CN114166334B - 一种非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法 - Google Patents

一种非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法，包括：步骤1，在非消声风洞布设弧形支架，并在弧形支架的每个测点位置安装传声器；步骤2，采用标准声源对传声器系数进行现场校准；步骤3，采用白噪声标准声源现场获取传声器的白噪声归一化系数；步骤4，采用各测点位置的传声器采集非消声风洞的背景噪声声压数据；步骤5，采用全向喇叭发出白噪声，并通过各测点位置的传声器采集白噪声声压数据；步骤6，对各测点位置采集的白噪声声压数据进行频谱分析；步骤7，根据分析结果计算噪声测点的声衰减系数。本发明实施例解决了现有旋翼气动噪声的声场研究方案，通过试验获取的噪声试验数据不能反映旋翼噪声场的实际噪声值的问题。

Description

一种非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法
技术领域
本发明涉及但不限于直升机模型旋翼试验技术领域，具体涉及一种非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法。
背景技术
旋翼气动噪声是直升机外部噪声的主要来源，研究旋翼噪声的声场分布特性对于民用直升机是否能通过噪声适航取证有指导意义。
对于旋翼气动噪声的声场研究，目前主要是在外场无遮挡物且开放的空间进行声场研究，或者在具有封闭且具有消声环境的消声室和消声风洞内进行声场研究。上述对于旋翼气动噪声的声场研究，均为在消声条件下进行的，对于非消声风洞，虽然可以通过试验获取旋翼噪声场噪声试验数据，由于非消声风洞存在声反射现象，因此，试验获取的噪声试验数据不能反映旋翼噪声场的实际噪声值。
发明内容
本发明的目的为：本发明实施例提供一种非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法，以解决现有旋翼气动噪声的声场研究方案，通过试验获取的噪声试验数据不能反映旋翼噪声场的实际噪声值的问题。
本发明的技术方案为：
本发明实施例提供一种非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法，包括：步骤1，在非消声风洞布设弧形支架，并在弧形支架中选取多个测点位置，以及在每个所述测点位置安装传声器；
步骤2，采用标准声源对传声器系数进行现场校准；
步骤3，采用白噪声标准声源现场获取所述传声器的白噪声归一化系数；
步骤4，采用各测点位置的传声器采集非消声风洞的背景噪声声压数据；
步骤5，采用全向喇叭发出白噪声，并通过各测点位置的传声器采集白噪声声压数据；所述全向喇叭设置于旋翼试验台的桨毂中心位置；
步骤6，对各测点位置采集的白噪声声压数据进行频谱分析；
步骤7，根据步骤6的分析结果计算噪声测点的声衰减系数。
可选地，如上所述的非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法中，所述步骤1包括：
步骤11，坐标轴定义，包括：以旋翼桨毂为圆心垂直投影到非消声风洞驻室的地面的点作为摆放弧形支架的中心点P0，以非消声风洞进气道和排气道的中心线垂直投影到非消声风洞驻室的地面、且过中心点P0的直线为X轴，以垂直X轴、且过中心点P0的线为Y轴；其中，从中心点P0为起点指向排气道方向为+X轴，反方向为-X轴，根据附视视角的旋翼旋转方向来确定+Y轴和-Y轴的方向；
步骤12，弧形支架的布设以及弧形支架上传声器的位置选择，包括：按照试验任务指定的测点位置摆放弧形支架，在以桨毂为中心、指定方位距离桨毂中心n×R的位置摆放弧形支架，n＝2、3、4、……；
步骤13，传声器的安装，包括：分别在每个所述弧形支架的弧形杆上依次安装多个传声器，所述弧形杆上传声器的安装位置分别是该弧形杆上的0°、15°、……、60°安装位置；其中，传声器的0°安装位置与桨毂中心高度一致。
可选地，如上所述的非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法中，所述步骤11中，根据附视视角的旋翼旋转方向来确定+Y轴和-Y轴的方向，包括：
若旋翼旋转方向为俯视顺时针，则以P0为圆点，绕+X轴顺时针旋转90°则为+Y轴，绕+X轴逆时针旋转90°则为-Y轴；
若旋翼旋转方向为俯视逆时针，则以P0为圆点，绕+X轴逆时针旋转90°则为+Y轴，绕+X轴顺时针旋转90°则为-Y轴。
可选地，如上所述的非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法中，
