CN105651533A - 一种机载空调系统测试装置和测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机载空调系统测试装置，包括：声音接收设备；以及声音处理设备，其中所述声音处理设备处理从所述声音接收设备采样的机载空调系统的运转噪声，评估机载空调系统的运转状态。

Description

一种机载空调系统测试装置和测试方法

技术领域

本发明涉及航空技术领域，特别地涉及一种机载空调系统测试装置和测试方法。

背景技术

机载空调系统直接影响到旅客乘坐飞机的舒适度。在飞机的日常维护工作中，特别是当机组报告空调出现问题以后，经常需要测试机载空调系统的工作状态。

现有的测试机载空调性能的最直接方法是采集飞机机载空调系统各个关键部位的温度，通过绘制逆卡诺图或者采用差法判定机载空调系统的运转性能。然而，温度测量法只是一种理想化的测试方法，因为这种方法需要在机载空调系统的各个关键部位安装温度传感器和电力线路和/或信号传输线路。在实际生产中，机载空调系统的各个关键点的管道错综盘曲，温度测量点非常难于接近。因此，得到准确的和标准化的测量结果是非常困难的。由于温度测量法不但温度采集系统布置难度大，而且温度传感器本身也需要维护，所以实施起来十分困难，在航空公司中并没有被广泛采用。

在实践中，如何方便地测试机载空调系统的性能成为一直以来都没有被解决的问题。

发明内容

针对以上技术问题，本申请提出了一种机载空调系统测试装置，包括：声音接收设备；以及声音处理设备，其中所述声音处理设备处理从所述声音接收设备采样的机载空调系统的运转噪声，评估机载空调系统的运转状态。

如上所述的装置，其中所述声音接收设备是独立麦克风或内建麦克风。

如上所述的装置，其中所述声音接收设备安置在所述机载空调系统的出风口或者机舱中。

如上所述的装置，其中所述声音接收装置采样所述机载空调系统不运转时的环境噪声。

如上所述的装置，其中所述声音处理设备利用所述环境噪声对所述运转噪声降噪。

如上所述的装置，其中所述声音处理设备将所述运转噪声与所述机载空调系统的标准噪声进行比较，确定所述运转噪声的变化。

如上所述的装置，其中所述声音处理设备评估机载空调系统的故障来源。

如上所述的装置，其中所述声音处理设备评估机载空调系统的故障原因。

如上所述的装置，其中所述声音处理设备分析所述机载空调系统的运转噪声的波形和/或频谱，提取所述机载空调系统中不同设备所对应的噪声的波形和/或频谱。

如上所述的装置，其中所述声音处理设备联合使用多个设备的噪声的波形和/或频谱来确定故障来源或故障原因。

如上所述的装置，其中所述声音处理设备评估所述机载空调系统中设备是否进入衰退期。

如上所述的装置，其中所述声音处理设备将所述运转噪声与所述机载空调系统的历史噪声进行比较。

如上所述的装置，其中所述声音处理设备分析所述机载空调系统的一个或多个设备运转噪声的波形和/或频谱的变化趋势的变化评估所述设备的是否进入衰退期。

如上所述的装置，其中所述声音处理设备评估所述设备发生故障的时间。

根据本发明的另一个方面，提供一种机载空调系统测试方法，包括：采样的机载空调系统的运转噪声；以及评估机载空调系统的运转状态。

如上所述的方法，进一步包括采样所述机载空调系统不运转时的环境噪声。

如上所述的方法，进一步包括利用所述环境噪声对所述运转噪声降噪。

如上所述的方法，进一步包括将所述运转噪声与所述机载空调系统的标准噪声进行比较，确定所述运转噪声的变化。

如上所述的方法，进一步包括评估机载空调系统的故障来源。

如上所述的方法，进一步包括评估机载空调系统的故障原因。

如上所述的方法，进一步包括分析所述机载空调系统的运转噪声的波形和/或频谱，提取所述机载空调系统中不同设备所对应的噪声的波形和/或频谱。

如上所述的方法，进一步包括联合使用多个设备的噪声的波形和/或频谱来确定故障来源或故障原因。

如上述的方法，进一步包括评估所述机载空调系统中设备是否进入衰退期。

如上所述的方法，进一步包括将所述运转噪声与所述机载空调系统的历史噪声进行比较。

如上所述的方法，进一步包括分析所述机载空调系统的一个或多个设备运转噪声的波形和/或频谱的变化趋势的变化评估所述设备的是否进入衰退期。

如上所述的方法，进一步包括评估所述设备发生故障的时间。

附图说明

下面，将结合附图对本发明的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：

图1是飞机机载空调系统结构的示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的机载空调系统测试装置的结构示意图；

