消声器消声量和压力损失的测量方法及其测量装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种消声器消声量和压力损失的测量方法及其测量装置，所述的测量方法包括以下步骤：1)信号发射模块向管道发出声信号；2)声压信号采集模块采集空管及安装消声器后受声室内的声压信号；3)气流速度测量模块测量上游管道内的气流速度信号；4)气流压力测量模块测量安装消声器后上游和下游管道内气流的静压和动压；5)信号处理模块接收声压、流速和气压信号，计算消声量、压力损失和流量，并将其传给显示模块、存储及报表生成模块；6)显示模块显示中间参量、消声量、压力损失以及流量；7)存储及报表生成模块存储测量数据、消声量、压力损失及流量计算结果，并生成测试报告。本发明具有精度高、速度快、数据处理一体化等优点。
【专利说明】消声器消声量和压力损失的测量方法及其测量装置【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种消声器测量技术，尤其是涉及一种消声器消声量和压力损失的测量方法及其测量装置。
【背景技术】
[0002]设备噪声是环境噪声的主要来源之一，严重干扰人们的工作和休息，危害人体健康。在通风和空调管路系统、风机、空压机、燃气机等设备进气端和排气端安装消声器是控制噪声传播的有效手段。消声器的消声量和压力损失是鉴定消声器质量、进行噪声控制工程设计的重要参数。目前还没有针对消声器的专业测量设备。传统测量方法需要测量声压级、气流静压和动压等中间数据，然后通过人工计算得到消声量、压力损失和气流流量，导致现场测量任务非常繁重，测量精度有限。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是为了克服上述现有测量技术存在的缺陷而提供一种测量过程直观、精度高、速度快、可实时生成测试报告的消声器消声量和压力损失测量方法及其测量
>J-U ρ?α装直。
[0004]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0005]一种消声器消声量和压力损失的测量方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0006]I)信号发射模块通过依次连接的数字信号生成单元、数模转换卡、功率放大器和扬声器向管道内发出倍频带噪声或白噪声信号；
[0007]2)声压信号采集模块通过依次连接的传声器、前置放大器、模数转换卡和数字信号接收单元分别采集空管和安装消声器两个工况下受声室内的声压信号，并将其传给信号处理模块；
[0008]3)气流速度测量模块:通过依次连接的气流速度计、模数转换卡测量上游管道内的气流速度，并将其传给信号处理模块；
[0009]4)气流压力测量模块:通过依次连接的气压计和模数转换卡测量安装消声器后上游和下游管道内气流的静压和动压，并将其传给信号处理模块；
[0010]5)信号处理模块根据空管和安装消声器两个工况下受声室内的声压信号计算消声器倍频带消声量和A计权消声量，根据上游和下游管道内气流的静压和动压计算压力损失，根据上游管道内气流流速和管道截面面积计算流量，并将其传给显示模块、存储及报表生成模块；
[0011]6)显示模块显示中间参量、消声量、压力损失及流量；
[0012]7)存储及报表生成模块存储测量数据、消声量、压力损失及流量计算结果，并生成测试报告。
[0013]所述的信号发射模块的工作参数包括声信号发射通道、信号幅值、发射信号时长、噪声信号类型、各频带信号幅值加权值。[0014]所述的噪声信号类型包括:倍频带噪声信号和白噪声信号。
[0015]所述的声压信号采集模块的工作参数包括信号采集通道、信号采样频率、刷屏周期和信号平均时长。
[0016]所述的气流速度测量模块的工作参数包括信号采集通道、信号采样频率和信号平均时长。
[0017]所述的气流压力测量模块的工作参数包括信号采集通道、信号采样频率和信号平均时长。
[0018]所述的消声器的倍频带消声量和A计权消声量、压力损失以及流量计算具体步骤为:
[0019]I)设置信号发射模块和声信号采集模块的工作参数，向管道内发射倍频带噪声或白噪声，分别测量空管和安装消声器两个工况下受声室内的倍频带声压级和A计权声级；
