직접장 음향 테스트

Direct-field acoustic testing
우주선 테스트 셋업

직접장 음향 테스트([1]DFAT)는 항공우주 구조물에 음향 드라이버에 의해 생성된 음파를 적용함으로써 음향 테스트에 사용되는 기술입니다.이 방법은 테스트 대상 장치의 표면에 균일하고 잘 제어된 직접 음장을 제공하기 위해 테스트 물품 주위에 배치된 전자 동적인 음향 스피커를 사용합니다.이 시스템은 고성능 음향 드라이버, 강력한 오디오 앰프, 협대역 다중 입력 다중 출력(MIMO) 컨트롤러 및 정밀 실험실 마이크를 사용하여 헬리콥터, 항공기, 제트 엔진 또는 발사 차량 음압장을 시뮬레이션할 수 있는 음향 환경을 생성합니다.고레벨 시스템은 25Hz에서 [2]10kHz까지의 주파수 범위에서 125–147dB의 전체 음압 수준을 1분 이상 유지할 수 있습니다.

개요

테스트 물품을 둘러싸도록 배치된 오디오 드라이버에 의해 직접 필드가 생성된다.두 가지 다른 제어 방식을 사용하여 직접 필드 테스트를 수행할 수 있습니다.싱글 입력 싱글 출력 또는 SISO라고 불리는 한 가지 방법은 제어 측정을 위해 여러 개의 제어 마이크가 평균화된 모든 음향 드라이버에 단일 드라이브 신호를 사용합니다.이 방법은 결합되어 시험 물품 표면에 국지적인 변동을 발생시키는 일련의 상관 평면파를 생성한다.+/-12dB 정도의 진폭 변동을 경험할 수 있습니다.두 번째 방법인 MIMO는 여러 개의 독립 드라이브 신호를 사용하여 여러 개의 독립 마이크 위치를 제어합니다.이 메서드는 SISO 필드보다 훨씬 균일한 상관 관계가 없는 필드를 생성합니다.MIMO 컨트롤을 사용할 경우 +/-3dB 범위의 진폭 변화가 일반적입니다.

이 기술은 외부 경계 반사 없이 노출된 모든 시험물 표면에 직접 충격을 주기 위해 음향 노이즈의 형상 스펙트럼에서 일반 입사 평면파를 사용한다.시험물체의 형상에 따라 평면파 간의 단계적 차이로 인해 표면에 규모 변화가 발생할 수 있다.표면적이 큰 저질량 시험 물품의 경우 페이징 차이가 기존의 잔향장 시험과는 다른 방식으로 일차 구조 모드를 자극할 수 있다.이 근본적인 차이와 구조물에 미치는 영향은 DFAT 방법의 장점과 비교해서 평가해야 합니다.

잔향 테스트에 비해 DFAT 테스트의 장점은 DFAT 시스템의 휴대성입니다.이를 통해 테스트 장비를 임의의 위치로 운반, 설정, 보정, 고강도 음향 테스트 수행에 사용한 후 테스트 현장에서 제거할 수 있습니다.대형 위성이나 이와 유사한 항공우주 구조물은 로드인에서 로드아웃까지의 모든 과정을 4일 이내에 완료할 수 있습니다.테스트 시스템은 환경 요건을 충족하는 기기의 조합을 형성하기 위해 "구성 블록" 접근법을 사용한다.시스템에는 일반적으로 500개 이상의 스피커, 200만 와트 이상의 증폭기, 최소 8~16개의 제어 마이크, 폐쇄 루프 MIMO 음향 제어 및 데이터 수집 시스템이 포함됩니다.모빌리티 및 "구성 요소" 접근 방식을 통해 이 방법을 각 애플리케이션에 맞게 맞춤화할 수 있으며 보다 시기적절하고 비용 효율적인 테스트 솔루션을 제공할 수 있습니다.이 방법은 기존의 음향 반향 챔버에 들어가지 않는 너무 큰 물품을 테스트할 때도 유용합니다.

