本发明涉及航空器测试技术领域，特别涉及智能航空器噪声、振动与声振粗糙度(noise、vibration、harshness，nvh)测试装置、系统及测试方法。
背景技术
随着科技的发展和社会进步，近几年全球各地的智能航空器获得了高速发展。噪声一直以来都是各大航空器制造商研究的重点。对于消费者来说，航空器的振动、噪声及舒适度是购买产品时需要考虑的主要问题之一。通过nvh测试可以用于检测航空器的振动与噪声，预测航空器的故障发生概率，以及评估振动与噪声给消费者带来的感受。
目前，由于针对智能航空器的nvh测试系统在市场上仍属于起步阶段，许多厂商采用汽车nvh测试系统对智能航空器进行nvh测试，其具有如下缺陷：
1)汽车nvh测试系统的设备体积和重量较大，较难安装于要求各组件占用空间和重量尽量小的航空器中；
2)汽车nvh测试系统的便携性较差，增加测试人员测试负担；
3)汽车nvh测试系统的测试过程需要较多的人工操作，智能化程度较低。
技术实现要素：
(一)发明目的
针对上述现有技术中用于智能航空器的nvh测试系统具有的至少一种缺陷，本发明提供了一种智能化的航空器nvh测试装置、系统及测试方法，以缩短智能航空器的故障排查和整机设计周期。
(二)技术方案
本发明提供了一种智能航空器nvh测试装置，包括：
噪声测量模块，用于实时获取航空器的噪声数据；
振动测量模块，用于实时获取航空器的振动数据；以及
数据记录模块，分别与所述噪声测量模块和所述振动测量模块通信连接，用于存储所述噪声测量模块获取的噪声数据和所述振动测量模块获取的振动数据。
作为上述技术方案中的一个具体实施方式，所述噪声数据包括噪声的听感近似值。
作为上述技术方案中的一个具体实施方式，所述噪声测量模块包括计权网络，所述计权网络用于获取所述听感近似值。
作为上述技术方案中的一个具体实施方式，所述计权网络包括a频率计权网络、b频率计权网络、c频率计权网络和z频率计权网络中的一种或多种。
作为上述技术方案中的一个具体实施方式，所述计权网络还包括f时间计权网络和s时间计权网络中的一种或多种。
作为上述技术方案中的一个具体实施方式，所述听感近似值包括噪声时间计权声级、最大时间计权声级、最小时间计权声级和峰值c声级。
作为上述任一技术方案中的一个具体实施方式，所述振动数据包括加速度信号。
作为上述任一技术方案中的一个具体实施方式，所述振动测量模块通过采集航空器的三轴加速度数据信息来获取所述加速度信号。
作为上述任一技术方案中的一个具体实施方式，所述噪声测量模块和所述数据记录模块的外壳材料采用铝合金。
本发明还提供了一种智能航空器nvh测试系统，包括：
上述任一技术方案中所述的nvh测试装置；以及
上位机，分别与所述噪声测量模块、所述振动测量模块以及所述数据记录模块通信连接，用于对所述噪声数据和所述振动数据进行频谱分析并分别得到噪声数据曲线和振动数据曲线。
作为上述技术方案中的一个具体实施方式，所述上位机包括：
存储单元，用于按照时间节点存储所述噪声数据、所述振动数据、所述噪声数据曲线以及所述振动数据曲线；以及
显示单元，用于显示所述噪声数据曲线以及所述振动数据曲线。
本发明还提供了一种智能航空器nvh测试方法，包括：
实时获取航空器的噪声数据和振动数据；
按照时间节点存储所述噪声数据和所述振动数据；
对所述噪声数据和所述振动数据进行频谱分析，得到噪声数据曲线和振动数据曲线；
以曲线图的形式显示所述噪声数据曲线和所述振动数据曲线。
作为上述技术方案中的一个具体实施方式，所述噪声数据包括噪声的听感近似值。
作为上述技术方案中的一个具体实施方式，通过以下频率计权网络中的其中一种测量所述听感近似值：a频率计权网络、b频率计权网络、c频率计权网络和z频率计权网络。
作为上述技术方案中的一个具体实施方式，通过以下时间计权网络中的其中一种对所述频率计权网络测得的数据做进一步处理：f时间计权网络和s时间计权网络。
作为上述技术方案中的一个具体实施方式，所述听感近似值包括噪声时间计权声级、最大时间计权声级、最小时间计权声级和峰值c声级。
作为上述任一技术方案中的一个具体实施方式，所述振动数据包括加速度信号。
作为上述技术方案中的一个具体实施方式，所述加速度信号通过采集航空器的三轴加速度数据信息获取。
作为上述任一技术方案中的一个具体实施方式，该方法还包括：按照时间节点存储所述噪声数据、所述振动数据、所述噪声数据曲线以及所述振动数据曲线。
(三)有益效果
本发明提供的智能化航空器nvh测试装置、系统及测试方法，具有如下有益效果：
1)能够自动获取航空器的振动数据和噪声数据，智能化程度较高；
2)能够实时存储获取的测试数据，并且自动显示曲线分析，直观展示数据结果，减轻测试人员工作负担。
