Способ измерения диаграмм направленности акустических источников на дискретной частоте

 

О П И С А Н И Е (ii)871188

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22)Заявлено 10.01.80 (21) 2867716/18-10 (51)М. Кл.

G 10 L 1/02 с присоединением заявки №вЂ”

Теаударстаеииый комитет

СССР (23) Приоритет до делам иэебретеиий и открытий

Опубликовано 07.10.81. Бюллетень № Ç7 (53) УДК 621 . 19 (088,8) Дата опубликования описания 09.10.81 (72) Авторы изобретения

Н. Н. Писаревский, В. M. Русаков и P К. Вахитов (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДИАГРАММ НАПРАВЛЕННОСТИ

АКУСТИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ НА ДИСКРЕТНОЙ

ЧАСТОТЕ

Изобретение относится к области акустических измерений. Предлагаемый способ предназначен для получения диаграмм направленности акустических источников с дискретными частотными

5 составляющими при наличии отраженного поля и может быть использовано, например|для акустических испытаний винтовых и турбовинтовых авиационных двигателей и аэродромных условиях, 1О в стендовых условиях и в аэродинамических трубах с открытой рабочей частью, или для измерения диаграмм направленности громкоговорителей и микрофонов в обычных, незаглушенных

15 помещениях.

Известны способы измерения диаграммы направленности акустических источников при наличии отраженного поля основанные на использовании направленных микрофонных систем, в частности многоэлементных антенных решеток с различными алгоритмами обработки сигналов Г11.

Однако многоэлементные системы громоздки и конструктивно сложны, кроме того, они требуют для реализации большого количества аппаратуры.

Известен также способ, основанный на измерении функции взаимной корреляции между звуковыми давлениями в двух точках.

Точки измерения звуковых давлений располагаются на одном из направлений на источник. Сигнал, пропорциональный звуковому давлению в ближней к источнику точке, подвергается фиксированной задержке. О величине звуковой энергии, приходящейся от источника в выбранном направлении, судят по значению взаимной корреляционной функции в нулевой точке. Для определения диаграммы направленности измерения производят в нескольких направлениях (g).

Однако этот способ также не обеспечивает требуемой точности измерения, поскольку диаграмма начравленсчет того, что измерения корреляционной функции производятся при непрерывном перемещении с постоянной скоростью одного из микрофонов вдоль

10 направления на источник при непрерыв— ной компенсации затухания звукового давления с расстоянием. Сигнал, пропорциональный звуковому давлению, перед корреляционной обработкой под- 15 вергается узкополосной синхронной фильтрации. Полученную зависимость функции корреляции от расстояния между микрофонами преобразуют в волновой спектр путем косинус-преобразова- 20 ния Фурье. Энергию прямого звука источника для каждого направления определяют по максимальному значению волнового спектра для максимального волнового числа. 25

На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализую— щего предлагаемый способ.

Устройство включает исследуемый источник 1 звука, неподвижный микрофон 2, подвижный микрофон 3, координатное устройство 4 для перемещения микрофона, измерительные усилители 5 и 6, синхронные узкополосные фильтры 7 и 8, регулятор 9 уси35 ления, коррелятор 10, косинус-преобразователь 11 Фурье.

Неподвижный микрофон 2 через измерительный усилитель 5 и узкополосный фильтр 7 электрически связан с первым входом коррелятора 10. Подвижный микрофон через измерительный усилитель 6 и узкополосный фильтр 8 электрически связан с входом регулятора усиления 9. Координатное устрой—

45 ство, перемещающее микрофон 3, связано с регулятором усиления 9. Выход регулятора усиления 9 связан с вторым входом коррелятора 10. Выход коррелятора 10 связан с первым входом косинус-преобразователя Фурье.

При проведении измерений неподвижный микрофон 2 и подвижный микрофон

3 устанавливается, например, поочередно для каждого из выбранных радиусов измерений диаграммы направленности 55 ! т.е. координатное устройство устанавливается вдоль заданного направления на источник и при непрерывном перемености такой системы на дискретных частотах имеет многолепестКовый характер.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается за

871188 4 щении подвижного микрофона 3 относительно неподвижного 2 микрофонные сигналы, пропорциональные звуковым давлениям, после усиления подвергаются узкополосной частотной фильтрации синхронными фильтрами 7 и 8. При этом отфильтрованный сигнал с неподвижного микрофона поступает непосредственно на первый вход коррелятора 10, а отфильтрованный сигнал от подвижного микрофона регулируется пропорционально расстоянию до источника посредством регулятора 9, связанного с координатным устройством 4, после чего поступает на второй вход коррелятора 10.

Таким образом, при непрерывном перемещении микрофона 3 измеряемые звуковые давления преобразуются в узкополосную функцию пространственной корреляции с весовым множителем npol порциональным расстоянию от микрофона 3 до источника 1, посредством коррелятора 10, которая затем преобразуется с помощью косинус-преобразователя Фурье 11 в волновой спектр.

По волновому спектру определяют уровень дискретной составляющей при

K=I/С (5 частота дискретной составляющей, с — скорость звука), соответствующей прямому звуку от исследуемого источника для выбранного направления диаграммы направленности. Диаграмма направленности источника определяется по данным измерений для различных направлений.

Измерение волнового спектра вдоль направления на источник обеспечивает максимальную разрешающую способность по углу в сравнении с другими ориентациями координатного устройства. Это позволяет уменьшить погрешность измерений, обусловленную влиянием дискретной составляющей волнового спектра, соответствующей отраженному сигналу.

Регулировка выходного сигнала от под— вижного микрофона пропорционально расстоянию от источника позволяет исключать уширение дискретной частотной составляющей волнового спектра, соответствующей прямому звуку, которое обусловлено изменением звукового давления обратно пропорционально расстоянию до источника. Синхронная фильтрация сигналов обеспечивает подавление помех от составляющих волнового спектра, обусловленных прямой и отраженными волнами от других дискретных частотных составляющих, излучаемых источником, и позволяет более

Формула изобретения

Составитель 10. Данилов

Редактор О. Филиппова Техред Л.Пекарь Корректор

Заказ 8441/22 Тираж 409 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 87 полно использовать динамический диапазон измерительной аппаратуры.

Способ измерения диаграмм направленности акустических источников на дискретной частоте, основанный на измерении функции взаимной корреляции между звуковыми давлениями в двух точках посредством двух микрофонов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, корреляционная функция определяется при непрерывном перемещении с постоянной скоростью одного из микрофонов вдоль направления на источник при непрерывной компенсации затухания звукового давления с расстоянием и при синхронной узкополосной фильт1188 6 рации звуковых давлений, а полученную зависимость функции корреляции от расстояния между микрофоном пре— образуют в волновой спектр, энергию прямого звука источника для каждого направления определяют IIQ максималь— ному значению волнового спектра для максимального волнового числа.!

О

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Groshe F. -R. 5с1еи1 Н.

Investigation of rotor noise source

mechanisms with forvard speed simulation. AIAA Journal, 1978, 16, N 12, р. 1255-1261.

2. Baade P.Ê. Instrumentation

trendts for noise reduct1on work

as seen by à mechanical engineers, I. Audio Engng. Soc. 1966, 14, Р 4, 302-306.