CN113998142A - 飞机座舱空调管路的噪声复现系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种飞机座舱空调管路的噪声复现系统及其方法，所述系统包括：传声器、发声器以及控制器；其中，所述传声器设于空调管路的入口处；所述发声器设于空调管路的入口与下游管路之间；所述传声器及所述发声器与所述控制器建立通讯连接；所述传声器通过空调管路与所述发声器声学藕接以接收来自所述发声器的复现声并形成复现信号；所述控制器将复现信号与预存的目标信号进行比较，并根据比较结果向所述发声器输出驱动信号以调整优化复现声的声谱特性。本发明减小了背景噪声对复现噪声误差的影响，使得复现噪声更加接近目标声谱，提高了复现噪声的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及飞机舒适性领域，特别涉及一种飞机座舱空调管路的噪声复现系统及其方法。
背景技术
民用飞机座舱的舒适性是国内外开发商越来越关注的问题，座舱的舒适性是继安全性之后，决定飞机能否占据行业市场的关键因素之一。影响飞机座舱舒适性的重要物理因素之一就是飞机舱内噪声水平。民用飞机座舱噪声有多个来源，如发动机、湍流边界层、环控系统、电子设备等，其中环控系统噪声中的空调噪声贯穿于乘客乘坐飞机的全过程，对乘坐舒适性的影响程度不言而喻。因此，对空调噪声的研究具有重要意义。
为避免发动机和湍流边界层噪声的影响，飞机舱内空调噪声测试一般是在停机坪上进行。飞机在地面上，空调系统有两种工作方式：第一种是使用APU(Auxiliary PowerUnit，辅助动力装置)供电，空调系统制冷，此时机上电子设备、冷却设备都需要同时开启，测得的飞机空调噪声必定会与APU噪声、机载电子设备噪声、电子舱风扇噪声等噪声混合在一起，这些噪声难以分离；第二种是使用地面空调车引气制冷，这种方式只能在部分空调管路内产生气流噪声，同时空调转子未工作，转子噪声被忽略，所测得的空调噪声存在较大误差，而且测试结果也会融入地面空调车的声音，难以检测到纯粹的空调噪声。因此在真实飞机上测得的空调噪声都不是纯净的空调噪声，所包含的杂音对空调噪声舒适性研究有较大干扰，研究结果对型号的降噪和优化工作参考意义不大。
有鉴于此，实有必要开发一种飞机座舱空调管路的噪声复现系统及其方法，用以解决上述问题。
发明内容
本发明的实施例提供一种飞机座舱空调管路的噪声复现系统及其方法，其能够减小背景噪声对复现噪声误差的影响，使得复现噪声更加接近目标声谱，提高复现噪声的准确性。
为了解决上述技术问题，本发明的提供了一种飞机座舱空调管路的噪声复现系统，包括传声器、发声器以及控制器；其中，所述传声器设于空调管路的入口处；所述发声器设于空调管路的入口与下游管路之间；所述传声器及所述发声器与所述控制器建立通讯连接；所述传声器通过空调管路与所述发声器声学藕接以接收来自所述发声器的复现声并形成复现信号；所述控制器将复现信号与预存的目标信号进行比较，并根据比较结果向所述发声器输出驱动信号以调整优化复现声的声谱特性。
进一步地，所述发声器包括激振器、激振腔以及消音箱；所述激振腔为连接空调管路的入口以及下游管路的腔体；所述激振器连接至所述激振腔的外壁面以激励所述激振腔发出复现声；所述消音箱设于所述激振器以及所述激振腔的外部以防止复现声与外界环境的噪声相互干扰。
进一步地，所述控制器包括话筒放大器、声卡、功率放大器以及服务器；所述传声器输出的电流信号经所述话筒放大器放大后传输至所述声卡，由所述声卡转换成数字信号，所述数字信号传输至所述服务器。
进一步地，所述服务器计算出所述发声器的驱动信号，所述驱动信号经所述声卡以及所述功率放大器后，传输至所述发声器。
进一步地，所述激振器远离所述激振腔的一端连接至所述控制器的功率放大器；所述激振器的信号源自所述服务器，所述功率放大器放大驱动信号后传输至所述激振器，多个所述激振器同时工作，激励所述激振腔激振发出复现声。
进一步地，所述传声器检测空调管路入口处声音的声谱特性，形成目标信号，将所述目标信号预存至所述控制器用于计算。
进一步地，所述发声器每次发声后，所述控制器根据所述传声器检测到的复现声进行一轮优化计算，调整所述发声器的输出信号，使所述复现声更接近飞机座舱空调管路内的真实噪声。
进一步地，空调管路为飞机空调系统的主管路；在空调管路上复现的噪声经所述下游管路的传播，在飞机客舱内形成座舱空调噪声。
另一方面，本发明还提供一种飞机座舱空调管路的噪声复现方法，包括以下步骤：采集空调包在正常工作状态时空调管路的入口处的噪声作为目标声谱；传声器检测所述目标声谱的声谱特性，形成目标信号，并将所述目标信号预存至控制器；所述控制器根据所述目标信号计算出驱动发声器所需的驱动信号；将驱动信号传输至所述发声器以控制所述发声器发出复现声；所述传声器接收所述发声器发出的复现声并形成复现信号；所述控制器将复现信号与预存的目标信号进行比较，并根据比较结果向所述发声器输出驱动信号以调整优化复现声的声谱特性。