图3是机载空调系统性能变化曲线的示意图；以及

图4是根据本发明的一个实施例的机载空调系统测试方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

机载空调系统有别于民用机载空调系统的关键点是系统中没有使用致冷剂。机载空调直接使用飞机发动机引气、APU引气或单独的压气机为机载空调系统提供高温高压空气作为做功介质和致冷介质。因为没有制冷剂，所以机载空调系统的致冷效率得到了提高。

图1是典型的三轮式机载空调系统的结构示意图。如图1所示，机载空调100包括初级热交换器101、次级热交换器102、压气机103和涡轮104。为了提高系统在例如地面的工况下的运行效率，机载空调系统还包括了一个风扇105。

来自例如飞机发动机的高温高压气体分别沿气体管路106和107输运。在管路106中的气体首先经过初级热交换器101，温度和压力有所降低；然后进入压气机103被压缩，重新变为高温高压气体。高温高压气体再次进入次级热交换器102中，温度和压力再次所有下降。接下来，在涡轮104中，气体绝热膨胀温度和压力都大幅度的下降(可达到零下10度)，成为冷却气体。冷却气体与来自管路107的高温气体混合，成为温度适宜的气体，再经过水分离器108除湿之后，进入机舱。

根据本发明的一个实例，测量机载空调系统进入机舱的出风口(如图1中位置A所示)温度，了解机载空调系统的整体性能。这个方法比较简单，然而，只能定性地了解机载空调系统的性能好坏，无法确定故障点。此方法可以作为本发明的机载空调测试方法的补充或者预测试方法。

图2是根据本发明的一个实施例的机载空调系统测试装置的结构示意图。如图2所示，机载空调系统测试装置200包括：声音接收设备201和声音处理设备202。声音接收设备201用来获取机载空调系统的运转噪声。声音处理设备202用来处理从声音接收设备201接收的机载空调系统的运转噪声，并确定机载空调系统的运转状态。根据本发明的一个实例，在机载空调系统发生故障的情况下，声音处理设备202确定故障的来源。

根据本发明的一个实施例，声音处理设备202分析机载空调系统的运转噪声的波形和/或频谱，根据波形和/或频谱的变化，确定机载空调系统的运转状态和/或故障来源。

在一个实例中，声音处理设备202将从声音接收设备201获得的机载空调系统的运转噪声的波形和/或频谱与运转正常的机载空调系统的运转噪声的波形和/或频谱，即标准的噪声波形和/或频谱，进行比较，得出波形和/或频谱的变化。举例而言，运转正常的机载空调系统的运转噪声的波形和/或频谱来自于同一飞机的刚刚安装后或正常运行了一段时间后的机载空调系统，或者来源于理论上的或者经过均值处理的噪声的波形和频谱。

根据本发明的一个实施例，声音处理设备202分析机载空调系统的运转噪声的波形和/或频谱，提取机载空调系统中不同设备所对应的噪声的波形和/或频谱，根据这些设备所对应的噪声的波形和/或频谱的变化来确定故障的来源。举例而言，气流流过热交换器时的气流声与压气机的噪声的频率就明显不同。再如，热交换器堵塞时压气机运转速度上升，压气机噪声的频率上升。而压气机自身的故障往往导致压气机运转速度下降，从而引起噪声频率下降。因此，根据压气机噪声频率的上升和下降也可以推断是热交换器还是压气机自身的故障。

根据本发明的一个实例，即使对于同一设备，例如压气机，叶片断裂与轴承磨损所引起噪声的波形和/或频谱的变化就是不同的。叶片断裂会导致压气机的噪声频率下降，波形振幅上升。而轴承磨损会导致压气机的噪声频率下降的同时，在高频区域出现新的高频噪声。因此，根据机载空调系统的设备所对应的噪声的波形和/或频谱的变化不但可以确定故障的来源，还可以确定故障的原因。

根据本发明的一个实例，根据机载空调系统中多个设备的噪声波形和/或频谱的变化联合确定故障的来源以及故障的原因。

根据本发明的一个实施例，声音接收设备201采集机载空调系统不运转时的环境噪声。声音处理设备202将机载空调系统的运转噪声与机载空调系统不运转时的环境噪声反向叠加，从而从机载空调系统的运转噪声中去除环境噪声的部分，最大可能地避免环境噪声的干扰。

