基于“柔性测试”技术的噪声源定位分析系统

　　郝王松

　　1 引言

　　“柔性测试”技术是以测试测量系统的整体功能及性能为关注对象，对满足测试测量系统需求的方法及手段进行研究及开发的技术。它以虚拟仪器技术、测试测量技术、机电一体化技术、软件技术、通信及网络技术为基础，充分满足测试测量系统对精确性、可靠性、灵活性、适应性和可拓展性的要求，为测试测量系统提供可以信赖的技术、方法及过程作为系统实现的基本保证，不断推动现代测试技术在实际应用中的快速发展。

　　噪声源定位分析系统 (SoundSoureeLocalizationsysteln，简称ssLS)正是基于“柔性测试”技术开发的，其在设计伊始便将“柔性测试”技术贯穿于系统的每一个环节。

　　基于“柔性测试”技术设计的SSLS由麦克风阵装置、传输线缆和主机组成:麦克风阵装置拥有独特的设计(标准阵列):共有8根横梁，每根横梁上放置8 支内置麦克风。每根横梁通过S姗接口使每支麦克风与主体支架相联，在主体支架中心安置的摄像头，用于拍摄实景。整个装置的特点是:灵活、小巧、轻便、易于 安装—当其中一支麦克风出现问题，只需更换相应横梁，无需作其他改变;当需要增加或减少麦克风时，只需安装或拆卸相应横梁。整个麦克风阵装置充分体现了“柔性测试”技术的灵活性和拓展性。

　　传输线缆用于将阵列装置转换的电信号同步传输至系统主机，它具有长度一致、通道之间隔离与屏蔽等特点。主机是SSLS的核心，硬件部分包括PXI机箱、控制器以及多通道动态信号采集卡。8块动态信号采集卡实现声音信号的同步采集，尤其带有抗混叠滤波功能，具有精度高、动态范围大等特点，专为动态信号采集而设计。Pxl机箱背板总线为信号采集提供可靠保证:跨板卡的两个通道同步采集IkHz信号，相位差保证在0.1度内;控制器为实时测试和控制应用程序提供了高性能平台。SSLS采用LabVIEW环境开发的系统软件，该软件能够控制系统硬件进行多通道声音信号的同步采集与分析:采用波束形成技术计算声场分布，然后将声场分布图叠加在实景图片上，直观地反映出噪声源的位置。系统软件还具备阵形效果仿真功能，用户可以对根据环境、信号特性等因素配置的多种麦克风阵型进行效果仿真，获取所配阵型的测量效果，为选择合适的阵型提供依据，具备很强的适应性和拓展性。

　　3 柔性技术

　　作为“柔性测试”技术的创始者和坚定的实践者，将“柔性测试”技术渗透到SSLS设计的每一个环节，具体表现在:定位算法的选择:考虑到声场状况、噪声设备的多样性等问题，系统采用了波束形成算法。这样阵列装置就不仅能够采用规则阵列，同时也能够采用许多不规则的阵列，如螺旋阵，随机阵等，使得定位的应用面更加广泛，能够应对多种不同状况。