多孔材料變梯度高溫聲學(xué)性能測(cè)試裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于聲學(xué)性能測(cè)試設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種用于多孔材料變梯度高溫狀態(tài)下的聲學(xué)性能測(cè)試裝置；本實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置基于雙傳聲器傳遞函數(shù)法，通過(guò)加熱及溫控裝置的設(shè)計(jì)，阻抗管、試件筒與加熱裝置之間法蘭連接方式的選用，以及加熱部分保溫材料、試件筒材料的選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)用普通傳聲器測(cè)試高溫環(huán)境下多孔材料的吸聲特性；本實(shí)用新型多孔材料變梯度高溫聲學(xué)性能測(cè)試裝置的有益效果：通過(guò)隔熱材料的選擇及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),以普通傳聲器實(shí)現(xiàn)了對(duì)多孔材料變梯度高溫聲學(xué)性能的測(cè)試，無(wú)需外加冷卻裝置,從而,簡(jiǎn)化了測(cè)試設(shè)備，降低相關(guān)測(cè)試試驗(yàn)工作的成本和難度。
【專利說(shuō)明】多孔材料變梯度高溫聲學(xué)性能測(cè)試裝置
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0002]本實(shí)用新型屬于聲學(xué)性能測(cè)試設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種用于多孔材料變梯度高溫狀態(tài)下的聲學(xué)性能測(cè)試裝置。
[0003]【背景技術(shù)】:
[0004]多孔材料是一種兼具功能屬性和結(jié)構(gòu)屬性的新型工程材料，由于其在物理、力學(xué)等方面的優(yōu)異綜合性能，且隨著近些年多孔材料制備技術(shù)的快速發(fā)展，其實(shí)際工程應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，在航天航空、深海工程、交通運(yùn)輸、新型能源、石油化工、機(jī)械工程等諸多領(lǐng)域有著極其重要的應(yīng)用價(jià)值。相應(yīng)地，近幾年對(duì)多孔材料的性能研究也開(kāi)始從對(duì)其在常規(guī)環(huán)境(常溫、常壓等)下的性能研究轉(zhuǎn)入到對(duì)其在極端復(fù)雜環(huán)境(高溫、高聲壓、強(qiáng)氣流等)下的性能研究。據(jù)目前所知，關(guān)于多孔材料在極端復(fù)雜環(huán)境下聲學(xué)性能的測(cè)試裝置十分稀缺，已經(jīng)出現(xiàn)的個(gè)別多孔材料高溫聲學(xué)性能測(cè)試裝置在采用了水冷降溫的情況下仍需采用高溫傳聲器進(jìn)行測(cè)量，其裝置結(jié)構(gòu)較復(fù)雜且用水冷式形成的溫度梯度區(qū)域不穩(wěn)定，同時(shí)采用高溫傳聲器測(cè)量使得測(cè)試成本昂貴，基于以上考慮，本發(fā)明主要涉及一種基于普通傳聲器的多孔材料變梯度高溫聲學(xué)性能測(cè)試裝置。
[0005]多孔材料的聲學(xué)特性通常由其吸聲系數(shù)和表面法向聲阻抗率來(lái)表征。材料的吸聲系數(shù)是材料所吸收的聲能與入射聲能之比。法向聲阻抗率是材料表面的入射聲壓與相應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)速度的比值。材料吸聲系數(shù)的主要測(cè)量方法有阻抗管法和混響室法，在阻抗管測(cè)試方法中又可以分為駐波比法和傳遞函數(shù)法，阻抗管測(cè)量法所測(cè)得的是材料的垂直入射吸聲系數(shù)，而混響室測(cè)量法測(cè)得的是無(wú)規(guī)則入射吸聲系數(shù)，但是混響室法測(cè)量所使用的實(shí)驗(yàn)儀器較多，而且測(cè)試程序較為復(fù)雜，相比之下采用阻抗管法測(cè)量材料的吸聲系數(shù)較為簡(jiǎn)便。阻抗管測(cè)試方法中采用單傳聲器的駐波比法測(cè)量吸聲材料垂直入射吸聲系數(shù)和聲阻抗率時(shí)存在一些缺點(diǎn)，當(dāng)需要測(cè)試低頻范圍內(nèi)的材料吸聲系數(shù)時(shí)，要求設(shè)計(jì)的駐波管很長(zhǎng)，且只能使用純音進(jìn)行測(cè)量。