一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置的制作方法

本实用新型属于风机测试领域，尤其涉及一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置。

背景技术：

目前市面上的通风机性能测试装置只能用于测试评价风机气动性能，且一般设计得很复杂，为大型通用风机气动性能测试装置，未考虑测试装置振动噪声问题，测试装置产生的附加噪声影响大，辅助动力系统对噪声及流量都有一定影响，不能测量风机噪声，还有就是风机振动噪声性能测试装置，只能测量风机振动噪声，无法兼顾风机气动性能。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置，旨在解决现有技术中汽车上的气动性能与气动噪声有很强的关联性，开发设计时要综合考虑，平衡设计，技术要求是噪声低、风量大、功耗低、效率高，不同气动性能的风机单一比较气动噪声大小没有现实意义，气动性能测试装置不能评价风机气动噪声，不能体现风机气体流量、阻力等边界条件变化与气动噪声变化的相关性，无法进行相关数据分析和风机性能综合评价测试，不利于汽车零部件产品的性能优化，风机振动噪声测试设备无法获得风机实际的工作状态参数，风机噪声与流经风机扇叶流体压力、流速分布状态、风机工况等相关，噪声与气动性能分开测量时，两者气体状态不一致，风机工况不一致，噪声与气动性能无法建立直接关联，可比性较差的技术问题。

本实用新型是这样实现的，一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置，所述测试装置包括用于通风的风管，设置在所述风管一端用于安装被测风机的风机安装机构，及设置在所述风管另一端用于控制进风量的进风控制机构，所述风机安装机构包括设置在所述风管上用于安装被测风机的风机固定板，及通过弹力绳固定在所述风机固定板上且具有隔振作用的橡胶发泡隔震垫。

本实用新型的进一步技术方案是：所述进风控制机构包括呈碗口状的进风口，连接所述进风口与所述风管的连接风管，设置在所述连接风管内且与所述连接风管通过转轴连接的风门板，及设置在所述连接风管两侧且连接所述转轴的风门板调节单元。

本实用新型的进一步技术方案是：所述风门板调节单元包括设置在所述连接风管一侧且连接所述转轴的手动调节部，及设置在所述连接风管另一侧且连接所述转轴的自动调节部。

本实用新型的进一步技术方案是：所述手动调节部包括一端连接所述转轴用于转动所述风门板的手柄，及设置在所述连接风管上用于固定所述手柄另一端的定位螺栓。

本实用新型的进一步技术方案是：所述自动调节部包括用固定架固定在所述连接风管上且转子连接所述转轴的步进电机，及设置在所述进风口侧面上用于控制所述步进电机的电机驱动器。

本实用新型的进一步技术方案是：所述风门板包括第一网孔板，连接所述第一网孔板且与所述第一网孔板呈空腔结构的第二网孔板，及设置在空腔结构内起吸音作用的第一吸音棉，所述转轴设置在所述第一网孔板的相对两侧。

本实用新型的进一步技术方案是：所述风管为c型风管，所述风管包括内层网孔钢板，套在所述内层网孔钢板外且与所述内层网孔钢板呈空腔结构的外层密封钢板，及设置在所述空腔结构内起吸音作用的第二吸音棉。

本实用新型的进一步技术方案是：所述测试装置还包括用于支撑风管且带有滚轮的第一支架及第二支架。

本实用新型的进一步技术方案是：所述测试装置还包括设置在所述风管内的整流格栅，所述测试装置还包括设置在所述风管内用于测量流速的风速传感器，及设置在所述风管上用于测量压差的静压差压传感器。

本实用新型的进一步技术方案是：所述测试装置还包括采集系统，所述采集系统包括数据采集设备，连接所述数据采集设备的风速传感器、静压差压传感器、转速传感器、电压电流传感器及传声器，所述转速传感器及所述电压电流传感器均连接被测风机，所述传声器用于检测被测风机的噪声。

本实用新型的有益效果是：能够同时测量汽车风机气动性能及气动噪声，便于分析风机各种性能参数之间关系，根据测试和分析结果，找到改进方案，有利于风机优化，装置体积小，结构简单，重量轻、可移动，利用率高，制造简单、成本低，可以一次性获得被测风机噪声、静压、流速、电压、电流、功率、转速、静压效率等性能参数，提高试验效率，降低试验成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置的结构图；

图2是本实用新型实施例提供的一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置的风机安装机构装配图；

图3是本实用新型实施例提供的一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置的进风控制机构装配图；

图4是本实用新型实施例提供的一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置的手动调节部结构图；

图5是本实用新型实施例提供的一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置的自动调节部结构图；

图6是本实用新型实施例提供的一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置的风门板的结构图；

图7是本实用新型实施例提供的一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置的风管截面图一；

图8是本实用新型实施例提供的一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置的风管截面图二；

图9是本实用新型实施例提供的一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置的整流格栅示意图；

图10是本实用新型实施例提供的一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置的静压差压传感器装配图一；

