一种充水管道射流噪声的测量系统及测量方法技术方案

本发明专利技术公开了一种充水管道射流噪声的测量系统及测量方法。包括充水管道、混响箱、有机玻璃板和水听器垂直线阵；混响箱为钢制长方体结构，内部充水，顶端无盖，底部采用横梁支撑；有机玻璃板安装在混响箱内部，将混响箱分割成两部分：射流区和测试区；充水管道放置在混响箱的射流区；水听器垂直线阵放置在混响箱内的测试区。本发明专利技术可靠地消除了充水管道受水流冲击或水泵振动等产生的管壁辐射噪声，消除了空间平均时因水听器运动而产生的流噪声；充水管道射流噪声的测量方法，消除了自由场测量射流噪声时，水听器受到水流的冲击形成“伪声”的影响；利用混响法的优点，减少了自由场测量充水管道射流噪声辐射声功率的工作量。

【技术实现步骤摘要】
一种充水管道射流噪声的测量系统及测量方法
本专利技术属于声学测量领域，尤其涉及一种充水管道射流噪声的测量系统及测量方法。
技术介绍
水下射流噪声一般是由浸没于水中的充水管道内的水以一定的流速从管口喷出，因快速喷出的水流与静水之间急剧掺混，两者相互作用而产生的辐射噪声。射流噪声(非空化)的量级一般较小，很容易被管壁振动的辐射噪声淹没，若利用混响法中连续移动水听器进行空间平均去采集射流噪声时，则由水听器连续运动产生的低速流噪声将掺混在射流噪声中，这对水下射流噪声的试验研究是非常不利的。专利(CN104132727A)---一种高层/超高层建筑排水管道噪声测试系统及测试方法和专利(CN101368845A)---排水管道噪声检测室及其检测方法，均涉及的是排水管道在空气中的辐射噪声测试；王曼(见应用声学，2003(1)：35-38)开展的充液管路噪声声辐射控制研究，只是在管口放置水听器声强阵以评价消音器的声学性能，没有涉及充水管道的水流快速喷射至静水中所产生的射流噪声的测量系统及测量方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种结构简单，测量效果好的充水管道射流噪声的测量系统。本专利技术的目的还包括提供一种准确、有效的充水管道射流噪声的测量方法。一种充水管道射流噪声的测量系统，包括充水管道、混响箱、有机玻璃板和水听器垂直线阵；混响箱为钢制长方体结构，内部充水，顶端无盖，底部采用横梁支撑；有机玻璃板安装在混响箱内部，将混响箱分割成两部分：射流区和测试区；充水管道放置在混响箱的射流区；水听器垂直线阵放置在混响箱内的测试区。一种充水管道射流噪声的测量系统，还可以包括：1、充水管道的管身安装N对减振箱，减振箱是双层半圆柱壳结构，无顶盖，减振箱的内径与充水管道的外径是相同的，双层半圆柱壳结构的两端有接耳，接耳上有通孔，每对减振箱的接耳相对，在接耳处连接，减振箱内部充填铁砂。2、充水管道的管口安装有一对管口夹具，管口夹具为半圆环结构，管口夹具的内径和充水管道的外径是相同的，管口夹具的外侧带有接耳，开有通孔，两个管口夹具的接耳相对，在接耳处连接。3、充水管道的管口安装有障板，障板与管口夹具连接；障板的内径和充水管道的外径是相同的，障板的下表面与充水管道的管口是平齐的。4、充水管道的一端接射流源，充水管道的另一端放置在混响箱的射流区中心，充水管道的轴线垂直于混响箱内的水面，充水管道的管口和障板的上表面浸没于水下。5、障板的外径为管外径的三倍。一种充水管道射流噪声的测量方法，包括以下步骤，步骤一：将混响箱内充水，通过水听器垂直线阵测量混响箱内测试区测点位置处的背景噪声，并将不同测点位置处的背景噪声进行求和、平均；步骤二：在混响箱内射流区的中心吊放发射换能器，通过水听器垂直线阵测量混响箱内测试区测点位置处的声压功率谱、混响时间，并对不同测点位置处的声压功率谱和混响时间进行求和、平均；步骤三：将充水管道安装减振箱、管口夹具和障板后，充水管道的管口放置在水面附近，使得充水管道内的水以速度K喷射至混响箱的射流区内，溢流的水通过混响箱的导流装置导出；步骤四：通过混响箱内水听器垂直线阵测量测点位置处的充水管道形成的水下射流噪声的声压功率谱；步骤五：利用发射换能器在自由场的声压功率谱数据和混响时间数据计算混响箱的房间常数，对S4步骤中的声压功率谱进行修正，则得到充水管道水下射流噪声的等效自由场声压级及自由场的辐射声功率。有益效果：本专利技术的有益之处是利用钢板制成的箱作为混响箱进行充水管道射流噪声的试验测试，由于混响箱内部充水，外部为空气，箱壁的特性阻抗比空气的特性阻抗大很多(近80000倍)，射流噪声辐射到箱壁的声波能很好地返回到混响箱内，而且声能损失很小(约为千分之一)，通过校准混响箱的房间常数，就能够得到充水管道射流噪声的等效自由场声压级及自由场的辐射声功率；采用在充水管道的管身上安装减振箱进行抑振，减少了管壁向水中辐射的声能，很大程度上衰减了管壁辐射噪声的影响；采用将充水管道轴线垂直于混响箱内的水面，管口刚浸没于混响箱内水面的方法进行射流噪声测试，水面的上面为空气，下部为水，属于声学上的绝对软边界，而且管口浸没于水面时，管口的辐射阻抗相较充水管道完全浸没于水中时的辐射阻抗低，这也减弱了管口向水中辐射声波的能力，由于射流辐射噪声的产生最大处是距离管口平面8-10倍管口直径的空间位置处，因此将管口放置在水面，不引起射流辐射噪声的损失；通过在管口处安装障板，障板的上表面刚刚浸没于水下，切断了当充水管道内的水快速喷射入水后形成涡流的路径，避免了产生的涡流噪声对射流噪声测试的影响。本专利技术的充水管道射流噪声测量方法避免了在自由场测量射流噪声时，水听器会受到射流的冲击，产生“伪声”影响；该测量方法通过将射流控制在射流区，射流区的声能通过有机玻璃板传播至测试区，由于测试区内属于静水，很好地避免了水听器受到流冲击的影响；该测量方法是利用水听器垂直线阵定点进行射流辐射噪声的测量，没有采用水下混响法中连续移动水听器进行空间平均的方法，避免了测试过程中水听器、水听器连接线缆相对静水运动而产生的流噪声影响，这也降低了充水管道射流噪声测试时的水听器自身的背景噪声；利用混响箱结合混响法测量充水管道的射流噪声，工作量比自由场测量射流噪声的工作量要小得多，而且试验实施更容易。附图说明图1为混响箱示意图；图2为充水管道放置示意图；图3为减振箱剖面图；图4为减振箱俯视图；图5为管口夹具和障板俯视图；图6为水听器垂直线阵示意图；图7为混响箱测试区测点位置示意图；图8为本专利技术充水管道射流噪声测量系统及测量方法的实施例的流程图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。本专利技术的目的是提供一种充水管道射流噪声的测量系统及测量方法，能够解决充水管道射流噪声的测量问题。一种充水管道射流噪声的测量系统及测量方法，包括充水管道、混响箱、有机玻璃板、水听器垂直线阵，所述充水管道安装在混响箱内的射流区，所述混响箱为长方体结构，无顶盖，底部采用横梁支撑，内部充水，外部为空气，所述有机玻璃板将混响箱分割为两部分：射流区和测试区；所述水听器垂直线阵放置在混响箱的测试区内，采集充水管道射流辐射的噪声。所述充水管道为钢质圆形结构。所述混响箱的射流区体积为测试区体积的两倍，在混响箱的测试区内有多个测点位置。所述充水管道的管身安装减振箱，减振箱为双层半圆柱壳结构，无顶盖，内部充填铁砂，减振箱的内径与充水管道的外径是相同的，减振箱的外侧带有接耳，接耳上开有四个螺栓通孔，双层半圆柱壳的外、内半径之差为管壁厚度的十倍；所述充水管道的管口安装管口夹具，管口夹具为半圆环结构，开有三个螺栓通孔，管口夹具的内径与充水管道的外径是相同的，管口夹具的外侧带有接耳，接耳上开有两个螺栓通孔；所述充水管道的管口处安装障板，障板为圆环结构，内环的直径跟充水管道的外径是相同的，障板上开有螺纹孔，螺纹孔的中心跟紧固的管口夹具上的螺栓通孔中心是对齐的，障板的厚度为管壁厚度的两倍，障板的外径为管口外径的三倍。将两个减振箱套在充水管道的管身上，两个减振箱的接耳相对，在接耳处穿以双头螺柱，利用螺母进行紧固，减振箱就安装在充水管道的管身上，在减振箱内部填充铁砂，充水管道的管身上安装五对减振箱，两两减振箱之间的间隔为充水管道的外径长度；将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种充水管道射流噪声的测量系统，其特征在于：包括充水管道、混响箱、有机玻璃板和水听器垂直线阵；混响箱为钢制长方体结构，内部充水，顶端无盖，底部采用横梁支撑；有机玻璃板安装在混响箱内部，将混响箱分割成两部分：射流区和测试区；充水管道放置在混响箱的射流区；水听器垂直线阵放置在混响箱内的测试区。

