Кладун Е.А.

Национальный технический университет Украины “КПИ”

Остаточный циклический квадратичный код для формирования функции модуляции роторной сирены

В настоящее время в инженерной практике шумоизоляции интенсивности находят применение те же методы и средства, что и для акустических полей среднего и низкого уровней. Однако эффективность и универсальность этих методов достаточно низкая. Так, например, пассивные методы имеют целый ряд существенных недостатков, а перспективные компенсационные методы вообще не нашли развития.

Вместе с тем, силовое акустическое нагружение приводит к качественно новому состоянию многих конструкций, бортовой электронной аппаратуры и приборов командно-измерительных комплексов. Некоторые из них находятся в состоянии знакопеременных обратимых деформаций, другие испытывают напряжения, превышающие допустимые значения, третьи – вообще не могут функционировать в номинальном режиме. Рассеяние звуковой энергии в элементах конструкций при колебаниях механических систем приводит к нарушению акустической устойчивости.

Имеющийся опыт экспериментальных исследований изделий на акустическую прочность, в том числе бортовой аппаратуры, позволяет систематизировать технику проведения эксперимента и сформулировать методику испытаний.

Конструкция испытательных стендов должна включать в себя источник звука, акустическую камеру, а также комплекс измерительной и регистрирующей аппаратуры.

Конечно, полностью воспроизвести натурное акустическое нагружение элементов конструкции в лабораторных условиях практически невозможно. Поэтому ограничиваются моделированием наиболее важных параметров звукового поля, к которым следует отнести спектральную плотность и пространственно временную корреляцию звуковых давлений.

Известно устройства для проведения испытаний в акустических камерах, представляющие собой в различных технических исполнениях реверберационные, стоячих волн, бегущих волн и заглушенные конструкции. Однако, они не могут удовлетворять требования, предъявляемым к созданию прежде всего интенсивного звукового поля (150…180 дБ) с необходимым спектром распределения энергии звукового излучения по частоте. Кроме того, специфика эксплуатации, например, приборов и систем инерциальной навигации, также выдвигает ряд неординарных требований по размещению, закреплению и т.п. испытуемых изделий в акустической камере.

Не останавливаясь подробно на характеристике заглушенных камер и камер бегущих и стоячих волн, отметим, что наиболее широкое распространение получили реверберационые камеры, преимущество которых состоит в возможности получения диффузного поля при относительно равномерном спектре шума. Для достижения удовлетворительных реверберационных условий необходимы большие объемы камер, лучше неправильных форм.

В настоящее время при испытаниях на акустическую выносливость используются следующие источники шума: воздушные струи, аэродинамические трубы, реактивные струи двигателей, воздушные винты, громкоговорители, сирены. При чем наиболее широкое распространение получили сирены (дискретные и широкополосные), позволяющие создавать акустические давления 160…180 дБ с довольно высоким коэффициентом полезного давления – от 4 до 40%.

Наибольшее распространение получили среди источников шума сирены. Они позволяют генерировать звуковое давление 160..180 дБ в частотном диапазоне 50…5000 Гц. При этом коэффициент полезного действия у них самый высокий - до 40%.

Для обеспечения случайного характера распределения окон на диске ротора, они наносятся по остаточному циклическому квадратичному цепному полю, вследствие чего, на некоторых участках окна могут находиться рядом, а на других отсутствовать. На тех участках, где окна нанесены, значение функции модуляции определяется выражением

f(t)=λ_kf₀,,

где 0≤λ_k≤1, k –номер участка. Там где окна отсутствуют – функция модуляции равна нулю.

Окружность диска ротора на «т» равных частей (число мест). Числа от 1 до т возводятся в квадрат и из них вычитается число мест т. Таким образом устанавливаются места нахождения окон.

Пусть окна имеют вид треугольников. При абсолютном совпадении их с окнами статора, суммарная функция модуляции будет иметь вид

.

В соответствии с равенством Парсеваля, получаем соотношения для вычисления амплитуд спектра сирены:

,

где - угол сдвига окна относительно базовой линии; р- число единичных импульсов в течение периода Т (1≤р≤т); - число окон на статоре.

Для прямоугольных окон оптимальное число мест «т» при получении полосы частот равно 276. Сохранив это же значение параметра «т», для треугольной формы спектр, центрированные амплитуды А_п которого увеличивается с ростом номера «п» (рис. 1).

Рис. 1 Спектр сирены с треугольной функцией модуляции и числом мест

т=59

Это очень важный для практики случай, когда усиливаются высшие гармоники и, таким образом, можно производить аттестацию элементной базы на высших частотах.