所述步骤13中，在所述弧形支架的弧形杆上依次安装多个传声器的方式为：以弧形杆中与桨毂中心高度相同的点作为0°安装位置PnR-A-0，并沿弧形杆的弧度以15°角度间隔依次向下，分别在PnR-A-15、PnR-A-30、PnR-A-45、PnR-A-60位置安装传声器；
其中，所述-0、-15、……、-60为其中一个弧形支架上传声器的安装位置，A为弧形支架的布设角度。
可选地，如上所述的非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法中，所述步骤2包括：
步骤21，将标准声源套装在传声器拾音头部位，打开标准声源发出总声压级、第一单频频率的声音；
步骤22，启动声采集系统，通过设定采样频率分别采集每个传声器10秒钟声压数据；
步骤23，对采集的10秒声压数据进行FFT分析，找到预设单频频率处对应的电压值，并将电压值换算成对应的传声器系数；
步骤24，将校准得到的传声器系数带入声采集系统的声压换算模块，用于计算传声器声压。
可选地，如上所述的非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法中，所述步骤3包括：
步骤31，将白噪声标准声源套装在传声器拾音头部位，打开白噪声标准声源发出总声压级的白噪声；
步骤32，启动声采集系统，通过设定采样频率分别采集每个传声器10秒钟声压数据；
步骤33，对采集的10秒声压数据进行FFT分析，得到每个传声器对应的一组幅值频谱数据列；
步骤34，对每组幅值频谱数据列进行排序并取出最大值，采用所述最大值进行归一化处理得到对应传声器的白噪声归一化系数数据列；其中，所述白噪声归一化系数数据列中的每个数据点为所述最大值与幅值频谱数据列中对应数据点的商值。
可选地，如上所述的非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法中，所述步骤4包括：
步骤41，将非消声风洞的驻室门关上，并将进风口和出风口的挡风帘拉下；
步骤42，启动声采集系统，通过设定采样频率由所有传声器同时采集30秒钟的背景噪声，得到每个传声器对应的第一声压历程数据，所采样的每个第一声压历程数据中包括的数据点数量为设定采样频率与30之积。
可选地，如上所述的非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法中，所述步骤5包括：
步骤51，将全向喇叭安装在桨毂中心；
步骤52，启动声采集系统，打开全向喇叭开关，发出总声压级的白噪声；
步骤53，声采集系统按照设定采样频率由所有传声器同时采集30秒钟的全向喇叭的白噪声，得到每个传声器对应的第二声压历程数据，所采集的每个第二声压历程数据中包括的数据点数量为设定采样频率与30之积。
可选地，如上所述的非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法中，所述步骤6包括：
步骤61，声压历程数据的分段，包括：对采集的每个第一声压历程数据和每个第二声压历程数据分别按照10秒长度进行等间隔分段，每个声压历程数据分别分段为3段分段数据；
步骤62，对分段数据进行FFT分析，包括：对步骤61分段后得到的每段分段数据进行FFT分析，获得每段分段数据对应的幅值谱数据列；
步骤63，对分段数据进行中值选择，包括：在每个第一声压历程数据的3段分段数据对应的幅值谱数据列中，对每个数据点选择中间值数据，形成对应的第一幅值频谱中间值数据列；在第二声压历程数据的3段分段数据对应的幅值谱数据中，对每个数据点选择中间值数据，形成第二幅值频谱中间值数据列；
步骤64，扣除背景噪声，包括：对于每个传声器所采集到的全向喇叭的白噪声，从第二幅值频谱中间值数据列中减掉其对应背景噪声的第一幅值频谱中间值数据列，得到每个传声器对应的无背景噪声的幅值频谱数据列。
可选地，如上所述的非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法中，所述步骤7包括：
步骤71，利用每个传声器的白噪声归一化系数数据列对该传声器的无背景噪声幅值频谱数据列进行修正，得到修正后的幅值频谱数据列；其中，所述修正方式为两个数据列相同位置数据点的乘积；
步骤72，采用修正后的幅值频谱数据列计算每个传声器的总声压级；
步骤73，根据传感器在弧形支架上的安装位置和每个传声器的总声压级，依次计算每个弧形支架上所有传声器的声衰减系数
本发明的有益效果为：
