一种负压型多孔材料及其制品的流阻测量装置的制作方法

本实用新型为一种负压型多孔材料及其制品流阻的测量装置，特别是在声学测试领域对大型的车辆内饰多孔材料及其制品的流阻测量。

背景技术：

随着汽车的乘坐舒适性得到人们的重视，使得以噪声、振动和声振粗糙度为代表的NVH性能成为汽车竞争力的重要指标之一。汽车内饰声学材料对整车的NVH性能有重要影响。虽然多孔材料能有效地吸收噪声，使其转化为热能耗散掉，但是仅当吸声性能衡量指标处于某个数值范围内时，多孔材料的吸声性能才能达到最佳，而流阻是多孔吸声材料吸声系数的重要影响因素。如何保证多孔材料的吸声性能，是汽车内饰声学材料生产的重要工作之一。

测量流阻的常用方法都是先将样件裁剪成所需形状，再到流阻仪上进行测量。此方法存在两个弊端：一是需要将样件裁剪成一定形状，这就意味着破坏抽查对象，既造成了浪费，对测试也会有一定的不便之处，尤其是采用人工裁剪时，样件边缘的不平整将会导致较大的测试误差；再者是因为这是有损检测，这就意味着抽检频率不会很高，所以使用常用方法测量样件流阻对生产调整就会存在一定的滞后。

现有的已开发成功的流阻测量装置大多是国外的产品专利，而且价格昂贵，测试功能简单，只能进行多孔材料的有损或者无损测试，只适用于实验室测试。然而，汽车内饰零件体积较大，有的零件表面不平整，对汽车内饰零件流阻的测试并没有行之有效的现有的测试装置。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：设计一种能在生产现场实施快速无损检测的测量多孔材料及其制品厚度和流阻的装置。该装置能用于实时抽检引擎盖板吸音棉、顶棚等的流阻，以对生产调整提供指导，保证产品的质量。

本实用新型的技术方案为：

一种负压型多孔材料及其制品的流阻测量装置，包括测试工装和测试主机，所述的测试工装包括设有辅助垫板的测试台、下测试室、上测试室总成、梯形丝杆滑台模组、龙门架，所述的下测试室与龙门架固定于测试台上；所述梯形丝杆滑台模组通过连接件安装在所述龙门架上，所述上测试室总成安装在滑台模组的滑台上沿竖直方向在所述下测试室的正上方上下移动；所述的测试主机包括电磁继电器、真空泵、质量流量控制器、AC/DC转换模块、微差压变送器、两个激光测距单元、过载保护单元、控制单元，所述AC/DC转换模块用于将高压交流电转换为低压直流电后向电磁继电器、质量流量控制器、微差压变送器、控制单元供电，用于将高压交流电转换为低压直流电；所述的真空泵吸气端依次连接所述质量流量控制器和下测试室；所述的微差压变送器用于测量由于气流流过位于所述上测试室总成和下测试室之间的测试样件时在测试样件两侧产生的压力差；两个激光测距单元固定在龙门架上，分别用于测量测试样件厚度及监测滑台的竖直运动以形成闭环控制；所述的过载保护单元连接在所述质量流量控制器和下测试室之间的管路上，用于释放管路压力并发出相应的警报信号；所述控制单元通过电路连接所述电磁继电器、微差压变送器、过载保护单元及各激光测距单元，用于根据反馈信号调整测量装置的工作状态。

进一步地，所述的下测试室设有碗状的空腔，且空腔底部设有两个管螺纹孔。

进一步地，所述的上测试室总成包括上测试室、通过螺栓的预紧力夹紧连接所述上测试室的卡箍组合件、通过螺栓连接于所述卡箍组合件与滑台之间的T型卡箍连接件。

进一步地，上测试室与卡箍组合件的连接处设有环形沉槽。

进一步地，所述的卡箍连接件在与滑台模组的滑台连接面上设有定位用的凸台。

进一步地，所述的上测试室与下测试室相对端面均覆盖有圆环状的弹性密封垫。

进一步地，弹性密封垫为闭孔泡沫。以提高测试样件与测试室端面的贴合度，抑制气流的边缘泄漏。

进一步地，所述的龙门架为H型结构，包括横梁、支撑架、位于横梁两端的立柱，所述支撑架倾斜支撑设置在所述立柱和测试台之间。具有足够的抗弯能力。

进一步地，所述的质量流量控制器和下测试室之间的管路上还依次连接有空气滤清器和节流阀；所述微差压变送器一侧通过稳压腔和下测试室相连接，另一侧通过另一稳压腔连接大气。

