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　　The Challenge:

　　創建一個可升級的高性價比系統來測試新設計的有效性，該設計被用于減少商業噴氣式客機在起飛、降落和持續飛行過程中發出的噪音。

　　The Solution:

　　使用NI 的PXI 控制器、機箱、動態信號分析儀和LabVIEW 軟件來設計一個可升級的分布式測試系統，該系統擁有嚴格的定時和同步功能，用于在飛機低空飛行測試時進行相控陣數據采集。

    大型電子機械設備的運轉為人類提供了便利，然而它們在運行時帶來的噪聲，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 平臺實現了風力渦輪機和飛機的噪聲測試系統。

    當今社會，噪聲無處不在。包括汽車，飛機在內的大型設備運行時會引起大量的噪聲，嚴重地影響了人們的工作和生活。為此，有關部門提出了一系列的噪聲排放標準，以限制噪聲的產生。降低噪聲的前提是正確地測量和定位噪聲，作為聲音振動領域的專家，NI一直致力于幫助工程師解決噪聲監測問題。

     為波音公司開發噪聲測量與定位系統

    Boeing（波音）公司創建于1916 年，主要生產各種民用和軍用飛機，是目前世界上航空航天領域規模最大的公司。波音公司制造的各類客機、貨機被銷往世界各地。由于飛機在起飛、降落和飛行過程中會帶來很大的噪聲，嚴重影響了周圍的環境，引起了政府部門的關注。為了達到日益嚴格的噪聲標準，波音公司也在不斷地改進飛機的設計，以盡可能地降低噪聲。

    為了降低商業噴氣式客機在起飛、降落和持續飛行過程中發出的噪聲，波音公司需要對應用在其飛機上的新降噪技術進行測試。“我們需要一個能在測試過程中進行相控陣聲學成像的測試系統，來幫我們判斷起飛過程中的噪聲點。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通道，同時在通道間保持嚴格的定時和同步。此外，該系統還要靈活精確而且可以升級。”基于以上要求，NI PXI 軟硬件平臺為波音提供了滿意的解決方案。波音使用600 多個基地麥克風來裝備其測試系統，這些麥克風按照自定義的螺旋狀安裝在一個250 英尺寬、300 英尺長的跑道區域的末端。當777-300ER 飛機飛過頭頂時，利用PXI 動態信號采集卡來獲取它發出的噪音，立即恢復并處理數據，然后得到一幅該飛機的聲學成像圖。一個數據處理計算機集群通過千兆網連接到主計算機上，對這些數據和圖像進行實時分析。在一個典型的測試周期中，飛機大約每隔6 分鐘飛過麥克風陣列。在這個周期內，系統可以把以前獲得的數據上傳，同時準備獲取更多的新數據。“我們在單次測試中就進行了三百多次的數據獲取，得到了78 分鐘的低空飛行結果，總數據量超過了1T 字節。”

    “利用NI公司的軟硬件，我們得以創建一個低成本的高端系統：它可以把采集系統分布地放置在多個機箱中，嚴格同步所有通道，在提供大規模通道數量的同時，給所有的系統通道提供完整的帶寬，而且可以允許無限數量的通道數擴展。”利用這一系統，波音成功地改進了原有的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。

    風力渦輪機噪聲監測系統

    近年來，環境問題的加劇導致人類開始尋找各類更環保的能源。風能就是其中發展最為迅猛的一種。風力渦輪機實現了風能到電能的轉換，為人類使用綠色能源創造了便利，然而風力發電廠所發出的噪聲同時又影響了周圍居民的生活環境。隨著風力渦輪機噪聲排放的統一測量標準IEC61400-11:2002 的出臺，風力發電場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，實現了風力渦輪機的噪聲測量系統。NI PXI-4472 動態信號采集模塊為該測量系統的硬件核心。DELTA 通過4472 采集麥克風獲取的特定頻率下的聲音信號。與此同時，麥克風被安裝在地面的圓板上，并使用符合IEC標準的擋風板覆蓋之。擋風板可降低麥克風周圍的風速和麥克風內的風力感應噪聲，從而在低頻的情況下，進一步提高信噪比。而測量軟件平臺noiseLAB則是使用LabVIEW 開發。該軟件實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。同時還可以根據ISO 1996-2 標準，定義音調。“基于PXI 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圖形化開發環境來實現自己的noiseLAB，簡單而且高效。”

    建立噪聲檢測平臺，“靜”化生活環境

    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。幫助客戶量化問題，解決問題，是每一位NI 工程師的目標。

放置在機場跑道上用于測量噪音的麥克風陣列



 基于LabVIEW 的噪聲分析軟件noiseLAB 的界面