專利名稱：用于汽車的寬頻主動消聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛，特別涉及車輛振動與噪聲控制裝置，具體是一種用于汽車的寬頻主動消聲器。
背景技術(shù)：
消聲器是降低車輛發(fā)動機(jī)噪聲的一種有效結(jié)構(gòu)，它的種類很多，按其消聲機(jī)理，可分為阻性消聲器、抗性消聲器和阻抗復(fù)合消聲器等。阻性消聲器的消聲原理是利用管道內(nèi)的吸聲材料，部分地吸收沿管道傳播的聲能?？剐韵暺魇抢酶鞣N形狀、尺寸的管道及穿孔管共振吸聲結(jié)構(gòu)等，造成聲波在系統(tǒng)中阻抗失配，使聲波在管道和共振腔內(nèi)來回反射、耗損，從而達(dá)到消聲的目的。阻抗復(fù)合消聲器是將阻性消聲器和抗性消聲器結(jié)合起來，從而實(shí)現(xiàn)寬頻消聲的目的?，F(xiàn)有的消聲器不外乎上面所說的幾種消聲器，但是它們都是被動的消聲器，消聲器性能是被動的。發(fā)動機(jī)的噪聲是一種隨機(jī)噪聲，它的噪聲頻率是經(jīng)常改變的， 且頻率范圍不定，因此，用這些被動消聲器對發(fā)動機(jī)進(jìn)行降噪，消聲性能就達(dá)不到預(yù)期的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于汽車的寬頻主動消聲器，所述的這種用于汽車的寬頻主動消聲器要解決現(xiàn)有技術(shù)中消聲器為被動消聲器，不能隨發(fā)動機(jī)噪聲頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而導(dǎo)致其消聲效果不好的技術(shù)問題。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的包括呈圓筒形的外殼，在該圓筒形外殼內(nèi)壁敷設(shè)有壓電材料層，在該壓電材料層內(nèi)壁敷設(shè)有第一層聚偏氟乙烯薄膜，第一層聚偏氟乙薄膜內(nèi)表面敷設(shè)有橡膠層，橡膠層內(nèi)表面敷設(shè)有第二層聚偏氟乙烯薄膜，第二層聚偏氟乙烯薄膜內(nèi)側(cè)面敷設(shè)一層多孔材料層，第一層聚偏氟乙薄膜和第二層聚偏氟乙薄膜通過導(dǎo)線和電荷放器與控制器相連接，控制器與變頻器相連，變頻器的電壓輸入端與汽車的蓄電池相連，變頻器的電壓輸出端通過導(dǎo)線與壓電材料層的內(nèi)、外表面相連接。壓電材料層厚度為0. 5mm,第一層聚偏氟乙烯薄膜厚度為0. 5mm,橡膠層厚度為 5mm，第二層聚偏氟乙烯薄膜厚度為0. 5mm，多孔材料層厚度為5mm。壓電材料層為壓電陶瓷材料PZT — 5。多孔材料層為復(fù)合巖棉板?？刂破魇怯?jì)算機(jī)。本發(fā)明和已有技術(shù)相比，其效果是積極和明顯的。本用于汽車的寬頻主動消聲器中設(shè)置兩層聚偏氟乙烯薄膜，用以對壓電材料層入射聲壓和反射聲壓進(jìn)行檢測，此信號由電荷放器放大后輸入控制器進(jìn)行，控制器計(jì)算出應(yīng)該加載在壓電復(fù)合材料上的電壓，信號處理單元再連接到發(fā)動機(jī)的蓄電池，由發(fā)動機(jī)的蓄電池提供電壓給變頻器，變頻器進(jìn)行變頻、變壓，將變頻后的電壓加載在消聲器內(nèi)壁敷設(shè)的壓電復(fù)合材料層上，由于壓電復(fù)合材料具有良好的力電耦合性能和壓電效應(yīng)，此時壓電復(fù)合材料會產(chǎn)生振動，其表面的聲阻抗和
3消聲器內(nèi)部空氣的聲阻抗相匹配，消聲器內(nèi)部的噪聲的能量被壓電復(fù)合材料完全消耗，從而達(dá)到主動消聲的目的。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的檢測原理圖，其中消聲器結(jié)構(gòu)部分畫出了圖1中的A-A剖面圖。圖3是本發(fā)明的控制器中進(jìn)行入射聲壓和反射聲壓計(jì)算原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1、圖2和圖3所示，包括呈圓筒形的外殼1，在該圓筒形外殼1內(nèi)壁敷設(shè)有壓電材料層2，在該壓電材料層2內(nèi)壁敷設(shè)有第一層聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜3，第一層聚偏氟乙薄膜3內(nèi)表面敷設(shè)有橡膠層4，橡膠層4內(nèi)表面敷設(shè)有第二層聚偏氟乙烯薄膜5，第二層聚偏氟乙烯薄膜5內(nèi)側(cè)面敷設(shè)一層多孔材料層6，第一層聚偏氟乙薄膜3和第二層聚偏氟乙薄膜5通過導(dǎo)線和電荷放器7與計(jì)算機(jī)8相連接，計(jì)算機(jī)8與變頻器9相連，變頻器9的電壓輸入端與汽車的蓄電池10相連，變頻器9的電壓輸出端通過導(dǎo)線與壓電材料層2的內(nèi)、 外表面相連接。壓電材料層2厚度為0. 5mm，第一層聚偏氟乙烯薄膜3厚度為0. 5mm，橡膠層4厚度為5mm，第二層聚偏氟乙烯薄膜5厚度為0. 5mm,多孔材料層6厚度為5mm。壓電材料層2為壓電陶瓷材料PZT — 5。多孔材料層6為復(fù)合巖棉板。圖3是計(jì)算機(jī)中進(jìn)行入射聲壓和反射聲壓計(jì)算原理圖。具體工作時，兩片PVDF薄膜(聚偏氟乙烯薄膜)的作用相當(dāng)于傳感器，在兩片PVDF 薄膜測得的電壓信號分別經(jīng)過T
