可调压力腔室体积的次声实验系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及次声学领域，具体涉及到一种可调压力腔室体积的次声实验系统。
【背景技术】
[0002]次声是频率低于20Hz的人类不可听声波，对人类的心理和生理均会产生影响。人体各部位都存在细微而有节奏的脉动，这种脉动频率一般为2?16Hz，如内脏为4?6Hz，头部为8?12Hz等。人体的这些固有频率正好在次声波的频率范围内，一旦大功率的次声波作用于人体，就会引起人体强烈的共振，从而造成极大的伤害。人长期暴露在较强的次声环境中会导致各器官功能异常、病变，甚至造成严重伤害，如失衡、神经系统紊乱、脏器损坏、死亡等。
[0003]为了定量研宄不同频率、强度和暴露时间的次声对人体的影响及其机制，需要研制一种次声实验系统，在排除闻阈噪声的干扰下(闻阈声是频率为20Hz?20kHz的人类可听声波)，对不同环境的次声进行室内模拟，并使所模拟的次声环境具有可控制性和可重复性。
[0004]现有专利名称为《次声发生器》，专利号为99206766.9的实用新型专利，该专利是基于赫姆霍茨谐振器的基本原理设计的次声发生器，该专利存在下列缺陷:
[0005]一、该专利中次声压力腔室的体积是固定的。次声实验系统的次声压力腔室体积应与实验对象相适宜。压力腔室体积过小，则无法进行实验，或者即使可以实验也对实验对象产生“压迫感”，影响实验对象的生理检测指标或主观评价；压力腔室体积过大，会引起压力腔室四周腔壁变形加大，影响室内的共振特性、输出的最大次声声压级以及幅频特性、室内声压级的空间分布均匀性。分别制造不同体积的次声压力腔室则造成浪费，并导致使用不便。
[0006]二、该专利中的次声发生器没有声压误差主动控制设备。由于诸多因素的作用，次声压力腔室内的次声幅频、相频和次声声压级不稳定，存在较大误差。该专利中的设备不能实现快速、准确的主动调节声压误差。
[0007]三、该专利中的次声发生器只能通过改变调节管的长度和直径两个变量来改变次声压力腔室内声场的共振频率，且调节管不是组合式的，在I?20HZ内需要加工制造很多调节管。
[0008]四、采用钢结构框架，钢板作为箱体壁板，箱体质量大，使用不轻便；钢板在次声压力波动下腔壁变形大，影响谐振腔内的声压特性。
[0009]五、箱体框架及壁板均采用焊接等永久固定形式，制造工序繁琐，不易组装和拆卸，也不能调节。
[0010]六、采用一个玻璃观察窗和一扇门，用来观察实验对象和方便人员出入，观察视野易受窗子所限，且同时安装玻璃观察窗和门，使箱体结构复杂。且箱体下方没有安装万向轮等能使箱体灵活移动的装置。
【发明内容】
[0011]本发明为解决现有次声发生器由于次声压力腔室体积固定导致的不能灵活用于不同尺寸的实验对象、不能使室内的次声特性达到最优，同时由于压力腔室内的次声幅频、相频和次声声压级不稳定，导致存在较大误差等问题；提供一种可调压力腔室体积的次声实验系统。
[0012]可调压力腔室体积的次声实验系统，包括箱体、声源驱动设备和声压检测设备，所述箱体包括扬声器室和经封闭处理的谐振腔、腔壁上的共振腔管和腔壁夹层间的吸声材料构成的次声压力腔室；所述扬声器室与声源驱动设备连接，声源驱动设备与声压检测设备连接；还包括声压误差主动控制设备，所述声压误差主动控制设备分别与声源驱动设备和声压检测设备连接；所述次声压力腔室的体积可调，所述共振腔管由调节管和法兰组成；所述调节管为两端开口的可伸缩组合套管，具有不同直径并插入法兰的孔径形成过盈配合；所述箱体壁由碳纤维壁板固定在箱体框架上围成，通过调节次声压力腔室的高度改变所述声压力腔室的体积。
[0013]本发明的有益效果:本发明提供可调压力腔室体积的次声实验系统，用于次声对人体和动物影响的实验研宄。
