引言
在载人航天任务中,空间狭窄,设备高度集中,声源设备复杂多样,机舱内声环境强度高。过高的噪音会对宇航员的身心健康和工作表现产生负面影响,航天器中有噪音安全限制。载人航天噪声测量是评估和分析噪声环境是否超出并对宇航员产生负面影响的重要组成部分。作为航天器的顶级设计指标之一,大气压力系统直接影响航天器的声环境、代谢参数、热舒适度等指标。
一、总体方案设计
由于低压通信信道频率约为0.1m-40 MHz，因此其噪声测量方法将电气线路与通过互联网络的示波器连接起来，因此有两种主要的设计方法:使用高频变压器隔离220V的强电源，以确保设备的安全，然后使用相应频率的滤波器对相关频带中的噪声进行滤波；使用高频信号的感应耦合器，以获得要研究的背景噪声， 第二种测量方法需要专门制造的辅助耦合器，我建议在实验室使用第一种测量方法进行模拟，以确保电气管路可以先使用高频变压器隔离220V，获得高频信号，然后使用带通滤波器获得相应的声表面波，而Pass-Through滤波器则使用100KHz高滤波器和40MHz低通滤波器的组合来获得电晕，现在它是100KHz高电流滤波器和40MHz低电流滤波器。
二、太赫兹雷达探测对相位噪声的计量需求
在同等约束条件下，与微波毫米波相比，太赫兹波雷达目标探测可以对目标实现更精细地分辨，能够获取目标细小结构和运动特征。太赫兹波的波长范围在亚毫米量级，而典型目标尺寸为米级，因此对于太赫兹波来说，典型探测目标属于电超大尺寸目标，雷达截面积（ＲＣＳ）值更大，目标特征更为明显，太赫兹波与微波毫米波的目标回波强度差值可达（２０～３０）ｄＢ。雷达发射的太赫兹信号的相位噪声是决定太赫兹雷达性能的一个重要因素，较高的相位噪声叠加在信号上会降低雷达的目标能见度，或将目标淹没掉。雷达信号相位噪声性能越优异，意味着雷达的空间分辨率越好，对移动物体的速度读取也就越准确，太赫兹波雷达系统对发射和接收载波信号的质量提出了严格的要求。
三、太赫兹谐波混频链路间弱中频信号提取
太赫兹相位噪声测量系统通过高次太赫兹谐波混频器将被测太赫兹频率下变频至中频范围内，由于被测太赫兹频率源的输出功率普遍不高，一般在（－１０～＋５）ｄＢｍ之间，而且由于太赫兹谐波混频器的插入损耗在（３０～９０）ｄＢ之间，因此经过下变频后，中频输出信号的幅度很小，无法达到相位噪声测量模块的最小功率输入，同时使得相位噪声测量模块接收前端的信噪比变差，底部噪声恶化。在太赫兹高次谐波变频后通过四级放大器进行级联放大，采用高增益低噪声放大器实现对中频信号的放大补偿。按照级联放大器的噪声贡献分析，第一级放大器的底部噪声对整体放大器的底部噪声影响最大，所以第一级放大器的增益为４０ｄＢ，而且第一级放大器是通过三极管对管的并联放大，目的就是进一步减小放大器的等效输入阻抗，等效输入阻抗减小会进一步优化整体放大器的底部噪声。另外，整体级联放大器的增益平坦度需要进行控制，要求以中频频率为中心频率ｆ０，±１０％ｆ０带宽内的增益平坦度优于０．３ｄＢ。对增益平坦度影响较大的是后两级放大器，在调试时，需要在级间加入适当的π衰来进行平坦度的调整。
四、干式空心电抗器噪声测量平台