图11是本实用新型实施例提供的一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置的静压差压传感器装配图二；

图12是本实用新型实施例提供的一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置的静压差压传感器装配图三；

图13是本实用新型实施例提供的一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置的步进电机控制图；

图14是本实用新型实施例提供的一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置的自动调节部原理图；

图15是本实用新型实施例提供的一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置的手动调节部原理图；

图16是本实用新型实施例提供的一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置的不同风门板开度时某风机静压随风机转速变化曲线图；

图17是本实用新型实施例提供的一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置的不同风门板开度时某风机风速随风机转速变化曲线图；

图18是本实用新型实施例提供的一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置的不同风门板开度时某风机输入轴功率随风机转速变化曲线图；

图19是本实用新型实施例提供的一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置的不同风门板开度时某风机一米声压级随风机转速变化曲线图；

图20是本实用新型实施例提供的一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置的风门板全开时某风机流量、静压、功率、静压效率随风机转速和电压变化曲线图；

图21是本实用新型实施例提供的一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置的风门板开启45度时某风机流量、静压、功率、静压效率随风机转速和电压变化曲线图；

图22是本实用新型实施例提供的一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置的风门板开启30度时某风机流量、静压、功率、静压效率随风机转速和电压变化曲线图；

图23是本实用新型实施例提供的一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置的风门板关闭时某风机流量、静压、功率、静压效率随风机转速和电压变化曲线图；

图24是本实用新型实施例提供的一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置的不同风机在100pa@1500r/min时体积流量对比图；

图25是本实用新型实施例提供的一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置的不同风机在100pa@1500r/min时1米声压级频谱对比图。

具体实施方式

附图标记：1-风管2-风机安装机构3-进风控制机构4-第一支架5-第二支架6-风机固定板7-橡胶发泡隔震垫8-被测风机9-进风口10-连接风管11-转轴12-风门板13-手柄14-定位螺栓15-固定架16-步进电机17-电机驱动器18-第一网孔板19-第二网孔板20-第一吸音棉21-内层网孔钢板22-外层密封钢板23-第二吸音棉24-整流格栅25-风速传感器26-静压差压传感器。

图1-25示出了本实用新型提供的一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置，所述测试装置包括用于通风的风管1，设置在所述风管1一端用于安装被测风机8的风机安装机构2，及设置在所述风管1另一端用于控制进风量的进风控制机构3，所述风机安装机构2包括设置在所述风管1上用于安装被测风机8的风机固定板6，及通过弹力绳固定在所述风机固定板6上且具有隔振作用的橡胶发泡隔震垫7。

所述进风控制机构3包括呈碗口状的进风口9，连接所述进风口9与所述风管1的连接风管10，设置在所述连接风管10内且与所述连接风管10通过转轴11连接的风门板12，及设置在所述连接风管10两侧且连接所述转轴11的风门板调节单元。

所述风门板调节单元包括设置在所述连接风管10一侧且连接所述转轴11的手动调节部，及设置在所述连接风管10另一侧且连接所述转轴11的自动调节部。

所述手动调节部包括一端连接所述转轴11用于转动所述风门板12的手柄13，及设置在所述连接风管10上用于固定所述手柄13另一端的定位螺栓14。

所述自动调节部包括用固定架15固定在所述连接风管10上且转子连接所述转轴11的步进电机16，及设置在所述进风口9侧面上用于控制所述步进电机16的电机驱动器17。

所述风门板12包括第一网孔板18，连接所述第一网孔板18且与所述第一网孔板18呈空腔结构的第二网孔板19，及设置在空腔结构内起吸音作用的第一吸音棉20，所述转轴11设置在所述第一网孔板18的相对两侧。

所述风管1为c型风管，所述风管1包括内层网孔钢板21，套在所述内层网孔钢板21外且与所述内层网孔钢板21呈空腔结构的外层密封钢板22，及设置在所述空腔结构内起吸音作用的第二吸音棉23。

所述测试装置还包括用于支撑风管1且带有滚轮的第一支架4及第二支架5。

所述测试装置还包括设置在所述风管1内的整流格栅24，所述测试装置还包括设置在所述风管1内用于测量流速的风速传感器25，及设置在所述风管1上用于测量压差的静压差压传感器26。

所述测试装置还包括采集系统，所述采集系统包括数据采集设备，连接所述数据采集设备的风速传感器25、静压差压传感器26、转速传感器、电压电流传感器及传声器，所述转速传感器及所述电压电流传感器均连接被测风机8，所述传声器用于检测被测风机8的噪声。

