用于模拟低温压差环境的隔声测试的测试系统及隔声测试方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于模拟低温压差环境的隔声测试的测试系统及隔声测试方法，该测试系统包括低温压差箱，低温压差箱包括：一端开口的箱体，箱体的开口与安装开口相适配，从而能够经由安装开口和待测结构件相连；扬声器阵列，其能够形成测试声场；传声器阵列，其能够测量箱体内多个位置的声压；能够调节箱体内的温度和气压的温度控制模块和气压控制模块。根据本发明专利技术的用于模拟低温压差环境的隔声测试的测试系统及隔声测试方法，能够有效地模拟真实的客机巡航环境，尤其是较准确地模拟所需的低温压差环境，相比现有技术大幅降低了测试的技术难度和测试所需成本，提高了对模拟真实工况中的结构件进行隔声性能测试的效率。

【技术实现步骤摘要】
用于模拟低温压差环境的隔声测试的测试系统及隔声测试方法
本专利技术涉及结构声学测试领域，具体涉及用于飞行器的特种工况下的结构隔声测试，尤其是，涉及一种用于模拟低温压差环境的隔声测试的测试系统及隔声测试方法。
技术介绍
评估飞行器或航空器等的壁板结构在实际运行工况中的隔声特性，主要可采用以下两种方法：高空真机试验和地面试验。高空真机试验费时费力，其成本过于高昂且试验效率低下。地面试验则需要复现飞行器在高空中的工况或者环境，包括通常超过0.5标准大气的压差和低至零下50℃的低温环境。传统的地面隔声测试环境主要有混响-混响环境和混响-消声环境，其中混响声源室的容积由所需测试的最低频率确定，一般需要约200立方米的空间。要在这么大的空间内模拟飞行器在高空中所处的负压低温环境，因声源室的承压能力、温控能力以及人员的操作安全性等多个方面的因素对试验中的工况模拟提出了极高的要求，要满足这一系列的要求具有极高的技术难度，同时会很大程度上提高试验成本。另一方面，随着先进技术的发展和制造工艺水平的提高，复合材料在飞机上的应用比例越来越大，其中承担隔离大部分外部噪声的机身主要以复合材料为主。理论研究和试验验证均证明复合材料结构的隔声性能下降将直接、显著地影响舱内的噪声水平。相对于金属材料，复合材料的各方面特性随着温度和气压的变化会发生很大改变。在巡航状态下，飞行器的机身壁板结构长时间处于低温和压差环境，且复合材料的特性与制造工艺水平有很大关系。诸如，机身壁板结构上的长桁和框的设计细节，就很难用仿真手段进行较为精确的模拟。因此，对于复合材料为主的飞行器结构件而言，更为迫切地需要通过试验手段确定实际工况下的低温和压差因素对诸如机身壁板结构的结构件的隔声性能的影响。目前，常规的结构隔声试验主要依据GB/T31004.1-2014、GB/T1989.3-2005标准进行测试，其测试环境均为常温常压下的混响室。而如上所述不难看出，这样的测试环境完全无法满足诸如对于飞行器结构件的模拟真实工况的隔声测试的需求。因此，亟需设计一种用于模拟低温压差环境的隔声测试的测试系统及隔声测试方法，以有效地模拟真实的客机巡航环境，同时高效、准确地对模拟真实工况中的结构件进行隔声性能的测试，以至少部分消除现有技术存在的上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中的隔声测试系统无法实现对于飞行器的真实工况的模拟或者需要极高的成本才可能实现对该真实工况的模拟，因而难以以相对低的成本准确、有效地评估诸如飞行器或航空器的结构件在实际运行工况中的隔声性能的缺陷，提出一种用于模拟低温压差环境的隔声测试的测试系统及隔声测试方法。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：本专利技术提供了一种用于模拟低温压差环境的隔声测试的测试系统，所述测试系统包括混响室，所述混响室开设有用于安装待测结构件的安装开口，其特点在于，所述测试系统还包括低温压差箱，所述低温压差箱包括：一端开口的箱体，所述箱体的开口与所述安装开口相适配，从而能够经由所述安装开口和所述待测结构件相连；位于所述箱体内的扬声器阵列，所述扬声器阵列被配置为能够形成测试声场；位于所述箱体内的传声器阵列，所述传声器阵列被配置为能够测量所述箱体内多个位置的声压；温度控制模块，所述温度控制模块被配置为能够调节所述箱体内的温度；气压控制模块，所述气压控制模块被配置为能够调节所述箱体内的气压。根据本专利技术的一种实施方式，所述扬声器阵列包括彼此独立的多个扬声器阵元，所述传声器阵列包括彼此独立的多个传声器阵元。根据本专利技术的一种实施方式，所述测试系统还包括：多通道输入输出控制模块，所述多通道输入输出控制模块被配置为能够采集所述多个传声器阵元测得的声压信号，并根据所述声压信号生成多路原始声信号；多通道功率放大模块，所述多通道功率放大模块包括多个功率放大器，所述多个功率放大器的输出端分别连接至所述多个扬声器单元、输入端则连接至所述多通道输入输出控制模块，所述多个功率放大器被配置为能够分别接收所述多路原始声信号并将其放大后传输至所述多个扬声器阵元。根据本专利技术的一种实施方式，所述多路原始声信号为非相干的噪声信号。根据本专利技术的一种实施方式，所述扬声器阵元的数量由式(1)限定式(1)中，nspk为所述扬声器阵元的数量，S为所述待测结构件的测试面的表面积或者所述安装开口的面积，c为声速，fmax为所述隔声测试选取的测试频率的上限值。根据本专利技术的一种实施方式，所述传声器阵元沿所述箱体的开口的边缘分散布置为一列。根据本专利技术的一种实施方式，所述扬声器阵列面向所述传声器阵元地布置于所述箱体内与所述箱体的开口相对的一侧。根据本专利技术的一种实施方式，所述传声器阵列还包括承载所述传声器阵元的可调支架，所述测试系统还包括位于所述箱体外部的外部阵元控制器，所述外部阵元控制器被配置为能够调节所述传声器阵元的位置和/或朝向。根据本专利技术的一种实施方式，所述测试系统还包括透射声接收室，所述透射声接收室开设有与所述待测结构件相适配的测试开口。本专利技术还提供了一种采用如上所述的用于模拟低温压差环境的隔声测试的测试系统的隔声测试方法，其中，所述隔声测试方法包括：将待测结构件安装至所述混响室的所述安装开口；将所述低温压差箱的箱体的开口对准并贴紧所述待测结构件的表面；通过所述温度控制模块和所述气压控制模块将所述箱体内的温度和气压调节至测试所需温度和所需气压；根据所述传声器阵列测得的所述箱体内多个位置的声压调节所述扬声器阵列输出形成的测试声场，以使得所述测试声场满足预设的扩散声场信号要求；采集透射穿过所述待测结构件的透射声信号，并根据所述传声器阵列测得的所述声压和所述透射声信号计算隔声量。根据本专利技术的一种实施方式，所述隔声测试方法还包括：根据所述低温压差箱的箱体的开口所对准的所述待测结构件的表面的表面形状，调节所述传声器阵列所包含的多个传声器阵元的位置，使得所述传声器阵元沿所述箱体的开口的边缘分散布置为一列，并且该列传声器阵元中的每一个与所述待测结构件的表面的间距基本相等。根据本专利技术的一种实施方式，所述将所述箱体内的温度调节至测试所需温度包括，线性地调节在测试过程中所述箱体内的环境温度在-50℃-0℃的温度范围内变化。根据本专利技术的一种实施方式，所述将所述箱体内的气压调节至测试所需气压包括，线性地调节在测试过程中所述传声器阵列所包含的多个传声器阵元所测得的气压，使之稳定地维持在目标气压附近。在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本专利技术各较佳实例。本专利技术的积极进步效果在于：根据本专利技术的用于模拟低温压差环境的隔声测试的测试系统及隔声测试方法，能够有效地模拟真实的客机巡航环境，尤其是较准确地模拟所需的低温压差环境，并且主要利用低温压差箱来为待测结构件提供对于真实工况的模拟，不仅有助于更准确地控制所模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于模拟低温压差环境的隔声测试的测试系统，所述测试系统包括混响室，所述混响室开设有用于安装待测结构件的安装开口，其特征在于，所述测试系统还包括低温压差箱，所述低温压差箱包括：/n一端开口的箱体，所述箱体的开口与所述安装开口相适配，从而能够经由所述安装开口和所述待测结构件相连；/n位于所述箱体内的扬声器阵列，所述扬声器阵列被配置为能够形成测试声场；/n位于所述箱体内的传声器阵列，所述传声器阵列被配置为能够测量所述箱体内多个位置的声压；/n温度控制模块，所述温度控制模块被配置为能够调节所述箱体内的温度；/n气压控制模块，所述气压控制模块被配置为能够调节所述箱体内的气压。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于模拟低温压差环境的隔声测试的测试系统，所述测试系统包括混响室，所述混响室开设有用于安装待测结构件的安装开口，其特征在于，所述测试系统还包括低温压差箱，所述低温压差箱包括：
一端开口的箱体，所述箱体的开口与所述安装开口相适配，从而能够经由所述安装开口和所述待测结构件相连；
位于所述箱体内的扬声器阵列，所述扬声器阵列被配置为能够形成测试声场；
位于所述箱体内的传声器阵列，所述传声器阵列被配置为能够测量所述箱体内多个位置的声压；
温度控制模块，所述温度控制模块被配置为能够调节所述箱体内的温度；
气压控制模块，所述气压控制模块被配置为能够调节所述箱体内的气压。


