一种用于测量宽频域机体气动噪声的对数螺旋阵列装置制造方法
【专利摘要】一种用于测量宽频域机体气动噪声的对数螺旋阵列装置，包括薄膜、阵列安装座、阵列板、麦克风、麦克风信号线、密封盖、信号线接插头，其中阵列板上麦克风的布置呈外疏内密的组合型对数螺旋分布，外环麦克风构成外环阵列，内环麦克风构成内环阵列。内环阵列麦克风数目为91，呈对数螺旋分布，口径为0.45m；外环阵列单元数目同样为91，呈对数螺旋分布，口径为1.7m。外环麦克风构成外环阵列，针对低频噪声测量；内环麦克风构成内环阵列，针对高频噪声测量，两相组合拓宽了测量频率范围，从而实现宽频域机体气动噪声测量。
【专利说明】一种用于测量宽频域机体气动噪声的对数螺旋阵列装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种对数螺旋阵列装置，特别是一种用于测量宽频域机体气动噪声的对数螺旋阵列装置。
【背景技术】
[0002]利用麦克风相阵列测量技术在风洞中开展民用飞机气动噪声研究在国内受到越来越多的关注，而不同的试验模型对阵列性能有不同的要求。民用飞机机体气动噪声是典型的宽频噪声，主要集中于50Hz-6kHz频率范围，而民机飞机机体部件大大超过一般风洞尺寸，必须在缩比模型上开展风洞试验，机翼模型缩比通常为1:6至1:10，起落架模型缩比通常为1:1至1: 4，这使得民机机体气动噪声风洞试验的噪声频率范围达到50Hz-60kHz。在风洞中开展民机机体气动噪声测量，必须建立一套能满足其超宽频域噪声识别的阵列测量系统，而这要求阵列在超大频率范围内保持良好的性能。
[0003]为满足低频下分辨率的要求，需要将阵列尺寸做得很大，而要满足高频下旁瓣抑制水平的要求，需要将阵列单元布置得很密，对于高频与低频相差20倍以上的超大频率范围，阵列将变得很大而且很密，这将导致阵列成本急剧上升甚至无法接受。另一方面，低频下的旁瓣抑制水平比之高频更优，高频下的分辨率比之低频更优，如此大而密的阵列，低频下的旁瓣抑制水平和高频下的分辨率均远远超出了要求，这无疑也是一种浪费。
实用新型内容
[0004]本实用新型的技术解决问题是:克服现有技术的不足，提供了一种用于测量宽频域机体气动噪声的对数螺旋阵列装置，通过阵列板上外疏内密的组合型对数螺旋麦克风布置，实现宽频域机体气动噪声测量。
[0005]本实用新型的技术解决方案是:
[0006]一种用于测量宽频域机体气动噪声的对数螺旋阵列装置，包括薄膜、阵列安装框架、阵列板、麦克风、麦克风信号线、密封盖和信号线接插头；
[0007]薄膜紧绷在阵列安装框架的底部，阵列安装框架嵌入在风洞洞壁上且装有薄膜的一端朝向风洞的内部，薄膜与风洞内壁齐平，阵列板安装在阵列安装框架上，阵列板和薄膜之间形成空腔，阵列板上有多个通孔，每个通孔上均安装有麦克风，且麦克风的头部置于所述阵列板和薄膜之间形成的空腔内，密封盖与阵列安装框架固定连接，麦克风信号线一端连接在麦克风的尾部，另一端连接到信号线接插头，信号线接插头穿出密封盖与外部连接。
[0008]密封盖与阵列板之间形成的空腔内的压力、阵列板和薄膜之间形成空腔内的压力均与风洞内部的静压相等。
[0009]阵列板上的通孔分布具体为:
[0010]以阵列板的中心为通孔分布的中心，围绕该中心，通孔分布成外环阵列和内环阵列，外环阵列和内环阵列均呈多臂对数螺旋线状分布，内环阵列的通孔分布密度大于外环阵列的通孔分布密度。[0011 ] 所述多臂对数螺旋线状分布包括七条旋臂。
[0012]内环阵列与外环阵列的通孔数目均为91个，内环阵列的口径为0.45m，外环阵列的口径为1.7m。
[0013]本实用新型与现有技术相比的有益效果是:
[0014]本实用新型通过在阵列板上按照外疏内密的组合型对数螺旋的方式布置麦克风，外环麦克风构成外环阵列，针对低频噪声测量；内环麦克风构成内环阵列，针对高频噪声测量，两相组合拓宽了测量频率范围，从而实现宽频域机体气动噪声测量。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型对数螺旋阵列装置结构图；
[0016]图2为本实用新型阵列装置的麦克风布置图；
[0017]图3为本实用新型阵列装置的旁瓣抑制水平曲线图；
[0018]图4为本实用新型阵列装置的分辨率曲线图。
【具体实施方式】
[0019]如图1所示，本实用新型提供了一种用于测量宽频域机体气动噪声的对数螺旋阵列装置，包括薄膜1、阵列安装框架2、阵列板3、麦克风4、麦克风信号线5、密封盖6和信号线接插头7 ;