本发明提出了一种非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法，通过在具有较大封闭空间的非消声风洞进行弧形支架及传声器布置，然后进行传声器系数现场校准和传声器白噪声归一化系数获取，再采集风洞背景噪声数据，然后再利用定向声源发出白噪声并现场采集距离桨毂中心为若干倍桨叶半径弧形枝干上各测点位置的声压历程数据，最后利用采集的声压历程数据计算得到噪声测点声衰减系数，该噪声测点声衰减系数用于修正通过试验获取的旋翼噪声场的噪声试验数据，从而得到非消声风洞中真实准确的噪声数据。本发明实施例提供的方法，有效地解决了现有试验方案无法在非消声风洞准确获取旋翼噪声场噪声试验数据的问题。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法中非消声风洞坐标轴的位置示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
上述背景技术中已经说明，目前关于旋翼气动噪声的声场研究方案，均为在消声条件下进行的，对于非消声风洞，由于非消声风洞存在声反射现象，因此，试验获取的噪声试验数据不能反映旋翼噪声场的实际噪声值
针对现有声场研究方案存在的问题。本发明实施例提供一种非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法，通过在具有较大封闭空间的非消声风洞进行弧形支架及传声器布置，然后进行传声器系数现场校准和传声器白噪声归一化系数获取，再采集风洞背景噪声数据，然后再利用定向声源发出白噪声并现场采集距离桨毂中心为若干倍桨叶半径弧形枝干上各测点位置的声压历程数据，最后利用采集的声压历程数据计算得到噪声测点声衰减系数，用于修正通过试验获取的旋翼噪声场的噪声试验数据，从而得到非消声风洞中真实准确的噪声数据，该方法有效解决了现有试验方案无法在非消声风洞准确获取旋翼噪声场噪声试验数据的问题。
图1为本发明实施例提供的一种非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法的流程图，本发明实施例提供的非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法，可以包括如下步骤：
步骤1，在非消声风洞布设弧形支架，并在弧形支架中选取多个测点位置，以及在每个测点位置安装传声器；
步骤2，采用标准声源对传声器系数进行现场校准；
步骤3，采用白噪声标准声源现场获取传声器的白噪声归一化系数；
步骤4，采用各测点位置的传声器采集非消声风洞的背景噪声声压数据；
步骤5，采用全向喇叭发出白噪声，并通过各测点位置的传声器采集白噪声声压数据；全向喇叭设置于旋翼试验台的桨毂中心位置；
步骤6，对各测点位置采集的白噪声声压数据进行频谱分析；
步骤7，根据步骤6的分析结果计算噪声测点的声衰减系数。
在本发明实施例中，步骤1的具体实施过程，可以包括如下步骤：
步骤11，坐标轴定义，包括：以旋翼桨毂为圆心垂直投影到非消声风洞驻室的地面的点作为摆放弧形支架的中心点P0，以非消声风洞进气道和排气道的中心线垂直投影到非消声风洞驻室的地面、且过中心点P0的直线为X轴，以垂直X轴、且过中心点P0的线为Y轴；其中，从中心点P0为起点指向排气道方向为+X轴，反方向为-X轴，根据附视视角的旋翼旋转方向来确定+Y轴和-Y轴的方向。如图2所示，为本发明实施例提供的非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法中非消声风洞坐标轴的位置示意图。
本发明实施例在具体实现中，该步骤11中根据附视视角的旋翼旋转方向来确定Y轴方向的方式可以为：若旋翼旋转方向为俯视顺时针，则以P0为圆点，绕+X轴顺时针旋转90°则为+Y轴，绕+X轴逆时针旋转90°则为-Y轴，如图2所示+Y轴和-Y轴的方向；若旋翼旋转方向为俯视逆时针，则以P0为圆点，绕+X轴逆时针旋转90°则为+Y轴，绕+X轴顺时针旋转90°则为-Y轴，该情况下示+Y轴和-Y轴方向与图2所示方向相反。
步骤12，弧形支架的布设以及弧形支架上传声器的位置选择，包括：按照试验任务指定的测点位置摆放弧形支架，在以桨毂为中心、指定方位距离桨毂中心n×R的位置摆放弧形支架，n＝2、3、4、……；
步骤13，传声器的安装，包括：分别在每个弧形支架的弧形杆上依次安装多个传声器，弧形杆上传声器的安装位置分别是该弧形杆上的0°、15°、……、60°安装位置；其中，传声器的0°安装位置与桨毂中心高度一致。
本发明实施例的步骤13在具体实施中，在弧形支架的弧形杆上依次安装多个传声器的方式为：以弧形杆中与桨毂中心高度相同的点作为0°安装位置PnR-A-0，并沿弧形杆的弧度以15°角度间隔依次向下，分别在PnR-A-15、PnR-A-30、PnR-A-45、PnR-A-60位置安装传声器；
其中，-0、-15、……、-60为其中一个弧形支架上传声器的安装位置，A为弧形支架的布设角度。
在本发明实施例中，步骤2的具体实施过程，可以包括如下步骤：
步骤21，将标准声源套装在传声器拾音头部位，打开标准声源发出总声压级、第一单频频率的声音；
步骤22，启动声采集系统，通过设定采样频率(例如50000点/秒)分别采集每个传声器10秒钟声压数据；
