[发明专利]一种柔性薄膜固有频率的测试装置及方法

说明书

本发明属于测试领域，提供了一种柔性薄膜固有频率的测试装置及方法，该装置包括扬声器安装腔、扬声器、声学管道、信号发生器和数据计算单元，所述声学管道包括依次连接的上游方形管道、方形试验管道、下游方形管道以及可拆卸地设置在下游方形管道末端的吸声末端，所述上游管道和下游管道上均分别设置有2个传声器；扬声器安装在扬声器安装腔，其发声口与上游方形管道连接；信号发生器用于向扬声器提供不同频率的驱动信号，传声器与数据计算单元电连接，数据计算单元用于根据四个传声器发送的电压信号，计算不同频率下的声音传递损失，得到柔性薄膜的固有频率。本发明结构简单、安装简便、测量精确，可广泛应用于柔性薄膜固有频率测量领域。

技术领域

本发明属于测试领域，具体涉及一种柔性薄膜固有频率的测试装置与测量方法，采用声学方法测量柔性薄膜的固有频率。

背景技术

当受到外界激励干扰时，结构体系会在特定的频率条件下产生自然振动，这被称为结构的固有频率。固有频率与外部激励无关，是结构的固有特性。不管外界有没有对结构进行激励，结构的固有频率都是存在的，只是当外界有激励时，结构是按固有频率产生振动响应的。柔性薄膜在工业、医学、生活中具有广泛的应用。但是由于柔性薄膜质量轻，体积小，无法准确测量出固有频率。采用传统方法测量物体固有频率时，需要利用激振器激励被测件，通过安装在被测件上的加速度传感器测量各个测点的振动相应，从而计算出物体的固有频率。而柔性薄膜无法固定在激振器上，同时传感器的质量大于柔性薄膜自身的质量，无法实现测量。

邱东在专利“获取振膜固有频率的方法及系统”中公布了一种通过声学激励，测量振膜位移获取固有频率的装置与方法。该专利中采用激光测位仪测量振膜的位移，当位移最大时对应的频率即为振膜固有频率。但是该发明需要激光测位仪具有安装基准，测量装置复杂；此外，如果振膜为透明态时，激光测位仪无法实现测量。

为了克服传统方法带来的过程繁琐、结构复杂、透明薄膜固有频率无法测量的问题，需要提出一种结构简单，测试准确的柔性薄膜固有频率的测试装置及方法。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种结构简单、安装简便、能够测量透明薄膜固有频率测量方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种柔性薄膜固有频率的测试装置，包括扬声器安装腔、扬声器、声学管道、传声器、信号发生器和数据计算单元，所述声学管道包括依次连接的上游方形管道、方形试验管道、下游方形管道以及可拆卸地设置在下游方形管道末端的吸声末端，待测柔性薄膜设置在所述方形试验管道上，所述上游方形管道和下游方形管道上均分别设置有个传声器；所述信号发生器与所述扬声器电连接，所述信号发生器用于产生不同频率的电信号发送给所述扬声器，所述扬声器安装在所述扬声器安装腔内，所述扬声器的发声口与所述声学管道连接，所述扬声器用于将所述信号发生器产生的电信号转换成声信号后，向所述声学管道发送，使待测柔性薄膜振动；所述传声器与所述数据计算单元电连接，所述传声器分别用于获取上游方形管道上个不同位置和下游方形管道上个不同位置处的声压，并转化为电压信号后发送给所述数据计算单元，所述数据计算单元用于根据传声器发送的电压信号，计算不同频率下的声学管道传递损失，并比较不同频率下的声音传递损失的大小，得到柔性薄膜的固有频率。

所述的一种柔性薄膜固有频率的测试装置，还包括数据采集单元和功率放大器，所述传声器通过数据采集单元与数据计算单元连接，所述数据采集单元用于将传声器采传输的电压信号转化为数字信号后发送给所述数据计算单元；信号发送器通过功率放大器与所述扬声器连接，所述功率放大器用于将信号发生器输出的电信号进行放大后发送给所述扬声器。

所述方形试验管道侧壁上设有开口，所述开口两侧安装有下法兰，薄膜安装盘设置于下法兰上方，待测柔性薄膜设置于薄膜安装盘上方，压紧盘设置在待测柔性薄膜上方，封闭空腔设置在所述压紧盘上方，封闭空腔上设置有上法兰，所述封闭空腔、压紧盘、待测柔性薄膜、薄膜安装盘通过法兰与方形试验管道固定连接，所述压紧盘和薄膜安装盘中心设置有与所述待测柔性薄膜的位置对应的通孔。