[發明專利]一種可自動切換的并列式赫姆霍茲共鳴器及其工作方法

在審

• 申請號: 202011539875.0
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112687255A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 趙丹;吳維維;潘偉宸;徐嘯;陸拯禮;趙鶴
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: G10K11/172
• 分類號: G10K11/172
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 常孟

本發明公開了一種可自動切換的并列式赫姆霍茲共鳴器，包括主管道，與主管道連接并用于采集聲學信號的控制系統，設置在控制系統一側與主管道連接并用于消聲的消聲組件以及設置在消聲組件外與控制系統信號連接并用于控制消聲組件沿主管道移動的齒輪齒板傳動系統；消聲組件由若干赫姆霍茲工作器并列設置組成，赫姆霍茲工作器包括共振腔以及與用于與主管道連接的頸部，主管道上設置有與頸部對應連接的消聲孔；赫姆霍茲工作器的共振腔內設有用于調節阻尼頻率的剛性擋板。本發明通過齒輪的轉動從而移動并列式赫姆霍茲共鳴器，不但大幅提高了消聲效果，產生了多個傳遞損失峰值，而且擴充了可以用于消聲的工作頻率范圍，以達到最優的消聲效果。

技術領域

本發明涉及一種常用消聲器，具體為一種可以自動切換的并列式赫姆霍茲共鳴器及其工作方法。

背景技術

傳統的赫姆霍茲共鳴被大量應用在航空發動機和燃氣輪機當中，作為一種消聲裝置。赫姆霍茲共鳴器的頸部相當于一個基座，共鳴腔內的空氣相當于一個彈簧，當共鳴腔內的空氣聲波與共鳴器的頻率一致時發生共振，從而達到最大的消聲效果。此外，空氣在開口壁面的振動摩擦，由于粘滯阻尼和導熱的作用，會使聲能損耗，它的聲學作用是一個聲阻。但是，單個的赫姆霍茲共鳴器共振峰較少且共振頻率較小。所以，為了拓寬阻尼頻率范圍，需要根據不同的實際情況來切換赫姆霍茲共鳴器，從而達到理想的消聲效果。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于提供一種具有多個共振峰且具有寬阻尼頻率的并列式赫姆霍茲共鳴器；本發明的第二目的在于提供上述赫姆霍茲共鳴器的工作方法。

技術方案：本發明所述的一種可自動切換的并列式赫姆霍茲共鳴器，包括主管道，還包括與主管道連接并用于采集聲學信號的控制系統、設置在控制系統一側與主管道連接并用于消聲的消聲組件以及設置在消聲組件外與控制系統信號連接并用于控制消聲組件沿主管道移動的齒輪齒板傳動系統；所述的消聲組件由若干赫姆霍茲工作器并列設置組成，所述赫姆霍茲工作器包括共振腔以及與用于與主管道連接的頸部，所述主管道上設置有與頸部對應連接的消聲孔；所述赫姆霍茲工作器的共振腔內設有用于調節阻尼頻率的剛性擋板。

上述阻尼頻率隨剛性擋板數量的增多而增大。其中，所述剛性擋板沿共振腔內橫向設置并將共振腔等分，等分的目的相當于增加了赫姆霍茲工作器的數量，進而提高了消聲性能；剛性擋板上設有與頸部對正的通孔，所述通孔的直徑與頸部的直徑一致，設置直徑一致可以保證主管道內的切線流進入共振腔后仍保持初始的運動狀態，減少因外界環境變化造成的測試誤差。所述剛性擋板的厚度為頸部高度的三分之一至三分之二，優選為二分之一，采用較厚的剛性擋板可以對共振腔的內部體積進行調控。

上述的齒輪齒板傳動系統包括齒輪轉動軸桿、齒輪、齒板以及移動卡槽，所述的移動卡槽固定在主管道外表面，所述的齒板置于移動卡槽內，齒板的一端與赫姆霍茲工作器的頸部固定連接，齒板的一側設有齒輪轉動軸桿，所述的齒輪轉動軸桿端部設有齒輪，所述齒輪與齒板上的齒板齒相互嚙合。

上述的控制系統包括聲學傳感器、信號處理器、步進電機控制器和步進電機；所述聲學傳感器嵌入主管道的內壁上，述聲學傳感器的信號輸出端與信號處理器的信號輸入端連接；所述信號處理器的信號輸出端與步進電機控制器的信號輸入端連接；所述步進電機控制器的信號輸出端與步進電機信號輸入端連接，所述步進電機的信號輸出端與齒輪轉動軸桿連接。

上述的聲學傳感器與主管道連接的地方設有用于密封固定的密封圈。

本發明還保護一種可自動切換的并列式赫姆霍茲共鳴器的工作方法，包括以下步驟：

步驟一、聲學傳感器采集主管道內的切線流速度大小，形成聲學信號，并將聲學信號發送給信號處理器；

步驟二、信號處理器將聲學信號轉化為電信號，并將電信號發送給步進電機控制器；