任意构型传声器阵列阵元坐标标定方法

飞机结构强度试验过程中能够准确、快速定位结构异常声源对于提供试验决策支持和及时发现试验风险方面具有非常重要的意义。在复杂试验环境中,根据现场具体情况任意布设传声器进行声源定位的方式更具适用性。针对飞机结构强度试验的实际需求和复杂试验环境中传声器任意布设的应用特点,进行了任意构型传声器阵列的阵元坐标标定方法研究。该方法的核心是通过声源到两个已知坐标参考传声器的真实时延和测定时延,得到时延测定的系统误差,对待标定传声器与参考传声器时延测定误差进行修正,以保证传声器坐标标定精度满足飞机结构强度试验声源定位的精度要求。以基于信号端点检测的时延算法进行传声器间的时延测定,采用优化算法进行标定方程组的求解,形成了一种适用于飞机结构强度试验复杂环境的任意构型传声器阵列阵元坐标标定方法,并在此基础上建立了一套标定流程。通过验证表明,该方法能够实现任意构型传声器阵列的阵元坐标标定,标定误差为毫米级,达到了飞机结构强度试验中传声器空间坐标标定的精度要求,为实现飞机结构强度试验中异常声源的准确、快速定位奠定了技术基础。     

任意构型传声器阵列声源定位方法

针对飞机结构静力/疲劳试验中,通过准确定位结构异常声响及时发现结构损伤的实际需求,结合试验现场设备多、环境复杂的特点,提出了考虑复杂应用环境的任意构型传声器阵列声源定位方法。该方法首先通过任意布设传声器获取已知坐标的声源信号,建立传声器坐标标定方程组,采用优化算法进行方程组求解,确定任意布设传声器的空间坐标;随后,将广义互相关法和信号端点检测法相结合计算不同传声器之间的时差,实现声源定位。在此基础上,建立了一套声源定位流程。对该方法进行了试验验证,结果表明:该方法能够在传声器任意布设的情况下,实现声源的空间定位;传声器的空间坐标标定误差为毫米级,声源定位误差为厘米级,达到了飞机结构静力/疲劳试验中异常声源定位的精度要求;与现有的声源定位方法相比,该方法能够实现根据试验现场具体情况任意布设传声器,更加适用于飞机结构静力/疲劳试验复杂环境下的异常声响定位。     

飞行模拟器音效系统声源提取方法

飞行模拟器是训练飞行员的必须装备,音效系统作为飞行模拟器的重要组成部分,直接影响飞行仿真的逼真度和沉浸感.声源采集作为音效系统开发的第一步,已成为整个开发过程中最繁琐的一环.基于这一背景,寻求在低成本录音情况下高效的声源提取方法.提出基于短时傅里叶变换声源提取方法,指出其优缺点并通过实例来提取声源.针对其缺点,提出频谱建模合成技术,简述该技术的实现步骤和基本理论,指出该技术虽然实现声源的真正分离,可以直接用来提取声源,但理论复杂且很多实现步骤需要复杂的信号处理算法.因此,依据处理对象飞机发动机声音是谐音与噪声这一事实,提出简化的频谱建模合成技术并使用该技术从飞机发动机起动原始录音中提取出发动机起动生成的谐音与噪声,证明该方法的可行性.提出的声源提取方法不仅适用于飞行模拟器,还适用于其他各种模拟器音效系统的开发,有很大的工程应用价值.     

某型加油区域照明灯底座断裂故障的研究与改进

某型加油区域照明灯属于飞机照明系统,在飞机夜航飞行时,提供加油区域的照明,用于搜索加油机.本论述对该型飞机配装的加油区域照明灯数量、安装部位和重要性进行了简要介绍,阐述了该型照明灯的组成及工作原理,针对在使用过程中出现的底座断裂故障,从制造缺陷、结构强度、疲劳载荷、气动载荷四个方面对底座结构强度进行了详细分析,并针对结构上的薄弱环节从材料和结构设计两个方面进行了强度增强设计,经过仿真试验、静强度试验、环境试验和试飞验证后,解决了底座断裂问题,消除了对飞机使用和安全的影响,目前质量稳定,使用良好.     

