[實用新型]閉口風洞聲學試驗用噪聲源定位陣列

有效

• 申請號: 201420559610.0
• 申請日: 2014-09-20
• 公開（公告）號: CN204044353U
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 姜濤;邵天雙;陳寶;李元首;張雪
• 申請（專利權）人: 中國航空工業空氣動力研究院
• 主分類號: G01S5/22
• 分類號: G01S5/22;G01H11/06;G01M9/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種航空聲學測量技術，具體涉及一種閉口風洞聲學試驗用噪聲源定位陣列。

背景技術

航空聲學相位陣列為航空聲學的研究和發展增添了強有力的測量能力。數十年間相位陣列已在電磁波、地震波和聲波傳播的測量領域得到應用。近年來隨著要了解和控制飛機噪聲的要求逐步增加，很多航空聲學試驗設施中已經運用了相位陣列技術，例如波音低速航空聲學風洞(Boeing?Low?Speed?Aeroacoustie?Facility)，德國-荷蘭的大型低速風洞設施(German-Dutch?Wind?Tunnel?Large?Low-Speed?Facility)。這些航空聲學設施大多都是為進行聲學試驗而設計的開口式風洞。具有封閉實壁的低速閉口風洞環境式根據空氣動力試驗的思想設計的，具有混響特性，在此環境下進行聲學試驗幾乎是不可能的。為了在傳統上只能進行空氣動力試驗的環境中同時進行空氣動力學和聲學試驗，相陣陣列技術為此提供了可能。見Thomas?J.Mueller專著《Aeroacoustis?Measurements》，Springer，2001。在航空聲學測量中，如風洞試驗段為閉口試驗段時，傳聲器通常是暴露于氣流中與洞壁平齊安裝的，因此傳聲器探測到的結果不僅僅是聲壓擾動，同時還包含由湍流邊界層引起的流體壓力脈動。同時，航空聲學試驗多數是縮比模型，根據聲學相似理論，在實際測量中需要測量很寬的頻率范圍，并且對陣列的動態范圍也有要求。

實用新型內容

為了解決上述問題，本實用新型公開一種閉口風洞聲學試驗用噪聲源定位陣列。

本實用新型所采用的技術如下：

一種閉口風洞聲學試驗用噪聲源定位陣列，包括主框架、多個傳聲器安裝座、多個傳聲器和面板，主框架為矩形，主框架的平面向風洞試驗段壁內側凹陷，凹陷部位覆蓋張緊的纖維布從而形成面板，多個傳聲器安裝座固定安裝在面板上，傳聲器固定安裝在傳聲器安裝座上，傳聲器安裝座與傳聲器絕緣，多個傳聲器組成傳聲器陣列；纖維布張緊后與風洞試驗段內壁齊平。

本實用新型還具有如下技術特征：

1、如上所述的傳聲器陣列為多臂螺旋線陣列。

2、如上所述的分別用4個直角壓片將纖維布壓緊在主框架上。

本實用新型的優點主要有以下幾點：

1、采用符合最優陣列設計準則的螺旋線形陣列，在1kHz-40kHz頻率范圍內具有12dB的動態范圍，有效抑制旁瓣級，避免空間混淆；

2、使閉口風洞進行噪聲源定位試驗成為可能；

3、傳聲器陣列可靠性高，可重復使用，對傳聲器等敏感貴重器件有效保護。

附圖說明

圖1為多臂螺旋陣列110陣元圖；

圖2為傳聲器裝配圖；

圖3為主框架裝配圖；

圖4為主框架側視結構圖；

圖5為面板結構圖。

具體實施方式

實施例1

本實施例公開一種閉口風洞聲學試驗用110陣元的多臂螺旋噪聲源定位陣列，在1kHz到40kHz的頻率寬度上獲得12dB的陣列動態范圍，同時滿足閉口風洞試驗的特殊需求。技術方案：

(1)陣列板設計

為了滿足在閉口風洞中的特殊應用，對陣列板進行了有針對性的設計。

(1.1)陣列板強度的要求

在閉口風洞試驗段中要用帶有傳聲器的陣列板替換一塊或幾塊風洞壁板，必須使陣列板的結構強度符合風洞設計規范要求。為了便于陣列板的拆卸、安裝，現選用材質輕而強度較高的鋁板。

(1.2)傳聲器安裝的要求

傳聲器安裝是陣列板設計及構成的最重要問題，對于成百的傳聲器來說，需要經常檢查，因此要求傳聲器易拆卸。為了減少損壞風險，最好是在風洞中安裝完陣列板后再安裝傳聲器。為了降低傳聲器上的流動噪聲，必須要盡可能齊平的安裝傳聲器。要避免形成坑穴或突起從而形成渦，產生不連續的音調噪聲。

要注意保證傳聲器和支撐結構間以及各傳聲器之間的電氣絕緣，選用了塑料絕緣材料來固定傳聲器，再把它固定在陣列板中。如圖2所示。

(1.3)氣流對聲學測量的影響

在閉口風洞中，由于傳聲器陣列要安置在洞壁上，會受到氣流的影響，為了盡可能地減弱其影響，在陣列表面貼附纖維布，纖維布拉緊之后與試驗段內壁齊平。為了安裝與拆卸的方便，把纖維布設計成類似于“紗窗”形式，采用鋁質材料制作框架，纖維布在框架上拉緊齊平。

實施例2

一種閉口風洞聲學試驗用噪聲源定位陣列，包括主框架5、110個傳聲器安裝座3、110個傳聲器1和面板4，主框架5為矩形，主框架5的平面向風洞試驗段壁內側凹陷，凹陷部位覆蓋張緊的纖維布形成面板4，傳聲器安裝座3固定安裝在面板4上，傳聲器1通過螺母2固定安裝在傳聲器安裝座3上，多個傳聲器1組成傳聲器陣列。主框架5安裝完面板4后與洞體內壁齊平，內外壓差可以忽略不計，因此主框架5所承受的載荷較小，主要是自身的重力載荷，由于主框架需要現場安裝，并且尺寸較大，為降低重量采用鋁板及鋁型材拼接。纖維布張緊后與試驗段內壁齊平，因此設計將纖維布張緊的框架，將纖維布張緊在單獨可拆卸的框架上形成一個面板，在安裝陣列架主框架時先不安裝面板，以防止操作過程中將面板上的纖維布破壞，安裝完陣列架主框架后，將面板安裝上。面板的結構如圖5所示，采用直口型結構，利用4個壓片將纖維布壓緊在矩形的主框架5上，框架上有直口，防止纖維布變松。如圖3所示，傳聲器1通過傳聲器安裝座3安裝在主框架5的面板4上，組成傳聲器陣列，傳聲器1在面板4上的位置坐標見圖1所示。如圖2所示，傳聲器1安裝高度可調，并且傳聲器安裝座3具有絕緣性，因此安裝座材料選用尼龍，同時具有質量輕的優勢。傳聲器安裝座3底部采用直口形式與面板4連接，可以保證較好的位置精度，傳聲器的夾緊通過螺母的旋轉使安裝座的中心孔變小的方式實現，該方式可以很方便的將傳聲器固定在陣列架平板上，并且可以快速實現傳聲器高度的調整。