A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
d'Alessandro, C.
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Acoustic sensitivity of a symmetrical two-mass model of the vocal folds to physiologic control parameters [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
D. Sciamarella and C. d'Alessandro
[A]
The acoustic properties of a recently proposed two-mass model for
vocal-fold oscillations are
analysed in terms of a set of acoustic parameters borrowed from
phenomenological
glottal-flow signal models.
The analysed model assumes a symmetrical glottal structure and includes a
novel description
of flow separation within the glottal channel at a point whose position
may vary in time when the
channel adopts a divergent configuration.
Measuring the sensitivity of acoustic parameters to the variation of the
model control parameters
is essential to describe the actions that the modelled glottis employs to
produce voiced sounds
of different characteristics.
In order to classify these actions, we applied an algorithmic procedure
in which the implementation
of the vocal-fold model is followed by a numerical measurement of the
acoustic parameters
describing the generated glottal-flow signal. We use this algorithm to
generate a large database
with the variation of acoustic parameters in terms of the model control
parameters.
We present results concerning fundamental frequency, intensity and pulse
shape control in terms
of subglottal pressure, muscular tension, and the effective mass of the
folds participating in vocal-fold
vibration. Finally, we produce evidence for the identification of
vocal-fold oscillation regimes with the
first and second laryngeal mechanisms, and simulate electroglottographic
signals with the
vocal-fold model. A strong correspondence is found between the features of
experimental and
numerical electroglottograms during the transition between different
laryngeal mechanisms.
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Apparent Source Width and the Church Organ [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
B.F. Katz and C. d'Alessandro
[A]
The Concert Organ and the Cathedral are the two major extremes of their
disciplines: Musical Acoustics and Architectural Acoustics. With that,
they represent some of the most difficult problems in both domains,
violating many of the assumptions typically used. The interest of the
current work is an examination of the effectiveness and interpretation
of the Apparent Source Width (ASW) in evaluating the acoustic of both
the church and also of the instrument itself. The ASW is becoming more
commonly used in concert Hall acoustics as one of the descriptions of
spaciousness of the hall. The measure of ASW is based on the Inter-Aural
Cross-Correlation (IACC) from a binaural recording. The paper presents
an investigation of the ASW in the context of the church acoustic. In
addition, the church organ presents itself as a large distributed
source, already having a non-negligible width. How the ASW varies with
distance from the organ, in contrast to a simple source, is investigated
as a potential means of measuring the interaction between the organ and
the church acoustic.
Dahlinger, S.
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Zur Bedeutung des PKW-Außengeräuschs hinsichtlich der Gesamtwahrnehmung des Fahrzeugs aus Kundensicht [DAGA 2008 (Dresden)]
U. Letens and S. Dahlinger
[A]
Die Differenzierbarkeit von Personenkraftwagen zwischen den verschiedenen Marken aber auch innerhalb einer Marke (zwischen verschiedenen Baureihen) ist ein wichtiges Positionierungsmerkmal. Nach dem visuellen Eindruck, der Verarbeitungsqualität, den Fahrleistungswerten etc. gewinnt auch der akustische Eindruck zunehmend an Bedeutung.
Bedingt durch die physikalischen Gegebenheiten ist die Differenzierbarkeit im Außengeräusch größer als im Innengeräusch. Sowohl Störgeräusche (wie ''Nageln'', ''Tickern'', ''Heulen'', etc.) als auch der Klangcharakter (''komfortorientiert'', ''sportlich'', ''emotional'', etc.) sind im Außengeräusch stärker differenzierbar. - Die Bedeutsamkeit dieses Potentials zur Geräuschgestaltung für die Gesamtwahrnehmung aus der Sicht des Kunden ist jedoch nicht vollständig geklärt. Für neu zu entwickelnde Fahrzeug-Baureihen ergibt sich die Fragestellung, wie dieses Potential gezielt zur Steigerung der empfundenen Wertigkeit des Fahrzeugs genutzt werden könnte.
In einer mit Kunden durchgeführten ''Sound-Clinic'' wird an serienmäßigen Fahrzeugen exemplarisch untersucht, in welchem Maße die ganzheitliche Wahrnehmung des Fahrzeugs durch das Außengeräusch positiv oder negativ beeinflusst wird. Hierzu werden Fahrzeuge mit unterschiedlichen Motorisierungen in definierten Betriebszuständen präsentiert (sowohl im Stand als auch bei Vorbeifahrten).
Die Erfassung der subjektiven Eindrücke der Probanden erfolgt durch geschulte Interviewer unmittelbar nach jeder Einzel-Präsentation. Die Ergebnisse werden hinsichtlich der akustischen Wahrnehmung der Probanden und der daraus abgeleiteten Auswirkung auf die Gesamtwahrnehmung analysiert und bezüglich möglicher Konsequenzen diskutiert.
Dahlmeier, K.
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Glottal opening in voiceless consonant production: A comparison between whispered and normal speech
S. Fuchs, P. Hoole and K. Dahlmeier
[A]
Whispering can generally be characterised by an absence of voicing and a reduced intelligibility in comparison to normal speech. So far it has been of particular methodological interest for the perception of vowels, since it allows to study spectral energy independent of fundamental frequency. Only a few studies considered consonant production.
Slis and Cohen (1969) suggested for consonant production that whispering would be essentially the same as normal speech, but without voicing. More recent work from Higashikawa et al. (2003) provides evidence for different motor control strategies regarding bilabial closure production in whispered and normal speech. The aim of this study was to test the two hypothesis with respect to glottal opening in voiceless consonant and consonant cluster production. By means of simultaneous transillumination, fiberoptic film and acoustic recordings we analysed glottal adjustment in whispered and normal (conversational) speech for three German speaking subjects. Preliminary results for two subjects provide evidence that glottal opening is produced for the voiceless consonants, but its overall duration is significantly longer compared to normal. Although the duration of glottal opening is longer, its amplitude is considerably reduced. Results will be discussed with respect to motor control strategies and possible perceptual and aerodynamic explanations.
Dallois, L.
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Propagation of nonlinear acoustic signals through inhomogeneous moving media [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
P. Blanc-Benon, V. Khokhlova, M. Averianov, L. Dallois and R. Cleveland
[A]
Nonlinear propagation of intense acoustic waves through inhomogeneous medium is an important problem for many modern applications including sonic booms in a turbulent atmosphere, explosive waves in a fluctuating ocean, and intense ultrasound and shock waves in biological tissue. Two different types of inhomogeneities are of importance: scalar inhomogeneities (spatial distribution of sound speed and density), for example, due to temperature variations in the medium or variations in tissue type; and vector inhomogeneities (spatial distribution of particle velocity), for example, due to the presence of vortices or flow in the medium. In all of these problems the combined effects of inhomogeneities, diffraction, and nonlinear propagation determine the peak and average characteristics of the acoustic field. A complete theoretical model that includes all the above mentioned phenomena is very complicated for analysis, thus most results to date have been obtained for simplified models. In this work, a new nonlinear parabolic wave equation with inclusion of both scalar and vortex inhomogeneities is presented. Numerical solutions of the equation for a fully three dimensional formulation, arbitrary initial periodic or single shock waveforms are described. Typical problems of linear and nonlinear propagation of acoustic signals in media with thermal or vortex inhomogeneities are investigated in order to better understand how the combined effects of inhomogeneities, diffraction, and nonlinear propagation determine the overall peak and average parameters of the acoustic field and to distinguish the impact of scalar- and vector-type inhomogeneities on the wave propagation.