机载空调系统中的噪声主要来源于涡轮、压气机和风扇。在机载空调系统运转时，由于这三个组件各不相同，所以它们的噪声都有着自己的特征波形和频谱。在去除环境噪声后，从剩余的噪声波形和频谱中很容易就能识别出来源于涡轮、压气机和风扇的噪声的特征波形和频谱。将涡轮、压气机和风扇的噪声的特征波形和频谱与标准的涡轮、压气机和风扇的噪声的特征波形和频谱进行比较，可以很容易发现涡轮、压气机和风扇的噪声的特征波形和频谱的变化。具体而言，将涡轮、压气机和风扇的噪声的特征波形和频谱与标准的涡轮、压气机和风扇的噪声的特征波形和频谱反向叠加而得出的剩余图谱就反映出涡轮、压气机和风扇的噪声的特征波形和频谱的变化。

如前所述，标准的涡轮、压气机和风扇的噪声的特征波形和频谱来源于同一飞机的刚刚安装后或正常运行了一段时间后的机载空调系统。当然，也可以采用同一机型的其他飞机刚刚安装后或正常运行了一段时间后的机载空调系统的噪声的特征波形和频谱，或者理论上的或者经过均值的噪声的特征波形和频谱。但是，显然来自于同一飞机的标准涡轮、压气机和风扇的噪声的特征波形和频谱更为准确。

根据本发明的一个实施例，声音接收设备201包括麦克风，特别是带有降噪功能的麦克风。举例而言，麦克风可以是普通的独立麦克风；设备的内建麦克风，例如笔记本电脑内建的麦克风；能采集的更宽音频范围的电容式麦克风；或者，能适于恶劣的测试现场环境。根据本发明的一个实例，声音接收设备201包括两个或两个以上的麦克风。

根据本发明的一个实施例，声音处理设备202可以实施为硬件电路。根据本发明的一个实例，声音处理设备202包括处理器203或其它处理装置。具体而言，声音处理设备202可以包括处理器、DSP、专用集成电路(ASIC)、FPGA或经设计以执行本文所述的功能的其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其任何组合来实施或执行。处理器可以是微处理器，但在替代方案中，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器的组合、一个或多个微处理器与DSP核心的联合，或任何其它此配置。

声音处理设备202包括存储媒体204，其包括随机存取存储器(RAM)、快闪存储器、只读存储器(ROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、寄存器、硬盘、可装卸磁盘、CD-ROM或所属领域中已知的任何其它形式的计算机可读媒体中。存储媒体可以耦合到处理器，使得处理器可从存储媒体读取信息并将信息写入到存储媒体。在替代方案中，存储媒体可与处理器成一体式。

根据本发明的一个实施例，声音接收设备201与声音处理设备202可以是各自分离的设备，以有线或者无线的方式通信。通信可以是单向的，即，声音接收设备201将接收到的噪声信号传输到声音处理设备202。通信也可以是双向的，声音处理设备202指示声音接收设备201的开始工作和停止工作，或唤醒声音接收设备201和使声音接收设备201进入休眠状态。

根据本发明的一个实例，声音接收设备201是一个无线麦克风，而声音处理设备202是包括如上的处理器和存储媒体的专用设备，例如手持设备。声音处理设备202也可以是笔记本电脑、平板电脑、手机、PDA、个人计算机、服务器等通用设备。或者，上述的通用设备通过运行能够完成声音处理设备202的功能的程序代码而成为用于机载空调测试的专用设备。无线麦克风与声音处理设备通过蓝牙、红外、Wifi、WLan等无线通信方式通信。

根据本发明的一个实例，作为声音接收设备201的无线麦克风可以安装到机载空调的出风口(例如图1中A所示的位置)，或者安装在机舱内靠近机载空调的位置，或者其他预先规定的位置(请详细描述可能安装的其他位置)。这一位置最理想与获得标准机载空调系统噪声的位置相同。

根据本发明的一个实施例，声音接收设备201与声音处理设备202整合在一起。举例而言，声音处理设备202可以是笔记本电脑而声音接收设备201是内建在声音处理设备202的麦克风。或者，机载空调系统测试装置200是一种手持装置，其内建有麦克风、处理器以及存储媒体。

