半混響外殼中的直接場(chǎng)聲學(xué)測(cè)試的制作方法
【專利說(shuō)明】半混響外殼中的直接場(chǎng)聲學(xué)測(cè)試
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)根據(jù)35U.S.C § 119(e)需求享有2012年10月15日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?1/713，648的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明大致涉及物體的振動(dòng)測(cè)試領(lǐng)域，物體例如可以使用高強(qiáng)度振動(dòng)測(cè)試計(jì)算其在操作中的可靠性的衛(wèi)星、儀器或任何其他物體。具體地，本發(fā)明涉及為針對(duì)半混響(sem1-reverberant)外殼中預(yù)先確定的技術(shù)參數(shù)的振動(dòng)性能測(cè)試開發(fā)的直接場(chǎng)聲學(xué)測(cè)試系統(tǒng)的技術(shù)的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0004]2011年5月27日提交的名稱為“直接場(chǎng)聲學(xué)測(cè)試系統(tǒng)和方法”的同未審結(jié)的第13/117，870號(hào)美國(guó)申請(qǐng)(下文中簡(jiǎn)稱“’870申請(qǐng)”)的說(shuō)明書通過(guò)引用并入本文。如’ 870申請(qǐng)中所述，在直接場(chǎng)聲學(xué)測(cè)試(DFAT)領(lǐng)域中，通常期望在被測(cè)單元(UUT)周圍整個(gè)空間中獲得具有均勻譜含量和低相干性的聲學(xué)場(chǎng)。如’ 870申請(qǐng)中所證實(shí)，通過(guò)使用包含了多組獨(dú)立可控聲學(xué)換能器的多輸入多輸出(MHTO)設(shè)置而在控制麥克風(fēng)位置處獲得良好的譜均勻性和低相干性。如同未審結(jié)的第61/552，081號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)和國(guó)際申請(qǐng)PCT/US12/62255(兩者名稱均為“用于直接場(chǎng)聲學(xué)測(cè)試的驅(qū)動(dòng)信號(hào)分配”)中所述(其每一個(gè)的全文通過(guò)引用并入本文)，通過(guò)對(duì)多組獨(dú)立可控聲學(xué)換能器分配驅(qū)動(dòng)信號(hào)的組合而在非控制麥克風(fēng)位置處獲得改善的譜均勻性。然而，為了獲得很多飛行器測(cè)試所需的高聲學(xué)水平，需要大規(guī)模聲學(xué)換能器矩陣以及遞送大量電輸入功率的相關(guān)聯(lián)的放大。需要巨大成本和努力去運(yùn)輸、配置和拆卸所述裝備，并且高水平的輸入功率增大了失敗的風(fēng)險(xiǎn)。此外，難以縮減測(cè)試小物體(例如，組件)所需的裝備的數(shù)量，這就導(dǎo)致了這種更小物品的直接場(chǎng)聲學(xué)測(cè)試相對(duì)高的成本。已經(jīng)在以前試圖使用單輸入單輸出(SISO)控制架構(gòu)來(lái)開發(fā)測(cè)試更小物體的有效方法，例如，Saggini等于2011年3月在第26次航空航天測(cè)試研討會(huì)發(fā)表的“小直接場(chǎng)聲學(xué)噪聲測(cè)試設(shè)施”中所描述的。這種方法利用大量控制麥克風(fēng)和安裝在外殼的內(nèi)壁上的大量聲學(xué)源。來(lái)自麥克風(fēng)的輸入被平均化并且在倍頻帶寬上計(jì)算均衡系數(shù)，以獲得期望的聲學(xué)譜。在測(cè)試期間利用SISO控制架構(gòu)作出實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)?；谕耆额l帶寬，這種方法在獲得均勻聲學(xué)譜中相當(dāng)成功。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，外殼共振、駐波以及波干擾模式中的窄帶現(xiàn)象是對(duì)于外殼中場(chǎng)均勾性而言最大的問(wèn)題。在Saggini文章中并沒有給出窄帶譜數(shù)據(jù)，也沒有給出相干性數(shù)據(jù)。然而，如’ 870申請(qǐng)中所描述的，SISO方法無(wú)法產(chǎn)生良好的窄帶均勻性并且沒有控制相干性的能力。