进一步地，用于测量测试样件厚度的激光测距单元固定在所述横梁底面，用于测量所述监测滑台的竖直运动的激光测距单元通过L型支臂固定在所述横梁上。

相比现有技术，本实用新型的有益效果是：

本实用新型适用于测量多孔材料及其制品的流阻，尤其是大型的车辆内饰件，优势更为明显。其比流阻测量范围为3000～1500000Pa⋅s/m³，能满足基本的测试需要；既能用于快速测量多孔材料及其制品的流阻，也能辅助测量多孔材料及其制品厚度，有利于监控多孔材料及其制品的生产质量。

附图说明

图1为本实用新型流阻测量装置的装配图。

图2为本实用新型流阻测量装置下测试室的零件图。

图3为本实用新型流阻测量装置上测试室总成的爆炸图。

图4为本实用新型流阻测量装置工作状态的气流流向示意图。

图5为本实用新型流阻测量装置的电气回路结构图。

图6为本实用新型流阻测量装置的气流管路结构图。

图7为本实用新型流阻测量装置无损测试状态参考图。

图8为本实用新型流阻测量装置有损测试状态参考图。

图中所示：1-测试台；2-下测试室；21-空腔；22-管螺纹孔；3-上测试室总成；31-上测试室；32-卡箍组合件；33-卡箍连接件；34-环形沉槽；35-凸台；4-梯形丝杆滑台模组；41-滑台；5-龙门架；51-横梁；52-支撑架；53-立柱；54-L型支臂；6-闭孔泡沫；7-测试样件；8-气流；9-辅助垫板；10-电磁继电器；11-真空泵；12-质量流量控制器；13- AC/DC转换模块；14-微差压变送器；15-激光测距单元；16-控制单元；17-过载保护单元；18-稳压腔；19-空气滤清器。

具体实施方式

为更好地理解本实用新型，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步地说明，但是本实用新型要求保护的范围并不局限于实施事例所表示的范围。

如图1至图6所示，一种负压型多孔材料及其制品的流阻测量装置，包括测试工装和测试主机，所述的测试工装包括设有辅助垫板9的测试台1、下测试室2、上测试室总成3、梯形丝杆滑台模组4、龙门架5，所述的下测试室2与龙门架5固定于测试台1上，下测试室2可根据上测试室总成3的安装位置进行一定的安装位置调整。所述梯形丝杆滑台模组4通过连接件安装在所述龙门架5上，所述上测试室总成3安装在滑台模组4的滑台41上沿竖直方向在所述下测试室2的正上方上下移动；所述的测试主机包括电磁继电器10、真空泵11、质量流量控制器12、AC/DC转换模块13、微差压变送器14、两个激光测距单元15、过载保护单元17、控制单元16，所述AC/DC转换模块13用于将高压交流电转换为适用的直流电后向电磁继电器10、质量流量控制器12、微差压变送器14、控制单元16供电，用于将高压交流电转换为适用的直流电；所述的真空泵11吸气端依次连接所述质量流量控制器12和下测试室2；所述的微差压变送器14用于测量由于气流8流过位于所述上测试室总成3和下测试室2之间的测试样件7时在测试样件7两侧产生的压力差；两个激光测距单元15固定在龙门架5上，分别用于测量测试样件7厚度及监测滑台41的竖直运动以形成闭环控制；所述的过载保护单元17连接在所述质量流量控制器12和下测试室2之间的管路上，用于释放管路压力并发出相应的警报信号；所述控制单元16通过电路连接所述电磁继电器10、微差压变送器14、过载保护单元17及各激光测距单元15，用于根据反馈信号调整测量装置的工作状态。

所述的下测试室2设有碗状的空腔21，且空腔底部设有两个管螺纹孔22；所述的上测试室总成3包括上测试室31、通过螺栓的预紧力夹紧连接所述上测试室31的卡箍组合件32、通过螺栓连接于所述卡箍组合件32与滑台41之间的T型卡箍连接件33；所述上测试室31与卡箍组合件32的连接处设有环形沉槽34；所述的卡箍连接件33在与滑台模组4的滑台41连接面上设有定位用的凸台35；所述的上测试室31与下测试室2相对端面均覆盖有圆环状的弹性密封垫，所述弹性密封垫为闭孔泡沫6。以提高测试样件7与测试室端面的贴合度，抑制气流8的边缘泄漏。

所述的龙门架5为H型结构，包括横梁51、支撑架52、位于横梁51两端的立柱53，所述支撑架52倾斜支撑设置在所述立柱53和测试台1之间；用于测量测试样件7厚度的激光测距单元15固定在所述横梁51底面，用于测量所述监测滑台41的竖直运动的激光测距单元15通过L型支臂54固定在所述横梁51上。

