Page 34 - 《应用声学》2020年第2期

192 2020 年 3 月

模态幅值： 验中分别使用 8 个和 18 个传声器均布测量和校准
K 周向声模态，传声器阵列放置于管道外测量 [23] ，如
1 ∑
A mf = p f (θ k ) e imθ k , (8) 图 3 所示。传声器环面平行于风扇且与风扇中心保
K
k=1
持同心，距离风扇中心平面 50 mm，传声器均匀布
式(8) 中，K 为传声器数量，θ k 代表传声器所处周向
置在测量环上。传声器所处圆周直径为400 mm，超
位置。若实际模态数 |m x | > K/2，由式 (8) 得到的
过风扇通流直径的 3 倍，可以忽略风扇通流对传声
模态数m会混叠至K/2范围内，可由下式求解：
器阵列的影响。
m x = m + ν · K, ν = 0, ±1, ±2, · · · (9) 测试设备采用 B&K 4189 预极化电容式自由
场传声器接 B&K 2671 前置放大器，传声器测试
当仅考虑动静叶影响时，散热风扇在BPF下的
主要周向模态数根据式 (2) 计算为 −4、7、−15、18 不确定度为 ±0.30 dB。声学信号的采集使用 NI
PXIe 4499 采集卡，具有 24 位分辨率、采样率高达
等。在传声器数量不足的情况下，由于混叠效应无
204.8 kS/s的16路同步采样模拟输入。测量时，采样
法确定实际周向模态数。此时采用双均布测点方
频率设定为 20 kHz，每个 block的采样点数20 k，窄
法 [19] ，校准得到实际模态数m x 为
带谱频率分辨率 1 Hz，窗函数采用 Hanning 窗。每
′ (10)
m x = m + µ · S, µ = 0, ±1, ±2, · · ·
次实验前，使用 B&K 4231 声压校准器产生 1 kHz、
式(10) 中，m 为与两次均布测点测量得到模态 m 1 、 94 dB 的标准声源对传声器进行标定。变转速测量
′
m 2 相关的过渡模态；S 为两组测点数的最小公倍 时，待风扇稳定工作后连续采集 20 个 block，通过
数，保证 S 尽量大就可以将查找范围大大缩小。实 RMS平均消除测量随机误差带来的影响。

90°
135° P  45°
P 
P 
ஙབྷ᮳੡
180° P  0°
ᆁኮ᥋
1 m
P 
P 
315°
225° P 
270°

(a) ᤊڤ฾ག (b) ኮ᥋߷ᜉவर
图 2 远场测点布置及管道安装方式
Fig. 2 Measurement points setup and the way of duct installation
0°
1
2 18
3 1 17
2 8
4 16
Ω
5 15
90° 3 400 mm > 3D 7 270°
6 14

7 13
4 6
8 5 12
9 11 8฾ག
10
180° 18฾ག
(a) ฾᧚ᜉᎶ (b) ฾ག࣋Ꮆ
图 3 周向模态测量装置及测点布置
Fig. 3 Measurement array for circumferential mode