[0020]2)设置气流速度测量模块的工作参数，测量上游管道内的气流速度；
[0021]3)设置气流压力测量模块的工作参数，测量安装消声器后上游和下游管道内气流的动压和静压；
[0022]4)信号处理模块利用空管和安装消声器两个工况下受声室内的倍频带声压级和A计权声级计算消声器的倍频带消声量和A计权消声量；根据上游和下游管道内气流的静压和动压计算消声器的压力损失；根据上游管道内的气流速度和管道截面面积计算流量。
[0023]一种消声器消声量和压力损失测量方法的测量装置，其特征在于，包括信号发射模块、管道、声压信号采集模块、气流速度测量模块、气流压力测量模块、信号处理模块、显示模块、存储及报表生成模块；所述的信号处理模块分别与声压信号采集模块、气流速度测量模块、气流压力测量模块、显示模块、存储及报表生成模块连接，负责声压和气流信号的实时处理、存储和测试报告生成。
[0024]所述的信号发射模块通过依次连接的数字信号生成单元、数模转换卡、功率放大器和扬声器向管道发出倍频带噪声或白噪声信号:所述的数字信号生成单元通过LabVIEW编程产生倍频带噪声或白噪声信号，由数模转换卡将数字信号转换成模拟信号，通过功率放大器放大后馈入扬声器。
[0025]所述的管道包括声源至消声器或替代管之间的上游管道，以及消声器或替代管至受声室之间的下游管道。
[0026]所述的声压信号采集模块通过依次连接的传声器、前置放大器、模数转换卡和数字信号接收单元分别采集空管和安装消声器两个工况下受声室内的声压信号，并将其传给信号处理模块。
[0027]所述的气流速度测量模块通过依次连接的气流速度计和模数转换卡，测量上游管道内的气流速度信号，并将其传给信号处理模块。
[0028]所述的气流压力测量模块通过依次连接的气流压力计和模数转换卡，测量安装消声器后上游和下游管道内的气流静压和动压，并将其传给信号处理单元。
[0029]所述的信号处理模块根据空管和安装消声器两个工况下受声室内的声压信号计算消声器的倍频带消声量和A计权消声量，根据安装消声器后上游和下游管道内气流的静压和动压计算压力损失，根据上游管道内的气流速度和管道截面面积计算流量，并将其传给显示模块、存储及报表生成模块。[0030]所述的消声器的倍频带消声量和A计权消声量、压力损失以及流量计算具体步骤为:
[0031]I)设置信号发射模块和声信号采集模块的工作参数，向管道内发射倍频带噪声或白噪声，测量空管情况下受声室内的各倍频带声压级记为Lptl.A计权声级记为Lpcia.测量安装消声器情况况下受声室内的各倍频带声压级记为Lpl，A计权声级记为Lp1a，单位均为dB ；
[0032]2)设置气流速度测量模块的工作参数，测量上游管道内的气流速度记为vu，单位为 m/s ;
[0033]3)设置气流压力测量模块的工作参数，测量安装消声器后上游管道内气流的动压记为P?，静压记为Psu，下游管道内气流的动压记为Pvd，和静压记为Psd，单位均为Pa ；
[0034]4)信号处理模块利用空管和安装消声器两个工况下受声室内的倍频带声压级和A计权声级计算消声器的各倍频带消声量记为D，单位为dB:
[0035]D = Lp0-Lpl:
[0036]A计权消声量记为Da，单位为dBA:
[0037]Da = Lp0a-Lp1a ；
[0038]根据上游和下游管道内气流的静压和动压计算消声器的压力损失记为Λρ，单位为Pa:
[0039]Ap= (pTO+psu) - (pvd+psd);
[0040]当消声器两端管道截面面积相同时，压力损失可由下式计算:
_] Δ P = psu-psd:
[0042]根据上游管道内的气流速度Vu和管道截面面积S计算流量记为U，单位为m3/s:
[0043]U = vu* S ο
[0044]所述的显示模块包括声压时域信号显示单元、声压级显示单元、消声量显示单元、压力损失显示单元、流量显示单元:
[0045]其中，所述的声压时域信号显示单元实时显示受声室内的声压时域信号曲线，所述的声压级显示单元显示倍频带声压级曲线及其列表、A计权声级,所述的消声量显示单元显示以 63Hz、125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz、8000Hz 为中心频率的倍频带消声量列表和A计权消声量，所述的压力损失显示单元显示消声器的压力损失，所述的流量显示单元显示上游管道内的气流流量。