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Secondary Sonic Boom Modelling for Realistic Atmospheric Conditions [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
L. Dallois, P. Blanc-Benon, J. Scott, U. Berger, D. Allwright and K. Kaouri
[A]
The propagation of the secondary sonic boom is studied using
atmospheric models up to the thermosphere. By solving temporal
ray equations, the secondary carpet position is investigated. An
amplitude equation including nonlinearity, absorption and relaxation
by various chemical species is coupled to the ray solver in order to
get informations on the amplitude and on the frequency of the sonic
boom at the ground level.
Using this propagation model and a realistic atmospheric model, the
seasonal dependencies of the secondary sonic boom are investigated. We
observed multipath arrivals, directly linked to wind field or 3D
inhomogeneities. Our simulation emphasized also the role played by the
wind structure of the stratopause.
Our results are intended to be compared to recorded
signals of secondary sonic booms showing low amplitudes and low
frequencies. Their rumbling noise can be interpreted as a summation
of sonic arrivals over different acoustic paths. This work is
supported by the European Community project SOBER (contract
No. G4RD-CT-2000-00398).
Dalmont, J.-P.
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Period doubling on cylindrical reed instruments [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J. Kergomard, J.-P. Dalmont, J. Gilbert and P. Guillemain
[A]
Period doubling phenomena are expected to be possible on self-sustained instruments, at least since the famous paper by Mc Intyre et al (1983). Some theoretical papers have been written concerning cylindrical reed (i.e. clarinet-like) instruments, discussing the possibility of period doubling. In 1995 Kergomard has shown that for the simple model based upon the Bernoulli equation, ignoring losses in the resonator, period doubling, tripling... can occur, depending on the dimensionless parameter characterising the fit between reed and resonator. On the experimental point of view, if such a behaviour has been observed on a bassoon, it is difficult to obtain for cylindrical reed instruments. Nevertheless, using a crumhorn with a soft plastic reed, Gibiat and Castellengo (2000) got period doubling.
The first aim of this paper is to extend the theoretical analysis when resonator losses are taken into account : analytical calculation when losses are independent of the frequency shows that the range of parameters for which period doubling occurs is small. Above a rather small value of the loss parameter the phenomenon disappears. This fact can explain the difficulty to observe the phenomenon on a clarinet.
The second aim is to confirm the previous result by using a real time synthesis method (Guillemain et al, 2003). Moreover synthesis allows to listen sounds and transitions with values of the parameters which are non common in practice : in certain cases even chaos can occur. Auditory examples will be given.
Damaschke, J.
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Zusammenhang zwischen der Lateralisation aufgrund interauraler Zeit- und Pegeldifferenzen und kortikal evozierten Potenzialen (MMN) [DAGA 2000 (Oldenburg)]
J. Damaschke, M. Granzow, H. Riedel and B. Kollmeier
[A]
Mit Hilfe von psychoakustischen und elektroenzephalographischen Meßverfahren wird der Zusammenhang zwischen der wahrgenommenen Lateralisation (aufgrund interauraler Pegeldifferenz (ILD) und interauraler Zeitdifferenz (ITD)) einerseits und der elektroenzephalographischen Größe der Mismatch Negativity (MMN) andererseits untersucht. Dabei stellt sich die Frage, inwiefern diese interauralen Parameter bei den hier erfaßten Stationen der Hörbahn unabhängig voneinander verarbeitet werden oder nicht, d.h. bereits miteinander verechnet werden. Dazu wurden bei den Messungen unterschiedliche Kombinationen aus interauralen Zeit- und Pegeldifferenzen verwendet, die jeweils dieselbe wahrgenommene Lateralisation hervorrufen. Die Ergebnisse zeigen, daß psychoakustisch gleich beurteilte Stimuli unterschiedliche Potentialverläufe generieren können, also eine unabhängige Verarbeitung interauraler Zeit- und Pegeldifferenzen sich andeutet. Andererseits kann eine völlig unabhängige Verarbeitung der Parameter ILD und ITD durch die Ergebnisse ausgeschlossen werden. Der psychoakustisch gemessene Lateralisationseffekt scheint daher auf einer späteren Station der Hörbahn zu entstehen, als durch die MMN erfaßt wird. Zur genaueren Bestimmung der Art der Abhängigkeiten zwischen den Parametern sind weitere Messungen notwendig.
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Bestimmung von Diskriminations- und Echoschwellen bei der Darbietung von Stimulussequenzen [DAGA 2002 (Bochum)]
J. Damaschke and B. Kollmeier
[A]
Die vorliegenden Untersuchungen sind psychoakustische Messungen zum Präzedenzeffekt. Unter dem Begriff Präzedenzeffekt werden unterschiedliche Phänomene zusammengefasst, bei denen es jeweils um die Auswirkung eines Primärschalls auf einen Rückwurf geht. Bei den hier gezeigten Untersuchungen wurden die Diskriminationsschwelle (Experiment 1) und die Echoschwelle (Experiment 2) bei der Darbietung von Stimulussequenzen bestimmt. Die Diskriminationsschwelle bezeichnet den zeitlichen Abstand zwischen Rückwurf und Primärschall, ab dem eine interaurale Zeitdifferenz (ITD) im Rückwurf erkannt wird. Die Echoschwelle gibt an, ab welchem zeitlichen Abstand vom Primärschall die Richtung des Rückwurfes eindeutig der linken bzw. rechten Hemisphäre zugeordnet werden kann. In beiden Experimenten wurden den Versuchspersonen etwa zweiminütige Stimulussequenzen vorgespielt. Die einzelnen Stimuli dieser Sequenzen bestehen aus einem Primärschall und einem Rückwurf, die mit einer Wiederholrate von 2 Hz angeboten werden. Der in der Sequenz häufig vorkommende Standardstimulus wies keine ITD im Rückwurf auf. Dieser Standardstimulus wurde an wenigen zufällig ausgewählten Stellen von unterschiedlichen devianten Stimuli, d.h. Stimuli mit unterschiedlich groß ausgeprägter ITD im Rückwurf, ersetzt. In beiden Experimenten variierte über die Sequenzen der Abstand zwischen Primärschall und Rückwurf. In Experiment 1 hatten die Versuchspersonen die Aufgabe, die abweichenden Stimuli per Knopfdruck zu markieren. In Experiment 2 sollten sie die abweichenden Stimuli der linken oder rechten Hemisphäre zuordnen. Die Experimente dienen als Grundlage für EEG Messungen, bei denen die neurophysiologischen Korrelate von Diskriminations- und Echoschwelle untersucht werden.
Damm, D.
