使用LabVIEW實現KTX高速列車的噪聲源的可視化

2020-12-06 電子產品世界

　　由Korail運營的高速列車KTX-Sancheon於2010年開始投入使用，它是完全由韓國自身的技術完成建設的。由於列車最高運行時速高達300km/h(186mph)，對環境噪聲的影響相當顯著，這些噪聲包含滾動噪聲(例如推進系統或機械噪聲)，車輪與鐵軌接觸的機械噪聲，以及列車運行時車體周圍空氣流動形成的氣流噪聲等。為了全面減小這些噪聲，我們已經採取了相關的措施來定位所有明顯的噪聲源。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/135664.htm

　　韓國鐵路研究所與SM儀器有限公司(National InstrumentsI Alliance Partner Network成員，專門從事聲音與振動相關測試應用)一起在LabVIEW環境中使用相控麥克風陣列開發了移動聲源波束成形系統，並使用該系統來實現正常運行的整列火車上的噪聲源的可視化。該測試主要是為了對兩種不同型號的列車噪聲進行對比：一種是KTX-1，由TGV Réseau型演化而來，2004年起投入使用;另一種是新型的KTX-Sancheon(KTX-II)，這是由韓國開發研製的商用高速列車。　　

 

　　波束成形是使用聲學陣列來映射噪聲源的方法。它通過檢測傳到麥克風陣列的聲音的時間延遲來辨別聲音到底是從哪個方向發出的。如果噪聲目標是移動的，那麼測試的複雜度會更大，因為對象會移動經過麥克風陣列(例如在通過測試中)，都卜勒效應將會導致聲音的頻率失真，這是傳統的實時波束成形方法的關鍵缺點。為了彌補這一點，我們不斷調整軟體的時間延遲以使其可以匹配移動聲源。這種方法可以自動地消除都卜勒效應。雖然它需要更多的處理時間，但我們可以將移動波束的功率取平均。我們使用可觸發的傳感器來明確每一個點上移動噪聲源的確切位置。在我們的軟體中，我們假設聲源有著固定的速度。　　

 

　　硬體配置和標準的波束成形應用中的基本一致。一個附加功能就是移動聲源波束成形需要觸發傳感器，我們使用了兩個光電傳感器來進行位置觸發並計算列車速度。

　　為了進行高速列車的測試，我們設計一套144通道的麥克風陣列來提高聲音圖像的解析度。我們使用了NI PXI-4496動態信號採集模塊來採集測量信號並使用一種特殊的光電傳感器來輔助ICP/IEPE麥克風，觸發列車位置。在Korail推出高速列車服務之後不久，我們在2006實施了KTX的早期測試，使用了一個48通道的麥克風陣列，成功地在297公裡/小時的高速KTX列車上捕捉到了噪聲源。　　

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