使用LabVIEW實現(xiàn)KTX高速列車的噪聲源的可視化

　　由Korail運營的高速列車KTX-Sancheon于2010年開始投入使用，它是完全由韓國自身的技術(shù)完成建設(shè)的。由于列車最高運行時速高達300km/h(186mph)，對環(huán)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(tǒng)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(jīng)采取了相關(guān)的措施來定位所有明顯的噪聲源。

　　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(guān)測試應(yīng)用)一起在LabVIEW環(huán)境中使用相控麥克風陣列開發(fā)了移動聲源波束成形系統(tǒng)，并使用該系統(tǒng)來實現(xiàn)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(fā)研制的商用高速列車?！　?/p>

 

　　波束成形是使用聲學(xué)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(fā)出的。如果噪聲目標是移動的，那么測試的復(fù)雜度會更大，因為對象會移動經(jīng)過麥克風陣列(例如在通過測試中)，多普勒效應(yīng)將會導(dǎo)致聲音的頻率失真，這是傳統(tǒng)的實時波束成形方法的關(guān)鍵缺點。為了彌補這一點，我們不斷調(diào)整軟件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多普勒效應(yīng)。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(fā)的傳感器來明確每一個點上移動噪聲源的確切位置。在我們的軟件中，我們假設(shè)聲源有著固定的速度?！　?/p>

 

　　硬件配置和標準的波束成形應(yīng)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(fā)傳感器，我們使用了兩個光電傳感器來進行位置觸發(fā)并計算列車速度。

　　為了進行高速列車的測試，我們設(shè)計一套144通道的麥克風陣列來提高聲音圖像的分辨率。我們使用了NI PXI-4496動態(tài)信號采集模塊來采集測量信號并使用一種特殊的光電傳感器來輔助ICP/IEPE麥克風，觸發(fā)列車位置。在Korail推出高速列車服務(wù)之后不久，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公里/小時的高速KTX列車上捕捉到了噪聲源?！　?/p>