一種衛(wèi)星整流罩減振降噪簡易實驗裝置制造方法
【專利摘要】一種衛(wèi)星整流罩減振降噪簡易實驗裝置，包括模擬整流罩、聲激勵電路、力激勵電路和數(shù)據(jù)采集電路，所述聲激勵電路包括依次連接的電腦、雙通道圖示均衡器、功率放大器Ⅰ、音箱，所述力激勵電路包括依次連接的電腦、功率放大器Ⅱ和激振器，所述數(shù)據(jù)采集電路包括數(shù)據(jù)采集前端以及安裝在模擬整流罩上的麥克風(fēng)和加速度傳感器；所述聲激勵電路、力激勵電路向模擬整流罩輸送聲激勵和力激勵信號，模擬整流罩上的傳感器將信號通過數(shù)據(jù)采集前端反饋回電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)分析比較，從而得到模擬整流罩內(nèi)鋪設(shè)吸音材料的聲學(xué)特性。該實驗裝置設(shè)備投入少，對實驗環(huán)境要求不高，設(shè)備安全可靠，操作簡單，可重復(fù)性強(qiáng)，可大大縮短整流罩降噪處理的生產(chǎn)周期，節(jié)約人力、物力成本。
【專利說明】一種衛(wèi)星整流罩減振降噪簡易實驗裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種減振降噪實驗裝置，尤其涉及衛(wèi)星整流罩減振降噪簡易實驗
>J-U ρ?α裝直。

【背景技術(shù)】
[0002]衛(wèi)星在發(fā)射和飛行過程中，外部聲振環(huán)境極其嚴(yán)峻，其中主要是大氣的脈動壓力和火箭發(fā)動機(jī)的噴流噪聲，為了保護(hù)衛(wèi)星及其它有效載荷，采用整流罩將衛(wèi)星及其他有效載荷與外部環(huán)境隔絕，可有效的防止衛(wèi)星等精密儀器受氣動力，氣動加熱及聲振等有害環(huán)境的影響；但目前整流罩采取的降噪措施比較有限，一般情況下，整流罩內(nèi)外聲壓級僅相差1dB左右，而衛(wèi)星質(zhì)量40%起到的作用僅僅是為了使衛(wèi)星能夠承受運載火箭發(fā)射和飛行過程中的巨大振動和噪聲，根據(jù)估計，運載火箭發(fā)射一千克物體的成本達(dá)到2萬至4萬美元，因此如果能夠降低衛(wèi)星有效載重艙內(nèi)的聲壓級，不僅能夠降低衛(wèi)星故障的概率，而且能夠降低衛(wèi)星的質(zhì)量，這對于衛(wèi)星和火箭的設(shè)計、制造和發(fā)射都具有巨大的經(jīng)濟(jì)意義。
[0003]與本專利申請最接近的現(xiàn)有技術(shù)有:1.Acoustic testing of the Cassinispacecraft and Titan IV payload fairing./ Part I, Introduct1n and testconfigurat1n (NASA) 2.運七機(jī)身艙內(nèi)降噪綜合試驗研究(《結(jié)構(gòu)強(qiáng)度研究》)；文獻(xiàn)I中對大力神IV有效載荷整流罩(內(nèi)部包含了卡西尼號飛船)原模型進(jìn)行了整流罩內(nèi)部振動噪聲測試，通過在整流罩內(nèi)側(cè)鋪設(shè)聲學(xué)毯進(jìn)行了相關(guān)減振降噪實驗，并提出了相應(yīng)合理的降噪方案，但該方法僅僅適用于整流罩等結(jié)構(gòu)設(shè)計、加工之后，需將整個結(jié)構(gòu)組裝起來，整個結(jié)構(gòu)復(fù)雜龐大，使得對試驗中使用的混響室有著比較特殊的要求(一般的混響室可能容不下整個結(jié)構(gòu))，試驗中的外部激勵(聲和振動)也會由于結(jié)構(gòu)的巨大而增加實驗設(shè)備的投入，1:1的原始模型同樣也增加了聲學(xué)材料的投入；文獻(xiàn)2中是采用自行搭建的機(jī)身聲學(xué)試驗平臺進(jìn)行的相關(guān)結(jié)構(gòu)的聲學(xué)特性的研究，但該試驗裝置采用的是真實的機(jī)身，對一般的科研單位是難以獲取的，另外機(jī)身與整流罩的邊界條件，結(jié)構(gòu)連接形式等等都有所不同。