使用NI LabVIEW和PXI進(jìn)行噪聲源特征識別

　　第二種方案是采用近場(chǎng)線(xiàn)性陣列，我們使用它來(lái)研究風(fēng)扇噪聲源附近噪聲的音調和穩定性。線(xiàn)性陣列包括23個(gè)四分之一英寸的GRAS麥克風(fēng)，如圖5.所示間隔半英寸安裝布置。然后在機箱面上方手動(dòng)步進(jìn)陣列，步進(jìn)間隔為四分之一英寸或半英寸，從而繪制出二維聲壓場(chǎng)。由于風(fēng)扇正上方的麥克風(fēng)因空氣流動(dòng)產(chǎn)生了附加噪聲，因此二維壓力場(chǎng)繪圖時(shí)只采用氣流外部的麥克風(fēng)。圖5.中還可以看見(jiàn)四個(gè)小圓形揚聲器，它們用于對聲場(chǎng)進(jìn)行主動(dòng)控制。主動(dòng)控制啟用時(shí)，線(xiàn)性陣列可用于測定近聲場(chǎng)中產(chǎn)生的變化。

圖5. 用于近場(chǎng)風(fēng)扇噪聲特征識別的線(xiàn)性陣列

      這些實(shí)驗方案帶來(lái)了一個(gè)新的問(wèn)題—麥克風(fēng)的標定。高精度測量要求頻繁的校準，對于高通道數應用而言這十分耗時(shí)。為了簡(jiǎn)化這一過(guò)程，我們?yōu)镻XI系統開(kāi)發(fā)了一套“靈活”的麥克風(fēng)標定方法。在標定過(guò)程中，只需一個(gè)研究人員首先啟動(dòng)控制室內筆記本上的程序，然后帶著(zhù)標定器進(jìn)入隔音室。軟件同步從所有活躍通道快速采集數據并利用LabVIEW中的頻率/幅值檢測VI搜索數據獲得有效的標定信號(250或1000Hz)。這個(gè)過(guò)程在程序循環(huán)內不斷進(jìn)行直至檢測到一個(gè)麥克風(fēng)通道的有效標定信號。一旦確定通道，研究人員可以使用NI信號和振動(dòng)工具包內的SVL標定麥克風(fēng)VI標定該通道。

　　消聲室的一個(gè)LED確保研究人員獲知標定狀態(tài)(見(jiàn)圖2. 中的紅白線(xiàn)纜)。LED由PXI-4461模塊的模擬輸出以LabVIEW中生成的12V方波直接驅動(dòng)。方波脈沖的頻率和持續時(shí)間告知研究人員標定是否順利運行。這一標定過(guò)程十分有效，現在一個(gè)研究員可以用5分鐘左右的時(shí)間標定完23個(gè)麥克風(fēng)。而楊百翰大學(xué)的其他數據采集平臺上標定同樣數目的麥克風(fēng)通常需要兩個(gè)人且花費時(shí)間更長(cháng)。LabVIEW程序使得頻繁標定變得更加簡(jiǎn)單方便。

　　開(kāi)發(fā)應用程序

　　聲學(xué)研究小組使用PXI系統只花費了幾個(gè)月時(shí)間就將風(fēng)扇噪聲特征識別系統開(kāi)發(fā)完畢。然而，這些測量并不需要PXI-466x模塊的任何一項重要性能。本系統是用于火箭和噴氣式飛機的噪聲測量，這些應用具有更高的性能要求。

　　火箭和噴氣式飛機噪聲的高幅值特征識別是現階段的研究難點(diǎn)。這些噪聲源的近場(chǎng)存在激波，激波上升時(shí)間快、含有重要的高頻成分，因而需要采用高帶寬的測量系統。此外，聲音信號幅值隨著(zhù)頻率和發(fā)動(dòng)機工況不斷變動(dòng)，這要求測量系統擁有一個(gè)較大的動(dòng)態(tài)范圍。

　　利用PXI-446x模塊，基于PXI和筆記本電腦的系統提供了高度靈活的測量。另外，實(shí)時(shí)導出大量數據的能力使得陣列測量成為可能，因而在發(fā)動(dòng)機運行測試時(shí)能最大程度地發(fā)揮測量系統的潛能。

圖6. F-16噴氣式飛機噪聲測量