根据低马赫数低压缩比气体可简化测量参数的原理和气动噪声产生及传播的原理，当马赫数小于0.15，压缩比小于1.02时，流经被测风机8的气体可看作是不可压缩的，测试装置通过采用大的进风口9，使进风口9压力尽量接近大气压，风管1全程为正方形截面，无截面变化，流阻小，压损小，通过风管1内外的静压差和气流流速，计算流过风管1的体积流量，计算静压有效功率，被测风机8静压效率为静压有效功率与被测风机8输入轴功率之比，从而计算出静压效率，这些参数都可以从数据采集设备采集到的各个传感器的数据后计算得到，一般被测风机8压力面和吸力面产生的气动噪声都相当，或者压力面气动噪声略大于吸力面，测量一个面上声场中某点或者某几个点声压数据一般就能体现该被测风机8气动噪声，因此可以进行测量和评价，本装置测量气动噪声时，必须放置于背景噪声比待测噪声低10db以上的自由场或半自由场中。

采用不带附加动力源c型风管，控制噪声，可以同时测量被测风机8气动性能和气动噪声，测试装置通过采用大的进风口9，使进风口9压力尽量接近大气压，风管1全程为正方形截面，无截面变化，流阻小，通过测量风管1内外的静压差和气流流速，计算流过风管1的体积流量，计算静压有效功率，被测风机8静压效率为静压有效功率与被测风机8输入轴功率之比，从而计算出静压效率。这些参数都可以从数据采集设备采集到的各个传感器的数据后计算得到。

流速、静压、电压、电流等传感器均采用标准5v直流电压供电和0v～5v模拟信号输出，方便与通用数据采集设备连接数据采集和供电，传感器不需要额外独立电源。

风门板调节单元与风门板12转轴连接，风门板12绕转轴11旋转一定角度来调节流量和压力，手柄13另一端有定位螺栓14可以调节松紧，固定风门板12在某一个角度，另外也可以通过步进电机16将风门板12固定在某一个角度，实现自动控制和手动调节控制两种方式，两种方式可随时切换，方便测量和控制。

整流格栅24采用超细钢丝网和小孔径，流阻小，气流均匀，并且设计成活动的，可以根据不同被测风机8和风门板12开度导致的流速分布状态及紊流程度不同，微调整流格栅24在风管1中的位置或者决定是否使用，经测试，流速不超过5m/s时可不加装整流格栅24。

风管1主体由三段薄钢板通过螺栓连接，两端分别为风机安装机构和进风控制机构，风管1主体截面采用正方形结构，由三层零件组成，最外层为密封钢板，中间层为双组分吸音棉，最里层为网孔板，能够吸收风管1管道内气流产生的噪声和被测风机8吸力面产生的噪声，防止吸力面声波反射叠加到压力面声场，里层网孔板与外层密封板之间用金属衬套和螺栓连接。

风门板12采用三层结构，中间为双组份吸音棉，两边为网孔板，可以防止管道内声波反射回噪声测点，风门板12由手柄13手动调节定位或者由步进电机16自动调节定位，获得不同的风量和压力，风门板12完全开启时，风量最大，静压最低，完全关闭时仍有少量风进入，静压最高。

被测风机8与风管1连接处设置有隔振率在20db以上的橡胶发泡隔振垫7，被测风机8及橡胶发泡隔振垫7用弹力绳固定在风机固定板6上，避免被测风机8振动引起的风管1薄壁振动噪声。

测试装置设计成可移动结构，装置带两个支架，支架通过螺栓与风管1连接。支架底部带可刹车和转向的万向滚轮，方便移动到满足测量要求的声场中进行测量。

装置可与专门设计的控制器连接实现自动控制采集和分析数据，也可与通用数据采集设备连接实现手动控制采集和分析数据，风速传感器25采用高刚度轻质pc塑料三杯式风速传感器，灵敏度高，惯性小，启动力矩小，可采集0m/s～20m/s流速，由数据采集设备提供5v电源供电，输出0v～5v模拟电压，能满足汽车上大多数被测风机8使用要求。风速传感器25与静压差压传感器26布置在风管1上靠近被测风机8一端的同一截面上。

采用静压差压传感器26，取消进气端大气压传感器，静压差压传感器26高压端连通大气，低压端通过一个五通接头连接在风管1各个面中心同一截面的四个静压嘴上，采集风管1上压差平均值，可减小误差，降低波动，可采集0pa～500pa静压差压，由数据采集设备提供5v电源供电，输出0v～5v模拟电压，可实现宽范围被测风机8动态性能测量。

采用电压电流集成的霍尔式感应电压电流传感器，由数据采集设备提供5v电源供电，输出0v～5v模拟电压，电压传感器可采集0v～25v直流电压，满足汽车上大多数被测风机8使用要求，电流传感器可采集0a～50a直流电流，满足汽车上大多数被测风机8使用要求。

能够同时测量汽车风机气动性能及气动噪声，便于分析风机各种性能参数之间关系，根据测试和分析结果，找到改进方案，有利于风机优化，装置体积小，结构简单，重量轻、可移动，利用率高，制造简单、成本低，可以一次性获得被测风机噪声、静压、流速、电压、电流、功率、转速、静压效率等性能参数，提高试验效率，降低试验成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。