航空声学风洞声学测量系统研究与实现

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1、航空声学风洞声学测量系统研究与实现重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：卢翔宇指导老师：柏林教授专业：机械电子工程学科门类：工学重庆大学机械学院二〇一五年四月TheResearchandRealizationofAcousticMeasurementSysteminAeroacousticWindTunnelAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterof

2、EngineeringByLuXiangyuSupervisedbyProf.BoLinSpecialty:MechatronicalEngineeringCollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,China.April,2015中文摘要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

3、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

4、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TDM

5、S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5.5m×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I英文摘要ABSTRACTAeroacousticwindtunnelistheimportantplatformofaeroacousticstudy.In

6、ordertoensureourcountry'sthefirstlarge-scalelow-speedaeroacousticwindtunneltoobtaintheabilitytocarryouttheaeroacoustictestassoonaspossible,ourresearchbuildedanacousticmeasurementsystemcomposingofphasedmicrophonearray,multi-channelsparalleldataacquisiti

7、onequipmentandmeasurementprocessingsoftware.Inthethesis,weintroducedthebackgroundandoriginofourresearch,anddiscussedthecurrentresearchstatusofaeroacoustictestbothathomeandabroad.Meanwhile,wealsostudiedthepresentstatusofaeroacousticmeasurementinstrument

8、,whichpointingoutthedirectionforourresearch.Then,basingonthebeamforming,wededucedthekeytechnologyindexofevaluatingthearray'sperformance,andanalyzedhowthemeasuringconditionaffectedarray'sresolutionanddynamicrange.Accordingtothedemandofth