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1、(10)申请公布号 CN 103521424 A (43)申请公布日 2014.01.22 CN 103521424 A (21)申请号 201310502810.2 (22)申请日 2013.10.23 B06B 1/20(2006.01) (71)申请人 中国船舶重工集团公司第七二研 究所 地址 214082 江苏省无锡市滨湖区无锡市 116 信箱 (72)发明人 王锁泉 刘恺 郝夏影 郁成岩 邱立凡 (74)专利代理机构 无锡华源专利事务所 ( 普通 合伙 ) 32228 代理人 冯智文 (54) 发明名称 低频声波激励装置 (57) 摘要 低频声波激励装置， 包括充液管道， 充液管道 。
2、的管壁开孔与外侧密闭腔体通过连通腔连通， 腔 体与连通腔二者的壳体紧固且密封连接， 连通的 腔体与连通腔形成测量腔， 激励活塞与所述测量 腔的内壁密封连接， 激励活塞与活塞杆固接， 活塞 杆贯穿腔体且与腔体滑动连接， 腔体的壳体与活 塞杆之间密封连接， 所述激振机通过活塞杆驱动 激励活塞在所述测量腔内滑动， 腔体上设有进气 孔， 激励活塞将所述测量腔分成上腔、 下腔， 进气 孔与所述上腔连通， 进一步在空心活塞杆与激励 活塞的连接面上设置加速度计。本发明能够有效 提高在低频区域的声辐射效率， 能够满足充液管 路元器件的声学性能测试要求， 并且能够直接、 准 确测量激励活塞在激振机驱动下的运动加。
3、速度。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103521424 A CN 103521424 A 1/1 页 2 1. 低频声波激励装置， 包括充液管道 （1） ， 充液管道 （1） 的管壁开孔与外侧密闭腔体 （2） 通过连通腔 （3） 连通， 腔体 （2） 的壳体与连通腔 （3） 的壳体紧固且密封连接， 连通的腔 体 （2） 与连通腔 （3） 形成测量腔， 由激振机驱动的激励活塞 （4） 滑动设于所述测量腔内， 激 励活塞 （4） 。
4、与所述测量腔的内壁密封连接， 其特征在于 ： 激励活塞 （4） 与活塞杆 （5） 固接， 活塞杆 （5） 贯穿腔体 （2） 且与腔体 （2） 滑动连接， 腔体 （2） 的壳体与活塞杆 （5） 之间密封连 接， 所述激振机通过活塞杆 （5） 驱动激励活塞 （4） 在所述测量腔内滑动， 腔体 （2） 上设有进 气孔 （6） ， 激励活塞 （4） 将所述测量腔分成上腔、 下腔， 进气孔 （6） 与所述上腔连通。 2. 按权利要求 1 所述的低频声波激励装置， 其特征在于 ： 所述测量腔的下腔的腔壁上 设有排气孔 （7） 。 3.按权利要求1所述的低频声波激励装置， 其特征在于 ： 所述激励活塞 （4。
5、） 与所述测量 腔的内壁通过至少两层密封圈一 （9） 密封连接。 4.按权利要求1所述的低频声波激励装置， 其特征在于 ： 所述位于腔体 （2） 外部的活塞 杆 （5） 上设有限位机构。 5. 按权利要求 4 所述的低频声波激励装置， 其特征在于 ： 所述限位机构为锁紧螺母 （10） 。 6.按权利要求1所述的低频声波激励装置， 其特征在于 ： 所述活塞杆 （5） 及所述测量腔 的壳体均采用不锈钢制作。 7. 按权利要求 1 所述的低频声波激励装置， 其特征在于 ： 所述激励活塞 （4） 采用铝材。 8. 按权利要求 5 所述的低频声波激励装置， 其特征在于 ： 所述锁紧螺母 （10） 采用不。
