一种多孔吸声材料流阻测量仪的制作方法

本发明涉及吸声材料的吸声性能检测设备，具体是一种多孔吸声材料流阻测量仪。

背景技术：

多孔吸声材料广泛应用于厅堂的音质设计和噪声治理工程中，要求其需与周围的传声介质的声特性阻抗匹配，使声能无反射地进入多孔吸声材料内、并使入射声能绝大部分被吸收。因而，研究和改进多孔吸声材料的声学性质具有很重要的意义和实用价值。

多孔吸声材料的声学性质由许多物理量决定，这就包括多孔吸声材料的流阻物理量，流阻物理量能够清楚地反映出多孔吸声材料的微观结构和吸声性质。可见，流阻测量为多孔吸声材料产品质量的即时监控提供了一种有效地检测方法，为多孔吸声材料生产企业的质量控制提供了可靠地技术指导。

目前，多孔吸声材料流阻测量的方法主要有水箱法和压缩空气法。其中，水箱法测量主要所采用的流阻测量仪例如中国专利文献公开的“水箱法流阻仪”（公开号：cn201319029，公开日：2009年9月30日）等，这些技术虽然能够对多孔吸声材料的流阻进行有效地测量，但其存在体积庞大、使用不便、可靠性和经济性差等技术问题，不够实用。压缩空气法测量主要所采用的流阻测量仪例如中国专利文献公开的“一种用于空气流阻测量的仪器”（公开号：cn104458200，公开日：2015年3月25日）等，这些技术虽然有效减小了结构体积、提高了使用操作的便利性，但其在进行试样材料的流阻性能测量时，因试样筒内对试样材料缺乏可靠、有效地支撑和定位结构，从而在测量过程中容易使试样材料在试样筒内发生压迫变形，进而导致测量结果不够准确、可靠，这尤其在试样材料与试样筒内壁之间的环空间隙未严谨密封的情况下更为显见。

技术实现要素：

本发明的技术目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种结构体积小、操作方便、测量结果准确且可靠的多孔吸声材料流阻测量仪。

本发明实现其技术目的所采用的技术方案是：一种多孔吸声材料流阻测量仪，包括试样筒，所述试样筒的一端为密闭结构、另一端为敞开结构，所述试样筒靠近密闭端的筒壁上至少设有压差测量接头和进气接头，所述试样筒的中部内壁上径向支撑有栅格板，所述栅格板的外表面用于放置试样材料，所述试样材料主要由布置在试样筒内、且处在栅格板外侧的环空密封组件轴向限位，所述环空密封组件上具有气体流道、且所述环空密封组件与试样筒内壁紧密配合。

作为优选方案，所述环空密封组件主要由轴向依序布置的前锥形环和后锥形环组成，所述前锥形环的大径端匹配于试样筒的内径、小径端向后，所述前锥形环上轴向设有至少一个气体流道，所述后锥形环的大径端匹配于试样筒的内径、小径端向前，所述后锥形环上轴向设有至少一个气体流道，所述前锥形环和后锥形环的外壁与试样筒的内壁之间构成三角形或梯形状的环空，所述环空内设有体积大于环空最小容积的柔性膨胀环，轴向位移的前锥形环和后锥形环之间挤压膨胀环径向变形而实现环空密封。

进一步的，所述环空密封组件还具有操作杆和调节螺杆，所述调节螺杆将后锥形环和前锥形环轴向依序连接在一起、且延伸出前锥形环的外表面，所述操作杆轴向延伸进试样筒内、且与调节螺杆螺纹连接。再进一步的，所述操作杆和/或调节螺杆上集成有对后锥形环和栅格板之间的试样材料进行厚度测量的厚度测量仪。

进一步的，所述前锥形环上的气体流道和后锥形环上的气体流道轴向对应。

进一步的，所述后锥形环的大径端外壁与试样筒的内壁之间设有密封垫。

作为优选方案，所述试样筒的端部密闭结构主要由试样筒对应端部和封堵在试样筒对应端部的底座组成，所述底座为内径匹配试样筒对应端部外径的盲孔结构，所述底座的内部底面与试样筒的对应端部之间设有密封垫。

作为优选方案，所述试样筒主要由轴向连接在一起的试样筒前段和试样筒后段组成，所述试样筒后段的内径小于试样筒前段的内径，所述试样筒后段和试样筒前段之间的连接处用于支撑栅格板。进一步的，所述试样筒前段和试样筒后段之间的内径差为2～10mm。

