一种航空发动机涵道噪声测试装置及方法
【专利摘要】本发明一种航空发动机涵道噪声测试装置及方法，属于航空发动机噪声测试领域，该装置包括聚声结构、振动传感器、声学传感器、数采分析仪和计算机，本发明采用高灵敏度声学传感器及振动传感器作为采集前端，通过自制聚声设备将噪声信号汇集在声学传感器前端，分析噪声信号及振动信号，对比两者差异，对风噪信号进行剥离，将分析处理后的噪声信号重新生成音频信号，通过高质量耳机便可清晰听到发动机涵道噪声；本发明在涵道噪声测试时灵敏度高，噪声信号质量好，可减少发动机维修时间，同时可保证发动机出厂质量，对发动机生产及维修单位意义重大。
【专利说明】一种航空发动机涵道噪声测试装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于航空发动机噪声测试领域，具体涉及一种航空发动机涵道噪声测试装置及方法。
【背景技术】
[0002]手动摇转发动机情况下，对发动机涵道噪声测试，通常采用声音记录笔等设备进行采集记录，此类设备灵敏度低，微小的噪声信号被发动机涵道中的风声掩埋。而使用声学传感器，如果采用简单测试方法，依然不能完成风噪较大，噪声信号较小的测试。工业用噪声仪又只能显示噪声值，不能进行记录与分析。此外，传统测速方法由于灵敏度低，且没有噪声剥离功能，不能实现人耳的分辨功能，为发动机早期判别及后期故障溯源带来困难。
【发明内容】
[0003]针对现有技术的不足，本发明提出一种航空发动机涵道噪声测试装置及方法，以达到测试装置灵敏度、准确记录涵道噪声的目的。
[0004]一种航空发动机涵道噪声测试装置，该装置包括聚声结构、振动传感器、声学传感器、数采分析仪和计算机，聚声结构设置于发动机的整流罩上，声学传感器通过并固定于聚声结构上，声学传感器的输出端连接数米分析仪的一路输入端，振动传感器设置于发动机的风扇机匣上，振动传感器的输出端连接数采分析仪的另一路输入端，数采分析仪的输出端连接计算机的输入端；所述的聚声结构包括聚声罩、连接杆和磁铁，其中，磁铁固定于发动机的整流罩上，磁铁通过连接杆连接聚声罩，聚声罩中心位置上设置有声学传感器。
[0005]所述的聚声罩为锥形，其开口所在平面平行于发动机的整流叶片，声学传感器的放置方向与发动机的整流叶片垂直。
[0006]采用航空发动机涵道噪声测试装置进行测试的方法，包括以下步骤:
[0007]步骤1、安装装置；
[0008]步骤2、手动摇转发动机使其旋转速度为115转/分?125转/分，采用振动传感器采集发动机风扇机匣的振动信号，采用声学传感器采集发动机涵道声音信号，并将上述两个信号发送至数采分析仪；
[0009]步骤3、采用小波分析方法，根据振动信号对声音信号进行分层，滤除声音信号中属于风噪信号的部分；
[0010]步骤4、将滤波后的声音信号转换成音频信号在计算机中进行存储，记录发动机涵道噪声。
[0011]本发明优点:
[0012]本发明一种航空发动机涵道噪声测试装置及方法，采用高灵敏度声学传感器及振动传感器作为采集前端，通过自制聚声设备将噪声信号汇集在声学传感器前端，分析噪声信号及振动信号，对比两者差异，对风噪信号进行剥离，将分析处理后的噪声信号重新生成音频信号，通过高质量耳机便可清晰听到发动机涵道噪声；本发明在涵道噪声测试时灵敏度高，噪声信号质量好，可减少发动机维修时间，同时可保证发动机出厂质量，对发动机生产及维修单位意义重大。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明一种实施例的整体结构框图；
[0014]图2为本发明一种实施例的装置连接示意图；
[0015]图3为本发明一种实施例的聚声结构装置结构图；
[0016]图4为本发明一种实施例的航空发动机涵道噪声测试装置进行测试的方法流程图；
[0017]图5为本发明一种实施例的信号采集图，其中图(a)为振动信号，图(b)为声音信号;
[0018]图6为本发明一种实施例的信号分层图，其中图(a)为振动信号分层图，图(b)为声音信号分层图；
[0019]图7为本发明一种实施例的滤波后声音信号图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对发明一种实施例做进一步说明。