[0046]所述的存储及报表生成模块包括声压级存储单元、消声量存储单元、压力损失存储单元、流量存储单元、测试信息编辑单元、测试报告生成单元、测试报告存储单元、测试报告打印单元。
[0047]其中，所述的声压级存储单元存储空管和安装消声器后两个工况下受声室内的倍频带声压级和A计权声级，所述的消声量存储单元存储以63ΗΖ、125ΗΖ、250ΗΖ、500ΗΖ、1000Hz、2000Hz、4000Hz、8000Hz为中心频率的倍频带消声量和A计权消声量，所述的压力损失存储单元存储消声器的压力损失，所述的流量存储单元存储上游管道的气流速度和流量，所述的测试信息编辑单元编辑测试信息，所述的测试报告生成单元生成测试报告，所述的测试报告存储单元存储测试报告，所述的测试报告打印单元打印测试报告。
[0048]与现有技术相比，本发明具有测量过程自动化，数据采集可视化，可实时生成测试报告，可用于消声器消声量和压力损失的实时测量。【专利附图】
【附图说明】
[0049]图1为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0050]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0051]实施例
[0052]如图1所示，本发明通过测量通风管道插入消声器前后位于半消声室内距离管口中心Im远45度方向处噪声倍频带声压级和A计权声级，得到消声器各倍频带消声量和A计权消声量，通过在上游管道布置的气流速度计测量管道内的气流速度，通过在上游和下游管道内布置的气压计测量消声器的压力损失。所述的测量方法包括信号发射模块11、声压信号采集模块12、气流速度测量模块13、气流压力测量模块14、信号处理模块15、显示模块16和存储及报表生成模块17,所述的信号处理模块15分别与声压信号米集模块12、气流速度测量模块13、气流压力测量模块14、显示模块16、存储及报表生成模块17连接。
[0053]所述的信号发射模块11通过数字信号生成单元、数模转换卡、功率放大器和扬声器协同工作，向管道内发出倍频带噪声或白噪声，所述的声压信号采集模块12通过依次连接的传声器、前置放大器、模数转换卡和数字信号接收单元分别采集空管和安装消声器两个工况下受声室内的声压信号，将其传给信号处理模块15，所述的气流速度测量模块13通过依次连接的气流速度计和模数转换卡，测量上游管道中的气流速度信号，并将其传给信号处理模块15，所述的气流压力测量模块14通过依次连接的气流压力计和模数转换卡测量安装消声器后上游和下游管道内的气流的静压和动压，并将其传给信号处理模块15，所述的信号处理模块15根据空管和安装消声器两个工况下受声室内的声压信号计算消声器的倍频带消声量和A计权消声量，根据安装消声器后上游和下游管道内气流的静压和动压计算压力损失，根据上游管道内的气流速度和管道截面面积计算流量，并将其传给显示模块16、存储及报表生成模块17 ；
[0054]以下举例说明本发明的测量过程:
[0055]对消声器ZP100 (外形尺寸1200mmX700mmX600mm，法兰尺寸500mmX 400mm有效长度1000mm，内插一片，厚度100mm)，分别测量空管和加入ZP100消声器在气流速度分别为Om/s (静态)、3m/s、6m/s、9m/s条件下的倍频带声压级和A计权声级,每次测量均按以下步骤执行:
[0056]I)声信号发射模块的参数设置:设定信号采样频率为44100Hz、信号幅值为1、信号时长为60s，信号选择白噪声信号。通过在不同的倍频带(中心频率分别为63Hz、125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz、8000Hz)下面输入信号幅值加权值，使扬声器各频带的频率响应基本一致，根据仪器连接情况选择输出信号通道。
