消声器综合性能实验台声学设计研究

摘要

消声器实际工作于气体高速流动的状态下，静态的传递损失测试并不能完全代表消声器的实际工作性能。而利用发动机台架进行传递损失试验不仅需要耗费大量的人力物力，而且难以满足高精度的传递损失测试要求。因此，设计可在有流条件下，针对不同规格消声器快速进行传递损失测试的试验台显得尤为重要。
　　本文以高速气流工况下的消声器传递损失测试为设计目标，通过对试验台测试环境要求的流场和声场需求进行分析，确定了试验台四大组成系统，即风机系统、声源系统、测试系统及消声系统，并对试验台整体布局进行了设计。运用基本声学原理和数值计算方法，对一种新型的消声器试验台声源结构进行了设计研究，具体研究内容包括：①对声源扬声器特性进行分析，利用不同种类扬声器具有不同工作频率的特点，选定了低频和中频扬声器组合的声源形式；②对音箱式和旁支式声源管道结构的声场进行了对比分析，选定了具有更良好频率特性的旁支式声源结构；③通过对旁支式管道结构的声场仿真计算，确定了单低频旁支管道和双中频旁支管道组合的声源管道形式；④管道连接口处的设计采用了穿孔结构，通过与无穿孔结构的流场仿真对比，表明穿孔结构有利于减小管道连接处气流剪切层不稳定性，其产生的气流噪声也较小；同时通过对穿孔结构的声场仿真对比，表明穿孔结构对声信号传播影响也较小；⑤通过对高阶数字均衡器算法的研究，设计了可对声源电信号进行补偿的参数均衡器，实验结果表明可取得良好效果。为提高有流条件下测试的精度，对传声器进行了选型，并设计了专门的单孔式取样管结构。通过对取样管的流场和声场分析，表明此取样管适用于高流速状态下的声学测量。针对不同规格的消声器采用锥形过渡管时引入的误差进行了评估，结果表明较小的出入口面积比，较长的锥形管长度时产生误差较小，通过频率处传递损失误差较小。运用两载法原理发展了一种传递矩阵求逆的修正算法，实验结果表明可有效减小锥形管引入的误差。通过选择合适的传递损失测试及修正算法，进行了测试软件的开发。
　　最终通过实验表明，本文所设计的采用低频和中频扬声器组合、单低频和双中频旁支结构组合的新声源系统能够在试验要求的频率范围内提供平坦的高声压级声信号。本文所设计的测试系统能够进行有流条件下的高精度传递损失测量，且大大简化了试验流程，提高了试验效率。

目录

1 绪 论

1.1 课题的提出及研究意义

1.2 消声器试验台声源系统及测试理论研究现状

1.3 本文研究任务

2 试验台整体结构设计

2.1 声源系统和测试系统技术指标

2.2 试验台系统组成

2.3 试验台布置设计

2.4 小结

3 声源系统

3.1 扬声器选型

3.2 音箱结构设计

3.3 声源管道设计

3.4 参数均衡器设计

3.5 小结

4 声学测试系统

4.1 测试系统算法

4.2 取样系统

4.3 连接段设计

4.4 测试软件开发

4.5 小结

5 总结与展望

5.1 工作及研究总结

5.2 后续研究展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录：