而采用阻抗管雙傳聲器傳遞函數(shù)法可以彌補(bǔ)上述駐波比法的缺陷。雙傳聲器傳遞函數(shù)法是采用固定位置上的兩個(gè)傳聲器做測(cè)量，在靠近試件的兩個(gè)位置上測(cè)量出聲壓，并求出兩個(gè)傳聲器信號(hào)的聲傳遞函數(shù)，由此可以計(jì)算出試件的法向復(fù)反射系數(shù)、法向入射吸聲系數(shù)和聲阻抗率。測(cè)試的頻率范圍與阻抗管的橫截面尺寸以及兩個(gè)傳聲器之間的間距有關(guān)，由此可以設(shè)計(jì)不同阻抗管橫截面尺寸和兩傳聲器間距組合來(lái)實(shí)現(xiàn)寬頻范圍內(nèi)的材料吸聲系數(shù)測(cè)量，采用阻抗管雙傳聲器傳遞函數(shù)法能快速且較精確地測(cè)量出材料的吸聲系數(shù)。而從阻抗管雙傳聲器傳遞函數(shù)法的測(cè)試原理本身來(lái)看，其并未涉及到試件本身的聲學(xué)參數(shù)以及試件所處的環(huán)境問(wèn)題，基于以上分析，本裝置采用阻抗管雙傳聲器傳遞函數(shù)法，本發(fā)明主要涉及一種基于普通傳聲器的多孔材料變梯度高溫聲學(xué)性能測(cè)試裝置。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0007]本實(shí)用新型多孔材料變梯度高溫聲學(xué)性能測(cè)試裝置發(fā)明目的:采用普通傳聲器測(cè)試多孔材料變梯度高溫聲學(xué)性能。
[0008]本實(shí)用新型多孔材料變梯度高溫聲學(xué)性能測(cè)試裝置，包括溫控加熱部分、試件安裝部分、阻抗管和聲源部分；其中，溫控加熱部分由一端為法蘭盤(pán)的保溫筒、保溫筒非法蘭盤(pán)一端安裝的高溫區(qū)端蓋和保溫筒內(nèi)由高溫區(qū)端蓋一側(cè)順次安裝的保溫板、加熱器、溫度探頭、勻熱銅片組成；試件安裝部分包括試件筒、法蘭連接筒和隔熱墊片，試件筒中段設(shè)計(jì)有法蘭盤(pán)，試件筒兩端安裝在法蘭連接筒和保溫筒內(nèi)，其法蘭盤(pán)以隔熱墊片與法蘭連接筒、保溫筒法蘭盤(pán)隔開(kāi)；阻抗管側(cè)面設(shè)計(jì)有傳聲器安裝孔，一端安裝在法蘭連接筒上；聲源部分安裝在阻抗管末端。試件安裝在試件筒內(nèi)，與勻熱銅片緊密接觸。
[0009]優(yōu)選的，聲源部分由與阻抗管連接的聲源連接筒、安裝在聲源連接筒內(nèi)的揚(yáng)聲器和聲源后蓋組成，揚(yáng)聲器與聲源后蓋之間填充吸聲棉。
[0010]優(yōu)選的，試件安裝部分的法蘭連接筒與阻抗管螺接，聲源部分與阻抗管螺接。
[0011]優(yōu)選的，試件筒米用金云母材料。
[0012]優(yōu)選的，隔熱墊片采用金云母材料。
[0013]試件所處的高溫區(qū)是通過(guò)加熱器和外接溫控系統(tǒng)調(diào)控的，加熱器通電后開(kāi)始加熱，所產(chǎn)生的熱量通過(guò)勻熱銅片，使得截面獲得均勻分布的溫度，同時(shí)通過(guò)溫度探頭將截面上的溫度反饋給外接的溫控系統(tǒng)，溫控系統(tǒng)可以人為設(shè)定將要測(cè)試的溫度且維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的溫度，由于保溫筒、保溫板以及試件筒均采用導(dǎo)熱系數(shù)很小的材料，因此加熱器所產(chǎn)生的熱量沿著試件管軸向擴(kuò)散，這樣就可以使試件處于一個(gè)梯度溫度場(chǎng)，當(dāng)設(shè)定溫度增高時(shí)，便形成高溫變梯度場(chǎng)。由于試件管所選材料為導(dǎo)熱系數(shù)很小的材料，通過(guò)試件管管壁傳到阻抗管的熱量較少，另外隔熱墊片可以隔掉保溫筒傳過(guò)的熱量，而阻抗管內(nèi)空氣本身的導(dǎo)熱系數(shù)較小，其傳遞的熱量十分有限，此外法蘭連接筒也可以散失掉相當(dāng)部分的熱量，隔熱和散熱手段的采取，使得傳聲器安裝孔處的溫度能夠保持在普通傳聲器的工作溫度范圍內(nèi)，至于揚(yáng)聲器更是在接近室溫的環(huán)境中工作。信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生白噪聲信號(hào)，通過(guò)功率放大器驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器用于產(chǎn)生白噪聲，白噪聲在阻抗管中以平面聲波的形式從低溫區(qū)傳到高溫區(qū)，平面聲波經(jīng)過(guò)試件，一部分被試件吸收，另外的被試件反射，通過(guò)傳聲器安裝孔處安裝的普通傳聲器測(cè)出聲壓信號(hào)，并用外部的DASP系統(tǒng)對(duì)所測(cè)的聲壓信號(hào)進(jìn)行采集和分析，最后可以獲得試件的吸聲系數(shù)和表面聲阻抗率。測(cè)試裝置被固定在三個(gè)同心的支座上，能夠保證測(cè)試裝置水平。測(cè)試的頻率范圍由阻抗管的直徑和傳聲器安裝孔的間距決定。
