充液管道主被動一體化復合消聲裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種消聲裝置，具體地說是充液管道的消聲裝置。
【背景技術】
[0002]充液管道在艦船領域有著廣泛應用，但管路系統(tǒng)的噪聲控制一直是困擾人們的難題。管道中的流體噪聲不但影響工作人員的生活環(huán)境，而且流體噪聲的傳播會引起下游管道或其他設備應力脈動和機械振動，這將減少設備的使用壽命；特別是，海底門的管口輻射噪聲還會降低艦船隱蔽性。目前，在充液管路中安裝消聲設備是最為經(jīng)濟和廣泛的一種解決方法。但傳統(tǒng)的阻抗式消聲器不能跟蹤噪聲頻率的變化且低頻降噪不明顯，有源消聲器又無法滿足中高頻消聲，因此現(xiàn)有的充液管道消聲設備還不能達到理想的消聲效果。
[0003]如一公開號為CN104500904A的專利“高壓充液管路一體化集成有源消聲器”公開了一種可用于高壓充液管路、基于管狀壓電陶瓷作動器的有源消聲器，主要包括圓筒形外殼，設置于外殼中間的基于管狀壓電陶瓷的作動器，上下游管段內(nèi)側的傳感器，殼體與作動器管段之間的信號拾取和調(diào)理系統(tǒng)、功率放大系統(tǒng)、基于DSP的高速信號處理系統(tǒng)。它主要利用有源消聲來抵消低頻噪聲，中高頻降噪效果不明顯且作動器衍生的中高頻二次噪聲無法處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供對低通濾波得到的低頻噪聲實施主動控制，進而利用阻抗復合式消聲結構對作動層工作衍生的和未處理的中高頻噪聲被動消聲的充液管道主被動一體化復合消聲裝置。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明充液管道主被動一體化復合消聲裝置，其特征是:包括殼體、上游外管封頭、下游外管封頭，殼體為筒形的空心結構，其上設置有通孔，上游外管封頭和下游外管封頭分別固定在通孔的兩端，上游外管封頭連接管狀傳感/作動集成裝置，下游外管封頭連接穿孔管段，管狀傳感/作動集成裝置與穿孔管段相連且二者均位于殼體里，所述管狀傳感/作動集成裝置包括基層、傳感層、作動層，作動層封裝在環(huán)氧樹脂內(nèi)并固定在基層外表面，傳感層固定在基層內(nèi)表面，上游外管封頭上安裝水聽器裝置，所述水聽器裝置包括水聽器，水聽器和傳感層產(chǎn)生的信號通過電纜經(jīng)信號拾取及低頭濾波系統(tǒng)進入主動控制器，主動控制器計算出控制信號后通過功率放大系統(tǒng)驅(qū)動作動層。
[0007]本發(fā)明還可以包括:
[0008]1、殼體內(nèi)表面上布置高分子吸聲材料。
[0009]2、所述水聽器裝置還包括水聽器底座、中間段、頂撐墊、頂層蓋，水聽器底座為中空的筒形結構，中間段安裝在水聽器底座上且中間段的下部伸入至水聽器底座里，水聽器安裝在中間段上且伸入至水聽器底座里，中間段上方安裝頂層蓋，頂層蓋和水聽器之間安裝頂撐墊。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)勢在于:本發(fā)明首先對低通濾波得到的低頻噪聲實施主動控制，進而利用阻抗復合式消聲結構對中高頻噪聲被動消聲，這種主動控制環(huán)節(jié)和被動消聲環(huán)節(jié)的有機結合，在消聲頻帶上互為補充、能夠?qū)崿F(xiàn)全頻帶的噪聲控制。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的結構示意圖；
[0012]圖2為本發(fā)明水聽器裝置的結構示意圖；
[0013]圖3為本發(fā)明管狀傳感/作動集成裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述:
[0015]結合圖1?3，本發(fā)明的充液管道主被動一體化復合消聲裝置，包括上游外管封頭1、筒形殼體2、下游外管封頭3，在殼體中間的內(nèi)管路設置管狀傳感/作動集成裝置7，所述傳感/作動集成裝置7采用法蘭分別與上游外管封頭1和穿孔管段8連接，穿孔管段8與下游外管封頭3套接，由穿孔管與外殼和內(nèi)管路形成一個共振腔，優(yōu)選地在筒形殼體2內(nèi)表面布置高分子吸聲材料4 ;所述形成的共振腔和吸聲材料構成被動消聲環(huán)節(jié)。在上游外管封頭1管段上優(yōu)選地布置水聽器6并在封蓋上固定集成控制單元10，集成控制單元10分別用電纜與水聽器6、管狀傳感/作動集成裝置7相連；所述水聽器6、集成控制單元10和管狀傳感/作動集成裝置7共同構成主動控制環(huán)節(jié)。
[0016]本發(fā)明首先由被動消聲環(huán)節(jié)中的阻抗式消聲結構確定被動消聲的工作頻段，進一步確定主動控制環(huán)節(jié)的消聲頻段，并設計前饋控制算法，在消聲頻帶上兩者互為補充。具體實施過程中，水聽器6優(yōu)選地布置在上游外管封頭1，配套構件還包括:水聽器底座14、中間段15、密封橡膠圈17、頂撐墊18、頂層蓋16。水聽器底座14的底端相對上游外管封頭1管段內(nèi)表面有相同的弧度，與管段內(nèi)表面平齊密封焊接。水聽器6拾取信號，傳感層13測量壓力脈動來拾取誤差信號，所獲取的信號經(jīng)電纜輸送至集成控制單元10 ;由于電纜穿過上游外管封頭1，為保證共振腔的完整性、防止充液泄露，電纜需要可拆卸橡膠密封件5密封固定。主動控制環(huán)節(jié)主要控制低頻噪聲，集成控制單元10中的信號拾取及低通濾波系統(tǒng)19對獲取的參考、誤差信號低通濾波，主動控制器20由設計的前饋算法計算出控制信號，控制信號經(jīng)功率放大系統(tǒng)21后驅(qū)動管狀作動層11 ;考慮到作動層11對水聽器6參考信號的次級聲反饋影響，算法結構中優(yōu)選地設計次級聲反饋路徑在線辨識環(huán)節(jié)以抵消影響。被動控制環(huán)節(jié)主要控制中高頻噪聲，管狀作動層11工作衍生的和未控制的中高頻噪聲經(jīng)穿孔管段8由共振腔和高分子吸聲材料4組成的阻抗復合式消聲結構被動消聲。
[0017]本發(fā)明包括上游外管封頭1、筒形殼體2、下游外管封頭3，在殼體中間的內(nèi)管路設置管狀傳感/作動集成裝置7，所述傳感/作動集成裝置7采用法蘭螺栓9分別與上游外管封頭1和穿孔管段8連接，穿孔管段8與下游外管封頭3套接，由穿孔管與外殼、內(nèi)管路形成一個共振腔，優(yōu)選地在筒形殼體2內(nèi)表面布置高分子吸聲材料4 ;所述形成的共振腔和吸聲材料構成被動消聲環(huán)節(jié)。在上游外管封頭1管段上優(yōu)選地布置水聽器6并在封蓋上固定集成控制單元10，集成控制單元10分別用電纜與水聽器6、管狀傳感/作動集成裝置7相連；所述水聽器6、集成控制單元10和管狀傳感/作動集成裝置7共同構成主動控制環(huán)節(jié)。
[0018]上游外管封頭1、下游外管封頭3與筒形殼體2采用法蘭連接；內(nèi)管路中，上游外管封頭1、管狀傳感/作動集成裝置7、穿孔管段8采用法蘭連接；穿孔管段8與下游外管封頭3水密套接；各部件之間相互獨立，便于維護與修理，提高二次使用率。
[0019]管狀傳感/作動集成裝置7包括:作動層11、基層12、傳感層13。作動層11封裝在環(huán)氧樹脂內(nèi)，固定在基層14外表面，并由一根電纜與外界連接；傳感層13固定在基層14內(nèi)表面，并由一根電纜與外界連接；所述引出的兩條電纜穿過殼體時使用可拆卸橡膠密封件5密封固定。
[0020]水聽器6優(yōu)選地布置在上游外管封頭1，配套構件還包括:水聽器底座14、中間段15、密封橡膠圈17、頂撐墊18、頂層蓋16。水聽器底座14的底端相對上游外管封頭I管段內(nèi)表面有相同的弧度，與管段內(nèi)表面平齊密封焊接。
[0021]集成控制單元10主要包括:主動控制器20，信號拾取及低通濾波系統(tǒng)19，功率放大系統(tǒng)21。主動控制器20從水聽器6獲取參考信號，從傳感層13獲取壓力脈動誤差信號；由于主動控制環(huán)節(jié)主要控制低頻噪聲，所獲取的信號都要經(jīng)過低通濾波；集成控制單元10采用前饋算法，考慮到作動層11的次級聲反饋影響，算法結構上還需設計次級聲反饋路徑在線辨識以抵消影響。