图3是机载空调系统性能变化曲线的示意图。随着使用时间的增加，所有的机载空调系统性能都会逐渐变差，即衰退指数逐渐增加。机载空调系统性能的衰退指数比较稳定时，机载空调系统性能处于稳定期；当机载空调系统的性能衰退逐渐加快时，机载空调系统的性能进入衰退期；当超过某一个阈值时，机载空调系统的性能进入故障期，可能随时出现故障。当机载空调系统进入故障期后，既影响机载空调系统的使用，对服务质量产生不利后果；又容易产生非计划性的维修，造成航班的延误和停飞。现有技术中还没有手段可以对机载空调系统的性能是否进入衰退期进行检测。而本发明的某些实施例可以实现这种检测。

对于衰退期的检测有如下好处：第一，当机载空调系统处于衰退期时，发生故障的概率仍然非常低。如果选择在此时机对飞机进行检修，飞行安全和服务质量是可以得到保障的。第二，当检测到机载空调系统处于衰退期后，航空公司可以适时地安排对飞机的检修，从而避免了非计划的维修，减少飞机的延误。也同时避免了按硬时限进行检修时造成的检修成本的浪费。当然，本发明的实施例也可以适用于故障期的检测。

根据本发明的一个实施例，声音处理设备202分析一段时间内的机载空调系统的噪声变化，根据机载空调系统的噪声变化的趋势来确定机载空调处于稳定器、衰退期还是故障期。更进一步地，如果机载空调系统处于衰退期，估计机载空调系统可能发生故障的时间。多种方法可以用来判断机载空调系统是否已经从稳定期过渡到衰退期。例如，观察机载空调系统中一个设备的特征波形或频率的变化趋势。如果出现变化趋势的突然变化，例如振幅的突然加大或者频率的突然上升，则很有可能机载空调系统的这一设备已经进入了衰退期。

本发明采用了测量机载空调系统运行噪音波形和/或频谱的方法，不需要测试装置与机载空调系统有任何交联，就可以实现机载空调系统的性能测试。不但实施简便，而且成本低廉。而且，由于机载空调系统中的每个部件的运转噪声都有其特定的波形和频率特征，本测试方法不但可以测试出机载空调系统整体性能的好坏，还能检测出机载空调系统中的出现故障或性能衰退的设备，准确定位到故障所在。

图4是根据本发明的一个实施例的测试机载空调系统方法的流程图。如图4所述，测试方法4000包括：在步骤4010，安置用于接收机载空调系统噪声的麦克风。举例而言，麦克风可以安置在机载空调系统的出风口。如果可能，也可以安置在机载空调系统的内部，例如靠近压气机和热交换器的位置。如前所述，麦克风也可以安置在机舱内靠近机载空调系统的地方。这样可以使测试更为方便。

在步骤4020，接收机载空调系统不运转时的环境噪声。接收的环境噪声可以保存在存储媒体中。例如，录制的音频文件是可以存档为标准的wav或MP3格式文件。举例而言，录制的时间可以使5-10秒或者3-6分钟。对环境噪声的采样可以采用常规的软件，例如，Audition软件；也可以采用专门的软件。接下来，在步骤4030，将接收的环境噪声标准化。即，统一到相同的音频电平。这样，每一个测试结果都具有一个相对的标准参照，从而可以方便后续与标准的或历史的噪声波形和/或频谱进行比较。

同样地，在步骤4040，接收机载空调系统运转时的机载空调系统噪声。接收的机载空调系统噪声可以保存在存储媒体中。例如，录制的音频文件是可以存档为标准的wav或MP3格式文件。举例而言，录制的时间可以使5-10秒或者3-6分钟。对机载空调系统噪声的采样也可以采用常规的软件，例如，Audition软件；也可以采用专门的软件。接下来，在步骤4050，将接收的机载空调系统噪声标准化。即，统一到相同的音频电平。这样，每一个测试结果都具有一个相对的标准参照，从而可以方便后续与标准的或历史的噪声波形和/或频谱进行比较。

本领域技术人员应当理解，步骤4020和4030与步骤4040和4050的顺序不分先后。即，对环境噪声和机载空调系统噪声的采样不分先后，虽然先采样机载空调系统噪声的做法更为推荐。

