声学测量案例：动车组车顶高压监测系统

动车组作为一种重要的交通工具，它的出现给人们日常出行带来了极大的便利。然而，系统能提供的功能越强大，其结构组成也必然越复杂、 各部分的联系也越紧密，这就导致系统维护的难度也越来越大。如何保证动车组有效、安全地运营就成为目前迫切关注的问题。因此，在提高监测效果和故障诊断能力方面，建立一套有效、可靠的监测手段显得尤为关键和重要。

动车组在实际运行中，车顶易受外界环境的影响。通过对外部噪声的监测，可实现对动车组车顶等部件的全方位监测。基于对采集的声音信号的精确测量，可对声源进行精准定位，为正确、高效监测和评估部件的疲劳、破坏程度提供依据，避免故障风险（如结构振动致使动车组外部器件失效、结构和设备的过应力及疲劳破坏等情况），提高动车组的行驶安全，减少动车组维修负担。

北京声科测根据客户需求，定制开发了一套动车组车顶高压监测系统，帮助客户在实验室环境下，模拟动车组实际运营的声场环境，同时开发专用的声学监测设备，对动车组的车顶结构进行全方位的噪声监测，确保第一时间发现故障隐患，有效降低事故的风险概率。

系统组成

本系统主要分为硬件和软件两部分，其中，硬件包括声音采集设备、声场（区域）框架、声源、控制机柜和电脑。

系统功能

动车组车顶高压监测系统，其主要功能有两个：

1. 在实验室环境下，搭建和模拟动车组车顶的声场环境。

2. 在研发和设计声音采集设备及其工装时，提供有效的验证环境。

声场回放模拟

本系统包括声场区域框架、5 个全频带声源、1 套控制机柜以及电脑终端组成，如下图所示。声场回放系统是通过控制机柜将电脑上录制的音频文件传输到全频带扬声器进行播放，实现对录制地点噪声环境的声场模拟。

声音采集设备及其工装

①声音采集设备——表贴式传声器SMP47

SMP47是SKC自主研发的特殊传声器，该传声器可搭配专用前置放大器使用，安装在物体表面，具有重量轻、体积小、适用范围广等优点。多应用于汽车、高铁、飞机及航空航天器等动态测试中。除此之外，也可应用于密闭空间嵌装、地面阵列测量和一般噪声测量等场合。

②专用声音采集设备的工装设计

由于声音采集设备，最终需要适应车外顶部测试环境的使用要求，因此针对传声器的固定和使用方式，需要进行专用工装设计，以降低列车运行过程中的外界风沙冲击及天气因素等对传声器的影响。

固定工装外壳采用金属材料，并对其进行表面绝缘处理，满足高压环境下的使用要求；内部与传声器的接触部分采用硅胶材质，具有一定的缓冲作用，达到保护和固定传声器的目的。

声音采集设备完成设计后，需要通过声学测试系统数据分析及静动态模拟测试后，进行固定工装的加工制造。因此，前期设计了6种固定工装方案，以3D打印的形式进行结构输出。加工完成后的6种固定结构通过测试后，选择其中测试结果最佳的结构进行优化设计与定型，完成最终固定工装设计方案的确定。

工装方案一：圆顶外壳＋内部垂直式进声孔

外层采用圆顶式结构，具有良好的抗风阻。进声孔位于中心位置，方向垂直向下，呈圆形阵列排布，具有优异的声音传递效果；结构内侧由若干条形小孔，声音向传声器处进行传递。水平方向留有若干圆孔，方便雨水排出，起到保护传声器的作用。

工装方案二：半柱形外壳＋内部倾斜式进声孔

外层采用半柱形结构，进声孔左右水平对称，分别位于车体两侧，可以有效降低风噪在采集过程中的误差影响；中间层结构进声孔同样采用水平对称式结构，下方留有空隙便于排水；内层进声孔为倾斜式，方向为斜向下45°，在实现防水的同时有利于声音的传入。

北京声科测可为各行业客户提供多种声学测量和振动测量领域的解决方案，如有合作意向，请您随时致电400-999-7956转1，与我司销售人员详谈。