확산 현장 음향 시험

확산장 음향 테스트는 발사 중 음압에 대한 우주선의 기계적 저항을 테스트하는 것입니다.

항공우주산업에서, 음향 챔버는 그러한 테스트를 위한 주요 시설이다.챔버는 확산 음장을 생성하는 잔향실로서 빈 볼륨(1³~2900m³)과 다주파 음 발생 시스템으로 구성됩니다.

확산장 원리

이론적으로 확산장은 에너지의 특권 방향이 없는 음압장으로 정의됩니다.즉, 음압이 실내 어디에서나 동일할 때.이는 벽, 천장 또는 바닥에 흡수성 재료가 없는 큰 방에서 얻을 수 있습니다.비대칭 룸에서 확산이 강화됩니다.이러한 조건을 얻으려면 실내에 반향이 있어야 합니다.소스의 직접장은 잔향장에 비해 무시할 수 있어야 하므로 특권 ^[1]전파를 방지할 수 있습니다.

잔향 시간

잔향은 벽에 여러 번 반사되어 수신기로 돌아오는 지연 때문에 발생합니다.이러한 기여도를 합산하면 잔향 압력장이 생성됩니다.잔향이 많을수록 필드가 더 많이 확산됩니다.

잔향 시간의 두 가지 자주 사용되는 측정값( $RT_{30}$ T $RT_{30}$ { $displaystyle$ RT_ ${30}}$ 및 $RT_{30}$ $RT_{60}$ T $RT_{60}$ { $displaystyle$ RT_ ${60$ 은 이 파라미터를 정량화합니다.이 값은 30dBSPL 또는 60dBSPL 중 낮은 음압 수준의 간격입니다.이 값은 음압 감소 후 음압 감소를 측정하거나 Sabine이나 Eyring과 같은 근사 공식을 사용하여 얻을 수 있습니다.확산장(벽의 흡수율이 낮고 부피가 크다)의 경우 Sabine의 공식이 사용됩니다.

$RT_{60}=0.16{\frac {V}{A}}$

$A=\sum S\times \alpha$ 서 A $=$ S × $A=\sum S\times \alpha$ {\ $displaystyle$ A=\ $sum$ S $\times$ \ $alpha}$ 는 $A=\sum S\times \alpha$ 벽의 $표면$ S {\ $displaystyle$ S $}$ 와 $S$ 그 흡수 $\alpha$ α {\ $displaystyle$ \ $alpha$ 를 포함하는 등가 흡수 영역이다.

기하학적 접근법

입사파선(빨간색)의 스펙트럼(파란색) 및 확산(녹색) 반사의 도식적 표현

소리 전파를 모델링하는 많은 이론적인 방법이 사용됩니다.그 중 하나가 기하학적 접근법이다.이것은 음파를 에너지의 광선으로 나타냅니다.장애물을 만나면 이 광선은 다음 두 가지 동작을 할 수 있습니다.계획의 정상인 경사반사에 따라 반영될 수 있습니다.또는 수학적 법칙(예: 램버트의 법칙), 확산 반사에 따라 여러 광선으로 분리할 수 있습니다.

확산 압력장이 포함된 수량

주파수는 좋은 확산장의 주요 요인입니다.음압장의 주파수와 연계된 일부 현상은 압력장의 균질성을 저하시킨다.방의 주파수 응답은 일부 주파수의 증폭 또는 감소입니다.이는 주파수에 대한 압력의 재분할을 나타냅니다.저주파수에서는 모드 발생이 발생할 수 있습니다.이러한 모드는 실내 형상에 따라 최대 및 최소 압력으로 이어지는 정재파 때문입니다.압력장이 확산된 것으로 간주될 수 있는 주파수를 결정하기 위해 Schroeder의 주파수가 일반적으로 사용됩니다.M $M=3$ 3 $({displaystyle$ M $=3$ 을 $M=3$ 하는 주파수를 고려하여 $M=3$ , 이 주파수에서는 필드가 확산되지 않고 정재파가 압력모드를 생성한다.

$({displaystyle F_{s}=2000{\sqrt{frac {RT_{60}}}{V}}})$

$RT_{60}$ 서 R T $({$ RT_ ${60})$ 은 $RT_{{60}}$ 룸의 잔향 $V$ 이고 V $({displaystyle$ V $)$ 는 $V$ 볼륨입니다.

덕트 내 압력 모드의 개략도 횡단 컷 뷰(폐쇄-폐쇄)

예를 들어 직사각형 방의 경우 저주파 모드는 방 치수에 대해 다음과 같이 결정된다.

$f_{lmn}=frac {c_{0}}{2}{\frecrt {l}{L_{x}}\right}^2}+\left({\frac {m}}{\frac {m}}}}{\frcr}}}}}{\}}}}}}}}}}L_{y}}\right)^{2}+\left({\frac {n}{L_{z}}\right)^{2}}}}$

$m$ 서 l{ $displaystyle$ l $l$ }、 m { $n$ m} 、 n { displaystyle $n$ $n$ } 、 $L_{y}$ $L_{y}$ （ \ $displaystyle$ L _ { $L_{x}$ $y$ $L_{y}$ } 、 $L_{z}$ ） $c_{0}$ c c c c 、 $c_{0}$ 0 （ $displaystyle c$ _ 0 $c_{0}$ ） in in in in in $L_{x}$ $。$ id.