在步骤4060，利用不运转时噪声对运转时的噪声进行降噪处理，滤除测试现场的环境噪音。具体而言，可以将采样的环境噪音与机载空调系统噪声的波形反向叠加，从而从机载空调系统噪声中去掉环境噪音的影响。

在步骤4070，将经过步骤4060降噪后的机载空调系统的噪声的波形和/或频谱与标准波形和/或频谱进行比较。在步骤4080，根据机载空调系统的噪声的波形和/或频谱相对于标准波形和/或频谱的变化来确定机载空调系统的整体性能是否正常。根据本发明的一个实例，在步骤4080中，也可以参考来自步骤4100的机载空调系统出风口的测量温度。

进一步地，如果机载空调系统的整体性能不正常，在步骤4090，根据机载空调系统的噪声的波形和/或频谱相对于标准波形和/或频谱的变化来确定机载空调系统的故障来源和故障原因。经过降噪处理得到的机载空调系统运转噪音的波形和/或频谱图携带了机载空调系统中各个设备的运转特性。例如，流过热交换器的气流声和流出压气机的气流声频率有显著差别。这会体现在频谱上具有一定的分离度。进一步地，也可以通过这种波形和/或频谱的变化来确定机载空调系统的故障原因。例如，热交换器堵塞时压气机运转速度上升，压气机声音频率上升。因此，可以判断机载空调系统的故障原因。

根据本发明的一个实例，步骤4090可以包括如下步骤：

a.从经过降噪处理得到的机载空调系统运转噪音的波形和/或频谱图中识别机载空调系统中设备的特征波形和/或频谱；例如气流流经热交换器的声音、压气机运转的声音、涡轮运转的声音和风扇运转的声音。

b.将机载空调系统中设备的特征波形和/或频谱与标准波形和/或频谱中对应设备的波形和/或频谱进行比较，得出机载空调系统中设备的噪声的振幅、频率等特征的变化模式；例如，振幅突然下降或者频率突然上升。

c.根据机载空调系统中设备的噪声的振幅、频率等特征的变化模式中的一个或几个，确定机载空调系统中出现故障来源和故障原因。由于很多故障可能引起连锁的反应，因此采用机载空调系统中几个设备的联合变化模式能够更为准确地定位故障来源和故障原因。

在本发明应用的一个实例中，将麦克风置于被测试飞机的机载空调系统出风口位置。开启被测机载空调系统，使其进入运转模式，待运转平稳开始录音每个工况录制一定时长(5～10秒)。然后，关闭机载空调系统，再次开始录制现场环境声音。接下来，将两次得到的音频文件进行标准化操作；然后，将录制的音频文件进行降噪处理。保存经过降噪处理后的波形文件和频谱文件，并经将得到的图形与标准图形进行对比分析，发现热交换器噪声频率降低，振幅降低，而压气机噪声的频率上升。由此，确定机载空调系统的热交换器可能堵塞。这是机载空调系统中最为常见的故障之一。

在步骤4110，将经过步骤4060降噪后的机载空调系统的噪声的波形和/或频谱与历史波形和/或频谱进行比较。在步骤4120，根据机载空调系统的噪声的波形和/或频谱相对于历史波形和/或频谱的变化来确定机载空调系统某一设备的变化趋势是否发生变化。

进一步地，如果机载空调系统的某一设备的变化趋势发生了变化，在步骤4130，根据机载空调系统的噪声的波形和/或频谱相对于历史波形和/或频谱的变化来确定机载空调系统的故障来源和故障原因。

经过降噪处理得到的机载空调系统运转噪音的波形和/或频谱图携带了机载空调系统中各个设备的运转特性。如果长期监控某一设备的噪声的变化趋势，就可以根据这种变化趋势的变化来判断该设备是否已经进入了衰退期。

根据本发明的一个实例，步骤4030可以包括如下步骤：

a.从经过降噪处理得到的机载空调系统运转噪音的波形和/或频谱图中识别机载空调系统中设备的特征波形和/或频谱；例如气流流经热交换器的声音、压气机运转的声音、涡轮运转的声音和风扇运转的声音。

b.将机载空调系统中设备的特征波形和/或频谱与历史波形和/或频谱中对应设备的波形和/或频谱进行比较，得出机载空调系统中设备的噪声的振幅、频率等特征的变化趋势；例如，振幅下降的速度或者频率上升的速度明显加快。

c.根据机载空调系统中设备的噪声的振幅、频率等特征的变化趋势中的一个或几个，确定机载空调系统中的该设备的变化趋势是否进入了衰退期。同样地，由于很多故障可能引起连锁的反应，因此采用机载空调系统中几个设备的联合变化模式能够更为准确地做出判断。