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題是:為了克服上述已有技術(shù)所存在的不足利用自行搭建的簡易試驗平臺，最大程度的模擬整流罩的真實而復(fù)雜的振動噪聲環(huán)境，只考慮振動噪聲比較嚴(yán)重的圓柱段，簡化研究問題的復(fù)雜程度，通過在圓柱段內(nèi)部敷設(shè)不同的聲學(xué)材料，研究其減振降噪效果，為原模型的減振降噪的聲學(xué)處理提供依據(jù)，也為仿真優(yōu)化提供實驗對比與驗證。
[0005]本實用新型采取的技術(shù)方案是:一種衛(wèi)星整流罩減振降噪簡易實驗裝置，包括模擬整流罩、聲激勵電路、力激勵電路和數(shù)據(jù)采集電路，所述模擬整流罩包括筒體和兩端的筒蓋，所述筒體由鋁板卷制而成，所述筒蓋采用木板制成，在筒蓋內(nèi)側(cè)加工有與筒體嵌入裝配的凹槽；所述聲激勵電路包括依次連接的電腦、雙通道圖示均衡器、功率放大器1、音箱，所述力激勵電路包括依次連接的電腦、功率放大器II和激振器；所述數(shù)據(jù)采集電路包括數(shù)據(jù)采集前端以及麥克風(fēng)和加速度傳感器，所述麥克風(fēng)通過支架對稱安裝在模擬整流罩的內(nèi)、外側(cè)，麥克風(fēng)與筒體的距離一般為8?12cm，所述加速度傳感器對稱安裝在模擬整流罩位于麥克風(fēng)上部和下部的筒壁上，所述數(shù)據(jù)采集前端的一端通過電腦USB接口與電腦連接，麥克風(fēng)和加速度傳感器各自通過電纜連接到數(shù)據(jù)采集前端對應(yīng)信號端口 ；所述上、下部加速度傳感器之間的筒壁上設(shè)激勵點A，所述激勵點A連接激振器的輸出端；所述音箱安裝在模擬整流罩正前方Im處。
[0006]其進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述筒體與筒蓋嵌接部位采用丁基橡膠或者油泥進(jìn)行密封。
[0007]其更進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述雙通道圖示均衡器采用2X31段雙通道圖示均衡器，通過開關(guān)轉(zhuǎn)換選擇其中的12dB/6dB的提升和衰減模式、實現(xiàn)音頻信號微/粗調(diào)的快速調(diào)節(jié):開關(guān)按下為6dB，開關(guān)彈起為12db。
[0008]所述音箱采用2只12寸、具有二分頻的全頻音箱，包含一個12寸低音單元和一個44鈦高音，其寬頻率為50-20KHZ，最大聲壓級為126dB，2只音箱分別向內(nèi)傾斜10°?25°。
[0009]由于采用上述技術(shù)方案，本實用新型之一種衛(wèi)星整流罩減振降噪簡易實驗裝置具有以下有益效果:
[0010]1.本實用新型采用了理論計算、實驗與仿真相結(jié)合的方法，理論計算為簡單的實驗和仿真提供理論依據(jù)和參考，實驗為仿真提供模型和聲學(xué)處理效果的驗證，仿真為實驗方案提供參考，使得聲學(xué)材料的仿真優(yōu)化與理論計算變得簡單，從而大大縮短了整流罩降噪處理的生產(chǎn)周期；(本實用新型通過分別鋪設(shè)聲學(xué)參數(shù)已知的吸音棉和聲學(xué)參數(shù)未知的聲學(xué)材料，通過實驗測試，理論計算，就能通過與已知數(shù)據(jù)進(jìn)行對比就能得到其相應(yīng)聲學(xué)參數(shù))；同時可以為通過研究結(jié)構(gòu)相似的縮小模型的聲學(xué)特性、減振降噪提供指導(dǎo)；