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SyncPlayer - Multimodale Wiedergabe, Suche und Navigation in digitalen Musikkollektionen [DAGA 2008 (Dresden)]
D. Damm, C. Fremerey, F. Kurth, M. Müller and M. Clausen
[A]
In den letzten Jahren wurden auf dem Gebiet des Music Information Retrievals (MIR) zahlreiche Techniken zur inhaltlichen Erschließung digitaler Musikdokumente entwickelt. Insbesondere die temporale Beziehung zwischen mehreren unterschiedlichen Darstellungsformen eines Musikstücks (Audioaufnahmen, Liedtexte, Partitur-Scans etc.) ist ein für Analyse-, Erschließungs- und Präsentationsaufgaben wichtiger Aspekt. Der SyncPlayer stellt hier eine Plattform zur zeitlich synchronisierten, multimodalen (audio-visuellen) Wiedergabe solcher verschiedenartiger Darstellungsformen eines Musikstücks bereit. Neben diesen erweiterten Abspielfunktionalitäten gestattet der SyncPlayer, interaktiv zwischen ähnlichen musikalischen Abschnitten sowohl innerhalb einer einzelnen Audioaufnahme als auch Aufnahme-übergreifend innerhalb unterschiedlichen Interpretationen eines Musikstücks zu navigieren. Ferner bietet der SyncPlayer die Möglichkeit zur gezielten Volltextsuche auf den Liedtexten und zur inhaltsbasierten Suche nach klangverwandten Musikpassagen.
Zur Realisierung dieser Funktionalitäten werden Beziehungen der unterschiedlichen Darstellungsformen eines Musikstücks untereinander sowie verschiedener Musikstücke zueinander mittels MIR-Techniken erschlossen. Techniken, die hier eingesetzt werden sind z.B. die Synchronisation von MIDI- und Audiodatenströmen sowie der Notenerkennung aus eingescannten Partituren.
Der SyncPlayer kann einerseits zur Evaluation, Darstellung und zum Vergleich von Forschungsergebnissen dienen. Zum anderen soll der SyncPlayer aber auch Möglichkeiten aufzeigen, auf welche Weise sich MIR-Techniken miteinander kombinieren lassen. Weiterhin kann der SyncPlayer den musikwissenschaftlichen Benutzer bei der Analyse von Musikstücken unterstützen.
Dancer, A.
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Are electromagnetic Receivers suitable for ANR Earplugs? [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
K. Buck, V. Zimpfer-Jost, A. Dancer, P. Hamery and P. Herzog
[A]
Crew members working close to modern fighter aircraft are exposed to very high level continuous noise in the mid-frequency range. Presently available hearing protectors cannot cope with such high levels. A possible improvement would be an ANR earplug with an effective bandwidth extended to frequencies exceeding 1 kHz. Taking into account the dimensions that are involved, and the bandwidth of the transducers, this goal should not be impossible to obtain. However, measurements of electro-acoustical transfer functions of configurations using electro-magnetic (hearing-aid type) receivers seem to show a delay of about 20 s added to the ''minimal'' phase behaviour. Out of these 20 s, only a maximum of 6 s could be accounted for the distance between the receiver's membrane and the microphone. The paper presents different approaches that were used in order to determine the source of the unexplained 15 s. It also explains the difficulty to decide whether we are confronted to a delay or whether the effect is due to the phase shift of some ''hidden'' pole. It also presents the performance of ANR earplugs using digital filtering, and the difference in efficiency of an (close to ideal) ANR system when using two different transducer technologies: electro-magnetic (hearing aid type), or reversed condenser microphones (B&K 1/4'').
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Sonic boom: ISL studies from the 60's to the 70's [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Dancer and P. Naz
[A]
Some of the ISL studies made in the past years on sonic boom are presented here.
These studies have been initiated during the development of the supersonic civil aircrafts (in the 60's) to answer the questions: is there a risk for structures or for human beings when exposed to sonic boom overpressure?
The propagation of the sonic boom as a function of the meteorological conditions was studied and different simulators for physical experiments and physiological observations were built at ISL.
No physical harm was observed on human beings. However, depending on the parameters (peak pressure, rise time, duration...) of the sonic boom, startle reaction may induce psycho-acoustical annoyance.
Daniel, D.
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Validation of Acoustic Travel Time Tomography in comparison with conventional in situ measurements [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
D. Daniel, K. Arnold, A. Ziemann, A. Raabe, M. Barth and K. Balogh
[A]
The method of sounding tomography uses acoustical signals from several external source (transmitter) which are detected with umpteen receivers. By inverting a number of single measurements were get information about the spatial distribution of the investigated measurands, whose quality depends on the uncertainties at determination of input parameters (travel time, distance) and on the recoverable resolution.
In contrast to travel time tomography ascertaining wind velocities, the air temperatures deviate systematically from the conventional in situ measurements (e.g. Ultra Sonic Anemometer, Pt100- probes). These deviations are significant in particular during more intense short wave radiation and at high wind velocities. The reasons for this are either systematically deviations at the calculation of the meteorological parameters from the travel time and/or deficiencies in the conventional in situ measurements.
The intention is by means of systematique experimental inquiries to investigate the reasons of these varieties in the air temperature.
In this context, by comparing measurement at a field of view ranging 140 x 160 m2 in a period of four weeks were researched, how different wind direction and wind velocities have an effect on the resulting air temperature and how large the differences in observed temperature between measuring system depending on change of the meteorological conditions are, especially during short wave radiation. Furthermore it is set up to resolve if during the determination of the air temperature from the acoustic virtual temperature the value of the specific heat has to be adjusted.
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Spatial mapping of temperature and wind fields using sound propagation [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
K. Arnold, A. Ziemann, A. Raabe and D. Daniel
[A]
The acoustic time tomography is presented as an experimental technique for remote monitoring of spatially averaged meteorological quantities, such as the air temperature and the horizontal wind speed. This ground-based remote sensing technique uses the nearly horizontal propagation of sound waves in the atmospheric surface layer.
Here the acoustic travel time tomography was applied by measuring the elapsed time at defined propagation paths between several sound sources and receivers. The knowledge of the sound path length has enabled us to determine the acoustic velocity along the propagation path. Because each single measurement includes information on the properties of the atmospheric layer through which the sound propagates, a tomographic inversion algorithm is able to provide a spatial mapping of meteorological data derived from the measured acoustic parameters.
One fundamental difficulty is the separation of the different influences on the measured sound velocity. Under the assumption of a constant humidity, the effects of the air temperature and wind vector on the acoustic velocity can be divided. Thereto several separation methods are tested and their advantages and limitations are discussed.
Applying these techniques, a horizontal section through the atmospheric surface layer with an spatial extension of several hundred meters and a resolution of a couple of decametres for the air temperature and wind speed can be provided. Depending on the environmental conditions and the measuring set-up specificities of 0.3 K (temperature) and 0.3 m/s (wind speed) are attainable.
Some applications of the acoustic tomography during meteorological field experiments are shown.
Daniel, J.
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Study of Higher Order Ambisonic Microphone [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Moreau and J. Daniel
[A]
Ambisonics is a very flexible sound spatialisation technology based on the spherical harmonic decomposition of a sound field. It has known an increasing interest during the past years thanks to studies that have extended the theory (and to a less extent, its application) from first to higher order.
This paper deals with the theory, design and implementation of high order ambisonic microphones. High order ambisonic pickup is a technology based on the spherical harmonic decomposition of a sound field. The goal is to record the spherical harmonic components that describe the sound field at a chosen point of the referential and in the vicinity of it. The area of reproduction depends on the numbers of considered components and signals frequency. The estimation of the spherical harmonic components is in fact distorted due to the aliasing effect that appears when a finite number of sensors is used. The importance of this artefact depends on both spherical array radius (and thus the angular gap between sensors) and frequency. The implementation of an ambisonic microphone comes up against another problem. If we consider the near field recording, the equalization has an infinite bass amplification for low frequencies and high spherical harmonics components. Compromises must be introduced to make practicable application possible.
