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)的近場聲全息和掃描測量系統(tǒng)

　　挑戰(zhàn)：開發(fā)一個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聲全息(NAH)系統(tǒng)，以提供模型修正和對比，評估噪聲控制設(shè)備性能以及預(yù)測地面維護人員的狀況和社區(qū)受到的噪聲影響。

　　解決方案：開發(fā)一個基于NI PXI動態(tài)信號采集(DSA)設(shè)備的高性價比的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有良好的便攜性、靈活性、可擴展性和高精度等優(yōu)勢;通過增加數(shù)據(jù)采集通道數(shù)和移動麥克風(fēng)陣列可擴大被測區(qū)域并縮短測量時間，同時將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(jié)合在一起。

　　“利用LabVIEW軟件的靈活性，我們能夠定制監(jiān)控與數(shù)據(jù)驗證功能。”

　　為什么空軍研究實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(qū)都帶來高強度的噪聲。因此，美國國防部投資開發(fā)高級建模工具用于噪聲抑制技術(shù)和對社區(qū)噪聲影響的研究。要讓這些工具實現(xiàn)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(qū)域進行特征采集。近場聲全息系統(tǒng)(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。

　　空軍研究實驗室選擇了藍嶺調(diào)研咨詢公司(BRRC)開發(fā)創(chuàng)新的測量和分析方法，對噴氣引擎中發(fā)出的噪聲進行特征提取和映射。BRRC是一家聲學(xué)工程咨詢公司，專攻解決重要的噪聲和振動挑戰(zhàn)，其中包括聲音和噪聲源測量、通用與專用建模、音景和運輸噪聲可視化、室外警報系統(tǒng)設(shè)計以及旋轉(zhuǎn)機器監(jiān)視。BRRC與楊百翰大學(xué)(BYU)聲學(xué)研究組合作開發(fā)了這一應(yīng)用。

　　使用NAH的挑戰(zhàn)

　　使用NAH進行大型噴流環(huán)境的特征處理和測量矩陣的開發(fā)給工作帶來了多個技術(shù)和后勤難題。對軍用噴氣飛機的近場進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，測量需要涵蓋整個噴流長度。NAH系統(tǒng)還必須是半便攜式的，因為軍用噴氣飛機可以進行靜態(tài)大功率引擎高速運轉(zhuǎn)的的地點是有限的。

　　圖2：一架F-22啟動一架F-22飛機的燃燒器后，使用NAH進行地面引擎運轉(zhuǎn)測量

　　這個通道測試裝置的一個重要要求是簡化系統(tǒng)設(shè)計，將啟動時間和成本降到最低。為了測量的空間大小足夠?qū)φ麄€噴氣噪聲來源進行特征采集，同時盡可能減少麥克風(fēng)使用數(shù)量，我們提出了使用基于掃描的麥克風(fēng)陣列結(jié)合靜止參考麥克風(fēng)的方案。