CN104751835B - 一种旋转声源发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种声源发生装置,适用于航空发动机风扇噪声研究用的旋转声源发生装置，包括通过导线串行连接的多通道信号发生器、功率放大器、发声装置，所述多通道信号发生器设置至少两个输出端口，输出端口导线连接单个功率放大器,所述功率放大器单线连接扬声器，并设置有扬声器夹具夹持固定所述扬声器，所述扬声器螺纹连接波导管的一端，波导管的另一端通过法兰连接模拟管道，所述模拟管道为圆筒状结构，所述波导管环状均匀排列于所述模拟管道上。本发明提供的声源发生装置可替代风扇叶片通过频率或叶片通过频率谐波频率的噪声，结构简单，不仅可以降低试验成本，而且提高了试验的准确度和效率。

Description

一种旋转声源发生装置

技术领域

本发明涉及一种声源发生装置，具体而言涉及一种旋转声源发生装置。

背景技术

从传播途径上控制风扇噪声是一种有效的降低发动机噪声的方法，必须有具有风扇噪声特性的声源。目前解决风扇声源的途径有两个：一种是以发动机驱动风扇做声源，这种方法需要发动机及整个配套装置，试验装置极其复杂，研究成本高；另一种是电动机驱动风扇形成声源，这种形式也比较复杂，而且增加了电机噪声，对电机要有专门的隔声设施，研究成本过高。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有风扇降噪试验中风扇声源处理成本高或者引入额外噪声、效率低的不足，提供一种结构简单合理、可降低试验成本、提高工作效率的旋转声源发生装置。

本发明的目的通过如下技术方案实现：一种旋转声源发生装置，其特征在于：包括通过导线串行连接的多通道信号发生器、功率放大器、发声装置，所述多通道信号发生器设置至少两个输出端口，输出端口导线连接单个功率放大器,所述功率放大器单线连接扬声器，并设置有扬声器夹具夹持固定所述扬声器，所述扬声器螺纹连接波导管的一端，波导管的另一端通过法兰连接模拟管道，所述模拟管道为圆筒状结构，所述波导管环状均匀排列于所述模拟管道上；研究过程中所需扬声器的数量与目标周向阶数之间的关系式为

N≥2(m+1)

其中，N为扬声器的数量、m为周向模态阶数。

优选的是，所述多通道信号发生器产生信号源通过输出端口传至功率放大器，其所产生的信号频率相同、功率相同、相位差恒定。

上述任一方案中优选的是，研究过程中相邻扬声器之间产生的声波信号的相位差与周向模态阶数、扬声器数量之间的关系式为

其中，为相邻扬声器之间产生的声波信号的相位差，m为周向模态阶数，N为扬声器的数量。

上述任一方案中优选的是，所述多通道信号发生器的输出端口、所述功率放大器、所述扬声器的数量相同并标记序号、一一对应连接。

上述任一方案中优选的是，所述多通道信号发生器的输出端口的数量、所述功率放大器的数量、所述扬声器的数量根据研究的最大周向模态阶数而定。

上述任一方案中优选的是，根据研究的周向模态阶数确定相位差，从而确定相应序号的所述多通道信号发生器的输出端口、所述功率放大器、所述扬声器的开启/关闭。

上述任一方案中优选的是，所述扬声器夹具为环状结构，所述模拟管道设置于所述扬声器夹具的内侧。

本发明所提供的旋转声源发生装置的有益效果在于，通过简单的结构实现旋转模态噪声进而模拟风扇噪声源，通过控制多通道信号发生器的输出端口、功率放大器、扬声器的数量使设备产生满足研究不同周向模态阶数的声源，简化了试验设备、操作更简便，降低了试验成本，提高了试验效率。

附图说明

图1是本发明提供的旋转声源发生装置的一优选实施例的示意图。

图2是按照发明的旋转声源发生装置的图1所示实施例的局部结构示意图。

附图标记：

1-扬声器、2-扬声器夹具、3-波导管、4-模拟管道、5-功率放大器、6-多通道信号发生器。

具体实施方式

为了更好地理解按照本发明方案的旋转声源发生装置，下面结合附图对本发明的旋转声源发生装置的一优选实施例作进一步阐述说明。

航空发动机工作在不同的工况下，对应于风扇不同的转速、不同的叶片通过频率。风扇噪声主要噪声分量是叶片通过频率及其谐波频率下的对应的旋转模态噪声。本发明提供的旋转声源发生装置用环状排列的固定扬声器发声，在模拟管道内形成旋转模态噪声。不同频率根据扬声器发声频率决定，不同模态根据扬声器个数和扬声器之间的噪声相位差决定。

