[发明专利]一种基于等离子体流动控制的高速列车降噪系统及方法

权利要求书

1.一种基于等离子体流动控制的高速列车降噪系统，其特征在于，包括激励电源装置、等离子体发生装置、噪声采集装置、控制器和计算机；

所述激励电源装置的输入端与控制器连接，其输出端与等离子体发生装置连接，所述控制器还与计算机连接，所述噪声采集装置与计算机连接；

所述激励电源装置设置于列车车头舱体内部，用于给等离子体发生装置提供能量输入与外部激励；

所述等离子体发生装置有四个，且均与激励电源装置连接，分别固定安装于列车头部纵向中轴线上、列车头部左侧最大轮廓线上、列车头部右侧最大轮廓线上和列车尾部，且每个所述等离子体发生装置均在列车表面呈带状分布；

每个所述等离子体发生装置包括暴露电极、上绝缘介质板、嵌入电极和下绝缘介质板；

所述暴露电极设置于上绝缘介质板的上表面，所述下绝缘介质板的上表面设置有嵌入电极，所述上绝缘介质板和下绝缘介质板堆叠在一起，形成嵌入电极的封装；

所述下绝缘介质板的下表面固定于列车顶部外侧表面；

所述上绝缘介质板和下绝缘介质板之间的横向距离可调；

所述暴露电极和嵌入电极均与激励电源装置连接；

所述噪声采集装置设置于列车车厢内部，用于实时监测车厢内部的环境噪声，并将监测到的环境噪声实时上传至计算机；

所述控制器设置于列车车头舱体内部，用于根据计算机的控制信号进而控制激励电源装置的动作；

所述计算机用于对噪声采集装置上传的信号进行分析，并向控制器发出控制信号；

所述噪声采集装置包括信号采集单元、信号放大单元和信号转换单元；

所述信号采集单元通过信号放大单元与信号转换单元连接；

所述信号采集单元中包括型号为CM6022P的噪声传感器；

所述信号转换单元包括依次连接的A/D转换电路和DSP处理器，所述DSP处理器与计算机连接；

所述控制器的主控芯片为Stratix III FPGA系列器件。

2.根据权利要求1所述的基于等离子体流动控制的高速列车降噪系统，其特征在于，所述激励电源装置包括信号源、功放电路和升压变压器；

所述信号源包括并行运行的电压幅值单元和电压频率单元；

所述电压幅值单元和电压频率单元的输入端均与计算机连接，其输出端均通过功放电路与升压变压器连接；

所述升压变压器的副边绕组的一端与暴露电极连接，所述升压变压器的副边绕组的另一端与嵌入电极连接。

3.一种基于等离子体流动控制的高速列车降噪方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过噪声采集装置实时监测车厢内部的噪声信号，并上传至计算机；

S2、通过计算机将上传的噪声信号与噪声数据库内的噪声等级进行对比，实时反馈噪声等级；

S3、将噪声等级传输至控制器，根据控制器设定的启动降噪系统的噪声等级阈值，判断是否启动降噪系统；

若是，则进入步骤S4；

否则，进入步骤S5；

S4、通过控制器控制激励电源装置启动，并调节激励电源装置的输出信号，给等离子体发生装置提供能量和外部激励，并进入步骤S6；

S5、继续正常行驶，并返回步骤S1；

S6、在激励电源装置的激励下，通过等离子体发生装置产生定向的诱导气流，进而影响列车表面的流场分布特性，实现降噪。

4.根据权利要求3所述的基于等离子体流动控制的高速列车降噪方法，其特征在于，所述步骤S6中，诱导气流的强度和延伸范围可调节；

调节诱导气流的强度的具体方法为：

通过计算机对噪声采集装置上传的噪声信号进行分析，根据分析结果，确定最优电压幅值和电压频率；并通过控制器调节激励电源装置的电压幅值单元输出最优电压幅值，电压频率单元输出最优电压频率，进而调节等离子体发生装置产生的定向诱导气流的强度；

调节诱导气流的延伸范围的具体方法为：

通过计算机对噪声采集装置上传的噪声信号进行分析，根据分析结果，调节等离子体发生装置中上绝缘介质板与下绝缘介质板之间的横向距离，进而改变等离子体发生装置产生的定向诱导气流的延伸范围，同时优化诱导气流的强度。