6、锈 钢制作。 9.按权利要求1所述的低频声波激励装置， 其特征在于 ： 所述进气孔 （6） 与外部氮气源 通过管路连接。 10. 按权利要求 1 至 9 任一权利要求所述的低频声波激励装置， 其特征在于 ： 所述活塞 杆 （5） 为空心杆， 激励活塞 （4） 与活塞杆 （5） 的所述连接面盖合活塞杆 （5） 的中孔， 且在盖 合活塞杆 （5） 中孔的所述连接面上固接有加速度计 （8） ， 加速度计 （8） 位于活塞杆 （5） 的中 孔内。 权 利 要 求 书 CN 103521424 A 2 1/3 页 3 低频声波激励装置 技术领域 0001 本发明涉及低频声波场的激励活塞式激励装置， 具体。
7、涉及应用于充液管路的低频 声波激励装置， 尤其涉及应用于充液管路元器件的声学性能测试中的低频声波激励装置。 背景技术 0002 在测试充液管路元器件的声阻抗、 声传递特性、 插入损失等声学性能时， 需要引入 外加声源， 由外加声源产生所需声波， 使处于声场中的充液管路元器件在声波的激励下而 产生振动， 以便获得相应的激励及其响应。目前用于流体介质中的外加声源的类型主要有 两种 ： 声发射换能器及激振机激励活塞。其中， 声发射换能器一般用压电元件制成， 其产生 声波的机理是将电信号转换为弹性波， 由于水的可压缩极差， 且水中声波波长是空气中声 波波长的四倍以上， 则需要较大尺寸的测量腔体， 因此。
8、， 相比于在空气管路中， 在水介质等 充液管路中， 声发射换能器在低频区域的声辐射效率较低， 且在充液管路中安装时常会受 到空间的限制， 不能满足充液管路元器件低频区域声学性能测试的要求 ； 激振机激励活塞 式声激励装置由激振机与活塞相连接组成， 通过激振机激励活塞， 活塞及其端部平面驱动 管路内的流体介质产生声波， 此类声激励装置的口径可根据充液管路所需口径进行调节， 且在低频段可产生一定的声辐射效率， 能满足充液管路元器件声学性能测试的要求， 并且 在有静压要求时， 此类声激励装置还具有平衡管路静压的作用， 而根据激振机的类型， 此类 声激励装置可以划分为电动式激振机激励活塞式声激励装置及。
9、压电式激振机激励活塞式 声激励装置， 在实际工程应用上， 电动式激振机活塞式声激励装置应用较为广泛， 压电式激 振机活塞式声激励装置仅在静载很大的情况下使用。 0003 现有激振机激励活塞式声激励装置中通常通过弹簧来承受测量腔体中激励活塞 盘两侧的静差压， 而由于弹簧的刚度较大， 所以在低频区域的声辐射效率的提高受到限制， 其低频区域的声辐射效率有限。 发明内容 0004 本申请人针对现有技术中的上述缺点进行改进， 提供一种低频声波激励装置， 其 能够有效提高在低频区域的声辐射效率， 能够满足充液管路元器件的声学性能测试要求， 并且能够直接、 准确测量激励活塞在激振机驱动下的运动加速度。 00。
10、05 本发明的技术方案如下 ： 低频声波激励装置， 包括充液管道， 充液管道的管壁开孔与外侧密闭腔体通过连通腔 连通， 腔体的壳体与连通腔的壳体紧固且密封连接， 连通的腔体与连通腔形成测量腔， 由激 振机驱动的激励活塞滑动设于所述测量腔内， 激励活塞与所述测量腔的内壁密封连接， 激 励活塞与活塞杆固接， 活塞杆贯穿腔体且与腔体滑动连接， 腔体的壳体与活塞杆之间密封 连接， 所述激振机通过活塞杆驱动激励活塞在所述测量腔内滑动， 腔体上设有进气孔， 激励 活塞将所述测量腔分成上腔、 下腔， 进气孔与所述上腔连通。 0006 其进一步技术方案为 ： 说 明 书 CN 103521424 A 3 2/。
