充液管道主被动一体化复合消声装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种消声装置，具体地说是充液管道的消声装置。
【背景技术】
[0002]充液管道在舰船领域有着广泛应用，但管路系统的噪声控制一直是困扰人们的难题。管道中的流体噪声不但影响工作人员的生活环境，而且流体噪声的传播会引起下游管道或其他设备应力脉动和机械振动，这将减少设备的使用寿命；特别是，海底门的管口辐射噪声还会降低舰船隐蔽性。目前，在充液管路中安装消声设备是最为经济和广泛的一种解决方法。但传统的阻抗式消声器不能跟踪噪声频率的变化且低频降噪不明显，有源消声器又无法满足中高频消声，因此现有的充液管道消声设备还不能达到理想的消声效果。
[0003]如一公开号为CN104500904A的专利“高压充液管路一体化集成有源消声器”公开了一种可用于高压充液管路、基于管状压电陶瓷作动器的有源消声器，主要包括圆筒形外壳，设置于外壳中间的基于管状压电陶瓷的作动器，上下游管段内侧的传感器，壳体与作动器管段之间的信号拾取和调理系统、功率放大系统、基于DSP的高速信号处理系统。它主要利用有源消声来抵消低频噪声，中高频降噪效果不明显且作动器衍生的中高频二次噪声无法处理。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供对低通滤波得到的低频噪声实施主动控制，进而利用阻抗复合式消声结构对作动层工作衍生的和未处理的中高频噪声被动消声的充液管道主被动一体化复合消声装置。
[0005]本发明的目的是这样实现的:
[0006]本发明充液管道主被动一体化复合消声装置，其特征是:包括壳体、上游外管封头、下游外管封头，壳体为筒形的空心结构，其上设置有通孔，上游外管封头和下游外管封头分别固定在通孔的两端，上游外管封头连接管状传感/作动集成装置，下游外管封头连接穿孔管段，管状传感/作动集成装置与穿孔管段相连且二者均位于壳体里，所述管状传感/作动集成装置包括基层、传感层、作动层，作动层封装在环氧树脂内并固定在基层外表面，传感层固定在基层内表面，上游外管封头上安装水听器装置，所述水听器装置包括水听器，水听器和传感层产生的信号通过电缆经信号拾取及低头滤波系统进入主动控制器，主动控制器计算出控制信号后通过功率放大系统驱动作动层。
[0007]本发明还可以包括:
[0008]1、壳体内表面上布置高分子吸声材料。
[0009]2、所述水听器装置还包括水听器底座、中间段、顶撑垫、顶层盖，水听器底座为中空的筒形结构，中间段安装在水听器底座上且中间段的下部伸入至水听器底座里，水听器安装在中间段上且伸入至水听器底座里，中间段上方安装顶层盖，顶层盖和水听器之间安装顶撑垫。
[0010]本发明的优势在于:本发明首先对低通滤波得到的低频噪声实施主动控制，进而利用阻抗复合式消声结构对中高频噪声被动消声，这种主动控制环节和被动消声环节的有机结合，在消声频带上互为补充、能够实现全频带的噪声控制。
【附图说明】
[0011]图1为本发明的结构示意图；
[0012]图2为本发明水听器装置的结构示意图；
[0013]图3为本发明管状传感/作动集成装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图举例对本发明做更详细地描述:
[0015]结合图1?3，本发明的充液管道主被动一体化复合消声装置，包括上游外管封头1、筒形壳体2、下游外管封头3，在壳体中间的内管路设置管状传感/作动集成装置7，所述传感/作动集成装置7采用法兰分别与上游外管封头1和穿孔管段8连接，穿孔管段8与下游外管封头3套接，由穿孔管与外壳和内管路形成一个共振腔，优选地在筒形壳体2内表面布置高分子吸声材料4 ;所述形成的共振腔和吸声材料构成被动消声环节。在上游外管封头1管段上优选地布置水听器6并在封盖上固定集成控制单元10，集成控制单元10分别用电缆与水听器6、管状传感/作动集成装置7相连；所述水听器6、集成控制单元10和管状传感/作动集成装置7共同构成主动控制环节。
[0016]本发明首先由被动消声环节中的阻抗式消声结构确定被动消声的工作频段，进一步确定主动控制环节的消声频段，并设计前馈控制算法，在消声频带上两者互为补充。具体实施过程中，水听器6优选地布置在上游外管封头1，配套构件还包括:水听器底座14、中间段15、密封橡胶圈17、顶撑垫18、顶层盖16。水听器底座14的底端相对上游外管封头1管段内表面有相同的弧度，与管段内表面平齐密封焊接。水听器6拾取信号，传感层13测量压力脉动来拾取误差信号，所获取的信号经电缆输送至集成控制单元10 ;由于电缆穿过上游外管封头1，为保证共振腔的完整性、防止充液泄露，电缆需要可拆卸橡胶密封件5密封固定。主动控制环节主要控制低频噪声，集成控制单元10中的信号拾取及低通滤波系统19对获取的参考、误差信号低通滤波，主动控制器20由设计的前馈算法计算出控制信号，控制信号经功率放大系统21后驱动管状作动层11 ;考虑到作动层11对水听器6参考信号的次级声反馈影响，算法结构中优选地设计次级声反馈路径在线辨识环节以抵消影响。被动控制环节主要控制中高频噪声，管状作动层11工作衍生的和未控制的中高频噪声经穿孔管段8由共振腔和高分子吸声材料4组成的阻抗复合式消声结构被动消声。