桥梁健康监测中的损伤特征提取与异常诊断

针对桥梁健康监测的应用 ,提出了一种基于统计模式识别技术的结构异常诊断方法 .由正常结构实时监测动态响应形成状态判断的数据基 ,通过序列相似分析将未知状态结构的响应信号与正常结构数据基进行环境/运营条件归一化 ;然后根据动态参数模型残差分析提取结构损伤特征 ,进而通过统计分析进行结构异常诊断和损伤定位 .与基于模态频率变化的方法相比 ,该方法具有更高的损伤识别能力 ,并能较好地克服实测数据离散性和环境与运营条件影响带来的困难 .通过三跨连续梁的数值试验验证了该方法的有效性     

基于时域非简化模型的运动声源定量测量方法

对运动声源进行识别和定量测量是掌握噪声发生机理和传播特性的基础,是科学高效地进行噪声污染防治的重要前提。目前已有的各种声场测量方法和技术由于原理及性能的限制,无法实现对这类运动复杂声源的定量测量,其中一个关键问题是利用运动声源简化模型消除声源声音信号Doppler效应的误差过大。该文基于时域运动声源声辐射非简化模型,通过分步解逆实现高速声源信号中Doppler效应的消除,得到消除Doppler效应的无损修正信号。通过仿真模拟和实际声源实验验证了该方法的有效性,运用该方法建立远场声全息对运动声源进行了定量测量及可视化再现。本研究对深入理解运动声源的机理和特性具有一定的意义,同时将运动声源的定量测量拓展到高速领域,为高速交通工具的噪声污染防治提供了理论和技术基础。     

基于独立分量分析与二值掩膜的语音分离

针对欠定混合语音信号模型,提出一种基于独立分量分析和二值掩膜相结合的语音分离新算法.首先,由并列放置的两个全指向性麦克风采集混合声音信号,通过一阶差分麦克风阵列技术使得两路混合信号满足瞬时混合模型;然后,应用两输入两输出独立分量分析方法对两路信号进行分离并估计分离信号的二值掩膜,循环迭代进而提取目标语音信号;最后,合并同源语音信号,增强各独立声源.仿真结果表明:该方法不仅适用于瞬时混合模型,对卷积混合模型同样有效;在瞬时混合条件下信噪比增益平均达到12.41dB,在卷积混合条件下信噪比增益平均为5.28dB.试验结果表明:算法在半消音室环境下能准确分离来自不同方位的三个声源,提取的目标语音都具有较高的清晰度与可懂性.     

噪声下基于耳蜗基底膜分频特性的声源定位

在人与人交流中,人耳能很好地定位出周围声音的位置,而在声源定位技术里,基于传统麦克风声源定位在噪声环境下无法精确地定位出声源.根据人耳能准确地辨别出声源这一特性,提出一种在噪声下基于人耳耳蜗基底膜分频特性的声源定位方法.该方法是利用多个麦克风对声源信号进行采集,将采集到的信号通过基底膜滤波器进行滤波、除去与声源无关的噪声,运用空间映射互相关方法对声源进行定位.该方法所定位出的声源位置比传统声源定位技术所定位的位置误差小、精准度高.实验结果表明,噪声环境下基于耳蜗基底膜分频特性的声源定位比基于传统麦克风声源定位技术更接近声源的真实位置;噪声环境下基于耳蜗基底膜分频特性的声源定位具有更高的精度与更好的鲁棒性.     

水下连续爆炸声效应的实验研究

为了研究水下连续爆炸声信号的特性,利用具有时间间隔的连续爆炸序列作为声源进行试验。将单个爆炸声信号进行滤波,分析2、5和10 kHz的混响信号,得出该水域的散射强度随频率的变化规律;分析了时间间隔对水下连续爆炸声信号的影响,得出:(1)时间间隔越短,连续爆炸声源产生的冲击波峰值压力和冲击波强度越大。(2)在低频部分,不同时间间隔的连续爆炸声信号的强度相同,在高频部分,时间间隔越短,连续爆炸声信号的强度越高;即低频信号衰减较慢,高频信号衰减较快。所得结论可为提高水下连续爆炸效应提供一定的理论基础。     

