本發(fā)明涉及一種噪聲綜合處理裝置及方法。尤其涉及采用聲成像技術(shù)和反噪聲技術(shù)的船用柴油機噪聲綜合處理裝置及方法。

背景技術(shù)：

柴油機是一種用途廣泛的動力機械，在各類船舶中扮演著動力源頭的角色。當(dāng)前，隨著船用柴油機向高速、重載和輕型化的發(fā)展，其振動和噪聲問題日趨嚴重。過大的振動和過高的噪聲一方面易使船員感到煩躁，極大地降低了他們的工作積極性與工作效率；另一方面會引起高應(yīng)力區(qū)的船體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞破壞，還會造成部分機器和儀表工作失常甚至失靈，降低了設(shè)備的使用壽命，增大了航行的危險性。

研究表明，船用柴油機中高頻噪聲主要來自于進氣總管、氣缸蓋以及噴油器；而低頻噪聲來自于油泵傳動軸和油泵調(diào)速器。船用柴油機的噪聲源主要分為兩類：一是空氣動力噪聲：柴油機的空氣動力噪聲主要包括進氣噪聲、排氣噪聲、渦輪增壓器氣流噪聲。伴隨著船用柴油機增壓度的提高，增壓器噪聲所帶來的影響越來越大。研究表明，增壓器附近的噪聲級要比柴油機噪聲級高3～5db(a)。采用定壓增壓比脈沖增壓排氣噪聲有所降低，主要原因是定壓增壓系統(tǒng)的排氣總管大，起到了排氣消音器的作用，特別是能衰減廢氣脈沖產(chǎn)生的低頻噪聲；二是燃燒噪音：柴油機的燃油噴入缸內(nèi)發(fā)火燃燒的初期，缸內(nèi)壓力上升的非?？?，進而形成很高的壓力波，這種壓力的變化引起的結(jié)構(gòu)振動通過缸蓋、活塞-連桿-曲軸-機體向外輻射的噪聲稱之為燃燒噪聲。燃燒噪聲是由壓力變化引起的，主要決定于燃燒初期的壓力升高以及最高爆發(fā)壓力，其頻率一般都在1000hz以上。三是機械噪聲：主要包括金屬撞擊、摩擦噪聲和液壓沖擊噪聲。具體來講，主要有正時齒輪機構(gòu)噪聲、活塞與氣缸的撞擊噪聲、配氣機構(gòu)噪聲、高壓油泵的滾輪和柱塞摩擦噪聲以及高壓油管中的液壓沖擊噪聲、軸承噪聲、噴油器針閥偶件撞擊噪聲和不平衡慣性力引起的機體振動及噪聲等，這些噪聲大都屬于高頻噪聲。

目前，柴油機的噪聲控制方法有兩種：切斷噪聲的傳播途徑和降低噪聲源的噪聲。通過對船舶主機及發(fā)電柴油機組進行隔振、在管路系統(tǒng)上加裝撓性接管、采用隔聲罩和在機艙內(nèi)粘貼吸聲材料等來切斷噪聲的傳播途徑。通過合理設(shè)計柴油機的結(jié)構(gòu)來盡可能的降低噪聲源的噪聲，另外，采用燃油欲噴技術(shù)、采用隔熱活塞和排氣再循環(huán)(egr)，在一定程度上也會降低噪聲。然而，這些技術(shù)的實際效果并不十分明顯，因而探索出一種行之有效的方法十分必要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種新型船用柴油機噪聲綜合處理裝置及其應(yīng)用，以克服現(xiàn)有噪聲處理方法存在的處理效果差和裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜的不足。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案：

本發(fā)明提供的船用柴油機噪聲綜合處理裝置，其由安裝支架和與之相連的集成裝置組成，其中：安裝支架由依次連接的固定板、活動套筒、支架立桿、鉸接接頭和支撐桿組成；集成裝置設(shè)有安裝板，與安裝板相連的上端壓電陶瓷貼片、上端穩(wěn)壓蓄能電路板、蓄電池、陣列信號采集分析單元、信號處理器、a/d轉(zhuǎn)化器、右端數(shù)字揚聲器、下端壓電陶瓷貼片、下端穩(wěn)壓蓄能電路板和左端數(shù)字揚聲器，以及粘貼在陣列信號采集分析單元上的聲傳感器陣列。

所述上端壓電陶瓷貼片和上端穩(wěn)壓蓄能電路板之間為過盈配合，下端壓電陶瓷貼片和下端穩(wěn)壓蓄能電路板之間為過盈配合，這兩組過盈配合部件均通過扣合方式固定在一起后分別與安裝板焊接相連；a/d轉(zhuǎn)化器和信號處理器之間為過盈配合，通過扣合方式固定在一起后通過錫焊焊接在安裝板上。