[0017]本发明包括上游外管封头1、筒形壳体2、下游外管封头3，在壳体中间的内管路设置管状传感/作动集成装置7，所述传感/作动集成装置7采用法兰螺栓9分别与上游外管封头1和穿孔管段8连接，穿孔管段8与下游外管封头3套接，由穿孔管与外壳、内管路形成一个共振腔，优选地在筒形壳体2内表面布置高分子吸声材料4 ;所述形成的共振腔和吸声材料构成被动消声环节。在上游外管封头1管段上优选地布置水听器6并在封盖上固定集成控制单元10，集成控制单元10分别用电缆与水听器6、管状传感/作动集成装置7相连；所述水听器6、集成控制单元10和管状传感/作动集成装置7共同构成主动控制环节。
[0018]上游外管封头1、下游外管封头3与筒形壳体2采用法兰连接；内管路中，上游外管封头1、管状传感/作动集成装置7、穿孔管段8采用法兰连接；穿孔管段8与下游外管封头3水密套接；各部件之间相互独立，便于维护与修理，提高二次使用率。
[0019]管状传感/作动集成装置7包括:作动层11、基层12、传感层13。作动层11封装在环氧树脂内，固定在基层14外表面，并由一根电缆与外界连接；传感层13固定在基层14内表面，并由一根电缆与外界连接；所述引出的两条电缆穿过壳体时使用可拆卸橡胶密封件5密封固定。
[0020]水听器6优选地布置在上游外管封头1，配套构件还包括:水听器底座14、中间段15、密封橡胶圈17、顶撑垫18、顶层盖16。水听器底座14的底端相对上游外管封头I管段内表面有相同的弧度，与管段内表面平齐密封焊接。
[0021]集成控制单元10主要包括:主动控制器20，信号拾取及低通滤波系统19，功率放大系统21。主动控制器20从水听器6获取参考信号，从传感层13获取压力脉动误差信号；由于主动控制环节主要控制低频噪声，所获取的信号都要经过低通滤波；集成控制单元10采用前馈算法，考虑到作动层11的次级声反馈影响，算法结构上还需设计次级声反馈路径在线辨识以抵消影响。
[0022]壳体中间的内管路设置管状传感/作动集成装置7，所述传感/作动集成装置采用法兰分别与上游外管封头I和穿孔管段8连接，穿孔管段8与下游外管封头3套接，由穿孔管与外壳和内管路形成一个共振腔，优选地在筒形壳体2内表面布置高分子吸声材料4 ;所述共振腔和吸声材料构成被动消声环节。在上游外管封头I布置水听器6并设置集成控制单元10，所述水听器6、集成控制单元10和管状传感/作动集成装置7共同构成前馈主动控制环节。
[0023]管状传感/作动集成装置7包括:作动层11、基层12、传感层13。作动层11封装在环氧树脂内，固定在基层14外表面，并由一根电缆与外界连接；传感层13固定在基层14内表面，并由一根电缆与外界连接。
[0024]水听器6优选地布置在上游外管封头1，配套构件还包括:水听器底座14、中间段15、密封橡胶圈17、顶撑垫18、顶层盖16。
[0025]水听器底座14的底端相对上游外管封头I内表面有相同的弧度，与管段内表面平齐密封焊接。
[0026]集成控制单元10主要包括:主动控制器20，信号拾取及低通滤波系统19，功率放大系统21。
[0027]管状传感/作动集成装置7布置在穿孔管段8之前，便于阻抗复合式消声结构消除管状传感/作动集成装置7工作时衍生的中高频噪声。作动层11、传感层13引出的电缆穿过壳体时需要可拆卸橡胶密封件5密封固定。
【主权项】
1.充液管道主被动一体化复合消声装置，其特征是:包括壳体、上游外管封头、下游外管封头，壳体为筒形的空心结构，其上设置有通孔，上游外管封头和下游外管封头分别固定在通孔的两端，上游外管封头连接管状传感/作动集成装置，下游外管封头连接穿孔管段，管状传感/作动集成装置与穿孔管段相连且二者均位于壳体里，所述管状传感/作动集成装置包括基层、传感层、作动层，作动层封装在环氧树脂内并固定在基层外表面，传感层固定在基层内表面，上游外管封头上安装水听器装置，所述水听器装置包括水听器，水听器和传感层产生的信号通过电缆经信号拾取及低头滤波系统进入主动控制器，主动控制器计算出控制信号后通过功率放大系统驱动作动层。2.根据权利要求1所述的充液管道主被动一体化复合消声装置，其特征是:壳体内表面上布置高分子吸声材料。3.根据权利要求1或2所述的充液管道主被动一体化复合消声装置，其特征是:所述水听器装置还包括水听器底座、中间段、顶撑垫、顶层盖，水听器底座为中空的筒形结构，中间段安装在水听器底座上且中间段的下部伸入至水听器底座里，水听器安装在中间段上且伸入至水听器底座里，中间段上方安装顶层盖，顶层盖和水听器之间安装顶撑垫。
【专利摘要】本发明的目的在于提供充液管道主被动一体化复合消声装置，包括壳体、上游外管封头、下游外管封头，壳体上设置有通孔，上游外管封头和下游外管封头分别固定在通孔的两端，上游外管封头连接管状传感/作动集成装置，下游外管封头连接穿孔管段，管状传感/作动集成装置与穿孔管段相连，管状传感/作动集成装置包括基层、传感层、作动层，作动层固定在基层外表面，传感层固定在基层内表面，上游外管封头上安装水听器，水听器和传感层产生的信号通过电缆经信号拾取及低头滤波系统进入主动控制器，主动控制器计算出控制信号后通过功率放大系统驱动作动层。本发明在消声频带上互为补充、能够实现全频带的噪声控制。
【IPC分类】G10K11/16, G10K11/04
【公开号】CN105244014
【申请号】CN201510657878
【发明人】靳国永, 李峰, 许玮健, 张艳涛, 黄河, 王雪仁, 缪旭弘
【申请人】哈尔滨工程大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月13日