附图说明
以下参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释和说明本发明，而不能理解为对本发明的保护范围的限制。
图1是本发明提供的智能航空器nvh测试装置的一种实施例的结构框图；
图2是本发明提供的智能航空器nvh测试系统的一种实施例的结构框图；
图3是本发明提供的智能航空器nvh测试方法的一种实施例的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、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更加详细的描述。
需要说明的是：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，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组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
图1所示为本发明提供的智能航空器nvh测试装置的一种实施例的结构框图，该nvh测试装置包括噪声测量模块、振动测量模块和数据记录模块。噪声测量模块用于实时获取航空器的噪声数据，本实施例中，噪声数据包括人耳对噪声的听感近似值。振动测量模块用于实时获取航空器的振动数据，本实施例中，振动数据包括加速度信号，可以理解的是，振动测量模块通过采集航空器在飞行过程中的三轴加速度数据信息来获取加速度信号。数据记录模块分别与噪声测量模块和振动测量模块通信连接，用于存储噪声测量模块获取的噪声数据和振动测量模块获取的振动数据，以便于操作人员拷贝及后期数据分析。有利的是，数据记录模块内包含sd卡(securedigitalmemorycard)，噪声数据和振动数据存储于sd卡中。可以理解的是，采用高精度的噪声传感器和振动传感器进行数据采集，可提高数据采样精度，得到准确性较高的噪声数据和振动数据。
需要说明的是，噪声测量模块与数据记录模块之间、振动测量模块与数据记录模块之间的数据传输可以采用有线通信方式，也可以采用无线通信方式。本实施例中优选的是，噪声测量模块与数据记录模块之间、振动测量模块与数据记录模块之间采用有线通信方式中的串行接口通信进行数据传输，例如rs232串行接口等。
本实施例中，噪声测量模块包括计权网络，计权网络用于获取听感近似值。为了模拟人耳听觉在不同频率有不同的灵敏性，噪声测量模块的电路内设有的计权网络能够模拟人耳的听觉特性，是一种能把电信号修正为与听感近似的值的网络。通过计权网络测得的声压级，已不再是客观物理量的声压级(线性声压级)，而是经过听感修正的声压级。
上述计权网络包括a频率计权网络、b频率计权网络、c频率计权网络和z频率计权网络中的一种或多种，即可以只包括该四种频率计权网络的其中一种，也可以是其中的两种、三种或全部四种。a频率计权网络、b频率计权网络、c频率计权网络和z频率计权网络分别是噪声测量模块的计权网络中的一种。其中，a频率计权网络是模拟人耳对55分贝以下低强度噪声的频率特性，也是模拟人耳对等响曲线中40方纯音的响应，它的曲线形状与340方的等响曲线相反，从而使电信号的中、低频段有较大的衰减。a声级越高，噪声引起的危害也越大。b频率计权网络是模拟55分贝到85分贝的中等强度噪声的频率特性，也是模拟人耳对70方纯音的响应，它使电信号的低频段有一定的衰减。c频率计权网络是模拟高强度噪声的频率特性，也是模拟人耳对100方纯音的响应，在整个声频范围内有近乎平直的响应。z频率计权网络是对频率范围20hz到20khz的水平响应。本实施例中，上述计权网络同时包括了a频率计权网络、b频率计权网络、c频率计权网络和z频率计权网络，在使用时可以任意选择使用何种频率计权网络，增加了适用范围。
上述计权网络还包括f时间计权网络和s时间计权网络中的一种或全部，即可以只包括该两种时间计权网络的其中一种，也可以是全部两种。f时间计权网络和s时间计权网络是两种不同的时间响应模式，是对频率计权网络测得的数据进行时间平均处理，使噪声测量模块的测量结果在一定程度上更能反映出人的主观感受特性。其中，f时间计权网络为快时间计权，可用于测量稳态噪声，测得的数值为有效值。s时间计权网络为慢时间计权网络，可用于测量波动较大的不稳态噪声和交通运输噪声等。本实施例中，上述计权网络同时包括了f时间计权网络和s时间计权网络，在使用时可以任意选择使用何种时间计权网络，增加了适用范围。
本实施例中，上述听感近似值包括了噪声时间计权声级、最大时间计权声级lmax、最小时间计权声级lmin和峰值c声级lcpeak。
