一种充液背腔板式有源消声器

本发明属于管路消声，具体涉及一种充液背腔板式有源消声器。

背景技术：

1、管路系统作为工业领域运作过程中的关键结构之一，其广泛分布在诸如船舶等大型设备中。尤其是在船舶技术领域中，随着船舶的持续运行，管路系统成为了船舶机械噪声的传递通道。在船舶的运输过程中，通常会通过管路系统将机械噪声传递到船舶的各个位置，严重影响到船舶整体的安全性和船员乘坐的舒适性。而在船舶的管路系统中，能够通过安装消声器有效的对管路中的脉动噪声进行控制。

2、由于在船舶的管路系统中，特别是管路系统中泵、阀等元器件的使用较为频繁，使得管路系统中，泵、阀等元器件成为了主要的噪声声源，尤其是在海水流经诸如泵、阀门、弯头和变径管等零部件的过程中，会在这些类似于障碍物的零部件位置处，引起流体的湍流和涡流，进而在管路中形成较为明显的流体噪声。而在管线噪声中，低频噪声经过傅里叶变换后，频域突出峰值所对应的峰值谱线的噪声，在流体噪声中尤为明显。

3、在现有技术中，由于大型设备内部管路系统较为复杂紧凑，而现有的消声结构通常体积较大，进而导致现有的消声结构在安装排布上通常较为困难。并且，现有的消声结构对管路内低频噪声的降噪效果较为有限，尤其是峰值谱线所对应的噪声，现有技术中的消声结构无法确保对管路系统中流体噪声以及峰值谱线对应噪声的高效应消除。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种充液背腔板式有源消声器，能够实时灵活适应管路内的流体噪声频谱，不仅能够实现对管路内常规低频噪声的高效益消除，还能够实时基于管路内的峰值谱线形成对峰值谱线所对应噪声的精准消除，显著提升管路内噪声的实时消声效果。

2、为实现上述目的，本发明提供一种充液背腔板式有源消声器，用于消除管路内低频噪声以及峰值谱线噪声，

3、弹性管，所述弹性管为沿轴向延伸的中空管，所述弹性管采用弹性材料制备；且所述弹性管的两端均接入所述管路内，用于导通所述管路内的流动介质并耦合所述流动介质内的噪声，形成声弹性结构；

4、壳体，所述壳体套设在所述弹性管外侧，所述壳体内设置呈环型的充液背腔，所述充液背腔内填充有腔内介质，且所述充液背腔的腔室抵接所述弹性管的管壁，用于耦合吸收所述声弹性结构所传递的噪声声波能量；

5、主动消声组件，所述主动消声组件包括处理器和振动件；所述处理器与所述振动件相连接，所述处理器实时接收所述管路中的噪声信息，并根据所述噪声信息生成对应所述低频噪声中所述峰值谱线的控制信号；所述振动件套设在所述弹性管外壁面上，所述振动件根据所述控制信号振动，向所述弹性管内生成对应所述峰值谱线噪声的反噪声，用于消除所述弹性管内的峰值频谱噪声。

6、作为本发明进一步地优选，所述振动件采用锆钛酸钡和/或压电高分子材料制备。

7、作为本发明进一步地优选，所述振动件为中空管，所述振动件的内壁面和所述弹性管的外壁面粘结固定。

8、作为本发明进一步地优选，所述主动消声组件还包括供电电源和导线，所述导线一端连接所述振动件，所述导线的另一端贯穿所述壳体，并与所述电源电连接。

9、作为本发明进一步地优选，所述主动消声组件还包括噪声传感器，所述噪声传感器设置在所述管路内，用于实时采集进入所述弹性管内的流体介质的噪声信息。

10、作为本发明进一步地优选，所述充液背腔在垂直于所述轴向投影的尺寸自所述弹性管的进水端到所述弹性管的出水端逐渐减小。

11、作为本发明进一步地优选，所述充液背腔背离所述弹性管的内壁面为流线型结构。

12、作为本发明进一步地优选，所述充液背腔呈流线型的流线结构几何参数根据所述弹性材料、所述腔内介质的材质确定。

13、作为本发明进一步地优选，所述弹性管的进水端设置有进水管，所述弹性管与所述进水管固定连接；所述弹性管的出水端设置有出水管，所述弹性管与所述出水管固定连接。

14、作为本发明进一步地优选，所述壳体沿轴向方向上的两端分别固定在所述进水管外壁面和所述出水管的外壁面上。

15、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：

16、（1）本发明的充液背腔板式有源消声器，其包括弹性管、壳体和主动消声组件，弹性管采用弹性材料制备，其两端均接入管路内。壳体套设在弹性管外侧，壳体内设置有充液背腔，充液背腔内填充有腔内介质，同时充液背腔抵接弹性管的管壁。主动消声组件包括处理器和振动件；处理器实时接收管路中的噪声信息，生成对应低频噪声中峰值谱线的控制信号；振动件用于向弹性管内生成反噪声。该充液背腔板式有源消声器，能够实时灵活适应管路内的流体噪声频谱，不仅能够实现对管路内常规低频噪声的高效益消除，还能够实时基于管路内的峰值谱线形成对峰值谱线所对应噪声的精准消除，显著提升管路内噪声的实时消声效果。