[0022]殼體中間的內(nèi)管路設置管狀傳感/作動集成裝置7，所述傳感/作動集成裝置采用法蘭分別與上游外管封頭I和穿孔管段8連接，穿孔管段8與下游外管封頭3套接，由穿孔管與外殼和內(nèi)管路形成一個共振腔，優(yōu)選地在筒形殼體2內(nèi)表面布置高分子吸聲材料4 ;所述共振腔和吸聲材料構成被動消聲環(huán)節(jié)。在上游外管封頭I布置水聽器6并設置集成控制單元10，所述水聽器6、集成控制單元10和管狀傳感/作動集成裝置7共同構成前饋主動控制環(huán)節(jié)。
[0023]管狀傳感/作動集成裝置7包括:作動層11、基層12、傳感層13。作動層11封裝在環(huán)氧樹脂內(nèi)，固定在基層14外表面，并由一根電纜與外界連接；傳感層13固定在基層14內(nèi)表面，并由一根電纜與外界連接。
[0024]水聽器6優(yōu)選地布置在上游外管封頭1，配套構件還包括:水聽器底座14、中間段15、密封橡膠圈17、頂撐墊18、頂層蓋16。
[0025]水聽器底座14的底端相對上游外管封頭I內(nèi)表面有相同的弧度，與管段內(nèi)表面平齊密封焊接。
[0026]集成控制單元10主要包括:主動控制器20，信號拾取及低通濾波系統(tǒng)19，功率放大系統(tǒng)21。
[0027]管狀傳感/作動集成裝置7布置在穿孔管段8之前，便于阻抗復合式消聲結構消除管狀傳感/作動集成裝置7工作時衍生的中高頻噪聲。作動層11、傳感層13引出的電纜穿過殼體時需要可拆卸橡膠密封件5密封固定。
【主權項】
1.充液管道主被動一體化復合消聲裝置，其特征是:包括殼體、上游外管封頭、下游外管封頭，殼體為筒形的空心結構，其上設置有通孔，上游外管封頭和下游外管封頭分別固定在通孔的兩端，上游外管封頭連接管狀傳感/作動集成裝置，下游外管封頭連接穿孔管段，管狀傳感/作動集成裝置與穿孔管段相連且二者均位于殼體里，所述管狀傳感/作動集成裝置包括基層、傳感層、作動層，作動層封裝在環(huán)氧樹脂內(nèi)并固定在基層外表面，傳感層固定在基層內(nèi)表面，上游外管封頭上安裝水聽器裝置，所述水聽器裝置包括水聽器，水聽器和傳感層產(chǎn)生的信號通過電纜經(jīng)信號拾取及低頭濾波系統(tǒng)進入主動控制器，主動控制器計算出控制信號后通過功率放大系統(tǒng)驅(qū)動作動層。2.根據(jù)權利要求1所述的充液管道主被動一體化復合消聲裝置，其特征是:殼體內(nèi)表面上布置高分子吸聲材料。3.根據(jù)權利要求1或2所述的充液管道主被動一體化復合消聲裝置，其特征是:所述水聽器裝置還包括水聽器底座、中間段、頂撐墊、頂層蓋，水聽器底座為中空的筒形結構，中間段安裝在水聽器底座上且中間段的下部伸入至水聽器底座里，水聽器安裝在中間段上且伸入至水聽器底座里，中間段上方安裝頂層蓋，頂層蓋和水聽器之間安裝頂撐墊。
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供充液管道主被動一體化復合消聲裝置，包括殼體、上游外管封頭、下游外管封頭，殼體上設置有通孔，上游外管封頭和下游外管封頭分別固定在通孔的兩端，上游外管封頭連接管狀傳感/作動集成裝置，下游外管封頭連接穿孔管段，管狀傳感/作動集成裝置與穿孔管段相連，管狀傳感/作動集成裝置包括基層、傳感層、作動層，作動層固定在基層外表面，傳感層固定在基層內(nèi)表面，上游外管封頭上安裝水聽器，水聽器和傳感層產(chǎn)生的信號通過電纜經(jīng)信號拾取及低頭濾波系統(tǒng)進入主動控制器，主動控制器計算出控制信號后通過功率放大系統(tǒng)驅(qū)動作動層。本發(fā)明在消聲頻帶上互為補充、能夠?qū)崿F(xiàn)全頻帶的噪聲控制。
【IPC分類】G10K11/16, G10K11/04
【公開號】CN105244014
【申請?zhí)枴緾N201510657878
【發(fā)明人】靳國永, 李峰, 許瑋健, 張艷濤, 黃河, 王雪仁, 繆旭弘
【申請人】哈爾濱工程大學
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月13日