所述的鉸接接頭與支撐桿連接，活動套筒固定在支架立桿上，固定板與活動套筒連接在一起，上端壓電陶瓷貼片、上端穩(wěn)壓蓄能電路板、蓄電池、聲傳感器陣列、陣列信號采集分析單元、信號處理器、a/d轉(zhuǎn)化器、右端數(shù)字揚聲器、下端壓電陶瓷貼片、下端穩(wěn)壓蓄能電路板和左端數(shù)字揚聲器分別固定在安裝板上，安裝時左端固定孔與左端安裝孔對應(yīng)，右端固定孔與右端安裝孔對應(yīng)。

所述的活動套筒與支架立桿存在間隙，活動套筒可上下滑動，可轉(zhuǎn)動。

本發(fā)明裝置使用時，安裝板和固定板正對船用柴油機。

本發(fā)明提供的船用柴油機噪聲綜合處理方法，是使用主動降噪和噪聲發(fā)電相結(jié)合的方法，利用聲成像技術(shù)將船用柴油機的噪聲場轉(zhuǎn)化為動態(tài)聲像圖。

所述的船用柴油機噪聲綜合處理方法，具體是：聲傳感器陣列接收噪聲信號，陣列信號采集分析單元得到聲像圖，下端壓電陶瓷貼片和上端壓電陶瓷貼片接收部分噪聲，將其轉(zhuǎn)化為電能，電能通過上端穩(wěn)壓蓄能電路板和下端穩(wěn)壓蓄能電路板轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定電能，儲存在蓄電池內(nèi)，供應(yīng)聲傳感器陣列、陣列信號采集分析單元、信號處理器、a/d轉(zhuǎn)化器、右端數(shù)字揚聲器和左端數(shù)字揚聲器使用，信號處理器將聲像圖處理成反噪聲信號，通過a/d轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，最后由右端數(shù)字揚聲器和左端數(shù)字揚聲器實時將數(shù)字信號轉(zhuǎn)變?yōu)槁曇糨斔统鋈ァ?/p>

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的主要的有益效果：

1，使用本發(fā)明，實現(xiàn)了對船用柴油機噪聲源的分布及強度的有效監(jiān)控；

2，通過信號處理模塊得到低頻反噪聲數(shù)字信號，進而由數(shù)字揚聲器將低頻反噪聲數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為聲音信號輸送出去，抵消了大部分有船用柴油機產(chǎn)生的低頻信號，提高了船用柴油機的結(jié)構(gòu)安全性，大大減小了共振發(fā)生的可能性；

3，由發(fā)電模塊將部分噪聲轉(zhuǎn)化為電能儲存至蓄電池，減小了本裝置的能量需求，節(jié)約了使用成本；

4，使用本發(fā)明，大幅度降低了噪聲污染，有效地改善了船員的工作環(huán)境。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置工作原理圖。

圖2為安裝支架示意圖。

圖3為集成裝置示意圖。

圖中：1.左端固定孔，2.固定板，3.活動套筒，4.右端固定孔，5.支架立桿，6.鉸接接頭，7.支撐桿，8.上端壓電陶瓷貼片，9.上端穩(wěn)壓蓄能電路板，10.蓄電池，11.聲傳感器陣列，12.陣列信號采集分析單元，13.信號處理器，14.a/d轉(zhuǎn)化器，15.右端數(shù)字揚聲器，16.右端安裝孔，17.安裝板，18.下端壓電陶瓷貼片，19.下端穩(wěn)壓蓄能電路板，20.左端安裝孔，21.左端數(shù)字揚聲器。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步說明，但不限定本發(fā)明。

本發(fā)明提供的船用柴油機噪聲綜合處理裝置，其結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示，由安裝支架和與之相連的集成裝置組成。

所述的安裝支架，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，由依次連接的固定板2、活動套筒3、支架立桿5、鉸接接頭6和支撐桿7組成。

所述的集成裝置，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，由上端壓電陶瓷貼片8、上端穩(wěn)壓蓄能電路板9、蓄電池10、聲傳感器陣列11、陣列信號采集分析單元12、信號處理器13、a/d轉(zhuǎn)化器14、右端數(shù)字揚聲器15、右端安裝孔16、安裝板17、下端壓電陶瓷貼片18、下端穩(wěn)壓蓄能電路板19、左端安裝孔20和左端數(shù)字揚聲器21組成，其中：上端壓電陶瓷貼片8、上端穩(wěn)壓蓄能電路板9、蓄電池10、陣列信號采集分析單元12、信號處理器13、a/d轉(zhuǎn)化器14、右端數(shù)字揚聲器15、下端壓電陶瓷貼片18、下端穩(wěn)壓蓄能電路板19和左端數(shù)字揚聲器21都通過錫焊焊接在安裝板上。聲傳感器陣列11粘貼在陣列信號采集分析單元12上。上端壓電陶瓷貼片8和上端穩(wěn)壓蓄能電路板9之間為過盈配合，下端壓電陶瓷貼片18和下端穩(wěn)壓蓄能電路板19之間為過盈配合，通過扣合方式固定在一起后通過錫焊焊接在安裝板17上。a/d轉(zhuǎn)化器14和信號處理器13之間為過盈配合，通過扣合方式固定在一起后通過錫焊焊接在安裝板17上。

