CN210154681U

CN210154681U - 一种声学振动传感器集成测试套件

Info

Publication number: CN210154681U
Application number: CN201920328131.0U
Authority: CN
Inventors: 王凡; 吴群力
Original assignee: Zhongke Xinyue (suzhou) Technology Co Ltd
Current assignee: Zhongke Xinyue (suzhou) Technology Co Ltd
Priority date: 2019-03-15
Filing date: 2019-03-15
Publication date: 2020-03-17
Anticipated expiration: 2029-03-15

Abstract

一种声学振动传感器集成测试套件，所述测试套件包括外壳、噪声数据采集模块和处理系统，所述噪声数据采集模块设置在所述外壳内，所述噪声数据采集模块和所述处理系统电连接，所述噪声数据采集模块包括按一定位置关系排布的传声器阵列和加速度传感器。所述声学振动传感器集成测试套件能够准确高效地测量运动物体表面上风压的湍流压力和声学压力，并能直接获得物体表面的振动情况，测试结果的精确度高，且所述声学振动传感器集成测试套件结构简单、布局紧凑，使用方便，极具使用价值。

Description

一种声学振动传感器集成测试套件

技术领域

本实用新型涉及声学测试领域，特别涉及一种声学振动传感器集成测试套件。

背景技术

汽车内部环境降噪是汽车制造行业的热门研究之一，常用研究手段是在相关软件中对汽车结构(如车窗结构、形状等)建立虚拟模型，并在模型上施加现场测试得到的运动时的湍流压力和声学压力，即可通过运算结果设计车厢内饰等。因此，汽车运动时表面各项压力的实际测试数据在汽车设计、制造中是极为重要的。目前，噪声测试领域常用的解决方法是沿物体运动方向布设一组传声器阵列，这样的测量方法有如下缺陷：1.仅能测量物体运动时气流扰动造成的噪声信号，不能有效地分离出湍流压力相关参数；2.组成满足测试需求的阵列需要的传声器个数较多，实际应用中出于成本考虑，多选择使用低成本的传声器，可靠性和准确性不足。且阵列整体尺寸较大，不便于现场测试使用；3.使用传声器阵列仅能测量运动物体的声压信号，而无法直接获得物体表面的振动情况，测试结果的不确定度大。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种声学振动传感器集成测试套件，用于准确高效地测量运动物体表面上风压的湍流压力和声学压力，并能直接获得物体表面的振动情况，提高测试结果的精确度。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种声学振动传感器集成测试套件，包括外壳、噪声数据采集模块和处理系统，所述噪声数据采集模块设置在所述外壳内，所述噪声数据采集模块和所述处理系统通过传输电线电连接，所述噪声数据采集模块将采集的噪声数据传输至所述处理系统进行噪声数据的存储和分析。

所述噪声数据采集模块包括传声器阵列和加速度传感器。所述外壳包括扣合的上盖和下盖，所述传声器阵列设置在所述上盖，所述加速度传感器设置在所述下盖，所述上盖和下盖扣合处设有穿孔，分别连接所述传声器阵列和加速度传感器的传输电线经过所述穿孔连接所述处理系统。

所述传声器阵列包括位于同一水平面的四个相同的传声器，为第一传声器、第二传声器、第三传声器和第四传声器，其中，第一传声器、第二传声器和第三传声器呈等腰直角三角形分布，位于腰上的两个传声器之间的距离为传声器的直径长度，所述第四传声器设置在距离所述第一传声器、第二传声器和第三传声器中任一传声器为D的位置，所述D不小于测量频率范围内的最小波长λ，其中，

c表示声速，f表示测试的频率。所述上盖设有四个对应的通孔，所述传声器设置在所述上盖的内侧，所述传声器的拾音部分设置在所述通孔内，拾取所述上盖外侧的声噪。所述加速度传感器设置在所述下盖，并位于所述下盖的中心位置。所述控制系统为电脑。