A prototype of a high order ambisonic microphone capable of recording the sound field up to the 4th order has been realized. This prototype consists of 32 sensors arranged on the surface of a rigid sphere associated with a signal-processing unit.
Daniel, P.
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Effekt des Signal-Rausch-Abstandes und der Bandbreite von schmalbandigen Geräuschkomponenten auf die wahrgenommene Tonhaltigkeit [DAGA 2003 (Aachen)]
W. Ellermeier and P. Daniel
[A]
In Untersuchungen zur globalen Bewertung von Produktschallen zeigt sich, dass selbst schwache tonale Komponenten negativ zum Gesamturteil (bzw. zur ``overall sound quality'') beitragen können. Um diesen Einfluss in Hörexperimenten parametrisch zu untersuchen, wurden schmalbandige Signale in rosa Rauschen dargeboten und zwar (a) Sinustöne bei verschiedenen Signal-Rausch-Abständen (T/N: 3-18 dB) und (b) Schmalbandrauschen unterschiedlicher Bandbreite (10-200 Hz). Um die Stärke der empfundenen Tonhaltigkeit zu skalieren, beurteilten 60 Versuchspersonen diese Schalle im vollständigen Paarvergleich. Die daraus (nach dem BTL-Modell) abgeleiteten Verhältnisskalen zeigten, dass naive Versuchspersonen die Tonhaltigkeit konsistent beurteilen können und dass diese systematisch von den beiden untersuchten Parametern abhaengt. Direkte Einschätzungen durch die gleichen Versuchspersonen (Stevens' magnitude estimation) erlauben, die Ergebnisse sowohl im Hinblick auf die geeignetste Methode, als auch im Vergleich mit neueren Modelle der Tonhaltigkeit zu diskutieren.
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Sound quality of impulsive noises in interior noises of cars
P. Daniel
[A]
Weak impulsive components may deteriorate significantly the sound quality of interior noises of cars. Especially near the threshold of hearing, as for example in modern diesel engines sounds, the correct measurement poses high demands on the used instrumentation. Clearly audible impulses, as for example in closure sounds like door slam noises, are in addition essential for the perception of the quality of the closing mechanism. It is known for example that low frequency contents of impulsive noises are associated with high quality and multiple impacts contribute to annoyance and higher sharpness is associated with cheaper quality. All these impulsive components have in common that a correct assessment is not possible without taking into account the time and frequency resolution as well as masking properties of the human ear. The results of listening experiments will be compared with psychoacoustical and conventional measures and an intuitive method will be presented to design target sounds.
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EMUDA Projekt zur Umsetzung der EU Richtlinie 2002/49/EG - Umgebungslärm – in Bremen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
P. Daniel
[A]
Die Richtlinie 2002/49/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 25. Juni 2002 über die Bewertung und Bekämpfung von Umgebungslärm (ABl. EG Nr. L 189 S. 12) sieht bis zum Juli 2007 eine Erfassung von Verkehrs- und Industrielärm in Lärmkarten für folgende Gebiete vor:
Ballungsgebiete mit mehr als 100.000 Einwohnern
Hauptverkehrsstraßen mit mehr als 3.000.000 Fahrzeugen/Jahr(ca. 8.000 täglich)
Hauptschienenwege mit mehr als 30.000 Zügen/Jahr (ca. 85 täglich)
Zivile Großflughäfen mit mehr als 50.000 Flugbewegungen/Jahr (ca. 135 täglich).
Aufgrund der gewonnenen Erkenntnisse sind gegebenenfalls Lärmminderungspläne aufzustellen, die Maßnahmen zur Bekämpfung des Umgebungslärms sowie zum Schutz ruhiger Gebiete vorsehen.
Im Projekt EMUDA - Entwicklung und Optimierung eines Messkonzeptes zur Umsetzung der Umgebungsrichtlinie zur sicheren Datenerhebung und kontinuierlichen Aktualisierung - führt die Brüel & Kjær GmbH in Zusammenarbeit mit der technologie entwicklungen & dienstleistungen GmbH (ted) ein Projekt zur Umsetzung der Umgebungslärmrichtline für Bremen durch. Ziel dieses Projektes ist es, über eine längere Zeit großflächige Geräuschimmissionsmessungen an 15 ausgesuchten Standorten im Raum Bremen durchzuführen und die ausschließlich berechneten Lärmkarten mit den Ergebnissen zu vergleichen und zu kalibrieren. Für die Praxis ergeben sich dadurch realistischere Werte für die Beschreibung der Lärmbelastung der Bürger. Darüber hinaus bietet diese Vorgehensweise ein Optimum an Datenzuverlässigkeit und minimiert die Kosten für Datenermittlung und mögliche Lärmminderungsmaßnahmen.
Im Vortrag wird kurz auf das dabei eingesetzte neue Brüel & Kjaer Lärm Management Konzept eingegangen und es werden erste Ergebnisse des Projektes erläutert.
Dankar, J.
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Fallstudie zum Einfluß örtlich variierter Plattendicke auf das Schwingungsverhalten [DAGA 2006 (Braunschweig)]
J. Dankar, S. Marburg and H.-J. Hardtke
[A]
Parameter technischer Strukturen unterliegen immer gewissen Unsicherheiten. Diese Unsicherheiten wirken sich in unterschiedlichem Maße auf das Schwingungsverhalten aus, also zum Beispiel auf Eigenfrequenzen oder auf die abgestrahlte Schallleistung. In diesem Beitrag wird untersucht, inwiefern sich eine lokal variable Plattendicke das Schwingungsverhalten auswirkt. Dazu werden Algorithmen der probalistischen (z.B. Monte-Carlo-Simulation) und der possibilistischen (z.B. Fuzzy FEM) mit einer kompletten Analyse des Designraumes verglichen. Als Modell dient eine Rechteckplatte, für die die Dicke an neun Punkten vorgegeben ist. Zwischen diesen neun Punkten wird sie durch eine kontinuierliche Funktion interpoliert.
Dannemann, M.
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Lightweight Acoustic Potential of helicopter main gearbox components made of composite materials [DAGA 2008 (Dresden)]
W. Hufenbach, O. Täger, M. Dannemann, S. Friebe, T. Auspitzer and B. Iffland
[A]
The increased use of helicopters for public transport has led to a demand for reduced noise levels inside helicopter cabins. Therefore, a major research interest is to reach noise levels comparable to the one of turboprop airplanes by reducing the sound emission from the major noise sources. The helicopters gearbox is commonly known to be the dominant contributor to the cabin noise. . Here, composite materials have multifunctional properties allowing the realization of light and acoustically improved components. The material characteristics can be adjusted to meet not only the dynamic but also the acoustic requirements. In the presented work the related vibro-acoustic properties of selected composites were characterized and then compared to commonly used materials (e.g. steel, aluminium). One of the covers of a main gearbox housing was chosen as technology demonstrator, which shows a reduced sound emission by having full functionalities at the same time. The design process included several structural-dynamic and acoustic analyses. Different composite prototypes were manufactured and tested on a vibro-acoustic test bench especially designed and manufactured for these purposes. The results of the measurements proofed the high lightweight acoustic potential of sandwich composites for future ''quieter'' helicopter components.