[0057]2)声压米集模块的参数设置:选择传声器标定或实时测量。传声器标定时输入标定频率1000Hz。选择实时测量时，根据仪器连接情况选择输入信号通道，输入采集信号采样频率44100、采集信号平均时长30s、刷屏周期ls，停止方式包括设定“运行时长”或“手动停止”;
[0058]3)实时测量:显示模块实时显示所采集的受声室内声压信号的时域图、中心频率分别为 63Hz、125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz、8000Hz 的倍频带声压级曲线及
其列表，A声级，数据每隔Is更新一次。显示模块还显示上游管道内的气流速度和流量、消声器的压力损失。
[0059]4)数据的处理和存储:测试设备运行结束，显示模块会显示消声器的消声量、压力损失、气流速度和流量等测量值，存储及报表生成模块会存储测量结果，并生成测试报告。测量结果如表1所示:
[0060]表1气流速度及消声器消声量测量结果
[0061]
【权利要求】
1.一种消声器消声量和压力损失的测量方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)信号发射模块通过依次连接的数字信号生成单元、数模转换卡、功率放大器和扬声器向管道内发出倍频带噪声或白噪声信号； 2)声压信号采集模块通过依次连接的传声器、前置放大器、模数转换卡和数字信号接收单元分别采集空管和安装消声器两个工况下受声室内的声压信号，并将其传给信号处理模块； 3)气流速度测量模块测量上游管道内的气流速度信号，并将其传给信号处理模块； 4)气流压力测量模块测量安装消声器后上游和下游管道内气流的静压和动压，并将其传给信号处理模块； 5)信号处理模块根据空管和和安装消声器两个工况下受声室内的声压信号计算消声器倍频带消声量和A计权消声量，根据上游和下游管道内气流的静压和动压计算消声器的压力损失，根据上游管道内的气流速度和管道截面面积计算流量，并将其传给显示模块、存储及报表生成模块； 6)显示模块显示中间参量、消声量、压力损失及流量； 7)存储及报表生成模块存储测量数据、消声量、压力损失及流量计算结果，并生成测试?艮告。
2.根据权利要求1所述的一种消声器的消声量和压力损失测量方法，其特征在于，所述的信号发射模块的工作参数包括声信号发射通道、信号幅值、发射信号时长、噪声信号类型、各频带信号幅值加权值； 所述的噪声信号类型包括:倍频带噪声信号和白噪声信号。
3.根据权利要求1所述的一种消声器的消声量和压力损失测量方法，其特征在于，所述的声压信号采集模块的工作参数包括信号采集通道、信号采样频率、刷屏周期和信号平均时长； 所述的气流速度测量模块的工作参数包括信号采集通道、信号采样频率和信号平均时长; 所述的气流压力测量模块的工作参数包括信号采集通道、信号采样频率和信号平均时长。
4.根据权利要求1所述的一种消声器消声量和压力损失的测量方法，其特征在于，所述的消声器的倍频带消声量和A计权消声量、压力损失以及流量计算具体步骤为: 1)设置信号发射模块和声信号采集模块的工作参数，向管道内发射倍频带噪声或白噪声，测量空管情况下受声室内的各倍频带声压级记为Lptl.A计权声级记为Lpcia.测量安装消声器情况况下受声室内的各倍频带声压级记为Lpl，A计权声级记为Lp1a，单位均为dB ； 2)设置气流速度测量模块的工作参数，测量上游管道内的气流速度记为vu，单位为m/s ； 3)设置气流压力测量模块的工作参数，测量安装消声器后上游管道内气流的动压记为P?，静压记为Psu，下游管道内气流的动压记为Pvd，和静压记为Psd，单位均为Pa: 4)信号处理模块利用空管和安装消声器两个工况下受声室内的倍频带声压级和A计权声级计算消声器的各倍频带消声量记为D，单位为dB: D = T -T.u LpO Lpl ,A计权消声量记为Da，单位为dBA:
Da — Lp0A_ Lp 1A ； 根据上游和下游管道内气流的静压和动压计算消声器的压力损失记为Λρ，单位为Pa:
ΔΡ= (P?+PJ - (Pvd+Psd)； 当消声器两端管道截面面积相同时，压力损失可由下式计算:
Δ P = Psu-Psd ; 根据上游管道内的气流速度Vu和管道截面面积S计算流量记为U，单位为m3/S:
U = vu* S ο