[0011]2.本實用新型基于量綱分析和相似原理，并只考慮振動噪聲比較嚴(yán)重的圓柱段，建立衛(wèi)星整流罩的縮小模型，可以在產(chǎn)品設(shè)計初期就進(jìn)行相應(yīng)的聲學(xué)分析，相比原模型較小，這樣在進(jìn)行前期的聲學(xué)處理中，可大幅地減少聲學(xué)材料的采購和使用成本；
[0012]3.本實用新型之一種衛(wèi)星整流罩減振降噪簡易實驗裝置設(shè)備投入少，對實驗環(huán)境要求不高，可以在開闊的戶外或者半消聲室中進(jìn)行實驗，設(shè)備安全可靠，操作簡單，可重復(fù)性強(qiáng)，實驗效果明顯，節(jié)約人力、物力成本。
[0013]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型之一種衛(wèi)星整流罩減振降噪簡易實驗裝置的技術(shù)特征作進(jìn)一步的說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1:本實用新型之一種衛(wèi)星整流罩減振降噪簡易實驗裝置原理框圖；
[0015]圖2:本實用新型之一種衛(wèi)星整流罩減振降噪簡易實驗裝置電路連接圖；
[0016]圖3:模擬整流罩筒體結(jié)構(gòu)示意圖:
[0017]圖4:模擬整流罩筒蓋結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中:100 —電腦，101—雙通道圖不均衡器，102 —功率放大器1，103—首箱，104 —功率放大器II, 105—激振器，106 —數(shù)據(jù)米集如端，2—模擬整流罩，21—筒蓋，211—凹槽，22一筒體，3一麥克風(fēng)，4一加速度傳感器，D一凹槽寬度。

【具體實施方式】
[0019]一種衛(wèi)星整流罩減振降噪簡易實驗裝置，包括模擬整流罩、聲激勵電路、力激勵電路和數(shù)據(jù)采集電路，所述模擬整流罩2包括筒體22和兩端的筒蓋21，所述筒體由鋁板卷制而成，所述筒蓋采用木板制成，在筒蓋內(nèi)側(cè)加工有與筒體嵌入裝配的凹槽211 ;所述聲激勵電路包括依次連接的電腦100、雙通道圖示均衡器101、功率放大器I 102、音箱103，所述力激勵電路包括依次連接的電腦100、功率放大器II 104和激振器105。
[0020]所述數(shù)據(jù)采集電路包括數(shù)據(jù)采集前端106以及麥克風(fēng)3和加速度傳感器4，所述麥克風(fēng)通過支架對稱安裝在模擬整流罩的內(nèi)、外側(cè)，麥克風(fēng)與筒體的距離一般為8?12cm，所述加速度傳感器對稱安裝在模擬整流罩位于麥克風(fēng)上部和下部的筒壁上，所述數(shù)據(jù)采集前端106的一端通過電腦USB接口與電腦100的數(shù)據(jù)分析軟件連接，麥克風(fēng)和加速度傳感器各自通過電纜連接到數(shù)據(jù)采集前端106對應(yīng)信號端口 ；所述上、下部加速度傳感器之間的筒壁上設(shè)激勵點A，所述激勵點A連接激振器105的輸出端；所述音箱安裝在模擬整流罩正前方Im處。