항공 우주 응용 프로그램

음향 시험은 주로 항공기 ^[2]구조물에 대한 환경 테스트에 사용된다.인공위성은 높은 엔지니어링의 빌트인 ^[3]컴포넌트를 탑재한 고가의 제품입니다.우주선의 발사 및 궤도 수명 동안 저항을 개선하기 위해, 분석은 열, 전파 주파수, 진동 세 가지 카테고리의 테스트에 초점을 맞추고 있다.이 마지막 테스트 영역은 표본이 수명 동안, 특히 발사 중에 만나게 될 기계적 응력에 초점을 맞추고 있습니다.

우주선 발사 시 가해지는 기계력
기동 순서	결과적으로 발생하는 기계적 공격
1단계 점화 및 부스터 점화	음향 진동 및 준정적 부하
부스트의 소멸	사인파 진동
제1단계 멸종	사인파 진동
2단계 점화	준정적 부하
페어링 릴리즈	폭약식 충격
제2단계 소멸	사인파 진동
3단계 점화	준정적 부하
제3단계 소멸	사인파 진동
우주선 출시	클램프 밴드 해제 충격

음향은 처음 5초 동안 기계적 응력을 발생시킨다.음압 수준은 최대 150dBSPL까지 올라갈 수 있습니다.음향 테스트는 생성된 음향 압력에 대한 위성과 그 요소의 기계적 저항을 검증하기 위해 사용된다.

가속도계 측정

소리 발생 시스템이 작동되면 시료에 설치된 가속도계로 가속도 측정을 실시한다.

음향실

사운드 생성

위성을 테스트하기 위해 사운드 생성 시스템이 광대역 스펙트럼을 생성합니다([25Hz-10000]).Hz) 위성이 비행할 수 있는 모든 발사대의 최대 엔벨로프 시뮬레이션.런처 스펙트럼과 비교하여 글로벌 게인을 변화시켜 세 가지 테스트를 실시합니다.

로우 레벨 : - 8 dB SPL
중간: - 4 dB SPL
PFM(프로토 비행 모델): 0dB SPL

위성을 테스트하기 전에 빈방 테스트를 수행하여 챔버의 서명을 확인합니다.

이 압력장은 질소 또는 압축 공기 조절기로 구동되는 다주파 사이렌에 의해 생성됩니다.이 시스템은 최대 160dBSPL의 음압 레벨을 생성할 수 있습니다.각 음향 챔버는 자체 구성을 가지고 있지만, 각 사이렌은 음압 수준이 가장 높은 주파수를 중심으로 합니다.경우에 따라 이러한 사이렌은 전기 음향 시스템으로 완성되어 미드레인지 및 고주파를 생성하고 제어할 수 있습니다.사이렌은 저주파를 발생시키지만 높은 음압 수준의 왜곡이 나타나 고조파를 발생시킵니다.확성기는 이러한 주파수를 제어하기 위해 일부 챔버에서 사용됩니다.

정확한 레벨을 생성하기 위해 파일럿 마이크는 음압 레벨을 확인하고 실시간 게인 보정을 적용하여 레벨을 조정합니다.

이점

균질성 : ± 1.5dBSPL에 대해 공간적 균질성 보장
저주파 발생 : 매우 효율적인 저주파 발생 (50Hz 미만)
보안 : 레벨 조정 또는 필요에 따라 중단하는 파일럿 마이크에 의한 제어
대표성 : 출시 시 실제 스트레스에 충실
잘 알려진 공정 : 많은 항공우주산업에서 사용

단점들

가스발생 : 대량의 질소가 필요할 수 있음
고주파 제어 : 고주파 사이렌이나 전기음향 장치가 포함되지 않은 경우 왜곡에 의해 발생하는 고조파만이 중주파와 고주파를 생성합니다.

예

탈레스 알레니아 공간 (칸) : 1000³ m
IABG (Ottobrunn) : 1378 m³
NASA: 2860³ m

레퍼런스

^ Potel, Catherine; Bruneau, Michel (2006). Acoustique générale: équations différentielles et intégrales, solutions en milieux fluides et solides, applications. Ellipses. ISBN 978-2-7298-2805-9.
^ Tustin, Wayne; Mercado, Robert (1 August 1984). Random vibration in perspective. Tustin Institute of Technology. ISBN 978-0-918247-00-1.
^ Maral, Gerard; Bousquet, Michel (2009). Satellite Communications Systems: Systems, Techniques and Technology (5 ed.). Wiley. ISBN 978-0-470-71458-4.

외부 링크

[potel-1] Potel, Catherine; Bruneau, Michel (2006). Acoustique générale: équations différentielles et intégrales, solutions en milieux fluides et solides, applications. Ellipses. ISBN 978-2-7298-2805-9.

[tustin-2] Tustin, Wayne; Mercado, Robert (1 August 1984). Random vibration in perspective. Tustin Institute of Technology. ISBN 978-0-918247-00-1.

[MaralBousquet2009-3] Maral, Gerard; Bousquet, Michel (2009). Satellite Communications Systems: Systems, Techniques and Technology (5 ed.). Wiley. ISBN 978-0-470-71458-4.

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