基于声学全息术的先进噪声测量系统VIP专享VIP免费

基于声学全息术的先进噪声测量系统声学全息术是一种将噪声映射为声强分布并定位噪声源的技术。它使用麦克风阵列生成噪声源的声音图像。系统中的通道越多，图像的分辨率就越高。本文说明灵活的模块化仪器设备将继续凭借强大的PC功能实现高精度的噪声测量，并通过更小的封装满足更高取样速率、更多通道数量、更宽动态范围以及分布式架构要求。汽车制造商们正想方设法减少噪声以提高用户能感知的汽车质量。通过使用多通道数量的噪声映射系统，他们能够检测到超强噪声的来源点，进而加以校正。同样的原理也应用于地震检测和水下战争所需的水下声学阵列。目前的典型系统能够使用64到128个通道甚至更多。汽车制造商想要价格更低的400通道以上的系统。采用阵列中麦克风之间的相位关系就可以定位较强的噪声源。飞机通过噪声测量对于新型飞机来说，环境问题非常重要，航空公司希望避免支付由于超过机场规定的噪声极限而发生的费用。许多机场愿意为消音飞机留出更多或最佳的停机位置。过去数年间，飞机引擎噪声利用各种技术一直在不断降低。在某些新的飞机上，由机身发出的噪声量已基本相当于一些前置引擎所发出的噪声。在接近机场和降落过程中机身已经成为主要的噪声源。在飞机通过噪声测试中可以使用波束成形技术测量和区分引擎与机身噪声源。如果有更多的通道，就可以获得更高的分辨率以更好地区分这两个噪声源。该信息可以用于设计或操作更改。客机的机身噪声最高可达6kHz。在物理测试中，不同尺寸的比例模型被用于建模的验证，有时比例可达1：20。机身尺寸与频率成反比关系，也就意味着高达100kHz的频率范围将要求ADC的取样速度超过200kS/s。基于上述原因，二大飞机制造厂在飞机通过噪声测试中选用了采用VME技术的MKII，因为该仪器具有很大的灵活性和可升级性，并且通道数量多。该模块有4个输入通道，其中24位的delta-sigma转换器取样速率高达204.8kS/s，在高达95kHz带宽范围内可以提供将近130dB的动态范围，从而确保开展精确声音测量的工程师获得很高的测量精度。每个MKII机箱可最多容纳128个通道，可以将多达10套机箱串联同步使用，以满足更高通道书的要求。通过噪声测试一般要求使用低灵敏度的麦克风(4mV/Pa)，测量声压范围大约是50dB到170dB，因此24位ADC的动态范围非常重要。MKII还包含了用于麦克风和加速计的反折叠保护和集成电子压电(IEPE)调节功能，可降低所需的信号调节成本。在通过性测试中所有通道要求严格同步。在典型的飞机测试中，每隔几分钟就有一架飞机经过麦克风阵列，记录时间为16秒，如图2所示。在下一架飞机通过之前必须要捕捉完所有数据，并送往中央电脑进行分析。在采用MKII平台的另外一个例子中，飞机制造商同时对320个通道进行取样。他们使用带多个机箱的系统，每个基座之间的距离可以超过200m。VME可以保证所有模块之间的严格同步。在这个特定应用中，MKII可以将以前较低分辨率、价格较高系统中50多公里的麦克风线缆长度缩短到5公里。今后还将把通道数量从320个增加到1000个。在该架构中，由主基座控制时序和触发，从基座分配时钟、控制本地数据捕获并将数据存储到磁盘。中央CPU用作主要的数据存储(在以太网上移动数据)和分析引擎。高强度声学测试设备的控制和测量在航空测试应用中的另外一个使用VME的例子中，高强度声学测试设备最近在某国航空研究院正式开放。MKII数据捕获模块用于控制声学室，并接收来自被测卫星的192通道动态数据。在这种装置中对太空船进行测试以验证它们在包括美国、中国、印度、俄国和欧洲在内的各种运载火箭的高强度声学环境中的可靠性。来自引擎排气装置的很大噪声可能会造成负载和运载火箭的疲劳性损坏。例如，在声学环境测试中用于KOMPSAT2的太阳能电池会被145dB的声音毁坏。因此需要对声学室的声音频谱加以控制以保持与所用运载火箭的一致性。用于卫星测试的回响室装置体积是1228立方米，能够在25Hz到10,000Hz频率范围内提供152dB的声学环境。该装置由一个大型回响室、声能产生系统、气态氮供应系统、声学控制系统、震动控制系统和多通道数量动态信号数据采集系统组成。为了在声学室产生高强度声音，一般采用带气态氮发生器的声学...