[0021]所述筒體與筒蓋嵌接部位采用丁基橡膠或者油泥進(jìn)行密封；所述雙通道圖示均衡器采用2X31段雙通道圖示均衡器，通過開關(guān)轉(zhuǎn)換選擇其中的12dB/6dB的提升和衰減模式、實現(xiàn)音頻信號微/粗調(diào)的快速調(diào)節(jié):開關(guān)按下為6dB，開關(guān)彈起為12db ;所述音箱采用2只12寸、具有二分頻的全頻音箱，包含一個12寸低音單元和一個44鈦高音，其寬頻率為50-20KHZ，最大聲壓級為126dB，2只音箱分別向內(nèi)傾斜10°?25°。
[0022]工作原理
[0023]1.聲激勵通過電腦發(fā)出所需的音頻信號(音頻信號可由電腦分析軟件內(nèi)部自帶的信號生成模塊或音頻編輯軟件生成)，然后將信號輸入到2 X 31段雙通道圖示均衡器對音頻信號進(jìn)行調(diào)理，然后輸入到功率放大器I，音頻信號通過放大，輸入到音箱，驅(qū)動音箱播放聲音，為了使聲場達(dá)到理想效果，可以通過均衡器進(jìn)行調(diào)節(jié)；
[0024]a本實用新型采用2X31段雙通道圖示均衡器，可通過開關(guān)轉(zhuǎn)換選擇其中的12dB/6dB的提升和衰減模式，開關(guān)按下為6dB，開關(guān)打起為12db，并可通過配有狀態(tài)指示燈查看轉(zhuǎn)換狀態(tài)，從而實現(xiàn)音頻信號微/粗調(diào)的快速調(diào)節(jié)；
[0025]b本實用新型中音箱根據(jù)模擬整流罩縮比模型尺寸選擇了兩個12寸音箱，將兩只音箱調(diào)整為合適的角度(向內(nèi)傾斜10°?25° )，將模擬整流罩放在音箱正對的Im處，使得到達(dá)模擬整流罩表面聲波為平面波且最大聲壓級能達(dá)到125dB以上，為了不僅僅能提供白噪聲，也能重現(xiàn)整流罩外場復(fù)雜聲場，本實用新型選擇的是具有二分頻的全頻音箱。
[0026]2.力激勵同樣也是通過電腦發(fā)出激勵信號，通過功率放大器II驅(qū)動激振器，激振器然后將力加載到模擬整流罩上，然后通過加速度傳感器經(jīng)由數(shù)據(jù)采集前端反饋到電腦數(shù)據(jù)分析軟件；在實驗中，根據(jù)反饋的實時信號，可對激勵器進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到可接受的范圍。
[0027]實驗步驟
[0028]1.模擬整流罩沒經(jīng)過任何聲學(xué)處理時，僅僅通過電腦輸出激勵力信號，將麥克風(fēng)和加速度傳感器測得的實時信號反饋到電腦分析軟件中進(jìn)行分析，測得模型的結(jié)構(gòu)輻射噪聲(模擬整流罩的固有特性);
[0029]2.模型沒經(jīng)過任何聲學(xué)處理時，僅僅通過電腦輸出音頻信號，將麥克風(fēng)和加速度傳感器測得的實時信號反饋到電腦分析軟件中進(jìn)行分析，就知道結(jié)構(gòu)的隔音特性；
[0030]3.模擬整流罩沒經(jīng)過任何聲學(xué)處理時，對模擬整流罩同時加入聲激勵和力激勵，將麥克風(fēng)和加速度傳感器測得的實時信號反饋到電腦分析軟件中進(jìn)行分析，可測的結(jié)構(gòu)的聲振特性；
[0031]4.通過在縮小模型內(nèi)部敷設(shè)不同的聲學(xué)材料，研究其在僅僅有聲激勵、僅僅有力激勵和同時有兩種激勵下模型的聲學(xué)特性；(本實用新型提出通過在模擬整流罩內(nèi)部鋪設(shè)聲學(xué)特性已知的某型號吸音棉，獲得相關(guān)測量數(shù)據(jù)后，在模擬整流罩內(nèi)部鋪設(shè)聲學(xué)參數(shù)未知的聲學(xué)材料，進(jìn)行實驗測試，并與前面的吸音棉測量數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，就能得到聲學(xué)參數(shù)未知的聲學(xué)材料的聲學(xué)參數(shù));