17、（2）本发明的充液背腔板式有源消声器，其通过采用在垂直于轴向投影的尺寸自弹性管进水端到弹性管出水端逐渐减小的充液背腔，并结构充液背腔背离弹性管的内壁面呈现为流线型结构，使得在高度较高位置处的充液背腔能够实现对低频谱线噪声能量的有效消声，同时，在高度较低的充液腔室内，能够实现低频宽带噪声的有效消声，进而使得该消声器能够具备良好的低频宽带消声性能。

18、（3）本发明的充液背腔板式有源消声器，其通过结构简单，使用便捷，消声性能优良，其通过采用弹性的弹性管连接到海水管路中，并结合套设在弹性管的壳体，以在弹性体的外围形成填充有流体或半流体的充液背腔空间，使得该消声器在减少对海水管路内压强影响的基础上，在减小流动阻力损失的同时还能够通过充液背腔内的流体或半流体对弹性管壁的振动所造成的朝向充液背腔内的声辐射产生阻抗作用，并在弹性管壁朝向海水管路内辐射声产生流体作用的同时还能够重构海水管路中管内声场，使得声能向上游反射为下游声显著减弱，进而有效降低海水管路中的噪声。并且，通过采集弹性管进水口位置处的流体介质噪声，并借助基于自适应滤波算法处理器，实时确定流体介质中的峰值谱线，实时生成对应峰值谱线的控制指令，进而通过控制指令控制振动体振动，以便于在弹性管内实时准确的生成对应峰值谱线噪声的反噪声，继而通过噪声与反噪声之间的抵消，充分完成对流经弹性管内流体介质噪声的全面消声，具有较好的推广价值和使用前景。

技术特征：

1.一种充液背腔板式有源消声器，用于消除管路内低频噪声以及峰值谱线噪声，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的充液背腔板式有源消声器，其中，所述振动件采用锆钛酸钡和/或压电高分子材料制备。

3.根据权利要求2所述的充液背腔板式有源消声器，其中，所述振动件为中空管，所述振动件的内壁面和所述弹性管的外壁面粘结固定。

4.根据权利要求1~3中任一项所述的充液背腔板式有源消声器，其中，所述主动消声组件还包括供电电源和导线，所述导线一端连接所述振动件，所述导线的另一端贯穿所述壳体，并与所述电源电连接。

5.根据权利要求1~3中任一项所述的充液背腔板式有源消声器，其中，所述主动消声组件还包括噪声传感器，所述噪声传感器设置在所述管路内，用于实时采集进入所述弹性管内的流体介质的噪声信息。

6.根据权利要求1~3中任一项所述的充液背腔板式有源消声器，其中，所述充液背腔在垂直于所述轴向投影的尺寸自所述弹性管的进水端到所述弹性管的出水端逐渐减小。

7.根据权利要求6所述的充液背腔板式有源消声器，其中，所述充液背腔背离所述弹性管的内壁面为流线型结构。

8.根据权利要求7所述的充液背腔板式有源消声器，其中，所述充液背腔呈流线型的流线结构几何参数根据所述弹性材料、所述腔内介质的材质确定。

9.根据权利要求1~3、7、8中任一项所述的充液背腔板式有源消声器，其中，所述弹性管的进水端设置有进水管，所述弹性管与所述进水管固定连接；所述弹性管的出水端设置有出水管，所述弹性管与所述出水管固定连接。

10.根据权利要求9所述的充液背腔板式有源消声器，其中，所述壳体沿轴向方向上的两端分别固定在所述进水管外壁面和所述出水管的外壁面上。

技术总结本发明公开了一种充液背腔板式有源消声器，属于管路消声技术领域，包括弹性管、壳体和主动消声组件，弹性管采用弹性材料制备，其两端均接入管路内。壳体套设在弹性管外侧，壳体内设置有充液背腔，充液背腔内填充有腔内介质，同时充液背腔抵接弹性管的管壁。主动消声组件包括处理器和振动件；处理器实时接收管路中的噪声信息，生成对应低频噪声中峰值谱线的控制信号；振动件用于向弹性管内生成反噪声。本发明提供了一种充液背腔板式有源消声器，能够实时灵活适应管路内的流体噪声频谱，不仅能够实现对管路内常规低频噪声的高效益消除，还能够实时基于管路内的峰值谱线形成对峰值谱线所对应噪声的精准消除，显著提升管路内噪声的实时消声效果。技术研发人员：程果,余文晶,刘若秦,王云昊,刘启超,罗迅受保护的技术使用者：中国人民解放军海军工程大学技术研发日：技术公布日：2024/8/27