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Optimierung des Schichtaufbaus von Verbundplatten zur Minimierung der Schallabstrahlung [DAGA 2008 (Dresden)]
W. Hufenbach, O. Täger, M. Dannemann and S. Holtzhausen
[A]
Bei Hochtechnologieanwendungen wird für Leichtbaustrukturen im zunehmenden Maße neben einer hohen spezifischen Steifigkeit und Festigkeit auch ein optimiertes Schallabstrahlungs- und Schwingungsverhalten gefordert, da die Komfort- und Umweltanforderungen stetig steigen. Hier können abstrahlungsgerecht ausgelegte Faserverbundwerkstoffe einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung von Leichtbauakustik-Konzepten leisten. Denn anisotrope Mehrschichtverbunde erlauben die gezielte Einstellung des Dämpfungs-, Frequenz- und Abstrahlungsverhaltens auf die dynamischen Belastungen. Die Ermittlung von Verbundvarianten mit minimierter Schallabstrahlung erfordert dabei aufgrund der großen Vielfalt faserverbundspezifischer Entwurfsvariablen wie etwa Faserorientierung und Lagenaufbau den Einsatz leistungsfähiger Optimierungsstrategien auf Basis effizienter Vibroakustik-Simulationsmodelle.
Ausgangspunkt zur Entwicklung eines werkstoffgerechten Optimierungsmodells ist ein analytisch basiertes Berechnungsverfahren zur Bewertung der Schallabstrahlung ebener Mehrschichtverbund-Flächentragwerke. Mit diesem Optimierungsprogramm wurde exemplarisch der Einfluss von Lagerungsbedingungen und Schichtanzahl auf das erreichbare Schallleistungsminimum untersucht. Die Optimierungsergebnisse zeigen, dass sich eine feste Einspannung verbunden mit einer hohen Schichtanzahl günstig auf das erreichbare Minimum auswirkt. Es ist somit möglich durch Anpassung vibroakustisch relevanter Entwurfsvariablen und insbesondere durch Auswahl geeigneter Faserwinkelorientierungen die abgestrahlte Schallleistung von Mehrschichtverbunden zu minimieren und so die konstruktive Vielfältigkeit dieses Leichtbauwerkstoffes gezielt für eine funktionsintegrative und ganzheitliche Leichtbaulösung zu nutzen. Dies erlaubt dem Ingenieur die volle Ausschöpfung des Leichtbauakustik-Potentials von anisotropen Mehrschicht- und Hybridverbunden.
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Untersuchungen zur Vibroakustik und Lärmreduzierung von Flugzeugabwassersystemen [DAGA 2008 (Dresden)]
W. Hufenbach, O. Täger, M. Dannemann, F. Kolbe, J. Pfennig and R. Klug
[A]
An Bord von Flugzeugen stellen die Abwassersysteme eine sensible Schnittstelle zwischen Passagier und Flugzeug dar. Zuverlässig arbeitende Toiletten sind für das Wohlbefinden der Passagiere und der Besatzung unerlässlich. Darüber hinaus sind insbesondere auf Langstreckenflügen die Anforderungen an den Geräuschkomfort in der Kabine deutlich gestiegen. Die bisher durchgeführten Maßnahmen zur Lärmreduzierung wie etwa Verbesserungen an den Triebwerken haben den Geräuschpegel im Flugzeuginnenraum erheblich gesenkt. Infolge dessen treten u.a. die Geräusche der Flugzeugabwassersysteme störend in den Vordergrund.
Im Rahmen der durchgeführten Untersuchungen wurde daher ein Flugzeugabwassersystem mit vakuumunterstützter Spülung in Serienausführung hinsichtlich des vibroakustischen Verhaltens analysiert. Auf Basis der Intensitätsmethode wurde eine Schallkartierung des Systems durchgeführt. Dazu ist ein spezieller Prüfstand konzipiert und technisch umgesetzt worden, der die Geräuschentstehung durch die Vakuumspülung praxisgerecht abbildet. Die Messungen haben gezeigt, dass der Schall maßgeblich durch das Ventil beeinflusst und durch die Toilettenschüssel nach oben abgestrahlt wird. Da jedoch das Ventil den Abwassertransport sicherstellen muss, wurden Maßnahmen zur Anpassung des Systemunterdrucks entwickelt und erfolgreich getestet. Darüber hinaus ist als weitere Maßnahmen zur Geräuschreduzierung eine automatisch schließende Toilettenabdeckung konzipiert und deren Auswirkung auf die Schallabstrahlung untersucht worden.
Dantscher, S.
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Schalldämmung von Gehörschützern in der betrieblichen Praxis [DAGA 2008 (Dresden)]
S. Dantscher
[A]
Der Lärmschutz am Arbeitsplatz in Deutschland wird seit März 2007 von der ''Lärm-Vibrations-Arbeitsschutz-Verordnung'' geregelt, die die Unfallverhütungsvorschrift ''Lärm'' ersetzt. Die Verordnung legt in Anlehnung an die zu Grunde liegende EG-Richtlinie ''Lärm'' maximal zulässige Expositionswerte für die Beschäftigten fest, wobei jeweils die Wirkung des persönlichen Gehörschutzes beim Einsatz im Betrieb zu berücksichtigen ist. Verschiedene internationale Studien zu diesem Thema zeigen eine oft signifikante Reduzierung der Schalldämmung im Vergleich zu den im Labor bestimmten Werten, die sich auf unsachgemäßes Auf- oder Einsetzen der Gehörschützer zurückführen lässt. Aus diesem Grund wurde in einem Projekt des ''Fachausschusses Persönliche Schutzausrüstung'' in Zusammenarbeit mit dem BGIA (Institut für Arbeitsschutz der DGUV) und verschiedenen Berufsgenossenschaften die tatsächlich erreichte Dämmwirkung von Gehörschützern in der betrieblichen Praxis untersucht.
Während des Projekts wurden mit einem speziell ausgestatteten Audiomobil Messungen direkt in den Betrieben durchgeführt. Die Differenzen zu der im Labor bestimmten Schalldämmung liefern Korrekturwerte für die verschiedenen Typen von Gehörschützern (z.B. Kapselgehörschützer, Gehörschutzstöpsel und Otoplastiken), die entsprechend bei der Auswahl von Gehörschutz als Abschläge zu berücksichtigen sind, wie z.B. in der ''Information des FA PSA zur LärmVibrationsArbSchV'' (s. www.dguv.de/psa). Als besonders kritisch im Hinblick auf korrektes Einsetzen erwiesen sich dabei wie in früheren Untersuchungen vor Gebrauch zu formende Gehörschutzstöpsel.
Danz, C.