的時間延遲(其中，T =-,為兩片PVDF薄膜之間的距離，為聲波在空氣中傳播的速度)，
c dc
并進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算得到壓電復(fù)合材料層表面的入射聲壓和反射聲壓。在PVDF薄膜表面再敷設(shè)一層多孔吸聲材料。當(dāng)發(fā)動機(jī)的噪聲頻率在中低頻時，利用多孔吸聲材料的吸聲原理進(jìn)行被動吸聲，達(dá)到消聲的目的，此時是一種阻性消聲器的消聲特性。當(dāng)發(fā)動機(jī)的噪聲頻率在中高頻時，此時通過兩片PVDF薄膜傳感器檢測出入射到壓電材料表面的聲壓和反射聲壓，再通過信號處理單元計(jì)算出應(yīng)該加載在壓電復(fù)合材料上的電壓，信號處理單元再連接到發(fā)動機(jī)的蓄電池，由發(fā)動機(jī)的蓄電池提供電壓給變頻器，變頻器進(jìn)行變頻、變壓，將變頻后的電壓加載在消聲器內(nèi)壁敷設(shè)的壓電復(fù)合材料層上，由于壓電復(fù)合材料具有良好的力電耦合性能和壓電效應(yīng)，此時壓電復(fù)合材料會產(chǎn)生振動，其表面的聲阻抗和消聲器內(nèi)部空氣的聲阻抗相匹配，消聲器內(nèi)部的噪聲的能量被壓電復(fù)合材料完全消耗，從而達(dá)到主動消聲的目的。其理論推導(dǎo)如下。假定遠(yuǎn)場入射聲波是簡諧平面聲波，可以表示成如下的形式
Pi(XJ) ^ Pi exp^"1^(1)
pr(xX) = pW_(2)式中，λ為聲波的波數(shù)，0為聲波的圓頻率，當(dāng)有一個壓力I 作用在PVDF表面時，就會產(chǎn)生一個電壓『/,壓力和電壓之間的關(guān)系為
權(quán)利要求
1.一種用于汽車的寬頻主動消聲器，包括呈圓筒形的外殼，其特征在于在該圓筒形外殼內(nèi)壁敷設(shè)有壓電材料層，在該壓電材料層內(nèi)壁敷設(shè)有第一層聚偏氟乙烯薄膜，第一層聚偏氟乙薄膜內(nèi)表面敷設(shè)有橡膠層，橡膠層內(nèi)表面敷設(shè)有第二層聚偏氟乙烯薄膜，第二層聚偏氟乙烯薄膜內(nèi)側(cè)面敷設(shè)一層多孔材料層，第一層聚偏氟乙薄膜和第二層聚偏氟乙薄膜通過導(dǎo)線和電荷放器與控制器相連接，控制器與變頻器相連，變頻器的電壓輸入端與汽車的蓄電池相連，變頻器的電壓輸出端通過導(dǎo)線與壓電材料層的內(nèi)、外表面相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的用于汽車的寬頻主動消聲器，其特征在于壓電材料層厚度為 0. 5mm，第一層聚偏氟乙烯薄膜厚度為0. 5mm，橡膠層厚度為5mm，第二層聚偏氟乙烯薄膜厚度為0. 5mm,多孔材料層厚度為5mm。
3.如權(quán)利要求2所述的用于汽車的寬頻主動消聲器，其特征在于壓電材料層為壓電陶瓷材料PZT — 5。
4.如權(quán)利要求1所述的用于汽車的寬頻主動消聲器，其特征在于多孔材料層為復(fù)合巖棉板。
5.如權(quán)利要求1所述的用于汽車的寬頻主動消聲器，其特征在于控制器是計(jì)算機(jī)。
全文摘要
一種用于汽車的寬頻主動消聲器，包括呈圓筒形的外殼，在該圓筒形外殼內(nèi)壁敷設(shè)有壓電材料層，在該壓電材料層內(nèi)壁敷設(shè)有第一層聚偏氟乙烯薄膜，第一層聚偏氟乙薄膜內(nèi)表面敷設(shè)有橡膠層，橡膠層內(nèi)表面敷設(shè)有第二層聚偏氟乙烯薄膜，第二層聚偏氟乙烯薄膜內(nèi)側(cè)面敷一層多孔材料層，第一層聚偏氟乙薄膜和第二層聚偏氟乙薄膜通過導(dǎo)線和電荷放器與控制器相連接。本發(fā)明中設(shè)置兩層聚偏氟乙烯薄膜，用以對壓電材料層入射聲壓和反射聲壓進(jìn)行檢測，由控制器計(jì)算出應(yīng)該加載在壓電復(fù)合材料上的電壓，壓電復(fù)合材料會產(chǎn)生振動，其表面的聲阻抗和消聲器內(nèi)部空氣的聲阻抗相匹配，消聲器內(nèi)部的噪聲的能量被壓電復(fù)合材料完全消耗，從而達(dá)到主動消聲的目的。
文檔編號G10K11/168GK102479503SQ20101055840
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者朱從云 申請人:中原工學(xué)院