[0020]薄膜I紧绷在阵列安装框架2的底部，阵列安装框架2嵌入在风洞洞壁上且装有薄膜I的一端朝向风洞的内部，薄膜I与风洞内壁齐平，阵列板3安装在阵列安装框架2上，阵列板3和薄膜I之间形成空腔，阵列板3上有多个通孔，每个通孔上均安装有麦克风4，且麦克风4的头部置于所述阵列板3和薄膜I之间形成的空腔内，密封盖6与阵列安装框架2固定连接，麦克风信号线5 —端连接在麦克风4的尾部，另一端连接到信号线接插头7，信号线接插头7穿出密封盖6与外部连接。密封盖6与阵列板3之间形成的空腔内的压力、阵列板3和薄膜I之间形成空腔内的压力均与风洞内部的静压相等。
[0021]如图2所示，阵列板3上的通孔(即麦克风)分布具体为:以阵列板3的中心为通孔(麦克风)分布的中心，围绕该中心，通孔分布成外环阵列和内环阵列，外环阵列和内环阵列均呈多臂对数螺旋线状分布，内环阵列的通孔分布密度大于外环阵列的通孔分布密度，多臂对数螺旋线状分布包括七条旋臂。
[0022]内环阵列麦克风数目(即通孔数据，每个通孔对应一个麦克风)为91，呈对数螺旋分布，内环阵列的口径为0.45m ;外环阵列单元数目同样为91，呈对数螺旋分布，外环阵列口径为1.7m。图3和图4分别描述了本实用新型的阵列的旁瓣抑制水平曲线图和分辨率曲线图，图3和图4中的曲线I为内环阵列，曲线2为外环阵列，横坐标均为频率，单位为kHz，图3中纵坐标为旁瓣抑制水平，单位为dB，图4中纵坐标为分辨率，单位为m。按照分辨率优于0.2m、旁瓣抑制水平优于14dB的要求，外环阵列的分析频率范围为1.6kHz-6.0kHz,内环阵列的分析频率范围为5.6kHz-24kHz，组合起来分析频率范围达到1.6kHz-24kHz。
[0023]本实用新型的工作原理:为满足低频下分辨率的要求，需要将阵列口径做得很大，而要满足高频下旁瓣抑制水平的要求，需要将阵列麦克风布置得很密。对于外疏内密的麦克风布置，外环麦克风构成口径大而分布疏的阵列，适用于低频噪声测量，而内环麦克风构成分布密而口径小的阵列，适用于高频噪声测量，两相结合能拓宽了测量频率范围，从而实现宽频域机体气动噪声测量。
【权利要求】
1.一种用于测量宽频域机体气动噪声的对数螺旋阵列装置，其特征在于:包括薄膜(I)、阵列安装框架(2)、阵列板(3)、麦克风(4)、麦克风信号线(5)、密封盖(6)和信号线接插头(7); 薄膜(I)紧绷在阵列安装框架(2 )的底部，阵列安装框架(2 )嵌入在风洞洞壁上且装有薄膜(I)的一端朝向风洞的内部，薄膜(I)与风洞内壁齐平，阵列板(3)安装在阵列安装框架(2)上，阵列板(3)和薄膜(I)之间形成空腔，阵列板(3)上有多个通孔，每个通孔上均安装有麦克风(4)，且麦克风(4)的头部置于所述阵列板(3)和薄膜(I)之间形成的空腔内，密封盖(6)与阵列安装框架(2)固定连接，麦克风信号线(5) —端连接在麦克风(4)的尾部，另一端连接到信号线接插头(7)，信号线接插头(7)穿出密封盖(6)与外部连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于测量宽频域机体气动噪声的对数螺旋阵列装置，其特征在于:密封盖(6)与阵列板(3)之间形成的空腔内的压力、阵列板(3)和薄膜(I)之间形成空腔内的压力均与风洞内部的静压相等。
3.根据权利要求1所述的一种用于测量宽频域机体气动噪声的对数螺旋阵列装置，其特征在于:阵列板(3)上的通孔分布具体为: 以阵列板(3)的中心为通孔分布的中心，围绕该中心，通孔分布成外环阵列和内环阵列，外环阵列和内环阵列均呈多臂对数螺旋线状分布，内环阵列的通孔分布密度大于外环阵列的通孔分布密度。
4.根据权利要求3所述的一种用于测量宽频域机体气动噪声的对数螺旋阵列装置，其特征在于:所述多臂对数螺旋线状分布包括七条旋臂。
5.根据权利要求3或4所述的一种用于测量宽频域机体气动噪声的对数螺旋阵列装置，其特征在于:内环阵列与外环阵列的通孔数目均为91个，内环阵列的口径为0.45m，外环阵列的口径为1.7m。
【文档编号】G01H11/06GK203595549SQ201320591433
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年9月24日 优先权日:2013年9月24日
【发明者】周家检, 郝璇, 陈大斌, 张卫民 申请人:中国航天空气动力技术研究院