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Akustische Fehlerdiagnose an industriellen Schallsignalen mit dem Spracherkennungsalgorithmus Hidden Markov Modell [DAGA 2000 (Oldenburg)]
C. Danz, F. Attia and D. Filbert
[A]
In der Fertigung spielt die Beurteilung des akustischen Verhaltens nach der Endmontage des jeweiligen Produkts eine wichtige Rolle. Aus dem Geräusch im belasteten Betriebszustand können Rückschlüsse auf mögliche Fehler gezogen werden. Aus diesem Grunde ist am Ende einer Fertigungslinie oft eine subjektive oder objektive akustische Qualitätskontrolle implementiert. Subjektive, auf einzelne Prüfer beruhende Verfahren sind aufgrund inkonsistenter Entscheidungen der Prüfer problematisch, weswegen man sie durch objektive automatische Verfahren zu ersetzen versucht. Dafür wurden Methoden zur Bestimmung charakteristischer psychoakustischer, statistischer und physikalischer Merkmale für die entsprechenden Fehlerklassen entwickelt. Momentan wird untersucht, inwieweit Algorithmen aus der Spracherkennung, sogenannte Hidden Markov Modelle (HMM), zur Klassifikation industrieller Schalle genutzt werden können. Für die automatische Fehlerdiagnose von Schallsignalen muß für jede auftretende Fehlerklasse ein Hidden Markov Modell trainiert werden. Das geschieht durch die Berechnung der Auftretens- und Übergangswahrscheinlichkeiten definierter Zustände eines jeden HMMs anhand einer umfangreichen und zuverlässigen Datenbasis von subjektiv vorklassifizierten Beispielsignalen. Der Vorteil in der Modellierung der Geräuschfehler mittels HMM gegenüber herkömmlichen Methoden liegt darin, daß zeitliche Variationen der charakteristischen Merkmale der Fehlerklassen in die Modelle integriert werden und diese Information als zusätzliches Merkmal für die Klassifikation der Signale genutzt werden kann. Die vorliegende Veröffentlichung stellt erste Ergebnisse der Bewertung von fehlercharakterisierenden Luftschallsignalen mit Hidden Markov Modellen an einem ausgewählten Erzeugnis vor.
Darinskii, A.
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Properties of acoustic waves guided by internal interfaces in piezoelectric crystals [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Darinskii and M. Weihnacht
[A]
The paper discusses the properties of the interface acoustic waves (IAW) guided by an interface inside piezoelectric media. The interfaces of two types have been considered. 1) Infinitesimally thin metallic layer inserted into homogeneous piezoelectric crystal of arbitrary symmetry. 2) Rigidly bonded crystals whose piezoelectric moduli differ by sign while the other material constants are identical; in this case, our analysis applies to the crystals of the lowest crystallographic symmetry allowing the fabrication of the structure desired, specifically, groups 2 and m. A number of general theorems has been proved regarding the existence of IAW propagating slower than bulk waves. In particular, a sufficient condition for the existence of such ''slow'' IAW has been derived. The propagation of leaky IAW has been studied. A special attention has been paid to the analysis of the situation when the imaginary component of the leaky IAW velocity vanishes, resulting in the appearance of non-attenuating IAW travelling faster than the slow transverse bulk wave. The branches of these ''fast'' IAW have been found out in LiNbO3 and LiTaO3. A comprehensive study has been made of the bulk wave reflection from the above interfaces. Analytical expressions for the coefficients of mode conversion have been derived. An analysis has been carried out of specific singularities arising for the angles of incidence corresponding to the resonance excitation of leaky IAW. The conditions for the occurrence of the resonance total reflection have been established. The computations performed for LiNbO3 and LiTaO3 illustrate general conclusions.
Dau, T.
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Modulationsverarbeitung im Gehör: Autokorrelation versus Filterbank [DAGA 2000 (Oldenburg)]
J.L. Verhey, S. Ewert and T. Dau
[A]
Physiologische Experimente haben gezeigt, daß es neben der bekannten tonotopen Abbildung im Gehr auch eine systematische topographische Abbildung von Modulationsfrequenzen gibt. Verschiedene Modulationsfrequenzen werden an verschiedenen Orten maximal abgebildet. Die Übertragungsfunktion einzelner Neurone kann dabei als Modulationsfilter aufgefaßt werden. Psychoakustische Arbeiten haben gezeigt, daß bei Annahme einer solchen Modulationsfilterbank am Ausgang jedes peripheren Filters eine Vielzahl von Modulationsdetektions- und Modulationsmaskierungsdaten sehr gut quantitativ modelliert werden können. Während jedoch die prinzipielle Idee der frequenzselektiven Abbildung abgesichert zu sein scheint, sind die genauen zugrundeliegenden (neuronalen) Mechanismen noch unklar. Wird die beobachtete Selektivität neuronal durch eine auf rein zeitlicher Analyse basierte Autokorrelation und Koinzidenz-Detektion erreicht, oder findet eine ''rein'' spektrale Modulationsfrequenz-Orts-Transformation statt, bei der Modulationskomponenten in verschiedenen ''Bändern'' unabhängig voneinander verarbeitet werden? Im vorliegenden Beitrag werden neue psychoakustische Experimente vorgestellt und diskutiert, die kritisch zwischen den bestehenden Modellvorstellungen zur Modulationsverarbeitung unterscheiden können.
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Frequenzspezifische Messung früher akustisch evozierter Potentiale (FAEP) mit optimierten Chirp-Signalen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
O. Wegner, T. Dau and B. Kollmeier
[A]
In diesem Beitrag werden frequenzspezifische FAEP-Messungen mit den von Dau et al. [T. Dau, O. Wegner, V. Mellert, B. Kollmeier, ''`Auditory brainstem repsonses (ABR) with optimized chirp signals compensating basilar-membrane dispersion''', eingereicht bei JASA] entwickelten Chirp-Signalen vorgestellt. Der breitbandige Chirp wurde so konstruiert, dass durch den Ausgleich der frequenzabh''angigen Laufzeitunterschiede auf der Basilarmembran alle Frequenzbereiche gleichzeitig angeregt werden. Im ersten Experiment wurden FAEP nach Click- und Chirp-Stimulation bei gleichzeitiger Darbietung verschiedener Maskierer abgeleitet. Es wurde sowohl die Derived-Response- als auch die Notched-Noise-Technik verwendet. F''ur die Derived-Responses wurde wei{ss}es Rauschen mit den Frequenzen 8, 4, 2, 1 und 0.5 kHz hochpa{ss}gefiltert. Entsprechende Grenzfrequenzen wurden f''ur die Notched-Noise-Messungen verwendet. Im Fall der Hochpass-Maskierung nahm die Amplitude der Welle V der FAEP bei Chirp-Stimulation mit zunehmender Grenzfrequenz des Maskierers deutlich st''arker zu als bei Click-Stimulation. Bei jeder Grenzfrequenz des Hochpass-Maskierers war eine h''ohere Amplitude der Welle V bei Chirp-Stimulation zu beobachten als bei entsprechender Click-Stimulation. Daraus folgt, dass der gesamte Frequenzbereich zur erh''ohten Synchronizit''at beitr''agt, die mit der breitbandigen Chirp-Stimulation erzielt wird. Beim Vergleich der Amplituden der Welle V zwischen Click- und Chirp-Stimulation waren im Fall der Derived-Response- und der Notched-Noise-Messungen keine signifikanten Unterschiede zu beobachten. Folglich ist der Chirp-Stimulus in Kombination mit einem Hochpass-Maskierer sehr gut geeignet, um Informationen ''uber das H''orverm''ogen insbesondere im tieffrequenten Bereich zu bekommen.
