hù)傳聲器2以免損壞。具體操作說(shuō)明如下1)通過(guò)位移調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)3調(diào)節(jié)容積調(diào)整活塞6位置，使此時(shí)容腔容積與被測(cè)容積一 致，并設(shè)此時(shí)容積調(diào)整活塞6位置為位置零點(diǎn)& = 0 ；2)使活塞發(fā)聲器1工作，傳聲器2連續(xù)多次測(cè)量容腔內(nèi)聲壓并求平均值為 P0(Pa)；3)通過(guò)位移調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)3調(diào)節(jié)容積調(diào)整活塞6到新的位置，位移傳感器4測(cè)量新的 位置相對(duì)零點(diǎn)位移為&，容積的變化值Mi = XiS，再次測(cè)量聲壓平均值P1 ；4)重復(fù)進(jìn)行步驟3)多次，依次得到相應(yīng)的AVi與Pi ；5)對(duì)序列組
權(quán)利要求
1.一種基于活塞發(fā)聲原理的容積測(cè)量方法，其特征在于，活塞發(fā)生器安裝在被測(cè)容腔 上，使活塞發(fā)生器在1 200HZ的固定頻率和激勵(lì)下工作，用傳聲器測(cè)量被測(cè)容腔中的聲 壓；通過(guò)位移機(jī)構(gòu)帶動(dòng)活塞發(fā)生器改變被測(cè)容腔的容積，位移傳感器測(cè)量活塞發(fā)生器的位 移，得到容積改變量，再次對(duì)活塞發(fā)生器在被測(cè)容腔中產(chǎn)生的聲壓進(jìn)行測(cè)量；進(jìn)行兩次或多次以上操作，得到已知的容積改變量Δ Vi序列以及相應(yīng)的聲壓測(cè)量值Pi序列；對(duì)八\和+Pi序列組進(jìn)行最小二乘法擬合得到斜率a和截距b，并由Kci 計(jì)算得到被測(cè)容腔的總?cè)莘e。a
2.按權(quán)利要求1所述的基于活塞發(fā)聲原理的容積測(cè)量方法，其特征在于，所述的活塞 發(fā)聲器通過(guò)活塞按照固定頻率正弦運(yùn)動(dòng)反復(fù)壓縮容腔中空氣產(chǎn)生聲壓，其活塞的運(yùn)動(dòng)位移 的幅值一致。
3.按權(quán)利要求1所述的基于活塞發(fā)聲原理的容積測(cè)量方法，其特征在于，所述的活塞 發(fā)聲器所產(chǎn)生的聲壓頻率在每次測(cè)量過(guò)程中固定不變。
4.按權(quán)利要求1所述的基于活塞發(fā)聲原理的容積測(cè)量方法，其特征在于，被測(cè)容腔為 完全密閉時(shí)，在活塞或其它的位置上開(kāi)設(shè)均壓孔，保證不同容積狀態(tài)下試驗(yàn)時(shí)腔內(nèi)平均壓 力都與大氣壓一致。
5.按權(quán)利要求1所述的基于活塞發(fā)聲原理的容積測(cè)量方法，其特征在于，在每個(gè)容積 狀態(tài)下，進(jìn)行多次聲壓測(cè)量求平均值以減小噪聲等造成的隨機(jī)誤差。
全文摘要
本發(fā)明屬于試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)，涉及一種基于活塞發(fā)聲原理的容積測(cè)量方法?；钊l(fā)生器在1～200Hz的固定頻率和激勵(lì)下工作，用傳聲器測(cè)量被測(cè)容腔中的聲壓；通過(guò)位移機(jī)構(gòu)帶動(dòng)活塞發(fā)生器改變被測(cè)容腔的容積，位移傳感器測(cè)量活塞發(fā)生器的位移，得到容積改變量，再次對(duì)活塞發(fā)生器在被測(cè)容腔中產(chǎn)生的聲壓進(jìn)行測(cè)量；進(jìn)行兩次或多次以上操作，得到已知的容積改變量ΔVi序列以及相應(yīng)的聲壓測(cè)量值pi序列；對(duì)ΔVi和序列組進(jìn)行最小二乘法擬合得到斜率a和截距b，并由計(jì)算得到被測(cè)容腔的總?cè)莘e。本發(fā)明利用活塞發(fā)聲器所產(chǎn)生的聲壓大小與容腔內(nèi)容積成反比，有意的對(duì)容積進(jìn)行已知大小的改變，在不同容積情況下測(cè)量活塞發(fā)生器產(chǎn)生的聲壓，便可計(jì)算出本身容積的大小。
文檔編號(hào)G01F17/00GK102095466SQ201010559519
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者李程, 楊軍, 王維, 羅華峰 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京長(zhǎng)城計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所