鉸接接頭6與支撐桿7連接，活動套筒3固定在支架立桿5上，固定板2與活動套筒3連接在一起，上端壓電陶瓷貼片8、上端穩(wěn)壓蓄能電路板9、蓄電池10、聲傳感器陣列11、陣列信號采集分析單元12、信號處理器13、a/d轉(zhuǎn)化器14、右端數(shù)字揚聲器15、下端壓電陶瓷貼片18、下端穩(wěn)壓蓄能電路板19和左端數(shù)字揚器21分別固定在安裝板上，安裝時左端固定孔1與左端安裝孔20對應(yīng)，右端固定孔4與右端安裝孔16對應(yīng)。

如圖2所示，活動套筒3與支架立桿5存在間隙，活動套筒3可在支架立桿5桿體上進行上、下滑動，還可以繞支架立桿5桿體轉(zhuǎn)動。

如圖3所示，使用本發(fā)明時安裝板17和固定板2正對船用柴油機。

如圖2所示，活動套筒3與固定板2焊接在一起，構(gòu)成一個整體。

如圖3所示，蓄電池10可進行手動充電。

本發(fā)明提供的船用柴油機噪聲綜合處理裝置，其工作過程是：聲傳感器陣列接收噪聲信號，陣列信號采集分析單元得到聲像圖，下端壓電陶瓷貼片和上端壓電陶瓷貼片接收部分噪聲，將其轉(zhuǎn)化為電能，電能通過上端穩(wěn)壓蓄能電路板和下端穩(wěn)壓蓄能電路板轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定電能，儲存在蓄電池內(nèi)，供應(yīng)聲傳感器陣列、陣列信號采集分析單元、信號處理器、a/d轉(zhuǎn)化器、右端數(shù)字揚聲器和左端數(shù)字揚聲器使用，信號處理器將聲像圖處理成反噪聲信號，通過a/d轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，最后由右端數(shù)字揚聲器和左端數(shù)字揚聲器實時將數(shù)字信號轉(zhuǎn)變?yōu)槁曇糨斔统鋈ァ?/p>

本發(fā)明提供的船用柴油機噪聲綜合處理方法，如圖1所示，包括以下步驟：

1.安裝支架的制備：

將活動套筒3、支架立桿5、鉸接接頭6、支撐桿7依次連接，構(gòu)成安裝支架。

2.電器元件的安裝：

將上端壓電陶瓷貼片8、上端穩(wěn)壓蓄能電路板9、蓄電池10、聲傳感器陣列11、陣列信號采集分析單元12、信號處理器13、a/d轉(zhuǎn)化器14、右端數(shù)字揚聲器15、下端壓電陶瓷貼片18、下端穩(wěn)壓蓄能電路板19和左端數(shù)字揚聲器21分別固定在安裝板17上。

3.組裝：

將安裝板17安裝在固定板2上，使左端固定孔1與左端安裝孔20對應(yīng)，右端固定孔4與右端安裝孔16對應(yīng)。將安裝板17和固定板2正對船用柴油機，將支架立桿5和支撐桿7距船用柴油機2～5米放置。

4.工作過程：

聲傳感器陣列11接收噪聲信號，陣列信號采集分析單元12得到聲像圖，下端壓電陶瓷貼片18和上端壓電陶瓷貼片8接收部分噪聲，將其轉(zhuǎn)化為電能，電能通過上端穩(wěn)壓蓄能電路板9和下端穩(wěn)壓蓄能電路板19轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定電能，儲存在蓄電池10內(nèi)，供應(yīng)聲傳感器陣列11、陣列信號采集分析單元12、信號處理器13、a/d轉(zhuǎn)化器14、右端數(shù)字揚聲器15和左端數(shù)字揚聲器21使用，信號處理器13將聲像圖處理成反噪聲信號，通過a/d轉(zhuǎn)化器14轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，最后由右端數(shù)字揚聲器15和左端數(shù)字揚聲器21實時將數(shù)字信號轉(zhuǎn)變?yōu)槁曇糨斔统鋈ァ?/p>