步骤23，对采集的10秒声压数据进行FFT分析，找到预设单频频率处对应的电压值，并将电压值换算成对应的传声器系数；
步骤24，将校准得到的传声器系数带入声采集系统的声压换算模块，用于计算传声器声压。
在本发明实施例中，步骤2的具体实施过程，可以包括如下步骤：
步骤31，将白噪声标准声源套装在传声器拾音头部位，打开白噪声标准声源发出总声压级的白噪声；
步骤32，启动声采集系统，通过设定采样频率分别采集每个传声器10秒钟声压数据；
步骤33，对采集的10秒声压数据进行FFT分析，得到每个传声器对应的一组幅值频谱数据列；
步骤34，对每组幅值频谱数据列进行排序并取出最大值，采用该最大值进行归一化处理得到对应传声器的白噪声归一化系数数据列；其中，白噪声归一化系数数据列中的每个数据点为最大值与幅值频谱数据列中对应数据点的商值。
在本发明实施例中，步骤4的具体实施过程，可以包括如下步骤：
步骤41，将非消声风洞的驻室门关上，并将进风口和出风口的挡风帘拉下；
步骤42，启动声采集系统，通过设定采样频率由所有传声器同时采集30秒钟的背景噪声，得到每个传声器对应的第一声压历程数据，所采样的每个第一声压历程数据中包括的数据点数量为设定采样频率与30之积。
在本发明实施例中，步骤5的具体实施过程，可以包括如下步骤：
步骤51，将全向喇叭安装在桨毂中心；
步骤52，启动声采集系统，打开全向喇叭开关，发出总声压级的白噪声；
步骤53，声采集系统按照设定采样频率由所有传声器同时采集30秒钟的全向喇叭的白噪声，得到每个传声器对应的第二声压历程数据，所采集的每个第二声压历程数据中包括的数据点数量为设定采样频率与30之积。
在本发明实施例中，步骤6的具体实施过程，可以包括如下步骤：
步骤61，声压历程数据的分段，包括：对采集的每个第一声压历程数据和每个第二声压历程数据分别按照10秒长度进行等间隔分段，每个声压历程数据分别分段为3段分段数据；
步骤62，对分段数据进行FFT分析，包括：对步骤61分段后得到的每段分段数据进行FFT分析，获得每段分段数据对应的幅值谱数据列；
步骤63，对分段数据进行中值选择，包括：在每个第一声压历程数据的3段分段数据对应的幅值谱数据列中，对每个数据点选择中间值数据，形成对应的第一幅值频谱中间值数据列；在第二声压历程数据的3段分段数据对应的幅值谱数据中，对每个数据点选择中间值数据，形成第二幅值频谱中间值数据列；
步骤64，扣除背景噪声，包括：对于每个传声器所采集到的全向喇叭的白噪声，从第二幅值频谱中间值数据列中减掉其对应背景噪声的第一幅值频谱中间值数据列，得到每个传声器对应的无背景噪声的幅值频谱数据列。
在本发明实施例中，步骤7的具体实施过程，可以包括如下步骤：
步骤71，利用每个传声器的白噪声归一化系数数据列对该传声器的无背景噪声幅值频谱数据列进行修正，得到修正后的幅值频谱数据列；其中，修正方式为两个数据列相同位置数据点的乘积；
步骤72，采用修正后的幅值频谱数据列计算每个传声器的总声压级；
步骤73，根据传感器在弧形支架上的安装位置和每个传声器的总声压级，依次计算每个弧形支架上所有传声器的声衰减系数。
本发明实施例提供的非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法，通过在具有较大封闭空间的非消声风洞进行弧形支架及传声器布置，然后进行传声器系数现场校准和传声器白噪声归一化系数获取，再采集风洞背景噪声数据，然后再利用定向声源发出白噪声并现场采集距离桨毂中心为若干倍桨叶半径弧形枝干上各测点位置的声压历程数据，最后利用采集的声压历程数据计算得到噪声测点声衰减系数，该噪声测点声衰减系数用于修正通过试验获取的旋翼噪声场的噪声试验数据，从而得到非消声风洞中真实准确的噪声数据。本发明实施例提供的方法，有效地解决了现有试验方案无法在非消声风洞准确获取旋翼噪声场噪声试验数据的问题。
以下通过一个具体实施例对本发明实施例提供的非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法的具体实现方式进行详细说明。
参见图1所示方法的流程图，该具体实施例提供的非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法包括如下步骤：
(1)弧形支架和传感器的布置，该步骤中的布置包括如下步骤：
(1.1)坐标轴定义，包括：先以旋翼桨毂为圆心垂直投影到非消声风洞驻室的地面的点作为摆放弧形支架的中心点P0，然后以非消声风洞进气道和排气道的中心线垂直投影到非消声风洞驻室的地面、且过中心点P0的直线为X轴，其中，从中心点P0为起点指向排气道方向为+X，反方向为-X；另外，垂直X轴线、且过中心点P0的线为Y轴线，然后，按照附视视角的旋翼旋转方向来确定Y的方向，如果旋翼旋转方向为俯视顺时针(如图2所示)，则以P0为圆点，绕+X轴顺时针旋转90°就找到+Y，其反方向则为-Y。据此可确定-X轴为180°，-Y轴为270°；并由上述确定的X轴和Y轴方向，可定义+X为0°方位、+Y为90°方位、-X为180°方位、-Y为270°方位。上述坐标定义出的各个位置参照图2所示非消声风洞坐标轴的位置的示意图。