进一步地，所述目标信号经所述控制器中的话筒放大器放大后传输至声卡，经由所述声卡转换成数字信号，所述数字信号传输至服务器。
进一步地，计算出的驱动信号经由声卡转换后由功率放大器放大后传输至所述发声器的激振器，所述激振器激励激振腔振动发出复现声。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
(1)可以准确复现民用飞机空调管路的噪声，为空调噪声的声品质评价提供试验平台。
(2)所述控制器使用的目标声谱可以直接通过空调包在地面上运转时采集，消除了飞机上APU、电子设备和电子舱风扇等的影响。
(3)所述控制器是通过复现空调主管路的声音来实现座舱内空调声的复现，此处声压级较高，可减小背景噪声对复现误差的影响，且复现误差经过空调管路的各级传递，在空调管路下游管路的出风口处的误差可达到最小。
(4)利用了工程样段上的真实空调管路结构作为复现声的传播途径，座舱内复现的空调噪声场相对均匀，与真实情况更加接近，提高复现声的准确性。
(5)所述传声器、所述发声器、所述控制器及线缆等所有的设备均布置在飞机机舱外，对机舱内的结构未作改变，也不影响人员乘坐的舒适性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制，其中：
图1为本发明实施例所提供的飞机座舱空调管路的噪声复现系统的示意图；
图2为本发明实施例所提供的控制器的结构示意图；
图3为本发明实施例所提供的飞机座舱空调管路的噪声复现方法的流程图。
100、空调管路；200、传声器；300、发声器；400、控制器；
110、入口；120、下游管路；
310、激振腔；320、激振器；330、消音箱；
410、话筒放大器；420、声卡；430、服务器；440、功率放大器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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。
在附图中，为清晰起见，可对形状和尺寸进行放大，并将在所有图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
涉及附接、联接等的术语(例如，“连接”和“附接”)是指这些结构通过中间结构彼此直接或间接固定或附接的关系、以及可动或刚性附接或关系，除非以其他方式明确地说明。
请参见图1至图2所示，图1所示的为本发明实施例提供的一种飞机座舱空调管路的噪声复现系统的结构示意图。本实施例提供的系统为了准确复现民用飞机空调管路的噪声，消除飞机上APU、电子设备和电子舱风扇等的噪声影响。本实施例提供的飞机座舱空调管路的噪声复现系统包括传声器200、发声器300以及控制器400。
空调管路100为客机空调系统的主管路，空调管路100具有入口110和下游管路120，选择在此主管路上复现空调系统的管路噪声，该管路噪声经所述下游管路120传播至民用飞机的座舱内，形成舱内空调噪声。
所述传声器200设于空调管路100的入口110处，所述传声器200通过空调管路100与所述发声器声学藕接以接收来自所述发声器300的复现声并形成复现信号。所述传声器200用于检测接收的复现声的声谱特性，形成目标信号，所述目标信号由目标声谱产生，在本实施例中，所述目标声谱可以直接通过空调包在地面上运转时采集所得，消除了飞机上APU、电子设备和电子舱风扇等的影响，所述传声器200将所述目标信号传输并预存至所述控制器400，所述控制器400计算后调整所述发声器300的输入信号。
所述飞机座舱空调管路的噪声复现系统在每个空调管路入口110处仅需一个传声器200用以监视复现声，操作简单且成本相对较低。
所述发声器300包括激振腔310、激振器320以及消音箱330。所述发声器300及所述传声器200与所述控制器400建立通讯连接，所述发声器300与所述传声器200通过空调管路100声学藕接。
在本实施例中，所述发声器300具有两个激振腔310，每一激振腔310为连接所述入口110与所述下游管路120的腔体，具体地，所述激振腔310的一端连接至空调管路100的入口110，另一端连接至空调管路100的下游管路120，所述激振腔310被所述激振器320激振发出复现声，复现空调管路100上游的空调噪声。
在本实施例中，由一套控制器400，分别独立控制飞机左、右两根空调管路上的两套相同的发声器300以及接收每一套发声器300对应的传声器200的噪声信号。因此全套系统具有两个传声器200和12个激振器320，在每个激振腔310的外侧壁连接有6个激振器320，所述激振器320用以激励所述激振腔310使其发出复现声。
所述消音箱330设于所述激振器320以及所述激振腔310的外部，所述消音箱330用以屏蔽外界环境的噪声对所述发声器300内部的复现声干扰，同时也起到防止所述发声器300内部发出的复现声对外界环境的干扰。