本发明的有益技术效果是：

1.本发明基于压缩空气法而实现，其具有结构体积小、操作方便、可靠性和经济性好等特点；在不影响气体流动效果的前提下，本发明在试样筒的中部处设置了栅格板和环空密封组件，通过栅格板对试样筒内的试样材料实现径向的支撑，从而其既能有利于提高试样筒内试样材料安装操作的便利性和可靠性，又能有效地确保安装于试样筒内的试样材料平整、不变形，还能有效地避免因径向支撑而对试样筒内试样材料的气体接触表面所造成的影响，有利于有效、可靠地提高并确保多孔吸声材料流阻测量的准确性和可靠性，这尤其在环空密封组件有效封堵试样材料和试样筒内壁之间环空间隙的情况下更为可靠、显著，实用性强；

2.本发明的环空密封组件既能轻松、方便的实现其在试样筒内的可位移调整操作，又能有效地确保流阻测量的气流通道的顺畅，还能有效、可靠地实现试样材料与试样筒内壁之间环空间隙的严谨、结实密封，使得流阻测量的准确性和可靠性得到强力保证；

3.本发明在实现试样材料流阻性能测量的同时，还能对装夹于环空密封组件和栅格板之间的试样材料的厚度形成有效、可靠、准确地测量，不仅有利于进一步确保流阻测量的准确性和可靠性，而且能够有效地简化并降低试样材料吸声性能的检测作业的繁琐性和技术难度，经济性好；

4.本发明试样筒的结构既能有效简化并降低各个部件的装夹、组装难度，又能对栅格板形成有效支撑定位，还能对试样材料的外周与试样筒的内壁之间的环空间隙形成有效、可靠地遮挡、屏蔽，进而有利于可靠地引导空气尽可能的经试样材料的气体接触表面而流动，大幅降低空气流经试样材料与试样筒内壁之间环空间隙的流量，从而又能进一步的确保流阻测量的准确性和可靠性。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是本发明的一种使用状态参考图。

图中代号含义：1—底座；2—试样筒后段；3—试样筒前段；4—栅格板；5—后锥形环；6—膨胀环；7—前锥形环；8—调节螺杆；9—操作杆；10—压差测量接头；11—进气接头；12—试样材料；13—压差测量组件；14—气泵组件；15—流量控制阀；16—计算机。

具体实施方式

本发明为多孔吸声材料流阻测量用的测量仪，其基于压缩空气法而实现测量操作，下面以多个实施例对本发明的技术内容进行详细说明。其中，实施例1结合附图1和图2进行详细、具体的说明，其它实施例虽未单独绘图、但其主体结构可参照实施例1的附图。

实施例1

参见图1和图2所示，本发明包括试样筒、气泵组件14和计算机16。

其中，试样筒为一端密闭、另一端敞开的盲孔结构。具体的，试样筒主要由轴向依序布置的试样筒前段3、试样筒后段2和底座1组成。试样筒前段3和试样筒后段2分别为两端敞开的圆筒状结构，要求试样筒后段2的内径小于试样筒前段3的内径，二者的内径差的范围为2～10mm，例如3mm、5mm、7mm或10mm等，优选范围为5～7mm；试样筒后段2的前端端部外壁具有螺纹连接头、试样筒前段3的后端端部内壁具有螺纹连接头，试样筒后段2的前端端部和试样筒前段3的后端端部通过对应且匹配的螺纹连接头轴向连接组合在一起，二者连接处的内壁之间具有环周的凸台。底座1为内径匹配试样筒后段2后端端部外径的盲孔结构；底座1的前端端部内壁具有螺纹接头，试样筒后段2的后端端部外壁上具有螺纹连接头，底座1的前端端部和试样筒后段2的后端端部通过对应且匹配的螺纹连接头轴向连接组合在一起，底座1的内部底面与试样筒后段2的后端端部之间设有密封垫，由此可见，试样筒的端部密闭结构主要由试样筒对应端部和封堵在试样筒对应端部的底座组成。前述试样筒后段2的筒壁中部位置径向设有压差测量接头10和进气接头11，即在整个试样筒的结构中，压差测量接头10和进气接头11的布置位置靠近试样筒的密闭端；压差测量接头10直接或间接连接有压差测量组件13（例如差压变送器），进气接头11直接或间接连接有对气体流量进行监测、控制的流量控制阀15。

