使用NI LabVIEW軟件和PXI硬件完成飛機噴流噪聲測量

　　圖1：帶有參考麥克風(fēng)的近場(chǎng)聲全息和掃描測量系統

　　挑戰：開(kāi)發(fā)一個(gè)測量目前和下一代軍事飛機的高幅值噴氣噪聲的便攜式近場(chǎng)聲全息(NAH)系統，以提供模型修正和對比，評估噪聲控制設備性能以及預測地面維護人員的狀況和社區受到的噪聲影響。

　　解決方案：開(kāi)發(fā)一個(gè)基于NI PXI動(dòng)態(tài)信號采集(DSA)設備的高性?xún)r(jià)比的系統，該系統具有良好的便攜性、靈活性、可擴展性和高精度等優(yōu)勢;通過(guò)增加數據采集通道數和移動(dòng)麥克風(fēng)陣列可擴大被測區域并縮短測量時(shí)間，同時(shí)將NAH的技術(shù)需求以及噴氣噪聲測量的環(huán)境條件和安全限制結合在一起。

　　“利用LabVIEW軟件的靈活性，我們能夠定制監控與數據驗證功能。”

　　為什么空軍研究實(shí)驗室需要測量噴氣引擎噪聲

　　軍用噴氣式飛機對地面維護人員和社區都帶來(lái)高強度的噪聲。因此，美國國防部投資開(kāi)發(fā)高級建模工具用于噪聲抑制技術(shù)和對社區噪聲影響的研究。要讓這些工具實(shí)現其所有功能，我們需要創(chuàng )新的測量與分析方法，對噴氣噪聲源區域進(jìn)行特征采集。近場(chǎng)聲全息系統(NAH)提供了最佳通用方法，測量強度、方向和頻譜以及從噴口發(fā)出的噪聲的空間分步。

　　空軍研究實(shí)驗室選擇了藍嶺調研咨詢(xún)公司(BRRC)開(kāi)發(fā)創(chuàng )新的測量和分析方法，對噴氣引擎中發(fā)出的噪聲進(jìn)行特征提取和映射。BRRC是一家聲學(xué)工程咨詢(xún)公司，專(zhuān)攻解決重要的噪聲和振動(dòng)挑戰，其中包括聲音和噪聲源測量、通用與專(zhuān)用建模、音景和運輸噪聲可視化、室外警報系統設計以及旋轉機器監視。BRRC與楊百翰大學(xué)(BYU)聲學(xué)研究組合作開(kāi)發(fā)了這一應用。

　　使用NAH的挑戰

　　使用NAH進(jìn)行大型噴流環(huán)境的特征處理和測量矩陣的開(kāi)發(fā)給工作帶來(lái)了多個(gè)技術(shù)和后勤難題。對軍用噴氣飛機的近場(chǎng)進(jìn)行精確的特征提取要求我們能夠記錄聲壓高達170 dB、頻率從5 Hz至30 kHz的聲音。此外，測量需要涵蓋整個(gè)噴流長(cháng)度。NAH系統還必須是半便攜式的，因為軍用噴氣飛機可以進(jìn)行靜態(tài)大功率引擎高速運轉的的地點(diǎn)是有限的。

　　圖2：一架F-22啟動(dòng)一架F-22飛機的燃燒器后，使用NAH進(jìn)行地面引擎運轉測量

　　這個(gè)通道測試裝置的一個(gè)重要要求是簡(jiǎn)化系統設計，將啟動(dòng)時(shí)間和成本降到最低。為了測量的空間大小足夠對整個(gè)噴氣噪聲來(lái)源進(jìn)行特征采集，同時(shí)盡可能減少麥克風(fēng)使用數量，我們提出了使用基于掃描的麥克風(fēng)陣列結合靜止參考麥克風(fēng)的方案。