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LabVIEW定位飛機的噪聲源

2016年01月11日 13:06:17人氣:3946來源:北京市瀚文網(wǎng)星科技有限責(zé)任公司

 

研究客機上的噪聲源

為了能開發(fā)出更為安靜的客機,我們必須定位所有的噪聲源,以加強我們對噪音生成原理的認識。在開發(fā)一架飛機時,我們可以通過數(shù)值分析和模型測試yu測噪音等級。然而,實際飛機噪音的屬性和特性只能在實際飛行測試中才能獲得。利用聲音波束成形技術(shù)來定位噪音源是一種有效可行的方法。波束成形是一種使用定位噪聲源的方法,同時能獲得噪聲源的振幅。

相位麥克風(fēng)陣列的測量

相位陣列包含了許多麥克風(fēng),分布在一個大直徑的范圍上。利用噪聲源的聲波到達每個麥克風(fēng)時間的微小差別,我們可以估算出每個噪聲源的位置和強度。在這個測試中,我們設(shè)計了相位陣列來辨識飛行于120米高度的飛機上兩個相距4米的1kHz音頻信號。這個相控陣列包含了99個麥克風(fēng),分布在一個直徑30米的圓形區(qū)域上。

飛行中的噪聲源定位測試必須包括飛機發(fā)動機狀態(tài); 聲覺測量,以及飛機飛過相位陣列時的位置、高度和速度。因為飛機產(chǎn)生的噪音在傳輸?shù)降孛纣溈孙L(fēng)的過程中會被大氣削弱,因此我們還需要記錄氣象數(shù)據(jù),例如風(fēng)向、速度、溫度和濕度。

 

圖1:跑道上的相位陣列和線掃描攝像機

 

圖2:相位麥克風(fēng)陣列

 

圖3:線掃描攝像機

系統(tǒng)主要的一個特性是能對聲音和飛行參數(shù)進行同步測量。我們將兩臺線掃描攝像機與地面上的相位陣列放置在一起,從而完成了這個測試。如圖1所示,這兩臺攝像機分別直立在飛機飛行方向的兩個側(cè)邊。攝像機能捕捉經(jīng)過飛機的同步圖像,并提供3D信息以便于我們分析飛機飛行速度和高度。另一臺電腦通過獲取的聲音數(shù)據(jù)同步進行噪聲定位處理。這些數(shù)據(jù)會在飛機飛過相位陣列后很快進行結(jié)合,從而將噪聲源地圖疊加顯示在飛機圖像上。

測量系統(tǒng)

北京瀚文網(wǎng)星科技有限責(zé)任公司選用了NI PXI系統(tǒng)及大量的模塊來達到緊湊系統(tǒng)的要求。我們的系統(tǒng)包含了一個嵌入式控制器和一個NI 8260, 一個4驅(qū)動、可插入機箱型、高速數(shù)據(jù)儲存模塊。LabVIEW、NI視覺開發(fā)模塊和NI聲音與振動測量套件為我們的方案開發(fā)提供了有效的工具。系統(tǒng)能進行快速設(shè)置、數(shù)據(jù)記錄、實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)瀏覽。我們將其裝載在移動平臺上以獲得更好的便攜性。

NI PXI-4498動態(tài)信號采集模塊通過集成電路式壓電(IEPE)調(diào)理為麥克風(fēng)提供電能,并能夠同時采集高分辨率的數(shù)據(jù)。由于每個模塊可以處理16個通道,7個模塊可以同時對112個通道進行采樣,并且還具備了進一步擴展的空間。

NI PXI-1428圖像采集模塊可以利用線掃描攝像機進行線掃描數(shù)字成像。我們使用NI視覺開發(fā)模塊開發(fā)的應(yīng)用程序?qū)⒆詣犹幚磉@些被采集的圖像。此外,NI PXI-6682H定時和同步模塊可以通過GPS進行同步來對數(shù)據(jù)進行時間標識,并能對飛機中的噪音和地面上的噪音進行協(xié)調(diào)處理。

 

圖4:我們將PXI測量系統(tǒng)放在一個平板車上,從而使得系統(tǒng)能夠更加接近麥克風(fēng)陣列。

 

圖5:MU-300 Diamond商務(wù)機

。圖6展示了飛機在降落設(shè)置時1000Hz和2000Hz的噪聲定位圖結(jié)果。對于1000Hz噪聲,我們確定了更高振幅(紅色表示)的噪聲源是在主起落架附近,靠近襟翼的外邊緣和發(fā)動機噴管的地方。對于2000Hz噪聲,我們發(fā)現(xiàn)噪聲源靠近發(fā)動機噴管,主起落架和前起落架,但不會出現(xiàn)在襟翼的外邊緣處。通過這個測試,我們展示了對飛行中飛機的多個噪聲源進行定位的技術(shù)。

我們會繼續(xù)提高噪聲源定位技術(shù)的度,并開發(fā)更深入的噪聲源屬性評估,如噪聲光譜。

 

圖6:顯示飛機處于降落設(shè)置(放下襟翼,放下起落架,發(fā)動機怠速,高度60米,飛行速度60米/秒,水平飛行)時,在1000Hz和2000Hz時的噪聲源

關(guān)鍵詞:攝像機控制器
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