本发明提供的旋转声源发生器包括通过导线串行连接的多通道信号发生器、功率放大器、发声装置，所述多通道信号发生器设置至少两个输出端口，输出端口导线连接单个功率放大器,所述功率放大器单线连接扬声器，并设置有扬声器夹具夹持固定所述扬声器，所述扬声器螺纹连接波导管的一端，波导管的另一端通过法兰连接模拟管道，所述模拟管道为圆筒状结构，所述波导管环状均匀排列于所述模拟管道上。

沿模拟管道周向布置的扬声器以均匀方式布置可以实现相同数量扬声器最大旋转模态噪声的模拟，而较小旋转模态噪声当然可以通过多个扬声器和合理的相位差实现。根据最大要求旋转模态数确定扬声器数目、功率放大器数目和多通道信号发生器输出端口数目。根据实际要求的旋转模态数确定需要开放的扬声器序号、功率放大器序号、多通道信号发生器输出端口序号和多通道信号发生器不同输出端口间的相位差。多通道信号发生器产生要求信号，经功率放大器放大后传递至扬声器，扬声器发声经波导管传至模拟管道内表面，内表面同一周向平面多个位置同时发声形成要求的旋转模态。

现以一能够同时实现周向15阶模态和周向7阶模态的的旋转声源发生装置为实施例对本发明的技术方案做出更详细的说明。

根据最大周向模态数15，通过关系式N≥2(m+1)可知需要32个扬声器、32个功率放大器和多通道信号发生器上32个输出端口。实现15阶模态需要所有的扬声器、功率放大器和多通道信号发生器输出端口，扬声器沿模拟管道周向均布。通过关系式可知多通道信号发声器输出端子间的相位差为168.75°。实现7阶模态至少需要16个扬声器，此时可以用32个扬声器，这样根据关系式多通道信号发声器输出端口间的相位差为78.75°，该状态下多通道信号发生器输出端口序号及初始相位如下表：

同样可以用16个扬声器，只要在原多通道信号发生器上每隔一个输出端口选取一个，同时开启与选取的多通道信号发生器相连接的功率放大器和扬声器，这样根据关系式多通道信号发声器所选用的相邻输出端口之间的相位差为157.5°。

本发明提供的一种旋转声源发生装置通过简单结构实现旋转模态噪声进而模拟风扇噪声源，便于周向模态数目和频率的转换，提高了试验效率，降低了试验成本。

以上结合本发明的具体实施例做了详细描述，但并非是对本发明的限制，例如发明提供的旋转声源发生装置多通道信号发生器上信号输出端口的数量等，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改均属于本发明的技术范围，还需要说明的是，按照本发明的旋转声源发生装置技术方案的范畴包括上述各部分之间的任意组合。

Claims (7)

1.一种旋转声源发生装置，其特征在于：包括通过导线串行连接的多通道信号发生器、功率放大器、发声装置，所述多通道信号发生器设置至少两个输出端口，输出端口导线连接单个功率放大器,所述功率放大器单线连接扬声器，并设置有扬声器夹具夹持固定所述扬声器，所述扬声器螺纹连接波导管的一端，波导管的另一端通过法兰连接模拟管道，所述模拟管道为圆筒状结构，所述波导管环状均匀排列于所述模拟管道上；研究过程中所需扬声器的数量与目标周向阶数之间的关系式为

N≥2(m+1)

其中，N为扬声器的数量、m为周向模态阶数。

2.如权利要求1所述的旋转声源发生装置，其特征在于：所述多通道信号发生器产生信号源通过输出端口传至功率放大器，其所产生的信号频率相同、功率相同、相位差恒定。

3.如权利要求1所述的旋转声源发生装置，其特征在于：研究过程中相邻扬声器之间产生的声波信号的相位差与周向模态阶数、扬声器数量之间的关系式为

其中，为相邻扬声器之间产生的声波信号的相位差，m为周向模态阶数，N为扬声器的数量。

4.如权利要求2所述的旋转声源发生装置，其特征在于：所述多通道信号发生器的输出端口、所述功率放大器、所述扬声器的数量相同并标记序号、一一对应连接。

5.如权利要求4所述的旋转声源发生装置，其特征在于：所述多通道信号发生器的输出端口的数量、所述功率放大器的数量、所述扬声器的数量根据研究的最大周向模态阶数而定。

6.如权利要求5所述的旋转声源发生装置，其特征在于：根据研究的周向模态阶数确定相位差，从而确定相应序号的所述多通道信号发生器的输出端口、所述功率放大器、所述扬声器的开启/关闭。

7.如权利要求1所述的旋转声源发生装置，其特征在于：所述扬声器夹具为环状结构，所述模拟管道设置于所述扬声器夹具的内侧。