[发明专利]探针式麦克风装置及其测量方法

说明书

本发明实施例提供了一种探针式麦克风装置及其测量方法，探针式麦克风装置包括探针和第一麦克风。第一麦克风用于接收声信号。探针具有声信号入口端和声信号出口端，探针形成声信号的传播通道，且使声信号以特定频率的平面波的形式进行传播。其中，探针的测量截面处安装第一麦克风，第一麦克风的测量端与探针的内壁面齐平。能够用少量麦克风进行径向模态提取且对流场和声场干扰小，降低成本。

技术领域

本发明实施例涉及声学测量技术领域，尤其涉及一种探针式麦克风装置及其测量方法。

背景技术

在设计静音涡扇航空发动机时，风扇噪声模态提取对于理解噪声产生机制、声音传播特性以及被动/主动噪声控制方法至关重要。

目前主要有两种模态提取方法：

1.采用连续旋转麦克风靶，靶上的麦克风沿径向分布，根据在管道轴向平面上测得的声压分布来计算周向和径向模态含量。旋转耙可以在短时间内完成数据采集，缺点是会出现与周向模态m有关的多普勒频移，这对后处理时间有很大影响。

2.在多个轴向平面的管壁上沿周向齐平安装一圈麦克风，通过空间分解来计算模态含量。由于所需的圈数与存在的径向模态数有关，因此圆柱形管道需要有一定的轴向长度。如果在测量范围内径向模态含量几乎没有变化，则可以从轴向传播分量确定径向分量。这种方法的优点是对声场和流场的影响小，但必须精心设计麦克风阵列以确保分析结果是高质量的。

现有模态提取技术存在如下缺点：

1.连续旋转麦克风靶技术为了解决旋转声模态的多普勒频移问题，靶子的转速必须是轴的转速的整数分之一倍，并且靶子与轴的相位要同步。因此，耙子需要一个非常精确的驱动和控制系统，使得在整个测试周期内不会累积相位误差。此外，耙对流道产生了堵塞效应并且耙的尾迹引入了外部噪声。

2.高频下同一个周向模态的不同低阶径向模态的轴向波数非常接近，因此通过多个轴向平面上的周向麦克风阵列对轴向波数进行分析，隐式地实现不同径向模态含量的分离无法正确区分这些径向模态。

3.两种方法均需要一定数量的麦克风才能获得足够的空间点来进行计算，而高精度麦克风价格昂贵。

发明内容

为了解决或者缓解至少一个上述技术问题，本发明实施例提供了一种探针式麦克风装置及其测量方法，能够用少量麦克风进行径向模态提取且对流场和声场干扰小，降低成本。

本发明实施例的一个方面，一种探针式麦克风装置，包括探针和第一麦克风；

所述第一麦克风用于接收声信号；

所述探针具有声信号入口端和声信号出口端，所述探针形成所述声信号的传播通道，且使所述声信号以特定频率的平面波的形式进行传播；

其中，所述探针的测量截面处安装所述第一麦克风，所述第一麦克风的测量端与所述探针的内壁面齐平。

本发明实施例的另一个方面，一种探针式麦克风装置的测量方法，包括：

将上述探针式麦克风装置的探针与校准装置的短支导声管连接；

在所述校准装置的长支导声管上与所述声信号入口端对称的位置处安装第二麦克风；

在所述校准装置的主导声管的一端提供特定频率的声信号；所述声信号以平面波的形式在所述主导声管、长支导声管、短支导声管和所述探针中传播；

所述第一麦克风接收所述探针的测量截面处的声信号，所述第二麦克风接收所述长支导声管上与所述声信号入口端对称处的声信号；

估计所述第一麦克风和所述第二麦克风接收到的声信号的传递函数H12(f)；