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Across-channel processing of amplitude modulation [DAGA 2000 (Oldenburg)]
S. Ewert, J.L. Verhey and T. Dau
[A]
In typischen psychoakustischen Experimenten zur Modulationsdetektion wird eine sinusförmige Amplitudenmodulation auf einen breitbandigen Rauschträger aufgeprägt. Die verschiedenen Frequenzgruppen werden in solchen Konditionen durch nahezu unkorreliertes Rauschen und eine kohärente Signalmodulation angeregt. In Signalverarbeitungsmodellen wird oft angenommen, dass die Information über die Signalmodulation im Sinne der Signalentdeckungstheorie über alle angeregten Frequenzgruppen hinweg optimal kombiniert wird, wobei die ''`Beobachtungen''' in den einzelnen Frequenzgruppen als unabhängig voneinander betrachtet werden. In anderen Experimenten wurde allerdings gezeigt, dass Amplitudenmodulationen, die auf spektral separierte Trägersignale aufgeprägt wurden, interferieren und damit zu erhöhten Detektionsschwellen führen können. Dies deutet auf eine nicht unabhängige Verarbeitung von Amplitudenmodulation (AM) in verschiedenen Frequenzgruppen hin. Im vorliegenden Beitrag werden kritische AM-Detektions- und Maskierungsexperimente mit Trägersignalen unterschiedlicher Bandbreite gezeigt, wobei Test- und Maskiermodulation entweder auf den gleichen Träger oder auf spektral weit entfernte Träger aufgeprägt wurden. Zusätzlich wurden entsprechende Simulationen mit einem Energiedetektormodell auf Ebene der Einhüllenden der Signale [Ewert and Dau, 1999, Subm. to JASA] durchgeführt. In diesem Modell wird die Energie der Signaleinhüllenden am Ausgang eines auf die Signalmodulation abgestimmten Modulationsfilters bestimmt. Der Einfluss der peripheren Filterung (linear und nichtlinear) und der Informationskombination auf der Verarbeitungsebene der Einhüllenden wird diskutiert.
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Zusammenhang zwischen frühen akustisch evozierten Potenzialen (FAEP) und Frequenzfolgepotenzialen (FFP) [DAGA 2000 (Oldenburg)]
D. Junius, O. Wegner and T. Dau
[A]
Neue Studien haben demonstriert, dass frühe akustisch evozierte Potentiale (FAEP) optimal durch Chirps ausgelöst werden, deren Momentanfrequenzverlauf so konzipiert ist, dass Laufzeitunterschiede auf der Basilarmembran kompensiert werden (Dau et al., 1999). Ein auf diese Weise generierter aufsteigender Breitband-Chirp erzeugt eine wesentlich höhere Amplitude der Welle V im Antwortmuster als ein Click-Stimulus, was auf die erhöhte Synchronizität der neuronalen Aktivität insbesondere im tieffrequenten Bereich zurückzuführen ist. In diesem Beitrag wird nun der Zusammenhang zwischen transienter und kontinuierlicher Stimulation untersucht. Es werden Stimuli mit Dauern bis zu 100 ms angeboten, die den Chirp enthalten. Im ersten Experiment wird eine alternierende Folge von aufsteigenden und abfallenden Chirps als Stimulus angeboten. Im zweiten Experiment ist ein einzelner aufsteigender Chirp zeitlich und spektral in zwei Sinustönen eingebettet: einem 270-Hz Ton folgt ein 270 Hz-4 kHz Chirp und schliesslich ein 4 kHz Ton. In beiden Experimenten sind die Übergänge zwischen den Einzelkomponenten stetig, um Ein- und Ausschalteffekte auszuschliessen. Die Potentialmuster zeigen deutliche Peaks mit gleicher Amplitude und (relativer) Latenz wie bei entsprechender ''Einzel''-Chirp Darbietung. Im zweiten Experiment bildet sich bei hohen Pegeln als Antwort auf die erste periodische (270Hz) Anregung das erwartete Frequenzfolgepotential (FFR) aus. Die Ergebnisse beider Experimente demonstrieren die entscheidende Bedeutung der Basilarmembranvorverarbeitung für die Ausprägung der Potentialamplitude. Wir postulieren, dass für die Generierung der Welle V bei transienter Stimulation und für das Frequenzfolgepotential bei kontinuierlicher Stimulation dieselben Mechanismen verantwortlich sind. Wir stellen ein einfaches Synchronisationsmodell vor, das den wesentlichen Verlauf der Potentialmuster simulieren kann. Nach pegelabhängiger Basilarmembranfilterung und Haarzellentransformation wird die synchronisierte Neuronenaktivität über den gesamten Frequenzbereich integriert.
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The processing of complex envelopes in the normal-hearing and the hearing-impaired auditory system [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J.L. Verhey, S. Ewert and T. Dau
[A]
Many natural sounds including speech exhibit a complex temporal envelope.
Psychoacoustical and physiological studies showed that the auditory system is sensitive to the envelope pattern. Recent modulation-detection experiments using complex envelopes indicate that the auditory envelope processing is nonlinear. However, the nature of the nonlinearity is still unclear. In the present study, psychoacoustical modulation masking data for normal-hearing and hearing-impaired subjects are presented, together with model predictions testing different types of nonlinear processing. The model predictions and the similarity in the experimental patterns obtained for normal-hearing and hearing-impaired subjects demonstrate that cochlear compression does not play a major role in the processing of amplitude modulation, in contrast to findings previously published by Moore et al. [Moore et al., 1999, J. Acoust. Soc. Am., 106, 908-918]. A model for the processing of complex envelopes in normal-hearing and hearing-impaired subjects is proposed.
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Effects of concurrent and sequential streaming in comodulation masking release [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
T. Dau, S. Ewert and A. Oxenham
[A]
Comodulation masking release (CMR) refers to the reduction in the masked threshold of a signal due to the presence of flanking noise bands, which share the same pattern of amplitude fluctuations as the on-frequency noise masker. An unresolved issue is the extent to which CMR reflects within- and/or across-channel processes. This study addresses the question by assessing the influence of auditory grouping cues on CMR. Perceptual segregation of the on-frequency masker and the flanking bands was manipulated by (i) introducing an onset/offset asynchrony between the masker and the flanking bands, or (ii) introducing precursor or following flanking bands. This was done for spectral configurations where the flanking bands were presented relatively close to the on-frequency band or were widely separated in frequency. In conditions where the flanking bands were close to the on-frequency band, manipulating perceptual segregation had little effect on thresholds. In contrast, when the flanking bands were widely separated, CMR was abolished in conditions promoting perceptual segregation. As perceptual segregation should not affect within-channel processes, the differential effect of segregation cues may provide a functional definition of within- and across-channel CMR. Also, as ''true'' CMR is generally associated with across-channel processing, the strong influence of perceptual grouping cues places strong constraints of physiological models of CMR.