2.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述扬声器阵列包括彼此独立的多个扬声器阵元，所述传声器阵列包括彼此独立的多个传声器阵元。


3.如权利要求2所述的测试系统，其特征在于，所述测试系统还包括：
多通道输入输出控制模块，所述多通道输入输出控制模块被配置为能够采集所述多个传声器阵元测得的声压信号，并根据所述声压信号生成多路原始声信号；
多通道功率放大模块，所述多通道功率放大模块包括多个功率放大器，所述多个功率放大器的输出端分别连接至所述多个扬声器单元、输入端则连接至所述多通道输入输出控制模块，所述多个功率放大器被配置为能够分别接收所述多路原始声信号并将其放大后传输至所述多个扬声器阵元。


4.如权利要求3所述的测试系统，其特征在于，所述多路原始声信号为非相干的噪声信号。


5.如权利要求2所述的测试系统，其特征在于，所述扬声器阵元的数量由式(1)限定



式(1)中，nspk为所述扬声器阵元的数量，S为所述待测结构件的测试面的表面积或者所述安装开口的面积，c为声速，fmax为所述隔声测试选取的测试频率的上限值。


6.如权利要求2所述的测试系统，其特征在于，所述传声器阵元沿所述箱体的开口的边缘分散布置为一列。


7.如权利要求6所述的测试系统，其特征在于，所述扬声器阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡莹，李晨曦，孟庆功，赵华勇，张鹏飞，冉勍，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司，中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院，
类型：发明
国别省市：上海;31