(1.2)弧形支架以及支架上传声器位置选择，包括：按照试验任务书中要求的测点位置以及桨毂中心距离地面H的高度摆放弧形支架，如果H≥n倍旋翼半径R，则可以在以桨毂为中心、某一方位距离桨毂中心2×R、3×R、…、n×R的位置摆放弧形支架。另外，要求保证弧形支架上传声器距离风洞地面高度应大于1.2米。假设风洞中心离地面高度为10米，旋翼直径为2米，则在一个方位可以摆放5个弧形支架，5×R位置的弧形支架半径为5×R＝10米。
该具体实施例以其中的一个方位角为0°为例进行阐述，其它方位角的弧形支架摆设以及相关测点声衰减系数现场校准方法可参照0°方位角进行，不再展开叙述。
(1.3)传声器的安装，包括：传感器位置以该弧形支架上和桨毂中心相同高度位置的弧形角为0°，则弧形支架上离地面高度1.2米处的弧形角＝61.643°；一般弧形角间隔取5°的整数倍，这里弧形角间隔取15°，即弧形支架上的弧形角分别依此向下分别为0°、15°、30°、45°、60°。
该步骤在具体实现中：弧形支架摆放好以后，首先，在弧形支架的弧形杆上安装传声器，传声器的安装位置分别是弧形角分别依此向下分别为0°、15°、30°、45°、60°；例如，如弧形支架距离桨毂中心为2×R，则传声器位置可分别表示为P2R-0-0、P2R-0-15、P2R-0-30、P2R-0-45、P2R-0-60，其中下标中第一个“-”后的数字表示方位角°，第二个“-”后的数字表示弧度角；然后，依此在3倍R的位置布置P3R-0弧形支架并依次在其弧形杆的P3R-0-0、P3R-0-15、P3R-0-30、P3R-0-45、P3R-0-60位置安装传声器，在4倍R的位置布置P4R-0弧形支架并依次在其弧形杆的P4R-0-0、P4R-0-15、P4R-0-30、P4R-0-45、P4R-0-60位置安装传声器，在5倍R的位置布置P4R-0弧形支架并依次在其弧形杆的P5R-0-0、P5R-0-15、P5R-0-30、P5R-0-45、P5R-0-60位置安装传声器。
(2)传声器系数现场校准。该步骤中传声器系数现场校准步骤如下：
(2.1)声采集系统通电预热至少15分钟；
(2.2)将标准声源套装在传声器拾音头部位，打开标准声源发出声压级为104dB、单频频率为1000HZ的声音；
(2.3)启动声采集系统的软件，采样频率设置为50000点/秒，采集10秒钟的声压数据；
(2.4)对采集的10秒声压数据进行FFT分析，找到1000HZ处对应的电压值Av(单位：伏)，并将电压值换算成传声器系数；
例如，对于P2R-0-0位置的传声器系数R2R-0-0＝10/Av，R2R-0-0下标和上述P2R-0-0代表意义一致。依此计算得到所有弧形支架上每个传声器的传声器系数分别为：R2R-0-0、R2R-0-15、R2R-0-30、R2R-0-45、R2R-0-60、R3R-0-0；R3R-0-15、R3R-0-30、R3R-0-45、R3R-0-60；R4R-0-0、R4R-0-15、R4R-0-30、R4R-0-45、R4R-0-60；R5R-0-0、R5R-0-15、R5R-0-30、R5R-0-45、R5R-0-60。
(2.5)将校准得到的传感器系数带入声采集系统软件声压换算公式中备用，用于后续计算传声器声压。
(3)传声器白噪声归一化系数现场获取。该步骤中现场获取传声器白噪声归一化系数的方式包括如下步骤：
(3.1)声采集系统通电预热至少15分钟；
(3.2)将白噪声标准声源套装在传声器拾音头部位，打开白噪声标准声源发出总声压级为104dB的白噪声；
(3.3)启动声采集系统的软件，采样频率设置为50000点/秒，采集10秒钟的声压数据；
(3.4)对采集的10秒声压数据进行FFT分析，得到每个传声器对应的一组幅值频谱数据列，该具体实施例以P2R-0-0位置传声器为例进行说明，该传感器对应的一组幅值频谱数据列为[M2R-0-0-0、M2R-0-0-1、M2R-0-0-2、…、M2R-0-0-249999]。
(3.5)对上述P2R-0-0位置传声器所对应的幅值频谱数据列进行排序取出最大值Max-2R-0-0，利用该最大值Max-2R-0-0进行归一化处理得到传声器白噪声归一化系数[C2R-0-0-0、C2R-0-0-1、C2R-0-0-2、…、C2R-0-0-249999]；
其中，C2R-0-0-0＝Max-2R-0-0÷M2R-0-0-0、C2R-0-0-1＝Max-2R-0-0÷M2R-0-0-1，其它依此类推。
(4)采集背景噪声声压数据。该步骤中采集背景噪声声压数据的方式包括如下步骤：
(4.1)将非消声风洞驻室门关上，并将进风口以及出风口挡风帘拉下；