[0032]5.通過鋪設(shè)不同種類，不同組合的聲學(xué)材料，獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，提出幾組最優(yōu)方案，為整流罩的減振降噪提供指導(dǎo)。
[0033]以上為本實用新型的較佳實施方案之一，但本實用新型的技術(shù)方案并不僅僅局限于此，在實驗中，所述模擬整流罩的大小可根據(jù)實際情況而定，從而音箱以及功率放大器的規(guī)格也是隨之改變；麥克風(fēng)和加速度傳感器的設(shè)置數(shù)目也是根據(jù)實際情況而增減。
【權(quán)利要求】
1.一種衛(wèi)星整流罩減振降噪簡易實驗裝置，其特征在于:包括模擬整流罩、聲激勵電路、力激勵電路和數(shù)據(jù)采集電路，所述模擬整流罩(2)包括筒體(22)和兩端的筒蓋(21)，所述筒體由鋁板卷制而成，所述筒蓋采用木板制成，在筒蓋內(nèi)側(cè)加工有與筒體嵌入裝配的凹槽(211)； 所述聲激勵電路包括依次連接的電腦(100)、雙通道圖示均衡器(101)、功率放大器I(102)、音箱(103)，所述力激勵電路包括依次連接的電腦(100)、功率放大器II (104)和激振器(105); 所述數(shù)據(jù)采集電路包括數(shù)據(jù)采集前端(106 )以及麥克風(fēng)(3 )和加速度傳感器(4 )，所述麥克風(fēng)通過支架對稱安裝在模擬整流罩的內(nèi)、外側(cè)，麥克風(fēng)與筒體的距離一般為8?12cm,所述加速度傳感器對稱安裝在模擬整流罩(2)位于麥克風(fēng)上部和下部的筒壁上，所述數(shù)據(jù)采集前端(106)的一端通過電腦USB接口與電腦(100)連接，麥克風(fēng)和加速度傳感器各自通過電纜連接到數(shù)據(jù)采集前端(106)對應(yīng)信號端口 ； 所述上、下部加速度傳感器之間的筒壁上設(shè)激勵點A，所述激勵點A連接激振器(105)的輸出端；所述音箱安裝在模擬整流罩正前方Im處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種衛(wèi)星整流罩減振降噪簡易實驗裝置，其特征在于:所述筒體(22 )與筒蓋(21)嵌接部位采用丁基橡膠或者油泥進(jìn)行密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種衛(wèi)星整流罩減振降噪簡易實驗裝置，其特征在于:所述雙通道圖示均衡器(101)采用2X31段雙通道圖示均衡器，通過開關(guān)轉(zhuǎn)換選擇其中的12dB/6dB的提升和衰減模式、實現(xiàn)音頻信號微/粗調(diào)的快速調(diào)節(jié):開關(guān)按下為6dB，開關(guān)彈起為12db。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種衛(wèi)星整流罩減振降噪簡易實驗裝置，其特征在于:所述音箱采用2只12寸、具有二分頻的全頻音箱，包含一個12寸低音單元和一個44鈦高音，其寬頻率為50-20KHZ，最大聲壓級為126dB，2只音箱分別向內(nèi)傾斜10°?25°。
【文檔編號】G01N29/04GK204064620SQ201420316354
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年6月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月14日
【發(fā)明者】李健, 潘力, 諶相宇, 黃紅生, 林賢坤, 喬萌 申請人:廣西科技大學(xué)