应用于运动声源的麦克风相阵列测量技术
作者单位：中国航天空气动力技术研究院
会议名称：《中国航空学会声学分会2020年度线上学术交流会》
会议日期：2020年
学科分类：08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术]
关 键 词：相阵列 时域Beamforming 运动声源 解多普勒效应
摘 要：麦克风相阵列气动噪声测试技术是民机气动噪声研究的重要手段。国外普遍利用相阵列测试技术开展民机气动噪声风洞试验和飞行试验研究。但风洞试验由于存在雷诺数效应、模型失真以及来流流场差异等问题,难以提供最真实、最具参考价值的噪声数据。因此气动噪声飞行试验仍然是机体气动噪声研究不可或缺的环节。本文针对气动噪声飞行试验中利用麦克风相阵列技术识别运动中的声源的难点,对时域Beamforming算法、解多普勒效应技术开展了研究,建立起适用于运动声源识别的相阵列技术。通过汽车携带声源验证试验,对测试技术进行了验证。在此基础上,开展了某无人机噪声飞行试验研究。1)通过数值仿真手段,验证了应用于运动声源的阵列数据处理算法,并分析了轨迹数据的三种误差对声源识别的影响:零点误差与漂移误差对声源识别的动态范围和分辨率的影响很小,但会引起与误差反向的声源位置偏移;随机误差对声源识别的动态范围和分辨率的影响很大。2)开展了地面验证试验,在汽车通过噪声测试中验证了应用于运动声源的阵列数据处理算法及测试系统的有效性。3)开展了某无人机噪声飞行试验研究,测量了起飞和500米低空平飞状态下的噪声,成功识别出螺旋桨及发动机的基频和倍频噪声源。阵列的分辨率随着声源高度增加变差,可通过增加阵列尺寸和麦克风数目提高分辨率和定位精度。无人机机身反射对定位结果的影响有待进一步研究。