(4.2)将声采集系统通电预热至少15分钟；
(4.3)启动声采集系统的软件，采样频率设置为50000点/秒，采集30秒钟的背景噪声的声压历程数据，得到每个传声器对应的第一声压历程数据段；例如，P3R-0-0安装位置的第一声压历程数据段表示为[B3R-0-0-0、B3R-0-0-1、B3R-0-0-2、…、B3R-0-0-1499999]，P3R-345-10安装位置的第一声压历程数据段表示为[B3R-345-10-0、B3R-345-10-1、B3R-345-10-2、…、B3R-345-10-1499999]。
(5)采集全向喇叭的白噪声声压数据。该步骤中采集全向喇叭的白噪声声压数据包括如下步骤：
(5.1)将全向喇叭安装在桨毂中心；
(5.2)将声采集系统通电预热至少15分钟，然后启动软件，采样频率设置为50000点/秒；
(5.3)打开全向喇叭开关，发出总声压级104dB的白噪声；
(5.4)声采集系统由所有传声器同时采集30秒钟的全向喇叭的白噪声，得到每个传声器对应的第二声压历程数据，例如，P3R-0-0位置传声器采集的第二声压历程数据列表示为[T3R-0-0-0、T3R-0-0-1、T3R-0-0-2、…、T3R-0-0-1499999]，其它位置的第二声压历程数据段同样按此表示。
(6)分析声压里程数据。该步骤中分析声压里程数据的方式如下步骤：
(6.1)声压历程数据的分段：以上采集的数据按10秒长度进行等间隔分段，例如，P3R-0-0位置的背景噪声数据[B3R-0-0-0、B3R-0-0-1、B3R-0-0-2、…、B3R-0-0-1499999]分段成[B3R-0-0-0、B3R-0-0-1、B3R-0-0-2、…、B3R-0-0-499999]、[B3R-0-0-500000、B3R-0-0-500001、B3R-0-0-50002、…、B3R-0-0-999999]和[B3R-0-0-1000000、B3R-0-0-1000001、B3R-0-0-1000002、…、B3R-0-0-1499999]，其它的喇叭声压历程数据也按该方法分别分成3段。
(6.2)分段数据的FFT分析：对以上分段后的数据进行FFT分析，获得每段分段数据对应的幅值谱数据列，如P3R-0-0位置的背景噪声分段数据经FFT分析后可得到的第一段幅值频谱数据列为[N1-3R-0-0-0、N1-3R-0-0-1、N1-3R-0-0-2、…、N1-3R-0-0-249999]，第二段幅值频谱数据列为[N2-3R-0-0-0、N2-3R-0-0-1、N2-3R-0-0-2、…、N2-3R-0-0-249999]，第三段幅值频谱数据列为[N3-3R-0-0-0、N3-3R-0-0-1、N3-3R-0-0-2、…、N3-3R-0-0-249999]。全向喇叭白噪声声压分段数据FFT分析也按照该方法进行
(6.3)分段数据中值选择：从FFT分析得到的三段幅值频谱数据列中选择中间值数据，如P3R-0-0位置的背景噪声N0-3R-0-0-0是从N1-3R-0-0-0、…、N2-3R-0-0-0和N3-3R-0-0-0三个数中选择一个中间值数，N0-3R-0-0-1是从N1-3R-0-0-1、…、N2-3R-0-0-1和N3-3R-0-0-1三个数中选择一个中间值数，从而依此计算得到P3R-0-0位置背景噪声的第一幅值频谱中间值数据列为[N0-3R-0-0-0、N0-3R-0-0-1、N0-3R-0-0-2、…、N0-3R-0-0-249999]，其它各位置的背景噪声段数据中间值选择也按此进行。
类似地，各位置的全向喇叭白噪声声压FFT分析数据也按前面方法选择数据中值形成第二幅值频谱中间值数据列，如P3R-0-0位置全向喇叭白噪声的第二幅值频谱中间值数据列为[A3R-0-0-0、A3R-0-0-1、A3R-0-0-2、…、A3R-0-0-249999]，P3R-345-10位置、且喇叭频率100HZ的幅值频谱中间值数据列为[A3R-345-10-0、A3R-345-10-1、A3R-345-10-2、…、A3R-345-10-249999]。
(6.4)扣除背景噪声：对于每个传声器所采集到的全向喇叭的白噪声，从全向喇叭白噪声的第二幅值频谱中间值数据列(如P3R-0-0位置喇定向喇叭白噪声Z的幅值频谱中间值数据列[A3R-0-0-0、A3R-0-0-1、A3R-0-0-2、…、A3R-0-0-249999])中减掉其对应的背景噪声的第一幅值频谱中间值数据列(如P3R-0-10位置背景噪声的幅值频谱中间值数据列[N0-3R-0-0-0、N0-3R-0-0-1、N0-3R-0-0-2、…、N0-3R-0-0-249999])，得到该P3R-0-10位置无背景噪声的幅值频谱数据列；例如，P3R-0-10位置无背景噪声的幅值频谱数据列[Q3R-0-0-0、Q3R-0-0-1、Q3R-0-0-2、…、Q3R-0-0-249999]。该幅值频谱数据列中，Q3R-0-0-0＝A3R-0-0-0-N0-3R-0-0-0，且如果Q3R-0-0-0<0，则Q3R-0-0-0＝0，数列中其它点计算方法依此进行。
