使用NI LabVIEW和PXI進行噪聲源特征識別

　　第二種方案是采用近場線性陣列，我們使用它來研究風扇噪聲源附近噪聲的音調和穩(wěn)定性。線性陣列包括23個四分之一英寸的GRAS麥克風，如圖5.所示間隔半英寸安裝布置。然后在機箱面上方手動步進陣列，步進間隔為四分之一英寸或半英寸，從而繪制出二維聲壓場。由于風扇正上方的麥克風因空氣流動產生了附加噪聲，因此二維壓力場繪圖時只采用氣流外部的麥克風。圖5.中還可以看見四個小圓形揚聲器，它們用于對聲場進行主動控制。主動控制啟用時，線性陣列可用于測定近聲場中產生的變化。

圖5. 用于近場風扇噪聲特征識別的線性陣列

      這些實驗方案帶來了一個新的問題—麥克風的標定。高精度測量要求頻繁的校準，對于高通道數(shù)應用而言這十分耗時。為了簡化這一過程，我們?yōu)镻XI系統(tǒng)開發(fā)了一套“靈活”的麥克風標定方法。在標定過程中，只需一個研究人員首先啟動控制室內筆記本上的程序，然后帶著標定器進入隔音室。軟件同步從所有活躍通道快速采集數(shù)據(jù)并利用LabVIEW中的頻率/幅值檢測VI搜索數(shù)據(jù)獲得有效的標定信號(250或1000Hz)。這個過程在程序循環(huán)內不斷進行直至檢測到一個麥克風通道的有效標定信號。一旦確定通道，研究人員可以使用NI信號和振動工具包內的SVL標定麥克風VI標定該通道。

　　消聲室的一個LED確保研究人員獲知標定狀態(tài)(見圖2. 中的紅白線纜)。LED由PXI-4461模塊的模擬輸出以LabVIEW中生成的12V方波直接驅動。方波脈沖的頻率和持續(xù)時間告知研究人員標定是否順利運行。這一標定過程十分有效，現(xiàn)在一個研究員可以用5分鐘左右的時間標定完23個麥克風。而楊百翰大學的其他數(shù)據(jù)采集平臺上標定同樣數(shù)目的麥克風通常需要兩個人且花費時間更長。LabVIEW程序使得頻繁標定變得更加簡單方便。

　　開發(fā)應用程序

　　聲學研究小組使用PXI系統(tǒng)只花費了幾個月時間就將風扇噪聲特征識別系統(tǒng)開發(fā)完畢。然而，這些測量并不需要PXI-466x模塊的任何一項重要性能。本系統(tǒng)是用于火箭和噴氣式飛機的噪聲測量，這些應用具有更高的性能要求。

　　火箭和噴氣式飛機噪聲的高幅值特征識別是現(xiàn)階段的研究難點。這些噪聲源的近場存在激波，激波上升時間快、含有重要的高頻成分，因而需要采用高帶寬的測量系統(tǒng)。此外，聲音信號幅值隨著頻率和發(fā)動機工況不斷變動，這要求測量系統(tǒng)擁有一個較大的動態(tài)范圍。

　　利用PXI-446x模塊，基于PXI和筆記本電腦的系統(tǒng)提供了高度靈活的測量。另外，實時導出大量數(shù)據(jù)的能力使得陣列測量成為可能，因而在發(fā)動機運行測試時能最大程度地發(fā)揮測量系統(tǒng)的潛能。

圖6. F-16噴氣式飛機噪聲測量