本实用新型还公开了上述声学振动传感器集成测试套件的测试方法，包括如下步骤：

S1：将声学振动传感器集成测试套件设置在测试物体表面上；

S2：设置物体运动参数，记录物体运动中噪声数据采集模块采集的数据，完成一次测试；

S3：调整物体运动参数，重复步骤S1和S2，测试出不同运动参数下噪声数据，完成测试，并对测试数据进行分析。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：所述声学振动传感器集成测试套件能够准确高效地测量运动物体表面上风压的湍流压力和声学压力，并能直接获得物体表面的振动情况，测试结果的精确度高，且所述声学振动传感器集成测试套件结构简单、布局紧凑，使用方便，极具使用价值。所述测试方法简单便捷。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。在附图中：

图1和图2是本实用新型一具体实施例的声学振动传感器集成测试套件的结构示意图；

图3是本实用新型一具体实施例的声学压力测量示意图；

图4是本实用新型一具体实施例的湍流压力测量示意图。

图中所述：1-第一传声器、2-第二传声器、3-第三传声器、4-第四传声器、5-加速度传感器、6-通孔、7-穿孔、8-上盖、9-下盖。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参见图1和图2，一种声学振动传感器集成测试套件，包括外壳、噪声数据采集模块和处理系统，所述噪声数据采集模块设置在所述外壳内，所述噪声数据采集模块和所述处理系统通过传输电线电连接，所述噪声数据采集模块将采集的噪声数据传输至所述处理系统进行噪声数据的存储和分析。

所述外壳包括扣合的上盖8和下盖9，所述上盖8为圆台形，所述下盖9为平面形。

所述噪声数据采集模块包括传声器阵列和加速度传感器5。所述传声器阵列设置在所述上盖8，具体的，位于所述上盖8的平面上，所述加速度传感器5设置在所述下盖9，所述上盖8和下盖9的扣合处设有一穿孔7，分别连接所述传声器阵列和加速度传感器5的传输电线经过所述穿孔7连接所述处理系统。

所述传声器阵列包括位于同一水平面的四个相同的传声器，为第一传声器1、第二传声器2、第三传声器3和第四传声器4，其中，第一传声器1、第二传声器2和第三传声器3呈等腰直角三角形分布，位于腰上的传声器两两之间的距离d为传声器的直径，所述第四传声器4设置在距离所述第一传声器1、第二传声器2和第三传声器3中任一传声器距离为D的位置，所述D不小于测量频率范围内的最小波长λ，其中，

c表示声速，f表示测试的频率，测试的频率的上限为9.5kHz。所述上盖8的平面上设有四个对应四个所述传声器的通孔6，所述传声器设置在所述上盖8的内侧，所述传声器的拾音部分设置在所述通孔8内拾取所述上盖8外侧的声学信号。所述加速度传感器5设置在所述下盖9，并位于所述下盖9的中心位置。所述控制系统为电脑。

本实施例中，选择自身直径为6.35mm的传声器，所述第一传声器1、第二传声器2和第三传声器3分布呈等腰直角三角形，位于腰上的传声器之间的距离d＝6.35mm，两两成组，视为三组传声器对，为了节省空间，所述第四传声器设置在斜边的中线上，位于中线上的两个传声器之间的距离D＝35.9mm，此时，取空气中的声速c＝340m/s，测试频率为f＝9.5kHz，满足上限不大于9.5kHz。

所述声学振动传感器集成测试套件采用四个传声器形成传声器阵列的原理如下：

在高速运动物体表面的流体压力可分为湍流压力和声学压力，这两种压力分量的速度不同，空气中声速c约为340m/s，而湍流压力速度(对流速度)与物体运动速度有关，通常未知。所述传声器可通过传声器测量的压力信号计算得到湍流压力在特定方向上的速度，从而区分湍流压力和声压。

参见图3，首先，由于声速c是已知的，运动过程中风速噪声经过两个距离为D的传声器的时间差为τ，由下式即可确定声波传播的方向(即声压分量相对于运动物体表面的夹角θ)：