所述控制器400将所述发声器300发出的复现信号与来自所述传声器200的目标信号进行比较，并根据比较结果向所述发声器300输出驱动信号以调整优化复现声的声谱特性，使得所述发声器300发出的复现信号无限接近于目标信号，进而在飞机座舱内呈现较为准确的空调噪声场，便于研究空调噪声在飞机飞行过程中对客舱造成的噪声干扰。
请参见图2所示，图2所示的为本发明实施例提供的控制器400的结构示意图。所述控制器400包括话筒放大器410、声卡420、服务器430以及功率放大器440，还包括电源时序器(图未示)。
所述传声器200将目标信号传输至所述话筒放大器410，所述目标信号被放大，再传输至所述声卡420，经由所述声卡420转变成数字信号，所述数字信号传输至所述服务器430并预存于所述服务器430中以用于后续驱动信号的计算。
所述服务器430根据所述飞机座舱空调管路的噪声复现系统的频率响应以及所述数字信号的声谱特性计算出驱动所述发声器300所需的驱动信号，所述驱动信号经所述声卡420转换后传输至所述功率放大器440，最后由所述功率放大器440传输至所述发声器300的激振器320，由所述激振器320激励所述激振腔310振动发出复现声，形成复现信号。
所述发声器300每次发声后，所述控制器400都根据所述传声器200检测到的复现声进行一轮优化计算，以调整驱动所述发声器300所需的驱动信号，进而调整所述发声器300的输出，使得复现声更加接近于目标声，进而在飞机座舱内呈现较为准确的空调噪声场。
本发明实施例所述飞机座舱空调管路的噪声复现系统的技术效果在于：
(1)可以准确复现民用飞机空调管路的噪声，为空调噪声的声品质评价提供试验平台。
(2)所述控制器400使用的目标声谱可以直接通过空调包在地面上运转时采集，消除了飞机上APU、电子设备和电子舱风扇等的影响。
(3)所述控制器400是通过复现空调主管路的声音来实现座舱内空调声的复现，此处声压级较高，可减小背景噪声对复现误差的影响，且复现误差经过空调管路100的各级传递，在空调管路下游管路120的出风口处的误差可达到最小。
(4)利用了工程样段上的真实空调管路结构作为复现声的传播途径，座舱内复现的空调噪声场相对均匀，与真实情况更加接近，提高复现声的准确性。
(5)所述传声器200、所述发声器300、所述控制器400及线缆等所有的设备均布置在飞机机舱外，对机舱内的结构未作改变，也不影响人员乘坐的舒适性。
如图3所示，本发明实施例还提供一种飞机座舱空调管路的噪声复现方法，包括步骤S1～S6。
S1采集空调包在正常工作状态时空调管路的入口处的噪声作为目标声谱，消除了飞机上APU、电子设备和电子舱风扇等的影响。
S2传声器检测所述目标声谱的声谱特性，形成目标信号，并将所述目标信号预存至控制器。具体地，所述传声器将所述目标信号传输至所述控制器的话筒放大器，所述目标信号被放大，再传输至声卡，经由所述声卡转变成数字信号，所述数字信号传输至服务器并预存于所述服务器中以用于后续驱动信号的计算。
S3所述控制器根据所述目标信号计算出驱动发声器所需的驱动信号。具体地，所述控制器内的服务器根据所述目标信号的声谱特征以及系统的频率响应进行计算，计算出驱动所述发声器所需的驱动信号。
S4将驱动信号传输至所述发声器以控制所述发声器发出复现声。具体地，所述驱动信号经声卡转换后传输至功率放大器，最后由所述功率放大器传输至所述发声器。
S5所述传声器接收所述发声器发出的复现声并形成复现信号。具体地，所述发声器内的激振器接收到源自所述功率放大器的驱动信号，由所述激振器激励激振腔振动发出复现声，形成复现信号。
S6所述控制器将复现信号与预存的目标信号进行比较，并根据比较结果向所述发声器输出驱动信号以调整优化复现声的声谱特性，使得复现信号更加接近目标信号，进而在座舱内呈现准确的空调噪声场。
本发明实施例所述飞机座舱空调管路的噪声复现方法的技术效果在于：所述控制器是通过复现空调主管路的声音来实现座舱内空调噪声的复现，此处声压级较高，可减小背景噪声对复现误差的影响，且复现误差经过空调管路的各级传递，在空调管路下游管路的出风口处的误差可达到最小。利用了工程样段上的真实空调管路结构作为复现声的传播途径，座舱内复现的空调噪声场相对均匀，与真实情况更加接近，提高复现声的准确性。
本领域的技术人员可以在不脱离通过权利要求限定的本发明范围的情况下对本发明的构思进行各种修改。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
此外，尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (11)
1.一种飞机座舱空调管路的噪声复现系统，其特征在于，包括传声器(200)、发声器(300)以及控制器(400)；
其中，所述传声器(200)设于空调管路(100)的入口(110)处；
