Page 31 - 《应用声学》2022年第3期
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第 41 卷 第 3 期             杨星瑶等: 面向传递路径分析方法研究的实验系统设计                                          353


             忽略吊耳的情况下,机体整体沿 z 方向最大高度为                          传感系统 3 部分。在系统工作前,首先需要进行发
             200 mm,沿y 方向最大长度为 380 mm,沿x方向最                    动机信号采集实验,本文拟采集某直列四缸四冲程
             大宽度为180 mm。                                       汽油机在加速工况下的各缸缸压信号及机体表面
                                                               振动信号。
                                      z  y y
                                          x
                                                                ԧү఻ηՂ
                                                                 ᧔ᬷតᰎ
                                                                    ༏ҵ     ଍҄ጇፒ                   Լ౶ᜉᎶ
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                                                                    ηՂ
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                                                                  ᝠካ఻       ηՂԧၷ٨    Ҫဋஊܸ٨        ༏૝٨
                                         ԧү఻ᓎ                           ηՂ
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                                                                        ͜ਖጇፒ
                         图 2  简化车身结构示意图                               ҫᤴए
                      Fig. 2 Scheme of simplified body             ஝૶   ηՂ  ҫᤴए͜ਖ٨
                                                                  ᧔ᬷ                     ᢼᢶ     ২Ꮆ    ఻ʹ
                                                                  ᜉᎶ   ܦԍ
                                           Վ᏿                          ηՂ    ͜ܦ٨

                                                                           图 4  实验系统工作流程框图
                                                                       Fig. 4 Workflow chart of test system

                                                                   控制系统用于控制台架装置实现发动机主要
                      z                                        激励特征的模拟,包括计算机、信号发生器与功率
                          y     ఻ʹ                             放大器。信号发生器作为控制系统的核心元件,包
                     x
                                                               含编程控制器与电压输出接口,用于向台架装置稳
                      图 3  简化发动机机体结构示意图                        定输出激励信号。
                   Fig. 3 Scheme of simplified engine body          整个台架装置作为 TPA 方法研究的实验载体,
                                                               其中的激振器与机体共同组成发动机模型,通过悬
                 为了保留发动机作为激励源的主要激励特征,
                                                               置安装于车身中,悬置用于结构振动传递,同时支承
             本文选择利用激振器对机体施加激励信号,用于模
                                                               整个台架装置。激振器作为作动器,接收经功率放
             拟发动机运行时产生的结构噪声。由于激振器只能
                                                               大器放大的激励信号,并将其传递至机体产生结构
             提供单方向激励,对于发动机结构噪声需考虑 3 个
                                                               噪声。
             方向的振动传递,因此在气缸压力信号作为激励信
                                                                   传感系统部分主要用于发动机激励模拟信号
             号的基础上需加入真实发动机运行过程中机体表
                                                               的采集实验,其中加速度传感器用于测量台架装置
             面 x、y 向的振动信号,气缸压力信号作为 z 向激振
                                                               内座椅上的振动加速度信号,传声器用于测量座椅
             器的激励信号,x、y 向的机体振动信号作为 x、y 向
                                                               旁的声压信号,信号通过数据采集装置进行收集并
             激振器的激励信号。
                                                               传回计算机用于后续的数据处理分析。
                 由于本文选择的简化发动机模型为直列四缸
             发动机,即通过 4 个激振器模拟 4 个气缸的冲击,所
                                                               2 系统软硬件设计
             以 z 向激振器需要在机体顶板直线均匀分布,安装
             位置大约位于图 3 中机体顶板的 4 个红点位置。为                        2.1  软件设计
             了更均匀施加 x、y 向振动信号,x、y 向激振器尽量
                                                                   本实验系统需要实现多个激励信号的同步输
             靠近在机体 x、y 方向侧板的中部分布,安装位置大
                                                               出,即需要一种有效的方法同时控制多个激振器,因
             约位于图3中机体x、y 向侧板的红点位置。
                                                               此本文借助 NI 公司的 Compact RIO 平台,设计了
             1.2 工作原理                                          基于LabVIEW的信号发生器。
                 整个实验系统的工作流程框图如图 4 所示,根                            为提高整个实验系统的可靠性,并使控制系统
             据实验系统的结构大体分为控制系统、台架装置和                            具有较好的实时性,控制系统采用上下位机结构。
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