5.根据权利要求1所述的一种消声器消声量和压力损失测量方法的测量装置，其特征在于，包括信号发射模块、管道、声压信号采集模块、气流速度测量模块、气流压力测量模块、信号处理模块、显示模块、存储及报表生成模块；所述的信号发射模块负责向管道内发出倍频带噪声或 白噪声信号:所述的信号处理模块分别与声压信号采集模块、气流速度测量模块、气流压力测量模块、显示模块、存储及报表生成模块连接，负责声压、气流信号的实时采集、处理、显示、存储和测试报告生成。
6.根据权利要求5所述的一种消声器消声量和压力损失测量方法的测量装置，其特征在于，所述的信号发射模块通过依次连接的数字信号生成单元、数模转换卡、功率放大器和扬声器向管道内发出倍频带噪声或白噪声信号；所述的数字信号生成单元通过LabVIEW编程产生倍频带或白噪声信号，由数模转换卡将数字信号转换成模拟信号，通过功率放大器放大后馈入扬声器。
7.根据权利要求5所述的一种消声器消声量和压力损失测量方法的测量装置，其特征在于，所述的管道包括声源至消声器或替代管之间的上游管道，以及消声器或替代管至受声室之间的下游管道。
8.根据权利要求5所述的一种消声器消声量和压力损失测量方法的测量装置，其特征在于，所述的声压信号采集模块通过依次连接的传声器、前置放大器、模数转换卡和数字信号接收单元分别采集空管和安装消声器两个工况下受声室内的声压信号，并将其传给信号处理模块； 所述的气流速度测量模块测量上游管道内的气流速度，并将其传给信号处理模块； 所述的气流压力测量模块测量安装消声器后上游和下游管道内气流的静压和动压，并将其传给信号处理模块； 所述的信号处理模块根据空管和安装消声器两个工况下受声室内的声压信号计算消声器的倍频带消声量和A计权消声量，根据安装消声器后上游和下游管道内气流的静压和动压计算压力损失，根据上游管道内的气流速度和管道截面面积计算流量，并将其传给显示模块、存储及报表生成模块。
9.根据权利要求5所述的一种消声器和压力损失消声量测量方法的测量装置，其特征在于，所述的显示模块包括声压时域信号显示单元、声压级显示单元、消声量显示单元、压力损失显示单元、流量显示单元: 其中，所述的声压时域信号显示单元实时显示受声室内声压时域信号曲线，所述的声压级显示单元显示以 63Hz、125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz、8000Hz 为中心频率的倍频带的声压级曲线及其列表、A计权声级,所述的消声量显示单元显示以63Hz、125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz、8000Hz 为中心频率的倍频带消声量列表和 A计权消声量，所述的压力损失显示单元显示消声器的压力损失，所述的流量显示单元显示上游管道内的气流流量。
10.根据权利要求5所述的一种消声器消声量和压力损失测量方法的测量装置，其特征在于，所述的存储及报表生成模块包括声压级存储单元、消声量存储单元、压力损失存储单元、流量存储单元、测试信息编辑单元、测试报告生成单元、测试报告存储单元、测试报告打印单元。 其中，所述的声压级存储单元存储以63Hz、125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz,8000Hz为中心频率的倍频带声压级和A计权声级，所述的消声量存储单元存储以63Hz、125Hz、250 Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz、8000Hz 为中心频率的倍频带的消声量和A计权消声量，所述的压力损失存储单元存储压力损失，所述的流量存储单元存储上游管道的气流速度和流量，所述的测试信息编辑单元编辑测试信息，所述的测试报告生成单元生成测试报告，所述的测试报告存储单元存储测试报告，所述的测试报告打印单元打印测试报告。
【文档编号】G01M99/00GK103969071SQ201410193660
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月9日 优先权日:2014年5月9日
【发明者】刘海生, 杨春庄, 李文婷 申请人:同济大学, 上海英波声学工程技术有限公司