上述试样筒的中部内壁上径向支撑有栅格板4，即该栅格板4放置在试样筒后段2和试样筒前段3之间的连接处的环周凸台上，栅格板4朝向底座1的表面为内表面，相背于内表面的面为外表面，栅格板4的外表面用于放置多孔吸声材料的试样材料12；为了确保流经栅格板4的空气能够畅通流动，要求栅格板4的穿孔率≥30%，当然，在保证结构强度的前提下穿孔率越大越好。前述栅格板4外侧的试样筒内还设有环空密封组件，即环空密封组件处在试样筒前段3的内空内；放置在栅格板4上的试样材料12主要由布置在试样筒内、且处在栅格板4外侧的环空密封组件轴向限位、装夹，即试样材料12布置在环空密封组件和栅格板4之间，因而要求环空密封组件上必须设有气体流道，而且要求环空密封组件与试样筒的内壁之间能够实现紧密配合。

具体的，环空密封组件主要由轴向依序布置的前锥形环7和后锥形环5组成。前锥形环7的轴向端面呈近似十字形状结构；前锥形环7的大径端匹配于试样筒前段3的内径，且要求前锥形环7的小径端向后布置；在前锥形环7的轴向上设有四个气体流道；后锥形环5的轴向端面亦呈近似十字形状结构，后锥形环5的大径端匹配于试样筒前段3的内径，且要求后锥形环5的小径端向前布置，后锥形环5的大径端外壁与试样筒前段3的内壁之间设有密封垫；在后锥形环5的轴向设有四个气体流道，后锥形环5上的四个气体流道与前锥形环7上的四个气体流道在轴向上一一对应。由此可见，前锥形环7和后锥形环5以小径端相向的方式布置在试样筒前段3内，前锥形环7和后锥形环5的小径端外壁与试样筒前段3的内壁之间构成近似梯形状（或者三角形状）结构的环空，在该环空内设有体积略大于环空最小容积的柔性膨胀环6，如此，在前锥形环7和后锥形环5之间的相对轴向位移操作下，前锥形环7和后锥形环5之间能够挤压膨胀环6产生径向变形，从而使径向变形的膨胀环6对环空密封组件与试样筒之间的环空间隙实现严密的封堵、密封。为了实现前锥形环7和后锥形环5的相对轴向位移操作，前述环空密封组件还具有操作杆9和调节螺杆8；调节螺杆8轴向穿装在后锥形环5和前锥形环7的轴心处，将后锥形环5和前锥形环7轴向依序连接在一起，调节螺杆8的前端端部延伸出前锥形环7的外表面；操作杆9的外端处在试样筒前端端部的外部，操作杆9的内端轴向延伸进试样筒前段3内，操作杆9的内端与调节螺杆8的前端端部在前锥形环7的外表面处实现螺纹连接，通过操作杆9的旋转操作而使调节螺杆8实现周向旋转，进而实现前锥形环7和后锥形环5的相对轴向位移操作。

上述操作杆9和调节螺杆8上集成有对试样材料12进行厚度测量的厚度测量仪，即厚度测量仪以调节螺杆8和操作杆9为载体，对试样筒内的、后锥形环5和栅格板4之间的试样材料12进行厚度测量，所测量数据传输至操作杆9的外端端部处，以便读取。

气泵组件14主要由空气压缩机和压缩空气输送管线等组成。气泵组件14直接或间接连接在流量控制阀15，用于通过流量控制阀15向试样筒内输送压缩空气，在试样筒内部和外部建立压力差。

计算机16通过控制信号线连接在压差测量组件13和流量控制阀15。计算机16一方面通过压差测量组件13获取试样筒内部和外部之间的压力差，另一方面根据所获得的压力差及试验要求而控制流量控制阀15的开度，最终换算获得试样筒内试样材料12的流阻值。

实施例2

本发明包括试样筒、气泵组件和计算机。

其中，试样筒为一端密闭、另一端敞开的盲孔结构。具体的，试样筒主要由筒体和底座组成。底座为内径匹配筒体后端端部外径的盲孔结构，底座的前端端部内壁具有螺纹接头；筒体的后端端部外壁上具有螺纹连接头，底座的前端端部和筒体的后端端部通过对应且匹配的螺纹连接头轴向连接组合在一起，底座的内部底面与筒体的后端端部之间设有密封垫，由此可见，试样筒的端部密闭结构主要由试样筒对应端部和封堵在试样筒对应端部的底座组成。试样筒筒体的中部内壁上设有径向向内凸起环周或散布的定位凸台。前述定位凸台与底座之间的筒体上径向设有压差测量接头和进气接头，即在整个试样筒的结构中，压差测量接头和进气接头的布置位置靠近试样筒的密闭端；压差测量接头直接或间接连接有压差测量组件（例如差压变送器），进气接头直接或间接连接有对气体流量进行监测、控制的流量控制阀。