参见图4，对湍流压力而言，式(1)中的速度和夹角均是未知量，因此测量湍流压力需要用三个传声器，分别在互相垂直的两个方向上测得信号延迟时间，设所述第一传声器和第二传声器连线方向为x方向，第一传声器和第三传声器的连线方向为y方向，在x和y方向上测得信号延迟时间τ_x和τ_y，设湍流对流速度为u，与y方向的夹角为β通过如下二元方程即可得出湍流压力对流速度和传播方向：

所述加速度传感器能够测量运动的速度和加速度等振动参量。所述传声器阵列和加速度传感器采集的数据传输至所述处理系统，所述处理系统根据所述传声器阵列的数据分离出湍流压力和声学压力，然后在模型中进行加载后，得到模型的振动参量，通过与所述加速度传感器测量得到的振动参量比较，对分离方法进行修正，获得精确的湍流压力和声学压力。

进一步的，为了减少测量中环境空气乱流导致的无效噪声信号，采用防风罩套在所述测试套件上。

采用所述声学振动传感器集成测试套件进行测试时，

S1：将所述声学振动传感器集成测试套件设置在测试的运动物体表面，将套件的下盖紧贴固定在运动物体表面。

S2：设置运动物体的运动参数，物体开始运动，记录运行中噪声数据采集模块采集的数据，完成一次测试。

S3：调整运动物体的运动参数，重复步骤S1和S2，测试出不同运行参数下噪声数据，完成测试，并对测试数据进行分析。具体的，所述处理系统根据所述传声器阵列的数据分离出湍流压力和声学压力，然后在模型中进行加载后，得到模型的振动参量，通过与所述加速度传感器测量得到的振动参量比较，对分离方法进行修正，获得准确的湍流压力和声学压力。

所述声学振动传感器集成测试套件的主要优势如下：

(1)采用4个声学传声器和1个加速度计按特定位置分布组合，可方便、快速、有效地分离、测试运动物体表面的湍流压力信号和声学压力信号(声压测量频率上限9.5kHz)。

(2)传感器套件布局紧凑，使用方便，极具实用价值。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的实用新型主题的一部分。

Claims

1.一种声学振动传感器集成测试套件，其特征在于，包括外壳、噪声数据采集模块和处理系统，所述噪声数据采集模块设置在所述外壳内，所述噪声数据采集模块和所述处理系统电连接，所述噪声数据采集模块包括传声器阵列和加速度传感器，所述传声器阵列包括位于同一水平面的四个相同的传声器，其中三个所述传声器分布呈等腰直角三角形。

2.根据权利要求1所述的声学振动传感器集成测试套件，其特征在于，位于腰上的两个传声器之间的距离为传声器的直径长度，第四个所述传声器与呈三角分布的任一传声器的距离为D，D不小于测量频率范围内的最小波长λ，其中，

c表示声速，f表示测试的频率。

3.根据权利要求2所述的声学振动传感器集成测试套件，其特征在于，第四个所述传声器位于斜边的中线上。

4.根据权利要求1所述的声学振动传感器集成测试套件，其特征在于，所述外壳包括互相扣合的上盖和下盖，所述上盖为圆台型，所述下盖为平面型。

5.根据权利要求4所述的声学振动传感器集成测试套件，其特征在于，所述传声器阵列设置在所述上盖，所述加速度传感器设置在所述下盖，所述传声器阵列和加速度传感器分别通过传输电线连接所述处理系统。

6.根据权利要求5所述的声学振动传感器集成测试套件，其特征在于，所述上盖上设有四个对应所述四个传声器的通孔，所述传声器设置在所述上盖，所述传声器的拾音部分设置在所述通孔内。

7.根据权利要求4所述的声学振动传感器集成测试套件，其特征在于，所述上盖和下盖的扣合处设有一穿孔，分别连接所述传声器阵列和加速度传感器的传输电线穿过所述穿孔连接所述处理系统。

8.根据权利要求1所述的声学振动传感器集成测试套件，其特征在于，所述外壳上设有防风罩。

9.根据权利要求1所述的声学振动传感器集成测试套件，其特征在于，所述处理系统采用电脑。