[發明專利]一種基于遠場聲壓級變化的結冰厚度測量方法及系統

有效

• 申請號: 202210807810.2
• 申請日: 2022-07-11
• 公開（公告）號: CN114877837B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 肖春華;車兵輝;馬帥;張遜;岳廷瑞
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心低速空氣動力研究所
• 主分類號: G01B17/02
• 分類號: G01B17/02;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 四川中代知識產權代理有限公司 51358
• 代理人: 王鴻

本發明適用于結冰探測技術領域，提供了一種基于遠場聲壓級變化的結冰厚度測量方法及系統，在待測物面周圍布置環形麥克風陣列，用于測量待測物面周圍的遠場噪聲；開啟試驗，獲取來流速度和來流攻角，以及結冰前后環形麥克風陣列采集到的聲壓；根據結冰前后環形麥克風陣列采集到的聲壓計算平均總聲壓級變化；將來流速度、來流攻角和平均總聲壓級變化帶入經過訓練的神經網絡模型，得到待測物面的結冰厚度。采用本發明的方法，相對于現有技術，所測量的參數容易獲得，方法簡單方便快捷，并且經過試驗驗證，測量的結冰厚度精度較高。

技術領域

本發明涉及結冰探測技術領域，尤其是涉及一種基于遠場聲壓級變化的結冰厚度測量方法及系統。

背景技術

當飛機在有結冰氣象條件的大氣云層中飛行時，通常會遇到結冰現象，尤其是機翼和尾翼前緣表面。結冰通常會改變氣動表面形狀，從而導致機翼和尾翼等關鍵部件氣動性能和穩定性的下降，嚴重影響了飛行安全。由于飛行安全的重要性，結冰的相關研究可以追溯到20世紀20年代，至今已有百年歷史，并且已經成為當今非常重要的研究領域。

通過風洞試驗來研究飛行器模型表面的結冰情況，是結冰研究的重要途徑，現有的飛行器模型表面的結冰厚度測量大多集中在實驗結束后的靜態測量，或者通過結冰云霧參數來推導計算。靜態測量的方式需要破壞結冰冰層，測量精度比較低，而通過結冰云霧參數來推導計算的方法中，由于結冰云霧參數多且獲取不易，給結冰厚度的計算帶來一定的困難，測量誤差很大。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明提供一種基于遠場聲壓級變化的結冰厚度測量方法及系統，基于待測物面上結冰厚度對遠場噪聲的影響，反向通過遠場噪聲的變化來推導待測物面上的結冰厚度，以此來完成待測物面的結冰厚度。

一種基于遠場聲壓級變化的結冰厚度測量方法，其特征在于：

S10. 在所述待測物面周圍布置環形麥克風陣列，用于測量待測物面周圍的遠場噪聲；

S20. 開啟試驗，獲取來流速度U和來流攻角α，以及結冰前后環形麥克風陣列采集到的聲壓；

S30. 根據結冰前后環形麥克風陣列采集到的聲壓計算平均總聲壓級變化ΔOASPL；

S40. 將來流速度U、來流攻角α和平均總聲壓級變化ΔOASPL帶入經過訓練的神經網絡模型，得到待測物面的最大結冰厚度h。

進一步地，所述的環形麥克風陣列中，N個麥克風均勻布置，并且陣列的中心與待測物面的駐點重合。

進一步地，所述的神經網絡模型為以平均總聲壓級變化ΔOASPL、來流速度U和來流攻角α為輸入值，以最大結冰厚度h為輸出值的預測模型。

進一步地，所述預測模型為：

；

其中，Y為輸出值，X為輸入值，W₁是輸入層至隱層的連接權值，W₂是隱層至輸出層連接權值，B₁是隱層閾值，B₂是輸出層閾值，tansig是激活函數：

，