11、3 页 4 所述测量腔的下腔的腔壁上设有排气孔。 0007 所述活塞杆为空心杆， 激励活塞与活塞杆的所述连接面盖合活塞杆的中孔， 且在 盖合活塞杆中孔的所述连接面上固接有加速度计， 加速度计位于活塞杆的中孔内。 0008 所述激励活塞与所述测量腔的内壁通过至少两层密封圈一密封连接。 0009 所述位于腔体外部的活塞杆上设有限位机构。 0010 所述限位机构为锁紧螺母。 0011 所述活塞杆及所述测量腔的壳体均采用不锈钢制作。 0012 所述激励活塞采用铝材。 0013 所述锁紧螺母采用不锈钢制作。 0014 所述进气孔与外部氮气源通过管路连接。 0015 本发明的技术效果 ： 本发明中激励活塞。
12、将充液管路的测量腔分成上腔与下腔， 通过激振机驱动激励活塞对 充液管路中的流体介质进行轴向激励由此产生声波， 能够为声学性能测试提供外加声源 ； 同时， 通过在所述上腔壳体上设置进气孔， 在对充液管路加压的同时， 通过进气孔向所述上 腔通入气体， 由此实现激励活塞两侧的压力自平衡， 通过气液平衡方式承受激励活塞两侧 的静压差的同时， 相比于传统的采用弹簧平衡激励活塞两侧的静压差的声激励装置， 由于 气体的刚度小于弹簧的刚度， 所以本发明所述声波激励装置能够有效提高声激励的低频辐 射效率， 提高低频声信号强度 ； 激励活塞与所述测量腔内壁之间设有多层密封圈， 确保激励 活塞能在所述测量腔内自由轴。
13、向移动并且密封耐压， 同时还能够承受高背压 ； 在空心的活 塞杆与激励活塞的连接面上设有加速度计， 实现了激励活塞在外部激振机驱动作用下的运 动加速度的测量， 且测量准确、 可靠 ； 位于腔体外侧的活塞杆上设有锁紧螺母等其他方式的 限位机构， 用于对活塞杆在所述测量腔的压力作用下轴向移动的限位。本发明所述的声波 激励装置结构简单、 经久耐用、 拆装方便， 具有较大的应用价值。 附图说明 0016 图 1 为本发明的结构示意图， 图中未示出激振机。 0017 其中 ： 1、 充液管道 ； 2、 腔体 ； 3、 连通腔 ； 4、 激励活塞 ； 5、 活塞杆 ； 6、 进气孔 ； 7、 排气 孔 ；。
14、 8、 加速度计 ； 9、 密封圈一 ； 10、 锁紧螺母 ； 11、 密封圈二 ； 12、 密封圈三 ； 13、 密封圈四。 具体实施方式 0018 下面结合附图， 说明本发明的具体实施方式。 0019 见图 1， 本发明包括充液管道 1， 充液管道 1 的管壁开孔与外侧密闭腔体 2 通过连 通腔 3 连通， 腔体 2 的壳体与连通腔 3 的壳体紧固连接且通过密封圈二 11 密封， 连通的腔 体 2 与连通腔 3 形成测量腔， 由外部激振机驱动的激励活塞 4 在所述测量腔内滑动， 激励活 塞 4 与所述测量腔的内壁通过密封圈一 9 密封连接， 激励活塞 4 与活塞杆 5 通过螺栓固定 连接，。
15、 激励活塞 4 与活塞杆 5 之间通过密封圈三 12 密封， 活塞杆 5 贯穿腔体 2 且与腔体 2 滑动连接， 腔体 2 的壳体与活塞杆 5 之间通过密封圈四 13 密封连接， 活塞杆 5 的上端面与 外部激振机的传动杆传动连接， 所述外部激振机通过驱动活塞杆 5 从而驱动激励活塞 4 在 所述测量腔内滑动， 腔体 2 上设有进气孔 6， 激励活塞 4 将所述测量腔分成上腔与下腔， 进 说 明 书 CN 103521424 A 4 3/3 页 5 气孔 6 与所述上腔连通， 其中密封圈一 9、 密封圈二 11、 密封圈三 12 及密封圈四 13 均采用 O 型密封圈。 0020 进一步地， 。