干式空心电抗器的噪声测量平台主要包括：谐波加载系统、半消声室、自由场声压传感器及噪声采集分析系统。变频谐波电源的输出电压为0~340V，输出功率为180kVA，输出频率为50~2500Hz，通过干式中频变压器加载到被试干式空心电抗器上。为了提高谐波电源的加载能力，满足不同实验、不同被试设备的加载要求，可以通过更改绕组串并联的构成来改变变压器总的电压变比，从而模拟多种滤波电抗器的运行工况。噪声实验时，将被试干式空心电抗器和传声器放置在半消声室中，其他人员操作以及谐波加载系统、噪声采集分析系统等均在半消声室外的实验室，防止产生其他外界噪声影响测量结果。半消声室作为声学测试的一种重要的实验室，也是声压法进行噪声测试系统的重要组成部分，消声室能够为声学测量提供一个自由场或半自由场空间，其声学性能指标会直接影响声学试验和声学测量的准确性。在半消声室中，房间仅在顶部和4个墙面安装吸声尖劈，而地面做成坚硬光滑的声反射面。具有强吸声能力的吸声尖劈是保证半消声室获得良好的自由场性能的关键。噪声声波传到尖劈结构时，声波在多孔性材料的空气隙中振动，其振动能量通过摩擦转化为热能被消耗。因此，半消声室中传声器测得的声压级只是由电抗器振动所发出的直达声，而既无反射声又无外界噪声的干扰。在半消声室中，干式空心电抗器辐射出的噪声通常会大于背景噪声11dB，辐射出的噪声频率大于等于100Hz，在1.3m自由声场半径范围内，对电抗器进行噪声测量均可满足测量要求。
五、封闭空间低气压环境对噪声测量
低压对传声器在低频和中频的灵敏度影响不大。声压下降到共振频率f0，导致振荡膜阻尼较小，f0响应增强，频率灵敏度降低对声散射影响越大，同一传声器在载人航天器噪声不同区域的频率波形差异越大，接近随机输入时应进行噪声测试， 它在扩散方面有着简单的反应，尽管在这个实验中，自由场和高频场的反应不同，但是自由场和压力场的传声器和不同尺寸的传声器的测试结果却大相径庭，这可能是因为， 在315-630hz范围内，可视为与自由场灵敏度几乎一致，对于技术测量，所选传声器能够满足相对于不同类型传声器的测试要求，在相同条件下，当置于自由场时，测试结果可能与漫反射场不同，但由于本文实验条件的限制，没有对低气压自由场的声学环境进行进一步的研究。
六、低温低气压环境噪声模拟技术
目前GJB150.24A、GJB150.25A分别对温度-湿度-振动-高度综合试验以及振动-噪声-温度综合试验给出了参考方法。市场上关于这两种综合环境试验装置已经有大量的成熟产品。随着人们对武器装备在综合环境下的性能以及可靠性考核的需求不断增加，越来越多的环境应力组合被纳入到试验考核的需求中。在目前现有的试验装置中，基本没有噪声与高度（气压）综合的试验装置，其主要原因在于低气压环境下的噪声模拟存在着一定的难度。GJB150.25A中给出了一种目前综合环境试验装置中常用的噪声模拟方法，采用气声源的方式，试验装置布局图如图所示。采用气声源的优势在于气声源可以很容易的实现较高量级的噪声加载。但是这种气声源无法直接应用于低气压环境中，气声源在发声时会有大量气体进入试验装置中，无法保证低气压的试验要求。
结束语
(1)低压舱压力从101kPa降至41kPa时，三项声学测试显示，线性白噪声降低7.74-8.10分贝，声学性能降低8.09-8.18分贝，与正常压力相比。(2)随着压力的降低，平均频率315-630hz的频率为1/3倍， 随着压力的降低，带内声压水平不断降低。(3)声压水平的降低取决于环境压力的变化，而不是声源声压水平的初始变化。(4)在评估低压环境噪声时，以及在确定低压噪声值时，应考虑在扩散场环境下更改声压值。(5)选定测量的测试结果没有明显不同，并且如果测试结果可能在自由场环境下有所不同，则需要进一步研究和包括数据。
参考文献
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