[0021]如图1所示，一种航空发动机涵道噪声测试装置，该装置包括聚声结构2、振动传感器3、声学传感器1、数采分析仪4和计算机5，聚声结构2设置于发动机的整流罩上，声学传感器I通过并固定于聚声结构上，如图2所示，声学传感器I的输出端连接数采分析仪4的输入端Inputl,振动传感器3设置于发动机的风扇机匣上,振动传感器3的输出端连接数采分析仪4的输入端Input2，数采分析仪4通过网口连接计算机5 ；
[0022]本发明实施例中，声学传感器I米用4189型传声器+2671型前置放大器,振动传感器3采用B&K4514型传感器，数采分析仪采用B &K3560C数采分析系统。
[0023]如图3所示，本发明实施例中，聚声结构包括聚声罩、连接杆和磁铁，其中，磁铁固定于发动机的整流罩上，磁铁通过连接杆连接聚声罩，聚声罩中心位置上设置有声学传感器。聚声罩为锥形，其开口(开口角度为70° )所在平面平行于发动机的整流叶片，声学传感器与发动机的整流叶片垂直。
[0024]采用权利要求1所述的航空发动机涵道噪声测试装置进行测试的方法，方法流程图如图4所示，包括以下步骤:
[0025]步骤1、安装装置；
[0026]本发明实施例中，根据发动机结构，选择发动机整流罩附近作为声学传感器支点，将声学传感器安装于自制聚声结构中，平行于整流叶片固定安装，选择风扇机匣上部作为振动传感器安装位置，将传感器的输出端与数采分析仪相连；
[0027]步骤2、手动摇转发动机使其旋转速度为120转/分，采用振动传感器采集发动机风扇机匣的振动信号，采用声学传感器采集发动机涵道声音信号，并将上述两个信号发送至数采分析仪；
[0028]本发明实施例中，利用摇把手动代转发动机约120r/min后，脱开摇把发动机转速自动回落。在发动机转动过程中，如图5中图(a)和图(b)所示，记录声学传感器及振动传感器信号；
[0029]步骤3、采用小波分析方法，根据振动信号对声音信号进行分层，滤除声音信号中属于风噪信号的部分；
[0030]当摇把脱开后，发动机转速缓慢匀速递减，待发动机停止转动后，处理分析信号。根据振动信号特征，对声学传感器采集的信号，采用非线性小波变换阀值法，使用VisualBasic语言，在Excel调用Matlab小波工具箱对传感器信号进行小波消噪处理，如图6中的图(a)和图(b)所示，为振动信号和经过去噪处理后的声音信号。
[0031]步骤4、将滤波后的声音信号转换成音频信号在计算机中进行存储。
[0032]本发明实施例中，利用软件后处理分析功能进行一次分析，根据分析结果，去除噪声干扰，形成层函数，后再生成音频文件进行存储，完成涵道噪声的记录与分析。
[0033]如图7所示，声信号分层处理后，去除掉噪声干扰，得到无气流声音干扰的涵道噪声信号，然后将去噪后的信号形成音频信号，进行保存，得到声音质量良好的发动机涵道噪声文件。
【权利要求】
1.一种航空发动机涵道噪声测试装置，其特征在于，该装置包括聚声结构、振动传感器、声学传感器、数采分析仪和计算机，聚声结构设置于发动机的整流罩上，声学传感器通过并固定于聚声结构上，声学传感器的输出端连接数采分析仪的一路输入端，振动传感器设置于发动机的风扇机匣上，振动传感器的输出端连接数采分析仪的另一路输入端，数采分析仪的输出端连接计算机的输入端；所述的聚声结构包括聚声罩、连接杆和磁铁，其中，磁铁固定于发动机的整流罩上，磁铁通过连接杆连接聚声罩，聚声罩中心位置上设置有声学传感器。
2.根据权利要求1所述的航空发动机涵道噪声测试装置，其特征在于，所述的聚声罩为锥形，其开口所在平面平行于发动机的整流叶片，声学传感器的放置方向与发动机的整流叶片垂直。
3.采用权利要求1所述的航空发动机涵道噪声测试装置进行测试的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1、安装装置； 步骤2、手动摇转发动机使其旋转速度为115转/分?125转/分，采用振动传感器采集发动机风扇机匣的振动信号，采用声学传感器采集发动机涵道声音信号，并将上述两个信号发送至数采分析仪； 步骤3、采用小波分析方法，根据振动信号对声音信号进行分层，滤除声音信号中属于风噪信号的部分； 步骤4、将滤波后的声音信号转换成音频信号在计算机中进行存储，记录发动机涵道噪声。
【文档编号】G01H17/00GK103592128SQ201310509053
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2013年10月23日
【发明者】王闯, 万利, 王国鹏, 银洋, 周杨娜 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司