[0014]本實(shí)用新型多孔材料變梯度高溫聲學(xué)性能測(cè)試裝置的有益效果:以普通的傳聲器實(shí)現(xiàn)對(duì)多孔材料變梯度高溫聲學(xué)性能的測(cè)試，簡(jiǎn)化了測(cè)試設(shè)備，降低相關(guān)測(cè)試試驗(yàn)工作的成本和難度。
[0015]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0016]圖1為本實(shí)用新型多孔材料變梯度高溫聲學(xué)性能測(cè)試裝置具體實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖中，高溫區(qū)端蓋1、加熱器2、溫度探頭3、試件4、試件筒5、法蘭連接筒6、傳聲器安裝孔7、阻抗管8、吸聲棉10、聲源后蓋11、聲源連接筒12、支座13、隔熱墊片14、勻熱銅片
15、保溫筒16、保溫板17。
[0018]【具體實(shí)施方式】:
[0019]多孔材料變梯度高溫聲學(xué)性能測(cè)試裝置，包括溫控加熱部分、試件安裝部分、阻抗管和聲源部分；其中，溫控加熱部分由一端為法蘭盤(pán)的保溫筒、保溫筒非法蘭盤(pán)一端安裝的高溫區(qū)端蓋和保溫筒內(nèi)由高溫區(qū)端蓋一側(cè)順次安裝的保溫板、加熱器、溫度探頭、勻熱銅片組成；試件安裝部分包括中段為法蘭盤(pán)的試件筒、法蘭連接筒和隔熱墊片，試件筒安裝在法蘭連接筒和保溫筒內(nèi)，其法蘭盤(pán)以隔熱墊片與法蘭連接筒、保溫筒法蘭盤(pán)隔開(kāi)；阻抗管側(cè)面設(shè)計(jì)有傳聲器安裝孔，一端螺接在法蘭連接筒上；聲源部分由與阻抗管螺接的聲源連接筒、安裝在聲源連接筒內(nèi)的揚(yáng)聲器和聲源后蓋組成，揚(yáng)聲器與聲源后蓋之間填充吸聲棉。試件安裝在試件筒內(nèi)，與勻熱銅片緊密接觸。
[0020]試件筒和隔熱墊片采用金云母材料。
[0021]使用時(shí)，將設(shè)備安裝完整，由加熱器通電加熱，借由溫度探頭和外接溫控系統(tǒng)精確控制勻熱銅片與試件接觸面的溫度，并形成試件內(nèi)沿軸向變化的高溫變梯度場(chǎng)，揚(yáng)聲器產(chǎn)生白噪聲，沿阻抗管從低溫區(qū)傳到高溫區(qū)，在經(jīng)過(guò)試件吸收反射后，通過(guò)阻抗管側(cè)面?zhèn)髀暺靼惭b孔處安裝的普通傳聲器測(cè)出聲壓信號(hào)，導(dǎo)出至外部的DASP系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，實(shí)現(xiàn)設(shè)備功能。
【權(quán)利要求】
1.多孔材料變梯度高溫聲學(xué)性能測(cè)試裝置，其特征在于:包括溫控加熱部分、試件安裝部分、阻抗管和聲源部分； 其中，溫控加熱部分由一端為法蘭盤(pán)的保溫筒、保溫筒非法蘭盤(pán)一端安裝的高溫區(qū)端蓋和保溫筒內(nèi)由高溫區(qū)端蓋一側(cè)順次安裝的保溫板、加熱器、溫度探頭、勻熱銅片組成；試件安裝部分包括試件筒、法蘭連接筒和隔熱墊片，試件筒中段設(shè)計(jì)有法蘭盤(pán)，試件筒兩端安裝在法蘭連接筒和保溫筒內(nèi)，其法蘭盤(pán)以隔熱墊片與法蘭連接筒、保溫筒法蘭盤(pán)隔開(kāi)；阻抗管側(cè)面設(shè)計(jì)有傳聲器安裝孔，一端安裝在法蘭連接筒上；聲源部分安裝在阻抗管末端。
2.如權(quán)利要求1所述的多孔材料變梯度高溫聲學(xué)性能測(cè)試裝置，其特征在于:所述聲源部分由與阻抗管連接的聲源連接筒、安裝在聲源連接筒內(nèi)的揚(yáng)聲器和聲源后蓋組成，揚(yáng)聲器與聲源后蓋之間填充吸聲棉。
3.如權(quán)利要求1所述的多孔材料變梯度高溫聲學(xué)性能測(cè)試裝置，其特征在于:所述試件安裝部分的法蘭連接筒與阻抗管螺接，聲源部分與阻抗管螺接。
4.如權(quán)利要求1所述的多孔材料變梯度高溫聲學(xué)性能測(cè)試裝置，其特征在于:所述試件筒采用金云母材料。
5.如權(quán)利要求1所述的多孔材料變梯度高溫聲學(xué)性能測(cè)試裝置，其特征在于:所述隔熱墊片采用金云母材料。
【文檔編號(hào)】G01N29/14GK203929717SQ201420368382
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】張波, 皮進(jìn)寶, 倪麗 申請(qǐng)人:寧夏大學(xué)