Page 32 - 《应用声学》2022年第3期

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控制系统的上位机基于 Windows PC 计算机，应用 表 1 实验所需各硬件设备
LabVIEW 中的实时控制模块开发了相应的有源控 Table 1 Equipment required for testing
制程序，创建用户操作界面，实现多个激振器信号的
同步输出。LabVIEW 中实现了通道配置与输出信 序号 硬件名称 规格型号 主要参数
号的实时显示，通道配置包括物理通道的选择，输出 1 信号发生器 NI Compact RIO 处理器内核：1.33 GHz
信号的选择，采样率、输出模式以及信号幅值。图 5 2 功率放大器 Q-AMP230V 额定功率：20 W
为对应的用户操作界面，为所用通道选择特定的输 3 激振器 K204E01 额定功率：25 W
出信号后，即可启动信号输出，并通过音量大小旋钮 SIEMENS
4 数据采集装置 40 通道数据采集卡
无极调节输出音量，同时在下方实时查看各通道输 SCM2E05
出信号的波形图。由于上述实验采集的激励信号经 5 传声器标定器 GRAS 42AG 声压级：94 ∼ 114 dB
LMS.Test.Lab 14.0软件采集，为了保证系统能够真 6 加速度传感器 PCB 333B32 灵敏度：97.6 ∼ 102.9 mV/g
实地还原原始工况，采样率需要与采集原信号时的 7 传声器 GRAS 46AE 测试量程：17∼138 dB
采样率保持一致。

LabVIEW

NI cRIO 9040

NI 9269
NI 9269

图 6 NI Compact RIO 结构图
图 5 LabVIEW 用户操作界面 Fig. 6 Structure diagram of NI Compact RIO
Fig. 5 The user interface of LabVIEW
3 实验验证
2.2 硬件设计
实验系统的硬件部分主要是配合软件系统实 为验证实验系统的有效性，设计信号采集实验，
现激励信号的加载与采集，主要包括信号发生器、功 对实验系统模拟出的振动信号与结构噪声信号进
率放大器、激振器、数据采集装置、加速度传感器、传 行评价。如图 7 所示，实验在发动机半消声室内进
声器、传声器标定器等。各硬件的规格型号以及主 行，背景噪声为22.5 dB(A)。
要参数如表 1 所示。信号发生器作为控制系统的下 简化发动机的实体模型如图 8 所示，机体顶端
位机，以Compact RIO作为控制核心，如图6所示。 z 向 4 个激振器沿直线均匀分布，分别输出 4 个气缸
本文所用NI Compact RIO配备NI cRIO-9040 的缸压信号。考虑到单激振器激励能量不足，因此
编程控制器与 NI 9269 四通道 C 系列输出板卡，组 在x 向与 y 向分别设置 2 个激振器，分别输出机体 x
成紧凑型可重复配置 I/O(Input/Output)的硬件平 向与 y 向的振动信号，同方向的 2 个激振器所接收
台，输入端口连接至 Windows PC 计算机端实现用 的激励信号相同，布置位置尽量靠近该方向侧板的
户交互，两个 NI 9269 输出端口分别对应缸压信号 中心。整个机体采用 3 点支撑，左悬置 1、抗扭悬置
与机体振动信号，整体可实现对各激振器驱动信号 2 和右悬置 3 分别拆卸于某汽车的真实发动机舱中，
的同步稳定输出。 通过机体吊耳将机体固定于简化车身的驾驶舱中，