消声器性能测试实验管段的制作方法

本发明涉及一种测试实验管段，尤其涉及一种消声器性能测试实验管段，属于船舶减振降噪技术领域。

背景技术：

通海管路系统主要由水泵、阀、金属软管、直管、弯头等组成。在其运行的过程中，产生的水噪声随着管路向外辐射，此时通常采用水消声器来降低噪声。因此如何准确有效的测量消声器的声学性能显得尤为重要。

消声器性能的测试包括插入损失、噪声衰减量、传递损失和阻力损失。其中，传递损失的测量尤为困难。现阶段，公认的测量方式有两负载法和两声源法。两种方法均通过四水听器分别布置在待测消声器入口端/出口端两侧的管路上，在不同工况下分别测得水听器声压，从而计算出待测消声器传递损失。

技术实现要素：

本发明的目的是为了提供一种成本低、测量准确、传递损失测量的频带宽的消声器性能测试实验管段。

本发明的目的是这样实现的：

一种消声器性能测试实验管段，包括待测消声器和厚壁管，所述待测消声器的两端分别与厚壁管通过法兰连接，每一个厚壁管上设置有四个水听器安装基座和一个取压环，所述取压环上均匀设置3或4个取压点，所述厚壁管均匀设置3或4个取压孔，所述取压点与取压孔相配合，所述取压环上还设置有取压管接头。

本发明还包括这样一些特征：

1.单位长度的厚壁管质量与单位长度的管内流体质量之比大于5；

2.第四水听器安装基座5-4和第五水听器安装基座5-5到待测消声器的距离大于三倍厚壁管的管径，其余水听器安装基座参照公式依次设置，其中f为测试频率，d为水听器间距，c为介质声速；

3.所述水听器安装基座设置在一条母线上且与铅垂方向成夹角，所述取压管接头与铅垂方向成夹角；

4.所述水听器安装基座与铅垂方向向上成45°，所述取压管接头与铅垂方向向上成45°。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明公布了一种消声器性能测试实验管段，可实现消声器的插入损失、噪声衰减量、传递损失及阻力损失的测量；本发明摒弃了对厚壁管以往壁厚与管径比例为1:1的设计，采用单位长度的管路质量与单位长度管内流体质量之比大于5的方案，在降低成本同时可以很好的减小振动对声学测量结果的影响及管路的声学耗散；通过对水听器合理的布置，可以避免消声器的再生噪声所存在的非平面波对测量结果的影响；同时通过不同水听器的组合可以拓宽传递损失测量的频带带宽。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的取压环和水听器安装基座的安装方位侧视图；

图3是本发明的法兰示意图；

图4是本发明的取压环示意图；

图5是本发明的水听器安装基和水听器示意图；

图6是本发明的测试方案示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本发明可以完成对水消声器插入损失、噪声衰减量、传递损失和阻力损失的测量工作，可以减少声场的耗散对测量结果的影响，避免水消声器再噪声产生的非平面波对测量结果影响，并通过设计水听器位置得到一个在很宽频域范围内准确的传递损失结果。

本发明公开了一种消声器性能测试实验管段，由待测消声器1、高压法兰2、厚壁管3、取压环4、水听器安装基座5和水听器组成。待测消声器1、厚壁管3通过高压法兰2连接，取压环4、水听器安装基座5通过焊接的方式连接在厚壁管3上。通过相关文献及已有研究，本发明摒弃了对厚壁管3以往壁厚与管径比例为1:1的设计，采用单位长度的管路质量与单位长度管内流体质量之比大于5的方案，可以很好的减小振动对声学测量结果的影响及管路的声学耗散。用两负载法或两声源法测量消声器传递损失，需在待测消声器1上下游分别等间距各布置一组水听器，每组水听器应最少两个。为拓宽测试频带范围，这里每组水听器布置四个,且每组第一个水听器到消声器入口/出口距离大于三倍管径，保证测点处为平面波。水听器与厚壁管3间采用水听器安装基座5连接，水听器安装基座5的定位基座焊接在厚壁管3上，所述水听器安装基座中设置有密封套筒，密封套筒用来连接水听器，并与其它部件配合起到对整个水听器安装基座5的密封作用。水听器布置位置应处在一条母线上，并与铅垂方向成45°向上布置，避免将水听器布置在厚壁管3顶端，防止管路中未排净气泡对测量影响。测量消声器阻力损失，在消声器两端布置取压环4，为保证取压环4取压准确，应在管路同一截面上均匀布置3-4个取压点，在保证不阻塞的前提下，取压孔应尽可能的小，且保证取压孔处与管路内表面光滑无毛刺。取压环管接头应采用焊接式管接头，测压管路应采用铜管，保证在高压工况下的密封性。

