基于亥姆霍兹共鸣器的声电转换系统研究.pdf

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1、第36卷第6期压电与声光V0l_36No．62014年12月PIEZOEIECTRICS&AC0USTOOPTICSDec．2O14文章编号：1004—2474(2014)06—0925—04基于亥姆霍兹共鸣器的声电转换系统研究韩旭，李波，李昭，吴韬(华北电力大学能源动力与机械工程学院，河北保定071003)摘要：考虑到电站汽轮机噪声的可利用性，利用亥姆霍兹共鸣器和声电转换装置，结合声学理论研究方法对电站汽轮机声场特性进行研究。利用亥姆霍兹共鸣器对声波的放大作用，将电磁式换能器置于亥姆霍兹共鸣器刚性壁板上，使放大的声波能够通过换能器将声能转换成电能

2、，转换的电能通过一个放大稳流电路为负载供电。基于电站汽轮机的声场特性，引进穿孔板作为亥姆霍兹共鸣器矩阵，研究其声质量、声阻抗、声顺等参数；并将电学、力学电路耦合到声学电路进行简化；最后得出了负载两端的电压功率响应曲线，并以此判断声电转换是可以实现的。关键词：亥姆霍兹；共鸣器；汽轮机；声电转换；噪声中图分类号：TB534文献标识码：AResearchonAcousto—electricConversionSystemBaseonHelmholtzResonatorHANXU，LIBO，LIZhao，WUTao(SchoolofEnergyPowera

3、ndMechanicalEngineering，NorthChinaElectricPowerUniversity，Baoding071003，China)Abstract：Consideringtheavailabilityofpowerstationsteamturbinenoise，thispaperwillstudyontheacousticfieldcharacteristicsofpowerstationsteamturbinebyusingtheHelmholtzresonatorandelectricalswitchingdevic

4、eandcombiningwiththeacousticaltheoryresearchmethod．UsingtheHelmholtzresonatorforacousticamplificationeffect，throughtheelectromagnetictransducerplacedontherigidwalloftheHelmholtzresonator，theamplifiedsoundwavesconvertfromacousticenergyintoelectricalenergy．Theconversionelectrica

5、lenergysupplypowerfortheloadthroughanamplifiedsteadyflowcircuit．Basedontheacousticpropertiesofthepowerstationsteamtur—bine，perforatedplateasaHelmholtzresonatorarraywasintroduced，ofwhichtheacousticparameterssuchasacousticmass，dampinglossandacousticcomplianceandSOonarestudied．Th

6、eelectricalcircuitryandmechanicalcircuitrywerecoupledtOtheacousticcircuitryforsimplification．Finally，thevoltagepowerresponsecurveisob—tainedatthetwoendsoftheload．Thus，itisconcludedthattheacoustoelectricconversionisachievable．Keywords：Helmholtz；resonator；steamturbine；acoustoele

7、ctricconversion；noise0引言立大学的HorowitzSB等研发了基于亥姆霍兹共鸣器的压电式声能发电机，该共鸣器的刚性背板由为了适应各种不同的工作环境和生产需求，种压电材料替代，可将飞机噪声转换成电能；台湾逢甲类繁多的大型、小型机械被不断的设计制造并改进，大学的TenghsienLai等设计制作了以声波驱动的但也对环境造成各种污染。在各种污染中，噪声污具有高压输出特性的微型发电机。]。2013年我国染问题自工业革命以来便一直普遍存在。噪声具有火力发电量占全国总发电量的81．97，大型电站相当的能量，如噪声达到140dB的鼓风机，其

8、声功中汽轮机、磨煤机的噪声等级一般在90dB以上，电率可达到100W，因此噪声也可作为一种有效的能站每年都要投入大量的人力