[发明专利]一种基于压电材料的可调脉冲噪声发生器

说明书

本发明公开了一种基于压电材料的可调脉冲噪声发生器，其包括高速开关阀和号筒；高速开关阀用于高速开启和关闭气路以控制气流的流通，而号筒则用于气流的流出和扩散；其中，高速开关阀具有利用压电材料制作的压电驱动器作为核心部件，采用杠杆结构放大压电材料的形变量，能保持脉冲噪声发生的高频率响应和可控性，可实现脉宽和声压级在较宽频率范围内的精确控制，可满足多种脉冲噪声试验及不同工况下的脉冲噪声发生需求。

技术领域

本发明属于脉冲噪声发生技术领域，具体涉及一种基于压电材料的可调脉冲噪声发生器。

背景技术

脉冲噪声发生器用于脉冲噪声的产生。脉冲噪声的主要参数有声压级、脉宽、重复率和频谱。不同的噪声试验对象和工况，对脉冲噪声发生的要求不同，其中，现有的脉冲噪声产生装置包括有鞭炮、炸药、撞击、电喇叭、电火花发生器、气流扬声器、激波管等。电喇叭发出的噪声声压级一般较小，在140dB以下。电火花发生器产生的脉冲声压级可达160dB，但脉宽只有零点几毫秒到几毫秒，且难以调节。鞭炮、炸药和撞击产生的脉冲噪声虽然强度也较高，但脉宽和声压级都不能调节。一般气流扬声器产生的脉冲声强度较高，但不能调节脉宽和重复率等。激波管设备复杂，调节困难，使用较繁琐。以上各类脉冲噪声发生方式均不能在满足高声压级的同时，脉宽和声压级在较宽范围内可调可控，同时操作方便。

发明内容

为至少解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明旨在提供一种基于压电材料的可调脉冲噪声发生器，该可调脉冲噪声发生器具有操作简单、控制精度高、调节范围广和重复率好等优点，可满足多种脉冲噪声试验及不同工况下的脉冲噪声发生需求。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种基于压电材料的可调脉冲噪声发生器，该可调脉冲噪声发生器包括高速开关阀和号筒；其中，所述高速开关阀包括壳体、球关节、放大杆、压块、弹片、螺杆、压电驱动器、高速开关阀作动杆、高压气室和锥头；所述螺杆的一端安装在所述壳体的上端的一侧壁上，所述螺杆的另一端安装在一固定安装板上；所述压电驱动器的一端贯穿所述壳体的上端的所述侧壁后抵接于所述放大杆的上端的一侧面上，所述压电驱动器的另一端抵接于所述固定安装板上；所述弹片的上端通过所述压块固连在所述壳体上，所述弹片的下端与所述放大杆的所述上端固连；所述放大杆的下端与所述球关节的一端铰接，使得所述球关节能相对所述放大杆转动；所述球关节的另一端与所述高速开关阀作动杆的一端相连，使得所述球关节能带动所述高速开关阀作动杆做运动方向一致的同步运动；所述高压气室与所述壳体的下端的一侧面相连，所述高速开关阀作动杆穿过所述高压气室后其另一端与所述锥头相连，使得所述高速开关阀作动杆能带动所述锥头做运动方向一致的同步运动；所述高压气室的内部设置有高压气腔，所述高压气腔用于存放从外部通入的高压气体；所述号筒包括固定板和号筒体；所述固定板的一侧与所述高压气室的远离所述壳体的一侧固连，所述固定板的另一侧与所述号筒体的一端连接，所述号筒体的另一端设置有高压气体出口；所述锥头设置于所述固定板和所述号筒体围成的腔室中；所述固定板上设计有周向均布的一圈气孔，所述高压气腔中的高压气体能通过所述气孔流入到所述号筒体中；所述螺杆用于产生可调的预紧力，该预紧力用于将所述压电驱动器压紧在所述放大杆的上端的所述侧面和所述固定安装板之间；所述压电驱动器采用压电材料制作，其被施加循环交替的电脉冲信号后能够循环交替地产生横向伸展变形和横向收缩变形，所述横向伸展变形用以通过所述放大杆、所述球关节和所述高速开关阀作动杆带动所述锥头远离所述固定板，所述横向收缩变形用以通过所述放大杆、所述球关节和所述高速开关阀作动杆带动所述锥头靠近所述固定板，所述锥头远离与靠近所述固定板的过程中在所述锥头与所述固定板之间形成变化的开度，这使得从所述高压气腔中经所述固定板上的所述气孔流入所述号筒体的高压气体气流形成压力脉动，最终通过所述号筒体的扩声效应产生可调的脉冲噪声信号。

其中，上述高速开关阀用于高速开启和关闭气路，控制气流的流通，上述号筒用于气流的流出和扩散，而高压气室用于储存高压气体，作为脉冲噪声发生气源。

在本发明的一较佳实施例中，高速开关阀和号筒可以集成为一体。