在步骤4140，估计设备发生故障的时间。如果机载空调系统中的某一设备已经进入了衰退期，则估计该设备可能发生故障的时间。

根据本发明的一个实例，步骤4140包括以下步骤：

a.确定设备发生故障时机载空调系统中一个或多个设备的特征噪声的振幅或频率的极限值；

b.根据该一个或多个设备噪声的振幅或频率的变化趋势外推振幅或频率的变化；

c.根据外推的结果，估计该一个或多个设备噪声的振幅或频率达到极限值的时间。

由此，本发明通过机载空调系统运转时的噪声来反映机载空调系统的性能，不但可以通过与标准噪声的波形和/或频谱比较实现机载空调系统的短期故障的检测也可以通过与历史噪声的波形和/或频谱比较实现长期健康的监控；并且本发明不需要在难以接触的机载空调系统的内部安装温度传感器，结构简单，可以方便地在飞机上实施。

为了更好获得地获得反映飞机空调运行时产生的噪声，减少背景噪声对于测量的影响，根据本发明的一个实施例，可以采取如下措施：

1.选择在机场比较安静的时间继续测量。例如：由于晚上起降的飞机、停场的飞机和车辆较少或没有，选择在夜晚进行测量能够降低部分环境噪声。

2.选择比较安静的地点进行测量。例如，在机库测量或者在飞机较少的小机场进行测量也可以减少外界的影响。

3.在关闭APU采取廊桥取电的情形下进行测量，去除APU运行的噪声。

4.将用于获取空调运行声音信号的声音获取装置布置在尽可能靠近空调的位置。根据本发明的一个实施例，麦克风可以布置在空调系统内部，以获得最为真实的空调运行的声音。为了更为方便地使用本发明的方法和装置，而不必对飞机本身进行改动的情况下，用于获取空调运行声音的麦克风可以布置在机腹下方的靠近空调排风口的位置。可选地，麦克风也可以布置在机腹下方靠近空调进风口的位置。当然，由于空调的进风口和排风口位置上相互靠近，因此，麦克风也可以布置在空调的进风口和排风口之间。

5.如本申请之前所介绍的，本发明的方法可以在不开空调的情况下首先进行背景噪声的测量；然后在测量完成后，其他条件不变的情况下，开启空调，进行空调运行噪声测量；然后在空调运行时的噪声测量结果中减去背景噪声测量的结果，从而得出降噪后的空调系统噪声。因为背景噪声一般是连续谱，在背景噪声测量后可以对其波形或频谱进行平滑化处理，以更为准确地仿真背景噪声的结果。

6.在非相同时间进行的多次测量中，要保持相同的基准状态。即，保持统一的空调状态，例如负载水平和温度要求等，以方便进行对比。根据本发明的一个实施例，必要的归一化处理也是可选的。

一般而言，空调系统的常见故障包括：

1.热交换器堵塞

2.压气机叶片出现异物附着

3.压气机叶片损伤或轴承损伤

4.压气机或者涡轮性能出现衰减。

根据本发明的一个实施例，本发明的方法和装置可以用于飞机空调系统的故障识别。举例而言，当空调系统的热交换器出现堵塞时，涡轮会出现超转，涡轮的转速增加，由于涡轮叶片与空气的摩擦而产生的噪声频率会上升。由于涡轮的旋转速度非常高，是空调系统噪声的主要来源，因此涡轮叶片与空气摩擦而产生的噪声识别度非常高。空调的另一个主要噪声来源是热交换器与空气摩擦产生的噪声，也具有高识别度。当热交换器出现堵塞时，热交换器与空气摩擦产生的噪声频率会下降，反映能量的振幅会升高。

如果压气机的涡轮叶片出现了异物附着，那么涡轮旋转的阻力会增加，涡轮叶片与空气的摩擦而产生的噪声频率会下降。如果异物是灰尘等细小的物质，噪声频率开始的下降不会非常明显。然而，随着时间的推移，灰尘等异物越来越多的情况下，噪声频率的下降就是可观察的。