所述发声器(300)设于空调管路(100)的入口(110)与下游管路(120)之间；
所述传声器(200)及所述发声器(300)与所述控制器(400)建立通讯连接；所述传声器(200)通过空调管路(100)与所述发声器(300)声学藕接以接收来自所述发声器(300)的复现声并形成复现信号；所述控制器(400)将复现信号与预存的目标信号进行比较，并根据比较结果向所述发声器(300)输出驱动信号以调整优化复现声的声谱特性。
2.如权利要求1所述的飞机座舱空调管路的噪声复现系统，其特征在于，所述发声器(300)包括激振器(320)、激振腔(310)以及消音箱(330)；
所述激振腔(310)为连接空调管路(100)的入口(110)以及下游管路(120)的腔体；
所述激振器(320)连接至所述激振腔(310)的外壁面以激励所述激振腔(310)发出复现声；
所述消音箱(330)设于所述激振器(320)以及所述激振腔(310)的外部以防止复现声与外界环境的噪声相互干扰。
3.如权利要求2所述的飞机座舱空调管路的噪声复现系统，其特征在于，所述控制器(400)包括话筒放大器(410)、声卡(420)、功率放大器(440)以及服务器(430)；
所述传声器(200)输出的电流信号经所述话筒放大器(410)放大后传输至所述声卡(420)，由所述声卡(420)转换成数字信号，所述数字信号传输至所述服务器(430)。
4.如权利要求3所述的飞机座舱空调管路的噪声复现系统，其特征在于，
所述服务器(430)计算出所述发声器(300)的驱动信号，所述驱动信号经所述声卡(420)以及所述功率放大器(440)后，传输至所述发声器(300)。
5.如权利要求4所述的飞机座舱空调管路的噪声复现系统，其特征在于，
所述激振器(320)远离所述激振腔(310)的一端连接至所述控制器(400)的功率放大器(440)；
所述激振器(320)的信号源自所述服务器(430)，所述功率放大器(440)放大驱动信号后传输至所述激振器(320)，多个所述激振器(320)同时工作，激励所述激振腔(310)激振发出复现声。
6.如权利要求1所述的飞机座舱空调管路的噪声复现系统，其特征在于，
所述传声器(200)检测空调管路入口(110)处声音的声谱特性，形成目标信号，将所述目标信号预存至所述控制器(400)用于计算。
7.如权利要求6所述的飞机座舱空调管路的噪声复现系统，其特征在于，
所述发声器(300)每次发声后，所述控制器(400)根据所述传声器(200)检测到的复现声进行一轮优化计算，调整所述发声器(300)的输出信号，使所述复现声更接近飞机座舱空调管路内的真实噪声。
8.如权利要求1所述的飞机座舱空调管路的噪声复现系统，其特征在于，
空调管路(100)为飞机空调系统的主管路；
在空调管路(100)上复现的噪声经所述下游管路(120)的传播，在飞机客舱内形成座舱空调噪声。
9.一种飞机座舱空调管路的噪声复现方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集空调包在正常工作状态时空调管路的入口处的噪声作为目标声谱；
传声器检测所述目标声谱的声谱特性，形成目标信号，并将所述目标信号预存至控制器；
所述控制器根据所述目标信号计算出驱动发声器所需的驱动信号；
将驱动信号传输至所述发声器以控制所述发声器发出复现声；
所述传声器接收所述发声器发出的复现声并形成复现信号；
所述控制器将复现信号与预存的目标信号进行比较，并根据比较结果向所述发声器输出驱动信号以调整优化复现声的声谱特性。
10.如权利要求9所述的飞机座舱空调管路的噪声复现方法，其特征在于，
所述目标信号经所述控制器中的话筒放大器放大后传输至声卡，经由所述声卡转换成数字信号，所述数字信号传输至服务器。
11.如权利要求9所述的飞机座舱空调管路的噪声复现方法，其特征在于，
计算出的驱动信号经由声卡转换后由功率放大器放大后传输至所述发声器的激振器，所述激振器激励激振腔振动发出复现声。
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2021
- 2021-11-16 CN CN202111355786.5A patent/CN113998142B/zh active Active
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
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| Publication number | Publication date |
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| CN113998142B (zh) | 2024-03-08 |
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