如图4所示，当负压型多孔材料制品的流阻测量装置处于工作状态时，气流8依次经过上测试室总成3、测试样件7和下测试室2，气流8形成稳定的层流，并垂直向下通过测试样件7。该装置基于流阻的计算公式，通过控制气体流速，测量测试样件7两侧的压力差，以此计算多孔材料及其制品的流阻大小。

如图6所示，所述的质量流量控制器12和下测试室2之间的管路上还依次连接有空气滤清器19和节流阀，抽气管路中的气流8依次经过下测试室2、质量流量控制器12和真空泵11，并与大气组成完整抽气主回路。当测试装置处于过载状态时，抽气管路的次回路中过载保护单元17释放管路压力，从而实现过载保护。所述微差压变送器14一侧通过稳压腔18和下测试室2相连接，另一侧通过另一稳压腔18连接大气，可有效和准确地测出下测试室2和大气的压力差。

如图7所示，对于大型的车辆内饰多孔材料及其制品的流阻测量，测量装置应当处于无损测试模式时，测试样件7无需经过人工裁剪成的特定形状，只需找出测试样件7表面相对平整的位置，将测试样件7正确地安装在合适的位置，滑台模组在控制系统的动作下，使上测试室总成3的端口、上测试室2的端口与测试样件7表面完全贴合，便可进行对测试样件7的流阻的测量。

如图8所示，对于实验对标用的多孔材料及其制品的流阻测量，测量装置应当处于有损测试模式时，测试样件需经过人工裁剪成圆形的测试样件7，并将圆形测试样件7正确地安装在下测试室中，滑台模组在控制系统的动作下，使上测试室总成3的端口与上测试室2的端口表面完全贴合，便可进行对测试样件7的流阻的测量。

所述流阻测量装置的作业过程，包括步骤：

步骤1、直接获取或通过激光测距单元15测得测试样件7的厚度；

步骤2、根据测试样件7的材料类型、所测厚度设置流阻的目标区间，接着将测试样件7相对平整的位置置于下测试室2上，选择相应的测试模式；所述的测试模式包括无损测试模式和有损测试模式；

步骤3、所述控制单元16根据相应的测试模式、材料类型和所测厚度控制滑台41使所述上测试室总成3下降到指定位置；

步骤4、所述上测试室总成3到达预期位置后，所述控制单元16发出控制信号，使电磁继电器10接通真空泵11的电路，所述真空泵11形成的负压使得气流在测试室内垂直流过测试样件7，从而在测试样件7两侧产生压力差；

步骤5、通过质量流量控制器12检测并控制测试室内气流8流量由小变大，所述微差压变送器14测量对应流量大小工况下的有效压差信号，所述控制单元16记录对应的流量大小与有效压差信号，测试结束后，上测试室总成3将自动抬升；

步骤6、判断是否进行下一个点位的测试，若是，则将测试样件7另一相对平整的位置置于下测试室上并返回步骤3，若否，则进入步骤7；

步骤7、根据所述控制单元16记录的测试结果应用最小二乘原理拟合得到所述流量-压差关系曲线，根据所述流量-压差关系曲线的斜率得到材料的流阻，接着根据所得的流阻计算对应的比流阻及流阻率。

具体而言，步骤1中，所述通过激光测距单元15测得测试样件7的厚度的过程具体包括：

步骤11、通过激光测距单元15测量桌面的相对位置；

步骤12、将测试样件7放置于测量位置，对测试样件7表面的多个不同点位进行相对位置测量，记录相关数据并得到相关数据的平均值；

步骤13、将步骤11所测结果减去步骤12中所得平均值，即可得到测试样件7的厚度。

具体而言，所述步骤12中，所得平均值的求取过程包括：

步骤121、计算所述测试样件7表面所有测量点位的测量结果平均值；

步骤122、判断各个测量结果与所有测量结果的平均值的相对误差是否小于5%，若否，则将该测量结果剔除；

步骤123、对剩下的各测量点位的测量结果重新计算平均值，从而得到计算测试样件7厚度的平均值。

具体而言，步骤3中，所述上测试室总成3下降过程中通过用于测量所述监测滑台41的激光测距单元15监控上测试室总成3的运动，并将上测试室总成3的相对位置反馈至控制单元16，使控制单元16能判断上测试室总成3是否运动至预期位置，形成对上测试室运动的闭环控制，以精确控制其最终位置，减少边缘泄漏的影响。

具体而言，步骤5中，所述控制单元16在记录对应的流量大小与压差的同时，还执行步骤：

步骤51、根据所述微差压变送器14测量的压差信号判断是否过载；

步骤52、若是，则电磁继电器截断电路并通过过载保护单元17释放管路压力并做出相应的警报。

本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他未背离的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。