上述试样筒的中部内壁上径向支撑有栅格板，即该栅格板放置在试样筒中部内壁的定位凸台上，栅格板朝向底座的表面为内表面，相背内表面的面为外表面，栅格板的外表面用于放置多孔吸声材料的试样材料；为了确保流经栅格板的空气能够畅通流动，要求栅格板的穿孔率≥30%，当然，在保证结构强度的前提下穿孔率越大越好。前述栅格板外侧的试样筒内还设有环空密封组件；放置在栅格板上的试样材料主要由布置在试样筒内、且处在栅格板外侧的环空密封组件轴向限位、装夹，即试样材料布置在环空密封组件和栅格板之间，因而要求环空密封组件上必须设有气体流道，而且要求环空密封组件与试样筒的内壁之间能够实现紧密配合。

具体的，环空密封组件主要由轴向依序布置的前锥形环和后锥形环组成。前锥形环的轴向端面呈近似日字形状结构；前锥形环的大径端匹配于试样筒的内径，且要求前锥形环的小径端向后布置；在前锥形环的轴向上设有两个气体流道；后锥形环的轴向端面亦呈近似日字形状结构，后锥形环的大径端匹配于试样筒的内径，且要求后锥形环的小径端向前布置，后锥形环的大径端外壁与试样筒的内壁之间设有密封垫；在后锥形环的轴向设有两个气体流道，后锥形环上的两个气体流道与前锥形环上的两个气体流道在轴向上一一对应。由此可见，前锥形环和后锥形环以小径端相向的方式布置在试样筒内，前锥形环和后锥形环的小径端外壁与试样筒的内壁之间构成近似梯形状（或者三角形状）结构的环空，在该环空内设有体积略大于环空最小容积的柔性膨胀环，如此，在前锥形环和后锥形环之间的相对轴向位移操作下，前锥形环和后锥形环之间能够挤压膨胀环产生径向变形，从而使径向变形的膨胀环对环空密封组件与试样筒之间的环空间隙实现严密的封堵、密封。为了实现前锥形环和后锥形环的相对轴向位移操作，前述环空密封组件还具有操作杆和调节螺杆；调节螺杆轴向穿装在后锥形环和前锥形环的轴心处，将后锥形环和前锥形环轴向依序连接在一起，调节螺杆的前端端部延伸出前锥形环的外表面；操作杆的外端处在试样筒前端端部的外部，操作杆的内端轴向延伸进试样筒内，操作杆的内端与调节螺杆的前端端部在前锥形环的外表面处实现螺纹连接，通过操作杆的旋转操作而使调节螺杆实现周向旋转，进而实现前锥形环和后锥形环的相对轴向位移操作。

上述操作杆和调节螺杆上集成有对试样材料进行厚度测量的厚度测量仪，即厚度测量仪以调节螺杆和操作杆为载体，对试样筒内的、后锥形环和栅格板之间的试样材料进行厚度测量，所测量数据传输至操作杆的外端端部处，以便读取。

气泵组件主要由空气压缩机和压缩空气输送管线等组成。气泵组件直接或间接连接在流量控制阀，用于通过流量控制阀向试样筒内输送压缩空气，在试样筒内部和外部建立压力差。

计算机通过控制信号线连接在压差测量组件和流量控制阀。计算机一方面通过压差测量组件获取试样筒内部和外部之间的压力差，另一方面根据所获得的压力差及试验要求而控制流量控制阀的开度，最终换算获得试样筒内试样材料的流阻值。

实施例3

本实施例的其它内容与实施例1或2相同，不同之处在于：厚度测量仪集成在后锥形环的内表面上，且厚度测量仪的信号线从后锥形环的气体流道内引出。

实施例4

本实施例的其它内容与实施例1或2相同，不同之处在于：去除厚度测量仪，即消除对试样材料的厚度测量功能。

实施例5

本实施例的其它内容与实施例1或2相同，不同之处在于：1.去除厚度测量仪，即消除对试样材料的厚度测量功能；2.去除调节螺杆；3.前锥形环上轴向连接有能够延伸出试样筒的操作杆，该操作杆和前锥形环组成活塞结构，通过操作杆的轴向推进而实现前锥形环和后锥形环之间的轴向位移调整。

以上各实施例仅用以说明本发明，而非对其限制；尽管参照上述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：本发明依然可以对上述各实施例中的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的精神和范围。