16、为了排除所述下腔中对流体介质加压后产生的气泡， 在所述测量腔的 下腔的腔壁上设有排气孔 7， 且排气孔 7 位于激励活塞 4 最大行程的下方腔壁上 ； 为了保证 所述测量腔内上腔与下腔之间的密封效果， 在激励活塞 4 与所述测量腔的内壁通过至少两 层密封圈一9密封连接 ； 在通过进气孔6向所述测量腔中的上腔通入气体时， 当所述上腔压 力过大足以带动活塞杆 5 及激励活塞 4 在所述测量腔内向下移动时， 或者当所述上腔压力 过小， 所述下腔压力足以带动活塞杆5及激励活塞4在所述测量腔内向上移动时， 在位于腔 体 2 外部的活塞杆 5 上设有限位机构， 以对由所述上腔或下腔带动活塞杆 5 及激励活。
17、塞 4 的移动进行限位， 确保测试的正常进行， 在测试期间， 因腔体 2 与连通腔 3 保持气液平衡状 态， 此时， 锁紧螺母 10 不起作用， 具体地， 所述限位机构为与活塞杆 5 螺纹连接的锁紧螺母 10， 也可以在活塞杆 5 上加工有限位凸缘 ； 活塞杆 5、 锁紧螺母 10 及所述测量腔的壳体均采 用不锈钢制作， 激励活塞 4 采用铝材制作， 使得本发明所述声波激励装置不易生锈， 便于清 洗， 能更好地提高声辐射效率， 同时为了稳定实现所述测量腔内上腔与下腔的气液平衡， 通 过所述进气孔 6 向所述上腔通入性质稳定的氮气。 0021 进一步地， 为了测量激励活塞4在外部激振机驱动下的运。
18、动加速度， 将活塞杆5制 作为空心结构， 激励活塞 4 与活塞杆 5 的所述连接面盖合活塞杆 5 的中孔， 且在盖合活塞杆 5 中孔的所述连接面上固接有加速度计 8， 加速度计 8 位于活塞杆 5 的中孔内， 加速度计 8 的数据线从活塞杆 5 侧面引出， 方便外部激振机与活塞杆 5 的连接。 0022 在进行充液管路元器件的声学性能测试时， 通过活塞杆 5 顶部的外部激振机驱动 活塞杆 5 及激励活塞 4 在所述测量腔内轴向移动， 激励活塞 4 对所述测量腔的下腔内的流 体介质进行轴向激励而产生声波， 同时， 因测试过程中对充液管道 1 内的流体介质加压， 通 过腔体 2 上的进气孔 6 向。
19、所述测量腔的上腔通入气体， 通过气液平衡的方式使激励活塞 4 两侧的压力实现自平衡， 由此， 不仅为充液管路元器件的声学性能测试提供了外加声源， 并 且在高背压的测试要求下， 通过气液平衡方式来承受激励活塞两侧的静压差， 相比于传统 的采用弹簧平衡激励活塞两侧的静压差的声激励装置， 由于气体的刚度小于弹簧的刚度， 所以本发明所述声波激励装置能够有效提高声激励的低频辐射效率。 0023 在提高声激励的低频辐射效率的基础上， 本发明在空心的活塞杆 5 的中孔与激励 活塞4的连接面上连接有加速度计8， 且加速度计8的数据线从活塞杆5上端侧面的小孔引 出后与数据采集设备连接， 能够实现激励活塞 4 中心位置处的运动加速度的测量， 且测量 准确、 可靠。 0024 以上描述是对本发明的解释， 不是对发明的限定， 本发明所限定的范围参见权利 要求， 在本发明的保护范围之内， 可以作任何形式的修改。 说 明 书 CN 103521424 A 5 1/1 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 103521424 A 6 。