如果异物附着影响了涡轮的高速旋转状态，涡轮的旋转会不稳定，涡轮叶片与压气机的壳体接近，而涡轮的空气轴承也会与其座体接近。这时在空调的噪声频谱中会出现低频的高能振动。如果这种不稳定的状态会持续变坏，涡轮叶片可能由于与壳体接触而产生损伤，或者，空气轴承与其支座接触而发生损伤。这时空调的噪声频谱中涡轮叶片与空气的摩擦而产生的噪声频率会降低，并出现高频高能的新噪声。本发明的方法能够通过噪声的波形和频谱识别出涡轮旋转的不稳定状态，从而避免出现涡轮叶片或者空气轴承的损伤，节省高额的维修费用。

如果压气机或者涡轮的性能下降，通常的情况是出现涡轮转速降低，从而引起空调的噪声频谱中涡轮叶片与空气的摩擦而产生的噪声频率会降低。然而，这是一个缓慢的过程，通过不同时间间隔的噪声频谱比较可以容易发现其衰减规律，从而在进入故障期之前对其进行维修。这种视情况进行维修的方式也能够节省很多的维修费用。

上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本发明公开的范畴。

Claims (26)

1.一种机载空调系统测试装置，包括：

声音接收设备；以及

声音处理设备，其中所述声音处理设备处理从所述声音接收设备采样的机载空调系统的运转噪声，评估机载空调系统的运转状态。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述声音接收设备是独立麦克风或内建麦克风。

3.如权利要求1所述的装置，其中所述声音接收设备安置在所述机载空调系统的出风口或者机舱中。

4.如权利要求1所述的装置，其中所述声音接收装置采样所述机载空调系统不运转时的环境噪声。

5.如权利要求4所述的装置，其中所述声音处理设备利用所述环境噪声对所述运转噪声降噪。

6.如权利要求1所述的装置，其中所述声音处理设备将所述运转噪声与所述机载空调系统的标准噪声进行比较，确定所述运转噪声的变化。

7.如权利要求1所述的装置，其中所述声音处理设备评估机载空调系统的故障来源。

8.如权利要求7所述的装置，其中所述声音处理设备评估机载空调系统的故障原因。

9.如权利要求7所述的装置，其中所述声音处理设备分析所述机载空调系统的运转噪声的波形和/或频谱，提取所述机载空调系统中不同设备所对应的噪声的波形和/或频谱。

10.如权利要求9所述的装置，其中所述声音处理设备联合使用多个设备的噪声的波形和/或频谱来确定故障来源或故障原因。

11.如权利要求1所述的装置，其中所述声音处理设备评估所述机载空调系统中设备是否进入衰退期。

12.如权利要求11所述的装置，其中所述声音处理设备将所述运转噪声与所述机载空调系统的历史噪声进行比较。

13.如权利要求12所述的装置，其中所述声音处理设备分析所述机载空调系统的一个或多个设备运转噪声的波形和/或频谱的变化趋势的变化评估所述设备的是否进入衰退期。

14.如权利要求13所述的装置，其中所述声音处理设备评估所述设备发生故障的时间。

15.一种机载空调系统测试方法，包括：

采样的机载空调系统的运转噪声；以及

评估机载空调系统的运转状态。

16.如权利要求15所述的方法，进一步包括采样所述机载空调系统不运转时的环境噪声。

17.如权利要求16所述的方法，进一步包括利用所述环境噪声对所述运转噪声降噪。

18.如权利要求16所述的方法，进一步包括将所述运转噪声与所述机载空调系统的标准噪声进行比较，确定所述运转噪声的变化。

19.如权利要求16所述的方法，进一步包括评估机载空调系统的故障来源。

20.如权利要求16所述的方法，进一步包括评估机载空调系统的故障原因。

21.如权利要求16所述的方法，进一步包括分析所述机载空调系统的运转噪声的波形和/或频谱，提取所述机载空调系统中不同设备所对应的噪声的波形和/或频谱。

22.如权利要求16所述的方法，进一步包括联合使用多个设备的噪声的波形和/或频谱来确定故障来源或故障原因。

23.如权利要求16所述的方法，进一步包括评估所述机载空调系统中设备是否进入衰退期。

24.如权利要求23所述的方法，进一步包括将所述运转噪声与所述机载空调系统的历史噪声进行比较。

25.如权利要求24所述的方法，进一步包括分析所述机载空调系统的一个或多个设备运转噪声的波形和/或频谱的变化趋势的变化评估所述设备的是否进入衰退期。

26.如权利要求16所述的方法，进一步包括评估所述设备发生故障的时间。