因此，期望提供一種設(shè)備和方法，用于利用更少的裝備、更少的電輸入功率以及通過(guò)能夠成本有效地適應(yīng)更小物體的聲學(xué)測(cè)試的方式獲得所需的聲學(xué)水平和聲學(xué)場(chǎng)特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本文中實(shí)施例包括一種直接場(chǎng)聲學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，其具有被包含在聲學(xué)外殼內(nèi)的至少四組聲學(xué)換能器，聲學(xué)外殼提供與周圍環(huán)境的聲學(xué)隔離以及預(yù)先確定的混響特性，以提供符合預(yù)先確定的技術(shù)參數(shù)的聲學(xué)場(chǎng)。
[0006]本文中實(shí)施例還包括一種直接場(chǎng)聲學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，其被包含在聲學(xué)外殼內(nèi)，聲學(xué)外殼提供與周圍環(huán)境的聲學(xué)隔離和預(yù)先確定的混響特性，其具有至少四個(gè)麥克風(fēng)、至少兩組聲學(xué)換能器和信號(hào)調(diào)整器，它們分別或組合用于調(diào)整、組合和引導(dǎo)控制器輸出信號(hào)至每一組聲學(xué)傳感器，從而提供符合預(yù)先確定的技術(shù)參數(shù)的聲學(xué)場(chǎng)，其中至少四個(gè)麥克風(fēng)被布置在合適位置，以提供至少四個(gè)聲學(xué)輸入信號(hào)，這些聲學(xué)輸入信號(hào)被用于確定至少四個(gè)控制器輸出信號(hào)。
[0007]本文中實(shí)施例還包括一種直接場(chǎng)聲學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，其被包含在聲學(xué)外殼中，聲學(xué)外殼提供與周圍環(huán)境的聲學(xué)隔離和預(yù)先確定的混響特性，其具有至少四個(gè)麥克風(fēng)、以及至少四組聲學(xué)換能器，其中至少四個(gè)麥克風(fēng)被布置在合適位置，以提供至少四個(gè)聲學(xué)輸入信號(hào)，這些聲學(xué)輸入信號(hào)被用于確定至少四個(gè)控制器輸出信號(hào)，其中所述聲學(xué)外殼是便攜的。
[0008]本文中實(shí)施例還包括一種直接場(chǎng)聲學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，其被包含在聲學(xué)外殼中，聲學(xué)外殼提供與周圍環(huán)境的聲學(xué)隔離和預(yù)先確定的混響特性，其具有至少四個(gè)麥克風(fēng)以及至少四組聲學(xué)換能器，其中至少四個(gè)麥克風(fēng)被布置在合適位置，以提供至少四個(gè)聲學(xué)輸入信號(hào)，這些聲學(xué)輸入信號(hào)被用于確定至少四個(gè)控制器輸出信號(hào)，其中所述直接場(chǎng)聲學(xué)測(cè)試系統(tǒng)被預(yù)先安裝在所述聲學(xué)外殼中，并且具有預(yù)先安裝裝備的所述聲學(xué)外殼是便攜的。
[0009]本文中實(shí)施例還包括一種直接場(chǎng)聲學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，其被包含在聲學(xué)外殼中，聲學(xué)外殼提供與周圍環(huán)境的聲學(xué)隔離和預(yù)先確定的混響特性，至少四個(gè)控制麥克風(fēng)、具有至少四個(gè)輸入和至少四個(gè)分別可控的控制器輸出的多輸入多輸出(Mnro)振動(dòng)控制系統(tǒng)、至少四組分別驅(qū)動(dòng)的聲學(xué)換能器以及信號(hào)調(diào)整器分別或組合用于調(diào)整和引導(dǎo)分別可控的控制器輸出信號(hào)至至少四個(gè)分別的組的換能器中的每一組，以提供聲學(xué)場(chǎng)符合預(yù)先確定的技術(shù)參數(shù)的聲學(xué)場(chǎng)。