(7)噪声测点的声衰减系数计算。该步骤中噪声测点的声衰减技术计算步骤如下：
(7.1)利用传声器白噪声归一化系数(如P3R-0-10位置传声器白噪声归一化系数数据列[C3R-0-0-0、C3R-0-0-1、C3R-0-0-2、…、C3R-0-0-249999])对该传声器无背景噪声幅值频谱数据列(如P3R-0-10位置无背景噪声的幅值频谱数据列[Q3R-0-0-0、Q3R-0-0-1、Q3R-0-0-2、…、Q3R-0-0-249999])进行修正，得到修正后的幅值频谱数据列(如P3R-0-0位置修正后的幅值频谱数据列为[I3R-0-0-0、I3R-0-0-1、I3R-0-0-2、…、I3R-0-0-249999]，其中，I3R-0-0-0＝Q3R-0-0-0×C3R-0-0-0、C3R-0-0-1＝Q3R-0-0-0×C3R-0-0-1，该修正后的幅值频谱数据列中其它点的计算方式依此类推。
(7.2)利用修正后的幅值频谱数据列计算总声压级(单位：dB)，以P3R-0-10位置传声器数据为例进行说明，其总声压级计算公式为：
W3R-0-10＝10×log[10(20×log(I3R-0-0-0÷0.00002))÷10+10(20×log(I3R-0-0-1÷0.00002))÷10…(20×log(I3R-0-0-249999÷0.00002))÷10]。按以上方法计算出P2R-0-10位置传声器总声压级W2R-0-10、P4R-0-10位置传声器总声压级W4R-0-10、P5R-0-10位置传声器总声压级W5R-0-10。
(7.3)计算声衰减系数：以0°方位P2R-0-10、P3R-0-10、P4R-0-10、P5R-0-10位置的传声器分别对应的总声压级W2R-0-10、W3R-0-10、W4R-0-10、W5R-0-10为例，根据经验3×R位置比2×R位置的总声压级衰减量为4.2dB，4×R位置比3×R位置声压级衰减量为3.8dB，5×R位置比4×R位置声压级衰减3.4dB，据此可得到P2R-0-10、P3R-0-10、P4R-0-10、P5R-0-10位置测点声衰减系数S3R-0-10、S3R-0-10、S4R-0-10、S5R-0-10，其中S2R-0-10＝1，S3R-0-10＝(W2R-0-10-4.2)÷W3R-0-10，S4R-0-10＝(W2R-0-10-8.0)÷W4R-0-10，S5R-0-10＝(W2R-0-10-11.4)÷W5R-0-10。弧形支架其它噪声测点声衰减系数可以依据以上方法得到。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法，其特征在于，包括：
步骤1，在非消声风洞布设弧形支架，并在弧形支架中选取多个测点位置，以及在每个所述测点位置安装传声器；
步骤2，采用标准声源对传声器系数进行现场校准；
步骤3，采用白噪声标准声源现场获取所述传声器的白噪声归一化系数；
步骤4，采用各测点位置的传声器采集非消声风洞的背景噪声声压数据；
步骤5，采用全向喇叭发出白噪声，并通过各测点位置的传声器采集白噪声声压数据；所述全向喇叭设置于旋翼试验台的桨毂中心位置；
步骤6，对各测点位置采集的白噪声声压数据进行频谱分析；
步骤7，根据步骤6的分析结果计算噪声测点的声衰减系数；
其中，所述步骤7包括：
步骤71，利用每个传声器的白噪声归一化系数数据列对该传声器的无背景噪声幅值频谱数据列进行修正，得到修正后的幅值频谱数据列；其中，所述修正方式为两个数据列相同位置数据点的乘积；
步骤72，采用修正后的幅值频谱数据列计算每个传声器的总声压级；
步骤73，根据传感器在弧形支架上的安装位置和每个传声器的总声压级，依次计算每个弧形支架上所有传声器的声衰减系数。
2.根据权利要求1所述的非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法，其特征在于，所述步骤1包括：
步骤11，坐标轴定义，包括：以旋翼桨毂为圆心垂直投影到非消声风洞驻室的地面的点作为摆放弧形支架的中心点P0，以非消声风洞进气道和排气道的中心线垂直投影到非消声风洞驻室的地面、且过中心点P0的直线为X轴，以垂直X轴、且过中心点P0的线为Y轴；其中，从中心点P0为起点指向排气道方向为+X轴，反方向为-X轴，根据附视视角的旋翼旋转方向来确定+Y轴和-Y轴的方向；
步骤12，弧形支架的布设以及弧形支架上传声器的位置选择，包括：按照试验任务指定的测点位置摆放弧形支架，在以桨毂为中心、指定方位距离桨毂中心n×R的位置摆放弧形支架，n＝2、3、4、……；
