[实用新型]闭口风洞声学试验用噪声源定位阵列

说明书

技术领域

本发明涉及一种航空声学测量技术，具体涉及一种闭口风洞声学试验用噪声源定位阵列。

背景技术

航空声学相位阵列为航空声学的研究和发展增添了强有力的测量能力。数十年间相位阵列已在电磁波、地震波和声波传播的测量领域得到应用。近年来随着要了解和控制飞机噪声的要求逐步增加，很多航空声学试验设施中已经运用了相位阵列技术，例如波音低速航空声学风洞(Boeing Low Speed Aeroacoustie Facility)，德国-荷兰的大型低速风洞设施(German-Dutch Wind Tunnel Large Low-Speed Facility)。这些航空声学设施大多都是为进行声学试验而设计的开口式风洞。具有封闭实壁的低速闭口风洞环境式根据空气动力试验的思想设计的，具有混响特性，在此环境下进行声学试验几乎是不可能的。为了在传统上只能进行空气动力试验的环境中同时进行空气动力学和声学试验，相阵阵列技术为此提供了可能。见Thomas J.Mueller专著《Aeroacoustis Measurements》，Springer，2001。在航空声学测量中，如风洞试验段为闭口试验段时，传声器通常是暴露于气流中与洞壁平齐安装的，因此传声器探测到的结果不仅仅是声压扰动，同时还包含由湍流边界层引起的流体压力脉动。同时，航空声学试验多数是缩比模型，根据声学相似理论，在实际测量中需要测量很宽的频率范围，并且对阵列的动态范围也有要求。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型公开一种闭口风洞声学试验用噪声源定位阵列。

本实用新型所采用的技术如下：

一种闭口风洞声学试验用噪声源定位阵列，包括主框架、多个传声器安装座、多个传声器和面板，主框架为矩形，主框架的平面向风洞试验段壁内侧凹陷，凹陷部位覆盖张紧的纤维布从而形成面板，多个传声器安装座固定安装在面板上，传声器固定安装在传声器安装座上，传声器安装座与传声器绝缘，多个传声器组成传声器阵列；纤维布张紧后与风洞试验段内壁齐平。

本实用新型还具有如下技术特征：

1、如上所述的传声器阵列为多臂螺旋线阵列。

2、如上所述的分别用4个直角压片将纤维布压紧在主框架上。

本实用新型的优点主要有以下几点：

1、采用符合最优阵列设计准则的螺旋线形阵列，在1kHz-40kHz频率范围内具有12dB的动态范围，有效抑制旁瓣级，避免空间混淆；

2、使闭口风洞进行噪声源定位试验成为可能；

3、传声器阵列可靠性高，可重复使用，对传声器等敏感贵重器件有效保护。

附图说明

图1为多臂螺旋阵列110阵元图；

图2为传声器装配图；

图3为主框架装配图；

图4为主框架侧视结构图；

图5为面板结构图。

具体实施方式

实施例1

本实施例公开一种闭口风洞声学试验用110阵元的多臂螺旋噪声源定位阵列，在1kHz到40kHz的频率宽度上获得12dB的阵列动态范围，同时满足闭口风洞试验的特殊需求。技术方案：

(1)阵列板设计

为了满足在闭口风洞中的特殊应用，对阵列板进行了有针对性的设计。

(1.1)阵列板强度的要求

在闭口风洞试验段中要用带有传声器的阵列板替换一块或几块风洞壁板，必须使阵列板的结构强度符合风洞设计规范要求。为了便于阵列板的拆卸、安装，现选用材质轻而强度较高的铝板。

(1.2)传声器安装的要求

传声器安装是阵列板设计及构成的最重要问题，对于成百的传声器来说，需要经常检查，因此要求传声器易拆卸。为了减少损坏风险，最好是在风洞中安装完阵列板后再安装传声器。为了降低传声器上的流动噪声，必须要尽可能齐平的安装传声器。要避免形成坑穴或突起从而形成涡，产生不连续的音调噪声。

要注意保证传声器和支撑结构间以及各传声器之间的电气绝缘，选用了塑料绝缘材料来固定传声器，再把它固定在阵列板中。如图2所示。

(1.3)气流对声学测量的影响

在闭口风洞中，由于传声器阵列要安置在洞壁上，会受到气流的影响，为了尽可能地减弱其影响，在阵列表面贴附纤维布，纤维布拉紧之后与试验段内壁齐平。为了安装与拆卸的方便，把纤维布设计成类似于“纱窗”形式，采用铝质材料制作框架，纤维布在框架上拉紧齐平。

实施例2

一种闭口风洞声学试验用噪声源定位阵列，包括主框架5、110个传声器安装座3、110个传声器1和面板4，主框架5为矩形，主框架5的平面向风洞试验段壁内侧凹陷，凹陷部位覆盖张紧的纤维布形成面板4，传声器安装座3固定安装在面板4上，传声器1通过螺母2固定安装在传声器安装座3上，多个传声器1组成传声器阵列。主框架5安装完面板4后与洞体内壁齐平，内外压差可以忽略不计，因此主框架5所承受的载荷较小，主要是自身的重力载荷，由于主框架需要现场安装，并且尺寸较大，为降低重量采用铝板及铝型材拼接。纤维布张紧后与试验段内壁齐平，因此设计将纤维布张紧的框架，将纤维布张紧在单独可拆卸的框架上形成一个面板，在安装阵列架主框架时先不安装面板，以防止操作过程中将面板上的纤维布破坏，安装完阵列架主框架后，将面板安装上。面板的结构如图5所示，采用直口型结构，利用4个压片将纤维布压紧在矩形的主框架5上，框架上有直口，防止纤维布变松。如图3所示，传声器1通过传声器安装座3安装在主框架5的面板4上，组成传声器阵列，传声器1在面板4上的位置坐标见图1所示。如图2所示，传声器1安装高度可调，并且传声器安装座3具有绝缘性，因此安装座材料选用尼龙，同时具有质量轻的优势。传声器安装座3底部采用直口形式与面板4连接，可以保证较好的位置精度，传声器的夹紧通过螺母的旋转使安装座的中心孔变小的方式实现，该方式可以很方便的将传声器固定在阵列架平板上，并且可以快速实现传声器高度的调整。