本实施例公开了一种消声器性能测试实验管段，用于测量消声器的插入损失、噪声衰减量、传递损失及阻力损失，包括待测消声器1、高压法兰2、厚壁管3、取压环4和水听器安装基座5；5-1至5-8为第一水听器安装基座到第八水听器安装基座。

本实施例公开的一种消声器性能测试实验管段既能作为静态试验台架单独使用，又能连接在循环管路中作为有流试验台架的测量管段使用。待测消声器1与厚壁管3通过高压法兰2连接。在待测消声器1两端的厚壁管3上分别对称的布置两组水听器安装基座5，并且在距离待测消声器1出口/入口法兰处取大于三倍管径的距离布置第一个水听器安装基座5，其余水听器安装基座5可根据实际需求参照公式依次布置，其中：f为测试频率，d为水听器间距，c为介质声速。推荐水听器安装基座5间距依次增大，以拓宽测试频带范围。在待测消声器1两端的厚壁管3上分别对称的布置一个取压环4，取压环4距离待测消声器1入口/出口法兰的距离不应过近或过远，过近则取压结果受湍流影响，过远则需考虑直管段阻力损失影响。

本实施例，如图2所示，取压环4的管接头与水听器安装基座5均布置在与铅垂方向成45°的上半部分，未布置在管路顶部，避免管路中未排净的气体对测量结果的影响。同时取压环4的取压孔与水听器安装基座5在不同流线上，避免了上游孔洞所产生的扰流对下游测量的影响。

本实施例中，如图4所示，取压环4的取压孔建议采用3-4个等角度的布置形式，避免单一取压孔可能存在的测量偏差。取压孔在满足避免孔道阻塞的前提下应尽可能的小，同时取压孔周围应避免毛刺，保证光滑，以保证测量结果的正确性和精准度。管接头应采用焊接管接头，其配套的取压管应采用铜等金属管，以保证在高压环境下的密封性。

本实施例中，如图5所示，水听器安装基座5通过焊接的方式固定在厚壁管3上，起到定位与密封水听器的作用，为保证测量结果的准确性，应通过调节螺纹来实现水听器探头与管路内壁的平齐安装。

下面对待测消声器1的不同声学性能的测量方式进行详细说明。

本实施例中，进一步用来测量待测消声器1的插入损失。如图6所示，在工况1情况下，开启外加声源a，在待测消声器1出口端的测点5处测得声压。将待测消声器1用等长直管替换，此时在工况2情况下，开启外加声源a，在替换直管出口端的测点5处测得第二组声压。将两组声压进行fft变换为频域数据再计算其声压级最后将两组声压级相减即为待测消声器1的插入损失。

本实施例中，进一步用来测量待测消声器1的噪声衰减量。如图6所示，在工况1情况下，开启外加声源a，在待测消声器1入口端/出口端的测点4/测点5处测得两组声压。将两组声压进行fft变换为频域数据再计算其声压级最后将两组声压级相减即为待测消声器1的噪声衰减量。

本实施例中，进一步用来测量待测消声器1的传递损失。这里以两声源法为例进行说明，两负载法同样适用。如图6所示，在工况1情况下，开启外加声源a，在待测消声器1入口端/出口端的测点3、测点4、测点5和测点6处测得四组声压。关闭外加声源a，开启外加声源b，在待测消声器1入口端/出口端的测点3、测点4、测点5和测点6处再次测得四组声压。由测得的八组声压数据和已知的介质声速、介质密度、介质流动马赫数、水听器距离以及待测消声器1的进出口管路横截面积通过一系列计算得到待测消声器1较为精准的高频传递损失结果。以同样的方式，通过改变测点位置(水听器间距)进一步测得更宽频带上的测消声器1的传递损失。

综上所述：本发明公开了一种消声器性能测试实验管段，主要由待测消声器、高压法兰、厚壁管、取压环、水听器安装基座和水听器组成。待测消声器、厚壁管通过高压法兰连接，取压环、水听器安装基座通过焊接的方式连接在厚壁管上。可实现消声器的插入损失、噪声衰减量、传递损失及阻力损失的测量。通过相关文献及已有研究，本发明摒弃了对厚壁管以往壁厚与管径比例为1:1的设计，采用单位长度的管路质量与单位长度管内流体质量之比大于5的方案，在降低成本同时可以很好的减小振动对声学测量结果的影响及管路的声学耗散；通过对水听器合理的布置，可以避免消声器的再生噪声所存在的非平面波对测量结果的影响，同时通过不同水听器的组合可以拓宽传递损失测量的频带带宽。