【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及变转速旋转机械气动噪声物理源的识别方法，更具体地说是一种基于时域等效源法的变转速对称空间旋转声源识别方法。
技术介绍
1、旋转声源是指在平面上作圆周运动的运动声源；旋转机械例如风扇、无人机等等在运行过程中，其旋转叶片通常由于固体-气体的相互作用，产生剧烈的噪声，需要对叶片结构进行改进从而减小该类噪声。但是目前叶片降噪方法往往无法从机理上对降噪结果进行解释和评价，因此旋转气动噪声物理源的识别对指导实施有效的降噪措施具有重要意义。
2、旋转时域等效源方法是比较成熟的旋转声源识别方法，该方法在旋转平面上布置一系列覆盖声源并且和声源同步旋转的虚拟等效源，通过建立旋转虚拟等效源和全息面静止麦克风之间的传递关系，从而对旋转过程中产生的多普勒效应进行补偿，然后通过矩阵反演，进而得到声源的源强信息。现有技术中的旋转时域等效源代码必须预设一个恒定转速，理论上只能应用在旋转声源转速不变的情况，无法研究叶片剧烈加速旋转或者剧烈减速旋转过程中声源物理强度的变化。并且在机械实际旋转过程中，电机无法保持稳定的转速，使恒定转速识别结果可能会存在一定误差。因此基于恒定转速的代码会限制旋转时域等效源的识别精度和范围。此外，旋转气动噪声源大多数情况下是中心对称，等效源源强理论上也存在对称空间相关性，但是目前的旋转等效源方法没有考虑这种相关性，因此需要较多的传声器维持超定关系，导致测量成本增加并且反演过程冗余。
技术实现思路
1、本专利技术是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种基于时域等效
2、本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：
3、本专利技术基于时域等效源法的变转速旋转声源识别方法的特点是：设置呈环形的激光阵列，所述激光阵列是由周向均匀布置的k个激光测速仪组成，用来检测旋转声源转动至设定相位角时的时刻；判断旋转声源和测点之间延迟时间函数在相邻的激光测速仪对应相位角之间是否存在零点，建立插值延迟时间方程，求解等效源信号发射时间以及对应等效源相位角，构建非恒定转速条件下的传递关系；考虑旋转气动噪声的对称性，利用等效源的空间相关减小未知量，重构传递关系矩阵，通过反演获得旋转声源识别结果。
4、本专利技术基于时域等效源法的变转速对称空间旋转声源识别方法的特点是按如下步骤进行：
5、步骤1、在与旋转声源所在平面平行的面上设置呈环形的激光阵列，所述激光阵列是由周向均匀布置的k个激光测速仪组成，以k表示第k个激光测速仪，k＝1,2,…k；激光测速仪k在所述激光阵列中具有对应的相位角αk，旋转声源旋转至激光测速仪k所在相位角αk的对应时刻记为τk时刻；
6、步骤2、在与旋转声源所在平面的面上布置由m个传声器构成的传声器阵列，形成测量平面，以m表示第m个传声器，即传声器m，由传声器m形成第m个测点，m＝1,2,…m；将传声器阵列的采样时刻记为ti，i＝1,2,…,i；在ti采样时刻传声器m接收的声压记为
7、步骤3、布置n个等效源使之覆盖声源，所述等效源与声源同步旋转；假定第一个等效源的初始相位角与声源相一致，第n个等效源和第一个等效源具有相位差θn，利用τk时刻相位角αk获得各等效源在τk时刻的相位角αk+θn，建立在ti采样时刻第n个等效源和第m个测点之间的延迟时间函数f如式(1)：
8、
9、式(1)中：
10、c为声速；
11、zm表示第m个测点与声源旋转平面间的距离；
12、rm表示第m个测点与声源旋转轴间的距离；
13、θm表示第m个测点在测量平面上的相位角；
14、zn表示第n个等效源与声源旋转平面间的距离；
15、rn表示第n个等效源与声源旋转轴间的距离；
16、τ是在ti采样时刻，第n个等效源的信号发射时间；
17、α是在ti采样时刻，第n个等效源在旋转声源所在平面中的相位角；
18、步骤4、将由激光阵列检测获得的各时刻τ1,τ2,...,τk,...,τk作为τ，将一一对应的第n个等效源的相位角α1+θn,α2+θn,...,αk+θn作为α，分别带入式(1)，获得延迟时间函数值fk，利用所述时间函数的单调性判断零点所在时间段k0∈1,2,...,k-1；通过插值建立所述时间段中第n个旋转等效源的信号发射时间τ以及对应的等效源相位角α的关系如式(2)：
