文档介绍：摘要
航空声学风洞是开展气动声学研究的重要平台。为保证我国首座大型低速航空声学风洞尽快形成正式的试验能力,本研究构建了一套以相控传声器阵列、多路并行数据采集设备和测量处理软件为核心的声学测量系统。
本文介绍了课题研究的背景和来源,论述了当前国内外开展气动声学试验的现状,并对当前气动声学测量仪器的现状进行了说明,为本课题的研究指明了方向。然后以波束形成技术为基础,推导出评价相控阵列性能的关键技术指标,并分析了测量条件对阵列分辨率和动态范围的影响。依据实际测量的需求,仿真分析了多种阵形结构的性能特点。在理论分析的基础上,成功设计并加工了一台由 140 只传声器构成的大型多臂螺旋形相控阵列。以测试对象和技术指标为依据,分析了气动声学试验对传声器和数据采集设备的特殊要求,并结合当今测试测量领域的前沿技术,构建了高达 256 通道的分布式并行数据采集系统。设计了用于扣除风洞背景噪声的频谱相减法,可以得到指定带宽内的气动噪声能量。同时分析了射流剪切层对气动噪声源识别定位的影响,并给出了相应的修正方法。对测量处理软件的开发进行了详细地说明:利用即插即用的测试技术,实现了软件对传声器信息的自动识别;设计了功能完善的系统校准功能,保证测试结果的准确性和可靠性;开发了基于 TCP 技术的联机运行功能,实现了系统的自动化运行;设计了完善的系统运行状态监视与故障诊断流程,提高了系统的可靠性和安全性; 设计了以 TDMS 技术为基础的数据存储方案,实现了海量数据的规范化管理和快速查询;开发了功能完善的数据处理软件,实现了试验数据的快速处理、显示与保存。
最后,以 ×4m 航空声学风洞为试验平台,开展了一期气动声学验证性试验。考察了声学测量系统的实际应用与运行状况,得到了满意的结果。
关键词:航空声学风洞,声学测量系统,相控传声器阵列,数据采集系统,测量处理软件
ABSTRACT
Aeroacoustic wind tunnel is the important platform of aeroacoustic study. In order to ensure our country's the first large-scale low-speed aeroacoustic wind tunnel to obtain the ability to carry out the aeroacoustic test as soon as possible, our research builded an acoustic measurement posing of phased microphone array, multi-channels parallel data acquisition equipment and measurement processing software.
In the thesis, we introduced the background and origin of our research, and discussed the current research status of aeroacoustic test both at home and abroad. Meanwhile, we also studied the present status of aeroacoustic measurement instrument, which pointing out the direction for our research. Then, basing on the beamforming, we deduced the key technology index of evaluating the array's performance, and analyzed how the measuring condition affected array's resolution and dynamic range. According to the demand of the actual measurement, we analyzed the performance characteristics of variety array's structure. Basing on the theoretical analysis, we essfully designed and processed a large multi-arm spiral phased posing of 140 microphones. Then, basing on the test object and tech