[发明专利]一种可自动切换的并列式赫姆霍兹共鸣器及其工作方法

说明书

本发明公开了一种可自动切换的并列式赫姆霍兹共鸣器，包括主管道，与主管道连接并用于采集声学信号的控制系统，设置在控制系统一侧与主管道连接并用于消声的消声组件以及设置在消声组件外与控制系统信号连接并用于控制消声组件沿主管道移动的齿轮齿板传动系统；消声组件由若干赫姆霍兹工作器并列设置组成，赫姆霍兹工作器包括共振腔以及与用于与主管道连接的颈部，主管道上设置有与颈部对应连接的消声孔；赫姆霍兹工作器的共振腔内设有用于调节阻尼频率的刚性挡板。本发明通过齿轮的转动从而移动并列式赫姆霍兹共鸣器，不但大幅提高了消声效果，产生了多个传递损失峰值，而且扩充了可以用于消声的工作频率范围，以达到最优的消声效果。

技术领域

本发明涉及一种常用消声器，具体为一种可以自动切换的并列式赫姆霍兹共鸣器及其工作方法。

背景技术

传统的赫姆霍兹共鸣被大量应用在航空发动机和燃气轮机当中，作为一种消声装置。赫姆霍兹共鸣器的颈部相当于一个基座，共鸣腔内的空气相当于一个弹簧，当共鸣腔内的空气声波与共鸣器的频率一致时发生共振，从而达到最大的消声效果。此外，空气在开口壁面的振动摩擦，由于粘滞阻尼和导热的作用，会使声能损耗，它的声学作用是一个声阻。但是，单个的赫姆霍兹共鸣器共振峰较少且共振频率较小。所以，为了拓宽阻尼频率范围，需要根据不同的实际情况来切换赫姆霍兹共鸣器，从而达到理想的消声效果。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种具有多个共振峰且具有宽阻尼频率的并列式赫姆霍兹共鸣器；本发明的第二目的在于提供上述赫姆霍兹共鸣器的工作方法。

技术方案：本发明所述的一种可自动切换的并列式赫姆霍兹共鸣器，包括主管道，还包括与主管道连接并用于采集声学信号的控制系统、设置在控制系统一侧与主管道连接并用于消声的消声组件以及设置在消声组件外与控制系统信号连接并用于控制消声组件沿主管道移动的齿轮齿板传动系统；所述的消声组件由若干赫姆霍兹工作器并列设置组成，所述赫姆霍兹工作器包括共振腔以及与用于与主管道连接的颈部，所述主管道上设置有与颈部对应连接的消声孔；所述赫姆霍兹工作器的共振腔内设有用于调节阻尼频率的刚性挡板。

上述阻尼频率随刚性挡板数量的增多而增大。其中，所述刚性挡板沿共振腔内横向设置并将共振腔等分，等分的目的相当于增加了赫姆霍兹工作器的数量，进而提高了消声性能；刚性挡板上设有与颈部对正的通孔，所述通孔的直径与颈部的直径一致，设置直径一致可以保证主管道内的切线流进入共振腔后仍保持初始的运动状态，减少因外界环境变化造成的测试误差。所述刚性挡板的厚度为颈部高度的三分之一至三分之二，优选为二分之一，采用较厚的刚性挡板可以对共振腔的内部体积进行调控。

上述的齿轮齿板传动系统包括齿轮转动轴杆、齿轮、齿板以及移动卡槽，所述的移动卡槽固定在主管道外表面，所述的齿板置于移动卡槽内，齿板的一端与赫姆霍兹工作器的颈部固定连接，齿板的一侧设有齿轮转动轴杆，所述的齿轮转动轴杆端部设有齿轮，所述齿轮与齿板上的齿板齿相互啮合。

上述的控制系统包括声学传感器、信号处理器、步进电机控制器和步进电机；所述声学传感器嵌入主管道的内壁上，述声学传感器的信号输出端与信号处理器的信号输入端连接；所述信号处理器的信号输出端与步进电机控制器的信号输入端连接；所述步进电机控制器的信号输出端与步进电机信号输入端连接，所述步进电机的信号输出端与齿轮转动轴杆连接。

上述的声学传感器与主管道连接的地方设有用于密封固定的密封圈。

本发明还保护一种可自动切换的并列式赫姆霍兹共鸣器的工作方法，包括以下步骤：

步骤一、声学传感器采集主管道内的切线流速度大小，形成声学信号，并将声学信号发送给信号处理器；

步骤二、信号处理器将声学信号转化为电信号，并将电信号发送给步进电机控制器；