[0014]一、依据副立柱上的刻度系列调节连接横梁与4个副立柱的角件组合位置，能根据实验对象的尺寸调节次声压力腔室体积从而使室内的次声特性最优，安装对应的系列调节管使该系统能灵活适用于豚鼠、猿猴和人类等不同实验对象，进行次声对人体和动物影响的实验研宄；
[0015]二、该系统设计了声压误差主动控制设备，将声压检测设备输出的次声幅频、相频和次声声压级等信号输入PC机和信号监测单元，PC机根据信号监测单元确定的声压信号误差，控制增益系数选择单元确定适宜的增益系数，主动控制功率放大器，使谐振腔内的测量点获得自适应调节的精确、稳定的理想声压；
[0016]三、本发明所述的次声实验系统可以通过在副立柱的高度方向上下移动连接横梁和副立柱的角件组合，改变压力腔室的体积。因此，该系统在副立柱高度方向上刻有刻度标记，以确定不同系列的压力腔室的体积，从而根据实验中的不同频率配套加工出不同系列的调节管。通过改变压力腔室的体积、调节管的长度和直径等三个变量实现次声频共振，减少了调节管系列；同时，调节管做成可伸缩的组合套管，极大降低了调节管系列数目；
[0017]四、本发明所述的箱体使用铝合金型材框架、碳纤维壁板等轻量化材料组装，使用轻便，便于移动；刚度大，在次声压力波动下腔壁变形小，次声压力腔室的体积变化小，能获得理想的谐振腔最大声压级的幅频特性曲线；
[0018]五、本发明的箱体框架采用铝合金型材，通过角件、角栓和六角法兰螺母(或者角件、螺栓和T型螺母)连接组装而成，组装简单、拆卸方便；
[0019]六、箱体安装透明玻璃门，较之于同时安装玻璃观察窗和门，使箱体结构简单、观察视野更广；
[0020]七、箱体的四个主立柱下端安装万向轮，便于箱体灵活移动，实验时将万向轮锁死，避免实验过程中晃动；
[0021]八、本发明借助于赫姆霍茨谐振器的放大作用使谐振腔产生共振增益放大，可以减小声源驱动设备的功率输出，降低腔内次声波的失真，用较小的电功率获得较高的声压级；同时在次声频段内谐振腔的低频共振增益比高频大的特性，还可部分补偿扬声器低频频响特性差的不利因素。
【附图说明】
[0022]图1为本发明所述的可调压力腔室体积的次声实验系统去掉箱体盖后的轴测示意图；
[0023]图2为本发明所述的可调压力腔室体积的次声实验系统中箱体框架与碳纤维壁板连接示意图；
[0024]图3为本发明所述的可调压力腔室体积的次声实验系统中次声压力腔室夹层与吸声材料布置不意图；
[0025]图4为本发明所述的可调压力腔室体积的次声实验系统中箱体框架组装示意图；
[0026]图5为本发明所述的可调压力腔室体积的次声实验系统中次声压力腔室内左右侧碳纤维壁板与扬声器布置示意图；
[0027]图6为本发明所述的可调压力腔室体积的次声实验系统中角件组合连接关系示意图。
【具体实施方式】
[0028]【具体实施方式】一、结合图1至图6说明本实施方式，可调压力腔室体积的次声实验系统，包括箱体、声源驱动设备和声压检测设备，所述箱体包括扬声器室11和经封闭处理的谐振腔1、腔壁上的共振腔管2和腔壁夹层间的吸声材料3构成的次声压力腔室；所述扬声器室11与声源驱动设备连接，声源驱动设备与声压检测设备连接；还包括声压误差主动控制设备，所述声压误差主动控制设备分别与声源驱动设备和声压检测设备连接；所述次声压力腔室的体积可调，
[0029]所述声源驱动设备包括正弦信号发生器6、功率放大器5和扬声器4 ;所述声压检测设备，包括传声器10、次声滤波器和声级计9和PC机8 ;所述声压误差主动控制设备为信号监测单元和增益系数选择单元7 ;
[0030]所述系统的声源驱动设备、声压检测设备和声压误差主动控制设备工作方式如下。所述系统由PC机8控制正弦信号发生器6，产生I?20Hz