The Challenge:

　　創(chuàng )建一個(gè)可升級的高性?xún)r(jià)比系統來(lái)測試新設計的有效性，該設計被用于減少商業(yè)噴氣式客機在起飛、降落和持續飛行過(guò)程中發(fā)出的噪音。

　　The Solution:

　　使用NI 的PXI 控制器、機箱、動(dòng)態(tài)信號分析儀和LabVIEW 軟件來(lái)設計一個(gè)可升級的分布式測試系統，該系統擁有嚴格的定時(shí)和同步功能，用于在飛機低空飛行測試時(shí)進(jìn)行相控陣數據采集。

    大型電子機械設備的運轉為人類(lèi)提供了便利，然而它們在運行時(shí)帶來(lái)的噪聲，也嚴重地影響了人們的生活。正確地測量和定位噪聲是降低噪聲的前提，NI 提供了多種噪聲測量方案，如DELTA公司和Boeing（波音）公司就選用了NI LabVIEW 軟件和PXI 平臺實(shí)現了風(fēng)力渦輪機和飛機的噪聲測試系統。

    當今社會(huì )，噪聲無(wú)處不在。包括汽車(chē)，飛機在內的大型設備運行時(shí)會(huì )引起大量的噪聲，嚴重地影響了人們的工作和生活。為此，有關(guān)部門(mén)提出了一系列的噪聲排放標準，以限制噪聲的產(chǎn)生。降低噪聲的前提是正確地測量和定位噪聲，作為聲音振動(dòng)領(lǐng)域的專(zhuān)家，NI一直致力于幫助工程師解決噪聲監測問(wèn)題。

     為波音公司開(kāi)發(fā)噪聲測量與定位系統

    Boeing（波音）公司創(chuàng )建于1916 年，主要生產(chǎn)各種民用和軍用飛機，是目前世界上航空航天領(lǐng)域規模最大的公司。波音公司制造的各類(lèi)客機、貨機被銷(xiāo)往世界各地。由于飛機在起飛、降落和飛行過(guò)程中會(huì )帶來(lái)很大的噪聲，嚴重影響了周?chē)沫h(huán)境，引起了政府部門(mén)的關(guān)注。為了達到日益嚴格的噪聲標準，波音公司也在不斷地改進(jìn)飛機的設計，以盡可能地降低噪聲。

    為了降低商業(yè)噴氣式客機在起飛、降落和持續飛行過(guò)程中發(fā)出的噪聲，波音公司需要對應用在其飛機上的新降噪技術(shù)進(jìn)行測試?！拔覀冃枰粋€(gè)能在測試過(guò)程中進(jìn)行相控陣聲學(xué)成像的測試系統，來(lái)幫我們判斷起飛過(guò)程中的噪聲點(diǎn)。測試系統構架必須是分布式的，它可以擴展到一千或者更多個(gè)通道，同時(shí)在通道間保持嚴格的定時(shí)和同步。此外，該系統還要靈活精確而且可以升級?！被谝陨弦?，NI PXI 軟硬件平臺為波音提供了滿(mǎn)意的解決方案。波音使用600 多個(gè)基地麥克風(fēng)來(lái)裝備其測試系統，這些麥克風(fēng)按照自定義的螺旋狀安裝在一個(gè)250 英尺寬、300 英尺長(cháng)的跑道區域的末端。當777-300ER 飛機飛過(guò)頭頂時(shí)，利用PXI 動(dòng)態(tài)信號采集卡來(lái)獲取它發(fā)出的噪音，立即恢復并處理數據，然后得到一幅該飛機的聲學(xué)成像圖。一個(gè)數據處理計算機集群通過(guò)千兆網(wǎng)連接到主計算機上，對這些數據和圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。在一個(gè)典型的測試周期中，飛機大約每隔6 分鐘飛過(guò)麥克風(fēng)陣列。在這個(gè)周期內，系統可以把以前獲得的數據上傳，同時(shí)準備獲取更多的新數據?！拔覀冊趩未螠y試中就進(jìn)行了三百多次的數據獲取，得到了78 分鐘的低空飛行結果，總數據量超過(guò)了1T 字節?！?BR>
    “利用NI公司的軟硬件，我們得以創(chuàng )建一個(gè)低成本的高端系統：它可以把采集系統分布地放置在多個(gè)機箱中，嚴格同步所有通道，在提供大規模通道數量的同時(shí)，給所有的系統通道提供完整的帶寬，而且可以允許無(wú)限數量的通道數擴展?！崩眠@一系統，波音成功地改進(jìn)了原有的767型客機的設計，并應用在了噪音更小，更舒適的全新波音787 型客機中。

    風(fēng)力渦輪機噪聲監測系統

    近年來(lái)，環(huán)境問(wèn)題的加劇導致人類(lèi)開(kāi)始尋找各類(lèi)更環(huán)保的能源。風(fēng)能就是其中發(fā)展最為迅猛的一種。風(fēng)力渦輪機實(shí)現了風(fēng)能到電能的轉換，為人類(lèi)使用綠色能源創(chuàng )造了便利，然而風(fēng)力發(fā)電廠(chǎng)所發(fā)出的噪聲同時(shí)又影響了周?chē)用竦纳瞽h(huán)境。隨著(zhù)風(fēng)力渦輪機噪聲排放的統一測量標準IEC61400-11:2002 的出臺，風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)也必須兼顧降噪的要求。

    NI 公司的合作伙伴之一：丹麥的DELTA 公司基于NI PXI臺，實(shí)現了風(fēng)力渦輪機的噪聲測量系統。NI PXI-4472 動(dòng)態(tài)信號采集模塊為該測量系統的硬件核心。DELTA 通過(guò)4472 采集麥克風(fēng)獲取的特定頻率下的聲音信號。與此同時(shí)，麥克風(fēng)被安裝在地面的圓板上，并使用符合IEC標準的擋風(fēng)板覆蓋之。擋風(fēng)板可降低麥克風(fēng)周?chē)娘L(fēng)速和麥克風(fēng)內的風(fēng)力感應噪聲，從而在低頻的情況下，進(jìn)一步提高信噪比。而測量軟件平臺noiseLAB則是使用LabVIEW 開(kāi)發(fā)。該軟件實(shí)現了聲音數據的記錄及IEC 標準所需的倍頻程、音調等參數的測量。同時(shí)還可以根據ISO 1996-2 標準，定義音調?！盎赑XI 硬件平臺的系統，既可降低成本又能達到高通道數。此外，我們使用LabVIEW圖形化開(kāi)發(fā)環(huán)境來(lái)實(shí)現自己的noiseLAB，簡(jiǎn)單而且高效?！?BR>
    建立噪聲檢測平臺，“靜”化生活環(huán)境

    在電子、機械設備的設計中，盡可能地降低噪音是每位工程師的理想。NI 幫助DELTA 和波音等公司成功地實(shí)現了噪聲的測量與定位，為日后降低噪聲的研究做好了充分的準備。幫助客戶(hù)量化問(wèn)題，解決問(wèn)題，是每一位NI 工程師的目標。

放置在機場(chǎng)跑道上用于測量噪音的麥克風(fēng)陣列



 基于LabVIEW 的噪聲分析軟件noiseLAB 的界面