飞机铝合金蒙皮战伤安全评定方法试验

目的对飞机铝合金蒙皮战伤安全评定方法进行试验研究。方法用实弹撞击试验模拟飞机LY12蒙皮的战斗损伤,利用判据对该结构的剩余强度进行预测,并与强度试验结果比较。结果除修正后的等效应力强度因子判据外,其他判据各有缺陷。结论修正后的等效应力强度因子判据具有较高的精度且计算简单,适合射弹撞击下飞机LY12结构的剩余强度计算。     

基于声压测量的结构模态参数识别研究

为克服接触式测量传感器附加质量的影响,本文采用非接触式声压测量获取结构近场的辐射声压信号,提出Hilbert-Huang变换二次滤波时频分析方法对非平稳的近场声压辐射信号进行分析,实现了在强噪声环境中对桥梁结构模态参数的识别。在实验室对一跨径为11.2m的H型简支钢梁开展试验,结果表明：该方法能准确识别钢梁的前3阶固有频率,平均误差在0.5%以内,并成功获取结构的模态振型。该方法为桥梁结构模态参数获取和结构健康监测提供新的手段。     

飞机结构强度试验中声源定位技术的研究与验证

针对飞机结构强度试验中飞机结构损伤位置定位困难这一问题,采用基于时差(time difference of arrival,TDOA)的定位方法,比较了最小二乘法和最优化方法的定位精度;并对影响定位精度的因素进行了分析讨论。然后采用十六元八边形声阵列建立了定位系统,在试验现场对机翼盒段的敲击声进行定位。结果表明声阵列能够消除混响及低频噪声的影响,具有良好的定位精度,适用于飞机结构强度试验。     

飞机结构铝合金材料腐蚀行为和腐蚀速率研究

本文针对海军飞机的使用腐蚀环境特点,对飞机结构高强度铝合金材料的腐蚀行为进行了研究,并用飞机大修时结构件在不同使用日历年限下的腐蚀损伤数据,建立了机场环境中腐蚀深度与飞机使用日历年限的函数关系,得到了机场环境条件下飞机结构铝合金材料的腐蚀扩展速率。     

基于块对角结构的语音信号盲压缩重构

为在复杂环境中提高语音信号的重构精度, 提出基于正交块对角结构的语音信号盲压缩重构算法, 通过最优求解找到一组对应的正交块对角变换基及稀疏矩阵, 利用二者乘积实现语音信号压缩重构。该算法确保盲压缩感知理论具有唯一解, 能从复杂的环境中恢复原始语音信号, 具有更强的自适应性, 在保证听觉效果的同时, 大大降低了观测维度。实验结果表明, 基于正交块对角结构盲压缩感知(OBD-BCS: Orthonormal Block Diagonal Blind Compressed Sensing)算法能高质量恢复语音信号原始结构。     

基于参考信号频域半盲提取的机械故障特征声学诊断

针对生产现场机械设备零部件结构复杂、设备运行时背景噪声干扰严重等造成的监测诊断难题,以及传统盲信号处理算法在机械声信号处理方面的局限性,提出一种基于参考信号约束频域半盲提取的机械故障声学诊断算法。详细介绍了该算法的关键技术:以频域盲解卷积算法为基础,使用利于全局寻优的人工鱼群算法,构建适用于机械故障特征的改进多尺度形态学滤波器,以最大程度削弱背景噪声干扰;结合机械设备零部件结构参数构建参考信号,通过单元参考信号约束频域半盲提取算法,对降噪后的信号逐段进行复数盲分离;利用改进KL距离,解决复分量间次序不确定性问题,最终实现机械故障特征信号的提取与分离。实际声场环境中的滚动轴承故障声学诊断实验验证了该算法的有效性。     