【技术特征摘要】
1.一种充水管道射流噪声的测量系统，其特征在于：包括充水管道、混响箱、有机玻璃板和水听器垂直线阵；混响箱为钢制长方体结构，内部充水，顶端无盖，底部采用横梁支撑；有机玻璃板安装在混响箱内部，将混响箱分割成两部分：射流区和测试区；充水管道放置在混响箱的射流区；水听器垂直线阵放置在混响箱内的测试区；所述的充水管道的管身安装N对减振箱，减振箱是双层半圆柱壳结构，无顶盖，减振箱的内径与充水管道的外径是相同的，双层半圆柱壳结构的两端有接耳，接耳上有通孔，每对减振箱的接耳相对，在接耳处连接，减振箱内部充填铁砂。2.根据权利要求1所述的一种充水管道射流噪声的测量系统，其特征在于：所述的充水管道的管口安装有一对管口夹具，管口夹具为半圆环结构，管口夹具的内径和充水管道的外径是相同的，管口夹具的外侧带有接耳，开有通孔，两个管口夹具的接耳相对，在接耳处连接。3.根据权利要求2所述的一种充水管道射流噪声的测量系统，其特征在于：所述的充水管道的管口安装有障板，障板与管口夹具连接；障板的内径和充水管道的外径是相同的，障板的下表面与充水管道的管口是平齐的。4.根据权利要求3所述的一种充水管道射流噪声的测量系统，其特征在于：所述的充水管道的一端接射流源，充...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永伟，商德江，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23