Измерения шума воздушных судов по требованиям Приложения 16 ИКАО

При оценке шума воздушных судов по требованиям Приложения 16 ИКАО необходимо проводить измерения уровней звукового давления в 1/3-октавных полосах частот в привязке к точному времени. Иными словами, при измерениях необходимо определять, какому конкретно моменту времени (и, соответственно, какому положению воздушного судна) соответствуют измеренные уровни.

Проблема состоит в том, что стандарты на третьоктавные фильтры (и иные фильтры с шириной полосы 1/n-октавы) не содержат требований к фазовым задержкам. Поэтому, если взять спектр из какого-то обычного анализатора, то уровни в различных 1/3-октавах будут соответствовать, вообще говоря, разным моментам времени из-за различий фазовых задержек фильтров. Чем ниже центральная частота фильтра, тем больше его задержка.

Для решения этой задачи нами разработана система ЗВУК-GPS на базе анализатора ЭКОФИЗИКА-110А (Исполнение HF).

Принцип работы системы следующий.

- С шагом 0,01с проводится автоматическая запись третьоктавных спектров исследуемого переходного акустического события (например, пролета воздушного судна) и (синхронно  по второму каналу)  спектров опорного технологического сигнала, который имеет вид последовательных импульсов, подаваемых от внешнего источника (1 импульс в секунду – PPS), синхронизованного с астрономическим временем.

- В ходе постобработки анализируются полученные хронограммы каждой спектральной компоненты и производится маркировка метками точного времени точек хронограмм по периодическим всплескам в спектре технологического канала, соответствующим импульсам синхронизации.

- Методом интерполяции рассчитываются спектры, приведенные к интересующим моментам времени. При выбранных параметрах автоматической записи погрешностями интерполяции можно пренебречь, если задаваться целью получить итоговые спектры с шагом от 1 с,  1/2, … 1/16 с.

При сертификации воздушных судов часто запрещается выполнять измерения спектров в натурных условиях, при этом требуется осуществлять предварительную запись акустического сигнала на регистратор, а спектральный анализа выполнять методом постобработки этих записей.

В приборе ЭКОФИЗИКА-110А (HF) предусмотрен специальный режим двухканальной записи сигналов измерительного и технологического канала в энергонезависимую память. В нужный момент записанные сигналы вызываются из памяти прибора в процессор и обрабатываются в режиме частотного анализа так, как будто они сейчас поступают на вход прибора. Полученные в результате такой обработки спектры могут быть записаны в ту же самую энергонезависимую память измерителя, но уже в другой файл.

В тех случаях, когда режим регистратора не нужен, можно выполнять измерение и запись спектров непосредственно с первичных преобразователей в реальном времени.

Рекомендуемое оборудование для измерения спектров переходных процессов

Измерительная система включает в себя: 

  • комплект ИНЖЕНЕР-HF прибора ЭКОФИЗИКА-110А (HF),
  • модуль встроенного программного обеспечения ЗВУК-GPS,
  • всепогодный модуль GPS,
  • блок управления GPS-DIN,
  • измерительный микрофон ВМК206 c  предусилителем Р200,  
  • соединительные кабели, 
  • штатив  с комплектом адаптеров для крепления микрофона и модуля GPS,
  • комплект аккумуляторов с зарядным устройством,
  • программное обеспечение постобработки RAW_RTA.

Микрофон соединяется с акустическим входом измерителя ЭКОФИЗИКА-110А (HF) с помощью кабеля и используется для измерения уровней звукового давления.

Модуль GPS соединяется с блоком управления GPS-DIN, который имеет два выхода: с одного из них на технологический вход измерителя поступают последовательные PPS-импульсы, синхронизованные с астрономическим временем. С другого выхода на цифровой порт прибора поступает информация о наличии связи со спутниками,  дате и времени, географических координатах (опция).

Для синхронизации данных и хронометрирования спектров используются функциональные возможности системы GPS.

Заметим попутно, что такой подход автоматически решает вопрос о синхронизации измерений в нескольких измерительных позициях, которые могут быть разнесены на большие расстояния. Все результаты в итоге приводятся к единому времени в высокой точностью.

Измерения проводятся в режиме «Звук-GPS».

Постобработка спектральных данных и их приведение к точному времени выполняется на компьютере с помощью специализированного программного обеспечения RAW_RTA.