과정

이 프로세스에서는 테스트 물품 주위에 스피커 원을 반송하여 조립해야 합니다.원의 크기는 테스트 물품의 크기에 따라 달라집니다.일반적으로 시험물품보다 직경이 12피트(3.7m) 크고 높이가 4피트(1.2m)인 원이 필요하다.평면파의 역결합 가능성을 줄이기 위해 대칭을 피해야 한다.테스트 물품은 플랫폼에 장착하거나 매달 수 있습니다.SISO 또는 MIMO 방식 중 하나를 사용하여 제어하려면 8~16개의 여러 마이크를 사용해야 합니다.마이크는 테스트 물품 주위에 랜덤하게 배치해야 합니다.운전자 표면에서 제어 마이크 표면까지의 거리는 1.0~1.5m(3.3~4.9피트)여야 합니다.제어 마이크에서 테스트 물품 표면까지의 거리는 0.5~0.75 미터(1.6~2.5 피트)여야 합니다.제어 마이크의 높이는 테스트 항목의 중간 높이에 맞춰야 하며 테스트 항목 높이의 약 8분의 1만큼 위아래로 랜덤하게 변화해야 합니다.DFAT 테스트 배치에서의 프리필드 마이크의 방향은 중요하지 않습니다.단, 마이크로폰이 음원을 향해 [3]0도의 입사율로 시험물로부터의 반사를 최소화할 수 있다.대부분의 현대식 품질 측정, 자유장 마이크는 입사 각도를 보상하기 위해 공장에서 조정됩니다.이 현상은 1/4인치 마이크의 경우 10kHz 이상의 고주파에서 가장 두드러지며 마이크 다이어프램 직경에 반비례합니다.

스피커는 일반적으로 휴대용 디젤 제너레이터로 구동되는 일련의 오디오 앰프로 구동됩니다.시스템은 폐쇄 루프 피드백 제어 시스템에 의해 안전하고 정확하게 제어되며, 오버 테스트 조건이 감지될 경우 이를 사용하여 제한 및/또는 중단할 수 있습니다.

프리테스트는 보통 시뮬레이터를 사용하여 실행되며 특정된 전체 음압레벨과 스펙트럼이 달성될 수 있는지 확인한다.사전 테스트는 중단 공차, 응답 한계, 필드 쉐이핑 및 비상 종료 절차와 같은 특수 제어 기능을 확인하는 데도 사용됩니다.그런 다음 마이크 응답을 검사하여 균일성, 일관성 및 가능한 경우 구조 응답을 평가해야 한다.그런 다음 시뮬레이터를 스피커 서클의 실제 테스트 항목으로 교체하고 테스트 과정을 반복합니다.

전체 작업은 보통 4일 안에 완료되며 테스트 물품은 그 중 하루만 필요합니다.모든 장비는 테스트 물품으로 가져와 조립, 사전 테스트 및 성능 점검을 거친 후 비행 물품을 테스트합니다.비행 물품은 일반적으로 시험 계획의 복잡성에 따라 하루의 시험에만 필요하다.비행 테스트가 완료되면 물품을 제거하고 모든 장비를 분해하여 현장에서 운반합니다.

특징들
  • 휴대성: 거의 모든 장소에서 셋업 가능
  • 모듈러형: 여러 구성에 대응
  • 제어성: 안전하고 반복 가능한 실시간 제어
  • 협대역 제어: 25kHz에서 10kHz까지 일정한 협대역(~3Hz) 단위로 정의된 사양에 제어를 제공할 수 있습니다.
  • 응답 제한: SPL, 가속도, 힘 또는 응력 응답 값에 대한 제한
  • 오버 테스트 보호: 피크 또는 RMS 입력 값에서 중단

기능

이 방법의 편리성, 저비용 및 이동성이 기존 테스트와 구별되며, 그 인기가 높아지는 주된 이유입니다.이 방법은 필요한 음향 시스템, 발전 및 배전, 데이터 수집 및 제어 장비를 모두 시험장으로 가져가기 때문에 편리하다.장비는 보통 각 테스트 이벤트마다 임대됩니다.고객이 필요로 하는 설비, 기기 또는 인력에 대한 대규모 투자는 없습니다.디젤 발전기는 MSI 배전 장치에 연결하기 위한 일관된 구성으로 깨끗한 온사이트 전력을 제공하는 것이 좋습니다.이것에 의해, 테스트 시설로부터 대량의 전력의 수요가 없어집니다.또한 보다 표준적인 고강도 잔향 음향 챔버 시스템의 설치, 작동 및 유지보수에 비해 테스트당 훨씬 낮은 비용으로 테스트를 수행할 수 있습니다.마지막으로, 모빌리티를 통해 이 테스트 방법을 일반 테스트 물품 통합 및 테스트 흐름에서 거의 모든 시간과 장소에서 수행할 수 있습니다.테스트 장비는 완전히 휴대 가능하며 특별한 시설이나 인프라가 필요하지 않습니다.

레퍼런스

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자원 연표

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