步骤13，传声器的安装，包括：分别在每个所述弧形支架的弧形杆上依次安装多个传声器，所述弧形杆上传声器的安装位置分别是该弧形杆上的0°、15°、……、60°安装位置；其中，传声器的0°安装位置与桨毂中心高度一致。
3.根据权利要求2所述的非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法，其特征在于，所述步骤11中，根据附视视角的旋翼旋转方向来确定+Y轴和-Y轴的方向，包括：
若旋翼旋转方向为俯视顺时针，则以P0为圆点，绕+X轴顺时针旋转90°则为+Y轴，绕+X轴逆时针旋转90°则为-Y轴；
若旋翼旋转方向为俯视逆时针，则以P0为圆点，绕+X轴逆时针旋转90°则为+Y轴，绕+X轴顺时针旋转90°则为-Y轴。
4.根据权利要求2所述的非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法，其特征在于，
所述步骤13中，在所述弧形支架的弧形杆上依次安装多个传声器的方式为：以弧形杆中与桨毂中心高度相同的点作为0°安装位置PnR-A-0，并沿弧形杆的弧度以15°角度间隔依次向下，分别在PnR-A-15、PnR-A-30、PnR-A-45、PnR-A-60位置安装传声器；
其中，所述-0、-15、……、-60为其中一个弧形支架上传声器的安装位置，A为弧形支架的布设角度。
5.根据权利要求2所述的非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法，其特征在于，所述步骤2包括：
步骤21，将标准声源套装在传声器拾音头部位，打开标准声源发出总声压级、第一单频频率的声音；
步骤22，启动声采集系统，通过设定采样频率分别采集每个传声器10秒钟声压数据；
步骤23，对采集的10秒声压数据进行FFT分析，找到预设单频频率处对应的电压值，并将电压值换算成对应的传声器系数；
步骤24，将校准得到的传声器系数带入声采集系统的声压换算模块，用于计算传声器声压。
6.根据权利要求5所述的非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法，其特征在于，所述步骤3包括：
步骤31，将白噪声标准声源套装在传声器拾音头部位，打开白噪声标准声源发出总声压级的白噪声；
步骤32，启动声采集系统，通过设定采样频率分别采集每个传声器10秒钟声压数据；
步骤33，对采集的10秒声压数据进行FFT分析，得到每个传声器对应的一组幅值频谱数据列；
步骤34，对每组幅值频谱数据列进行排序并取出最大值，采用所述最大值进行归一化处理得到对应传声器的白噪声归一化系数数据列；其中，所述白噪声归一化系数数据列中的每个数据点为所述最大值与幅值频谱数据列中对应数据点的商值。
7.根据权利要求6所述的非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法，其特征在于，所述步骤4包括：
步骤41，将非消声风洞的驻室门关上，并将进风口和出风口的挡风帘拉下；
步骤42，启动声采集系统，通过设定采样频率由所有传声器同时采集30秒钟的背景噪声，得到每个传声器对应的第一声压历程数据，所采样的每个第一声压历程数据中包括的数据点数量为设定采样频率与30之积。
8.根据权利要求7所述的非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法，其特征在于，所述步骤5包括：
步骤51，将全向喇叭安装在桨毂中心；
步骤52，启动声采集系统，打开全向喇叭开关，发出总声压级的白噪声；
步骤53，声采集系统按照设定采样频率由所有传声器同时采集30秒钟的全向喇叭的白噪声，得到每个传声器对应的第二声压历程数据，所采集的每个第二声压历程数据中包括的数据点数量为设定采样频率与30之积。
9.根据权利要求8所述的非消声风洞旋翼噪声测点的声衰减系数校准方法，其特征在于，所述步骤6包括：
步骤61，声压历程数据的分段，包括：对采集的每个第一声压历程数据和每个第二声压历程数据分别按照10秒长度进行等间隔分段，每个声压历程数据分别分段为3段分段数据；
步骤62，对分段数据进行FFT分析，包括：对步骤61分段后得到的每段分段数据进行FFT分析，获得每段分段数据对应的幅值谱数据列；
步骤63，对分段数据进行中值选择，包括：在每个第一声压历程数据的3段分段数据对应的幅值谱数据列中，对每个数据点选择中间值数据，形成对应的第一幅值频谱中间值数据列；在第二声压历程数据的3段分段数据对应的幅值谱数据中，对每个数据点选择中间值数据，形成第二幅值频谱中间值数据列；
步骤64，扣除背景噪声，包括：对于每个传声器所采集到的全向喇叭的白噪声，从第二幅值频谱中间值数据列中减掉其对应背景噪声的第一幅值频谱中间值数据列，得到每个传声器对应的无背景噪声的幅值频谱数据列。
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