飞机结构强度试验中碳纤维增强树脂基复合材料无损检测技术

新型飞机大量使用碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)作为结构用材,为确定CFRP结构强度试验后的最终损伤状态,必须制定相应的无损检测方案与损伤评定方法。针对强度试验后CFRP工件表面粘接物对检测效率的影响、变厚度弧形CFRP结构原位检测损伤识别以及CFRP结构冲击损伤定量基准波选取等关键技术,结合强度试验中无损检测的特点,采用现场检测典型信号分析的方法,提出了CFRP结构强度试验中的无损检测方案和损伤评定方法,最后通过实验验证了检测方案和评定方法的有效性。     

基于建筑声学仿真模拟的视听一体化研究

文中选取莫扎特第四十交响乐多通道录音信号作为声源干信号，以天津文化中心音乐厅为例，通过建筑声学模拟软件ODEON进行声场模拟，将乐队按照乐器划分为49个点声源并分别对应各个乐器的指向性，在观众席设置5个典型接收点位置，分别计算每个声源点至接收点的双耳脉冲响应，再与每个声源点对应的乐器干信号进行卷积，将卷积得到的49个听音信号同步播放合成乐队多声源可听化信号。同时按照传统点声源的可听化方法，在交响乐队中心位置设置一个点声源，计算点声源至接收点的双耳脉冲响应，再与乐队49个干信号进行卷积同步播放得到交响乐单声源可听化信号。视觉方面首先在Sketch up中建立音乐厅的三维真实模型并给各个界面赋予真实材质，将Sketch up的视觉模型输出至VR虚拟现实模拟软件SimLab Composer，调整灯光、材质、环境等参数，对调整好信息参数的虚拟模型进行渲染以获得更好的沉浸感，通过HTC VIVE Cosmos眼镜输出VR虚拟场景，模拟厅堂的三维视觉。在建筑声学视听实验时分别对比多声源与单声源卷积的可听化信号分别在有无VR视觉信号的条件下混响感与ASW（感知声源宽度）这两个建筑声学空间感音质指标...     

飞机复合材料层板结构原位超声检测技术

超声接触式脉冲反射法是碳纤维增强树脂基复合材料层板结构原位检测的主要方法。本文从超声检测系统的选择、对比试块设计要求和损伤检测与评定等方面,结合飞机复合材料层压板结构形式、损伤特性及外场检测环境,开展原位超声反射法检测技术研究,建立了典型损伤的超声信号特征图谱,为强度试验和外场飞机复合材料层板结构的超声检测提供技术支持。     

电动螺旋桨飞机舱内噪声特性分析及优化

电动螺旋桨飞机运行中机舱内噪声,严重影响驾驶员和乘客乘坐的舒适性,因而对其舱内噪声特性研究十分必要。本文以某型电动螺旋桨飞机为研究对象,对其运用大涡模拟计算螺旋桨旋转产生的气动噪声并将其作为舱内噪声的边界条件,采用FEM、BEM耦合理论得到封闭声腔下舱内声振耦合声场分布,通过试验场点与数值场点来对比验证。研究表明,随着螺旋桨转速升高,在飞机的头部和尾部处声压级较高,舱内场点总声压级试验结果与数值计算结果非常吻合,在飞机巡航时人耳处总声压级最大误差为3.6%。以人耳处A计权为目标值,通过响应面法优化飞机舱内噪声,建立了人耳处总声压级(计权A)与各个试验因素(材料、厚度、面积)之间二次方模型,结果显示人耳处总声压级(计权A)降低了12dB。证明了计算电动螺旋桨飞机舱内噪声方法的准确性,为舱内噪声优化提供了一种简单有效的方法。     

飞机结构载荷测量应变电桥热输出修正方法

针对近年来在飞机结构载荷测量飞行试验过程中发现的结构温度对载荷测量结果影响的问题,在分析载荷测量应变电桥热输出产生的原因和机理基础上,提出一种基于多项式拟合的应变电桥热输出分析和修正方法。通过地面温度试验验证了该方法的有效性,并利用该方法对多型飞机结构载荷飞行试验实测结果进行修正,取得了良好的修正效果,有效地提高了载荷测量的精准度。研究成果为飞机结构载荷测量应变电桥热输出修正提供了适用的理论依据和工程方法,对飞机结构载荷飞行试验验证起到了重要的支撑作用。