Koherens zajforrások lokalizációja egy új, Doppler-effektuson alapuló nyalábformálási módszerrel

Kocsis Bálint MSc II. évf.

e-mail: balint.kocsis@gmail.com

Konzulens: Dr. Horváth Csaba, Áramlástan Tanszék

e-mail: horvath@ara.bme.hu

A 80-as évek végén napvilágot látott az open rotor repülőgép hajtómű kialakítás, azon belül is a két, egymással ellentétes irányban forgó lapátos (CROR) elrendezés. Az új kialakítással a hajtómű termikus hatásfoka mintegy 30%-kal növekedett, ami a turbinák sok éves kiforrottságát tekintve már-már hihetetlenül magas szám. Ám volt egy nagy hátulütője a lapátok szabad levegőben forgásának: a hajtómű zajszintje jelentősen megnövekedett. A kialakítás akkoriban elsősorban gazdasági okok miatt csak prototípus fázisba jutott el, ám a környezetvédelmi törekvések előrehaladásával az utóbbi években újra előtérbe került. A szériaérettséghez azonban le kell győznie az előtte álló technikai akadályt, a zajkibocsátás jogszabályi határértéken belülre szorítását.

Emiatt kutatom dolgozatomban a forgógépek zajkibocsátását. Akusztikai méréseket mikrofontömbbel végezhetnek, az adatsorokat pedig ezután beamforming (avagy magyarul nyalábformálás) módszerekkel értékelik ki. Az egyes mikrofonok jeleinek kiértékeléséből felrajzolhatjuk a vizsgált forgógép zajtérképét, megtudván, hogy mely pontokon a legmagasabb a zajkibocsátás. A jelenlegi módszereknek azonban az egyik korlátjuk, hogy csak inkoherens zajforrásokat tudnak elkülöníteni. Dolgozatomban a jelfeldolgozást egy új oldalról közelítem meg: a mért adatsorból nem csupán a zajforrás helyét, hanem annak sebességét is figyelembe veszem. Így a beérkezett jeleknek nem csupán az időeltolódását vizsgálom, így megkapva a hang irányát, hanem az egyes jeleket frekvenciavizsgálatnak is alávetem. A zajforrás mozgása során a hang frekvenciája hol magasabb, hol alacsonyabb egy átlagos értéknél. A frekvencia ingadozása a Doppler-effektus miatt lép fel. A mikrofonhoz közeledve a frekvencia megnő, a mikrofontól távolodva csökken, az eltolódás mértéke pedig a zajforrás és a mikrofon távolságának változási sebességétől függ. Ismerve a zajforrások pályáját, a beérkezett jel frekvenciaváltozásaiból következtethetünk azok radiális és tangenciális pozíciójára.

Dolgozatomban egyszerűsített modelleken fogom bemutatni, hogy hogyan lehet a mért jelek frekvenciaelemzését elvégezni. A frekvenciaelemzést több módszerrel (fft, stft, wavelet) is végre fogom hajtani, bemutatva ezen keresztül az egyes módszerek előnyeit és hátrányait. Ezzel lefektetem egy új nyalábformálási módszer alapjait, amely képes a forgó koherens zajforrások elkülönítésére és ez által lokalizációjára.

szerző

Kocsis Bálint
Gépészeti modellezés mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)

konzulens

Dr. Horváth Csaba
adjunktus, Áramlástan Tanszék

helyezés

III. helyezett