19、
20、式(2)中：
21、为在时刻，第一个等效源的空间相位角；
22、联立(2)和式(1)获得式(3)：
23、
24、针对式(3)，根据牛顿迭代法对延迟时间方程f＝0进行迭代求解，获得第n个等效源的信号发射时间以此获得各等效源的信号发射时间；
25、步骤5、将所述等效源的信号发射时间按采样时间步长离散为[τ1,τ2,...,τi]，通过拉格朗日插值处理获得式(4)：
26、
27、其中：
28、τ1＝t1-rmin/c，rmin为等效源和测点之间的最小距离；
29、为第n个等效源在离散发射时刻τj的声源强度，j＝1,2,…,i；
30、为离散发射时刻τj的第n个等效源源强和第m个传声器在采样时间ti接收信号强度之间的经过拉格朗日插值处理后的传递关系；
31、基于所布置的等效源具有空间对称相关性，舍弃不必要的自由度，重新分类获得一个极大无关等效源组a，以l表示等效源组a中的极大无关等效源的个数，l＜＝n/2
32、等效源组a中第l个极大无关等效源具有bl个相关等效源，其中l＝1,2,…,l，bl∈1,2,…,l；用alb表示第l个极大无关等效源中的第b个相关等效源在分类前的等效源序列数，b＝1,…,bl。
33、将所有等效源替换为对应的极大无关等效源，获得式(5)
34、
35、利用式(5)获得ti采样时刻所有传声器声压和所有等效源在全部离散的声源时刻的源强之间的矩阵关系如式(6)：
36、pi＝ψi1q1+ψi2q2+...ψijqj+...ψiiqi (6)
37、式(6)中：
38、
39、
40、将所有采样时刻的传声器阵列声压和所有离散声源时刻的等效源阵列强度表达为由式(7)所表征的矩阵关系式：
41、
42、步骤6、对式(7)进行求逆运算，得到所有极大无关等效源在所有离散声源时间的信息；将所述极大无关等效源时域信息根据等效源的空间对称相关性赋值给对应等效源，得到变转速旋转声源源强，完成变转速旋转声源的识别。
43、本专利技术基于时域等效源法的变转速对称空间旋转声源识别方法的特点也在于：所述声源为产生气动噪声的物理源本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于时域等效源法的变转速旋转声源识别方法，其特征是：设置呈环形的激光阵列，所述激光阵列是由周向均匀布置的K个激光测速仪组成，用来检测旋转声源转动至设定相位角时的时刻；判断旋转声源和测点之间延迟时间函数在相邻的激光测速仪对应相位角之间是否存在零点，建立插值延迟时间方程，求解等效源信号发射时间以及对应等效源相位角，构建非恒定转速条件下的传递关系；考虑旋转气动噪声的对称性，利用等效源的空间相关减小未知量，重构传递关系矩阵，通过反演获得旋转声源识别结果。
2.根据权利要求1所述的基于时域等效源法的变转速旋转声源识别方法，其特征是按如下步骤进行：
3.根据权利要求1所述的基于时域等效源法的变转速对称空间旋转声源识别方法，其特征是：所述声源为产生气动噪声的物理源。
4.根据权利要求1所述的基于时域等效源法的变转速对称空间旋转声源识别方法，其特征是：声源旋转转速为任意未知变化。
5.根据权利要求1所述的基于时域等效源法的变转速对称空间旋转声源识别方法，其特征是：所述声源为叶片噪声源这类的具有空间相关性声源。
【技术特征摘要】
1.基于时域等效源法的变转速旋转声源识别方法，其特征是：设置呈环形的激光阵列，所述激光阵列是由周向均匀布置的k个激光测速仪组成，用来检测旋转声源转动至设定相位角时的时刻；判断旋转声源和测点之间延迟时间函数在相邻的激光测速仪对应相位角之间是否存在零点，建立插值延迟时间方程，求解等效源信号发射时间以及对应等效源相位角，构建非恒定转速条件下的传递关系；考虑旋转气动噪声的对称性，利用等效源的空间相关减小未知量，重构传递关系矩阵，通过反演获得旋转声源识别结果。
2.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：张小正，程汪彬，毕传兴，张永斌，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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