[0010]本文中實(shí)施例還包括一種直接場(chǎng)聲學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，其被包含在聲學(xué)外殼中，聲學(xué)外殼提供與周圍環(huán)境的聲學(xué)隔離和預(yù)先確定的混響特性，至少四個(gè)控制麥克風(fēng)、具有至少四個(gè)輸出和至少四個(gè)分別可控的控制器輸出的多輸入多輸出(Mnro)振動(dòng)控制系統(tǒng)、至少四組分別驅(qū)動(dòng)的聲學(xué)換能器以及信號(hào)調(diào)整器和組合器用于調(diào)整和引導(dǎo)控制器輸出信號(hào)的組合至至少四組換能器中的每一組，其中至少兩個(gè)分別可控的控制器輸出信號(hào)均以這種方式被引導(dǎo)至至少兩組聲學(xué)換能器，以提供所述至少兩個(gè)分別可控的控制器輸出信號(hào)在測(cè)試環(huán)境內(nèi)的近似平均分配，從而提供具有更高等級(jí)的空間均勻性的聲學(xué)場(chǎng)。
[0011]附圖簡(jiǎn)述
[0012]僅通過(guò)示例的方式，現(xiàn)在將參照其中對(duì)應(yīng)附圖標(biāo)記表示對(duì)應(yīng)部件的示意性附圖而描述本發(fā)明的實(shí)施例。
[0013]圖1示出了根據(jù)’ 870申請(qǐng)用于直接場(chǎng)聲學(xué)測(cè)試的聲學(xué)換能器組的示意圖。
[0014]圖2是根據(jù)’ 870申請(qǐng)的直接場(chǎng)聲學(xué)測(cè)試系統(tǒng)的簡(jiǎn)化框圖。
[0015]圖3是用于圖2的系統(tǒng)的振動(dòng)-聲學(xué)控制器的簡(jiǎn)化控制示意圖。
[0016]圖4是根據(jù)本文中一個(gè)實(shí)施例的直接場(chǎng)聲學(xué)測(cè)試系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖。
[0017]圖5是根據(jù)本文中一個(gè)實(shí)施例的半混響聲學(xué)測(cè)試系統(tǒng)的簡(jiǎn)化框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]現(xiàn)在參照附圖描述本文中實(shí)施例，其中類似的附圖標(biāo)記/數(shù)字表示相同的或者功能相似的元件。盡管討論了具體配置結(jié)構(gòu)和設(shè)置，應(yīng)該理解的是這僅為了示意說(shuō)明目的。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到可以不脫離本發(fā)明的精神和范圍使用其他配置結(jié)構(gòu)和設(shè)置。
[0019]參照?qǐng)D1，示出了根據(jù)2011年5月27日提交的同未審結(jié)的第13/117，870號(hào)美國(guó)申請(qǐng)(“’ 870申請(qǐng)”)的DFAT系統(tǒng)的實(shí)施例。包括了換能器陣列，其由覆蓋了多個(gè)頻率范圍、以如圖所示大致圓形設(shè)置而圍繞被測(cè)單元(UUT)3排列的電動(dòng)(electro-dynamic)聲源或換能器T1-T12構(gòu)成。在所示的實(shí)施例中的換能器陣列由T1-T12十二組每組八個(gè)換能器構(gòu)成，其中T1-T9九組是大致覆蓋了 10Hz之上頻率范圍的三路電動(dòng)揚(yáng)聲器系統(tǒng)，而TlO —T12三組是大致覆蓋了從20Hz至200Hz的頻率范圍的電動(dòng)超低音(subwoofer)揚(yáng)聲器?？刂汽溈孙L(fēng)Cl —C12布置在圍繞UUT3的各個(gè)位置處，以用于向控制系統(tǒng)(如下所述)提供關(guān)于聲學(xué)場(chǎng)信息的目的。也可以提供監(jiān)控麥克風(fēng)M9 - M16，用于在操作期間監(jiān)控感興趣具體點(diǎn)處的聲學(xué)場(chǎng)，但是對(duì)于本文中該實(shí)施例或任何其他實(shí)施例的操作而言并非是必需的。監(jiān)控麥克風(fēng)可以位于聲學(xué)測(cè)試空間中任何位置處，并且無(wú)需對(duì)應(yīng)于控制麥克風(fēng)的位置。
[0020]參照?qǐng)D2，示出了根據(jù)’ 870申請(qǐng)的、圖1的DFAT系統(tǒng)的簡(jiǎn)化框圖。每一個(gè)控制麥克風(fēng)Cl — Cn產(chǎn)生代表了在每一個(gè)麥克風(fēng)處的聲學(xué)場(chǎng)的電信號(hào)。根據(jù)振動(dòng)-聲學(xué)控制器12的輸入需要，在輸入信號(hào)調(diào)節(jié)器20中調(diào)節(jié)每一個(gè)所述電信號(hào)。通過(guò)示例而非限制