有利的是，噪声测量模块具有自动校准功能，能够自动校准测量零点、测量数据准确性等。
可以理解的是，本实施例中的噪声测量模块可以采用声级计。
本实施例中优选的是，振动测量模块中的测量三轴加速度数据信息部分采用三轴加速度传感器实现。
图2所示为本发明提供的智能航空器nvh测试系统的一种实施例的结构框图，该nvh测试系统包括上述nvh测试装置实施例中的nvh测试装置，即噪声测量模块、振动测量模块和数据记录模块，还包括上位机，上位机分别与噪声测量模块、振动测量模块以及数据记录模块通信连接，用于对噪声数据和振动数据进行频谱分析并分别得到噪声数据曲线和振动数据曲线，以得到nvh测试结果。可以理解的是，上位机与噪声测量模块之间、上位机与振动测量模块之间以及上位机与数据记录模块之间的数据传输可以采用有线通信方式，也可以采用无线通信方式。本实施例中优选的是，上位机与噪声测量模块之间、上位机与振动测量模块之间以及上位机与数据记录模块之间的数据传输均采用有线通信方式中的串行接口通信进行数据传输，例如rs232串行接口等。
本实施例中，上位机包括存储单元和显示单元。存储单元用于按照时间节点存储噪声数据和振动数据，以及上位机对噪声数据和振动数据进行分级后得到的噪声数据曲线和振动数据曲线。有利的是，这样可以方便测试人员进行频谱分析，同时对于噪声数据和振动数据来说，存储单元与数据记录模块形成冗余备份，防止数据丢失。显示单元用于将噪声数据曲线以及振动数据曲线显示给用户观看，用户能够通过简单观看曲线走势，判断被测位置的振动状态和声音大小。
该系统中噪声测量模块和数据记录模块的外壳结构材料采用铝合金，具备强度好，质量轻等优点，整体系统的实际测量重量小于2kg。其次，根据各功能模块pcb板的大小，在尺寸设计上采用最小设计原则，最终设计出的噪声测量模块的尺寸为：94×81×34mm，数据记录模块的尺寸为：102×70×22mm，相对比市面上的其他同类产品，如ni公司的cdaq-9181数据采集系统、bbm公司的pakmkii系列采集系统和lms公司的scm2e02采集系统，本发明提供的测试系统具备重量轻、体积小、易于携带等优点。
图3所示为本发明提供的智能航空器nvh测试方法的一种实施例的流程图，该方法包括如下步骤：
步骤101，实时获取航空器的噪声数据和振动数据。
本实施例中，噪声数据包括人耳对噪声的听感近似值，振动数据包括加速度信号，可以理解的是，加速度信号通过采集航空器的三轴加速度数据信息获取。并且本实施例中，噪声数据包括噪声的听感近似值。本实施例中优选通过以下频率计权网络中的其中一种来测量听感近似值：a频率计权网络、b频率计权网络、c频率计权网络和z频率计权网络。同时，还通过以下时间计权网络中的其中一种对所述频率计权网络测量的数据做进一步处理：f时间计权网络和s时间计权网络。时间计权网络对频率计权网络测得的数据进行时间平均，使噪声测量模块的测量结果在一定程度上更能反映出人的主观感受特性。可以理解的是，听感近似值包括噪声时间计权声级、最大时间计权声级、最小时间计权声级和峰值c声级。
需要说明的是，在给nvh系统通电后，系统中数据测量模块(噪声测量模块和振动测量模块)会自动地采集航空器的噪声数据和振动数据，无需测试人员进行复杂繁琐的操作。
步骤102，按照时间节点存储噪声数据和振动数据。
数据测量模块会将采集到的噪声数据和振动数据按时间节点存储到数据记录模块中，同时也实时存储到系统中上位机的存储单元中。具体的，上位机接收到噪声数据和振动数据后，通过labview程序准确的将数据按照时间结点记录到上位机的存储单元中，此处也无需测试人员进行复杂繁琐的操作，其中存储单元可以为存储卡。
步骤103，对噪声数据和振动数据进行频谱分析，得到噪声数据曲线和振动数据曲线。
上位机通过labview程序对对噪声数据和振动数据进行频谱分析，得到噪声数据曲线和振动数据曲线。本实施例中，在得到噪声数据曲线以及振动数据曲线后，通过上位机通过labview程序按照时间节点存储噪声数据、振动数据、噪声数据曲线以及振动数据曲线。
步骤104，以曲线图的形式显示噪声数据曲线和振动数据曲线。
得到噪声数据曲线和振动数据曲线后，上位机的显示单元实时地将噪声数据曲线和振动数据曲线自动显示出来供操作人员观看，操作人员可通过观看曲线走势判断被测位置的振动状态和声音大小。由上可知，该nvh测试方法中，测试人员只负责需给系统通电，之后的数据采集、数据分析等都是智能化地自动得到或生成的。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。