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Prinziples of modulation processing in monaural versus binaural hearing [DAGA 2005 (München)]
T. Piechowiak, S. Ewert and T. Dau
[A]
Bei der auditorischen Szenenanalyse unterteilt das Hörsystem komplexe Geräuschkulissen in akustische Objekte. Dabei sind die Spektren dieser akustischen Objekte häufig komplex und überlappend, was eine einfache Extraktion und Zuordnung der Objekte auf Basis der peripheren Zerlegung der Frequenzen unmöglich macht. Das auditorische System nutzt offensichtlich andere Signalmerkmale aus, wie z.B. charakteristische Pegelschwankungen in verschiedenen Frequenzbereichen oder auch Harmonizitäten der verschiedenen Frequenzkomponenten. Dabei verhält sich das Gehör bei der Bewertung der Signalinformation 'aktiv', in dem es in verschiedenen akustischen Umgebungen verschiedene Strategien bei der Informationsintegration anwendet. In diesem Beitrag geht es um die quantitative Nachbildung des comodulation masking release (CMR), einem der klassischen Phänomene bei der frequenzgruppenübergreifenden Verarbeitung. CMR beschreibt die Fähigkeit, ein Tonsignal in einem Hintergrundrauschen besser zu entdecken, wenn die Frequenzkomponenten des Hintergrundrauschens in ihren zeitlichen Einhüllenden korreliert sind. Das verwendete Signalverarbeitungsmodell beinhaltet eine Stufe, die einen Vergleich der Einhüllendeninformation zwischen den Frequenzgruppen vornimmt. Der Mechanismus wird dabei ähnlich wie beim Equalization-Cancellation-Ansatz in der binauralen Modellierung angenommen. Der Vergleich der Einhüllenden erfolgt im Rahmen des Modells am Ausgang der modulationsfrequenzselektiven Vorverarbeitung innerhalb jeder einzelnen Frequenzgruppe. Das Modell wird in einer Reihe 'kritischer' experimenteller Konditionen getestet. Parallelen und Unterschiede zwischen der monauralen frequenzgruppenübergreifenden Verarbeitung (beim CMR) und der binauralen Verarbeitung (beim binaural masking level difference, BMLD), sowie Grenzen des vorgestellten Modellkonzeptes in komplexen akustischen Umgebungen werden diskutiert.
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Characterizing binaural sensitivity to dynamic interaural level differences [DAGA 2006 (Braunschweig)]
E. Thompson and T. Dau
[A]
Perceptual experiments were performed with the goal of measuring the sensitivity of the binaural system to dynamic interaural level differences (ILDs). The test subjects were to identify the interval with interaurally antiphasic amplitude modulation with either unmodulated (detection task) or diotically amplitude modulated (discrimination task) reference intervals in three-interval, forced-choice tasks. High frequency pure-tone as well as diotic and uncorrelated narrowband noise carriers were used in the experiments. In addition, the amplitude modulation detection thresholds were measured in the presence of interaurally in-phase and antiphasic amplitude modulation maskers. The results showed a limited frequency resolution in the processing of interaural level fluctuations in the binaural system. These results were used to develop and test a processing model that aims at accounting for detection and masking data with monaural and binaural, static and dynamic signals. The model was based on the key stages from the monaural modulation-filterbank model from Dau et al. (1997) and the binaural processing model from Breebaart et al. (2001).
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Education in Acoustics at the Technical University of Denmark [DAGA 2007 (Stuttgart)]
T. Dau
[A]
Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die Lehraktivitäten im Bereich der ''Acoustic Technology'' an der Technischen Universität Dänemarks (DTU). Die Ausbildung ist breit gefächert und umfasst die folgenden Hauptkurse: ''Fundamentals of Acoustics and Noise Control'', ''Environmental Acoustics'', ''Architectural Acoustics'', ''Electroacoustic Transducers and Systems'', ''Acoustic Communication and Audiology'', ''Auditory Signal Processing and Perception'', ''Technical Audiology'', ''Advanced Acoustics'', ''Sound and Vibration'' sowie ''Advanced Loudspeaker Models''. Alle Kurse finden in englischer Sprache statt und seit 2000 existiert ein 2-jähriges internationales Masters Programm ''Engineering Acoustics'', das viele ausländische Studenten anzieht. Traditionell besteht im Rahmen der Ausbildung ein enger Kontakt mit der dänischen Industrie (z.B. Hörgerätefirmen, Brüel & Kjær, Bang & Olufsen, Delta Acoustics, Sonion) und anderen Universitäten, z.B. in Form von Gastvorlesungen, Besuchen von Firmenforschungseinrichtungen, sowie Prüfungen und Projektarbeiten mit externen Gutachtern. Alle Bereiche der Ausbildung in der Akustik sind zugleich forschungsaktiv, so dass die Möglichkeit besteht, während des Studiums und im Anschluss an das Studium an aktuellen Forschungsprojekten mitzuarbeiten.
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Binaural pitch perception and binaural unmasking in hearing-impaired listeners [DAGA 2007 (Stuttgart)]
T. Dau, S. Santurette and O. Strelcyk
[A]
While binaural processing and perception in normal hearing listeners have been investigated in a number of experimental and modelling studies, effects of hearing impairment on binaural performance appear to be less understood. In the present study, the effects of hearing impairment on the perception of binaural-pitch stimuli were investigated. Several experiments were performed, including detection and discrimination of binaural pitch, and melody recognition using different types of binaural pitches. Most of the listeners could perceive all types of binaural pitches immediately but with less salience compared to normal hearing listeners. Listeners with central auditory deficits were unable to perceive any binaural pitch at all. Additional experiments investigated the mutual correlation between performance in binaural-pitch perception, measures of audibility, frequency selectivity, binaural unmasking and speech-in-noise intelligibility. The performance of the listeners in the binaural pitch tasks was not correlated with audibility. Reduced frequency selectivity clearly impeded the perception of binaural-pitch stimuli as well as the performance in binaural unmasking experiments. In particular, those listeners with poor speech-in-noise intelligibility were typically those with the poorest binaural performance. The binaural data in hearing-impaired listeners could not be accounted for by the (modified) equalization cancellation model but suggest a contrast enhancement operation at the level of the ''residual activation spectra'' of the model. Overall, binaural-pitch stimuli might be very useful both in terms of auditory modelling and within clinical diagnostics for detecting specific deficiencies in the auditory system.
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Impaired auditory functions and degraded speech perception in noise [DAGA 2008 (Dresden)]
O. Strelcyk and T. Dau
[A]
Hearing-impaired people often experience great difficulty with speech communication when background noise is present. In most cases, the problem persists even if reduced audibility has been compensated for by hearing aids. Clearly, other impairment factors besides reduced audibility must be involved. In order to minimize confounding effects, the subjects participating in this study consisted of groups with homogeneous, symmetric audiograms. The perceptual listening experiments assessed the intelligibility of full-spectrum as well as low-pass filtered speech in the presence of stationary and fluctuating interferers, the individual's frequency selectivity and the integrity of temporal fine-structure processing. The latter was addressed in a binaural and a monaural experiment. In the binaural experiment, the lateralization threshold was measured for low-frequency tones with ongoing interaural phase delays. In the monaural experiment, detection thresholds for low-rate frequency modulation were obtained. In addition, these binaural and monaural thresholds were measured in a stationary background noise in order to assess the persistence of the fine-structure processing to interfering noise. This may play a crucial role in situations where a target and a background interferer are spatially separated or when listening into the dips of a fluctuating interferer.
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Modelling across- and within-channel mechanisms in comodulation masking release [DAGA 2008 (Dresden)]
T. Piechowiak, S. Ewert and T. Dau
[A]
The audibility of a target sound embedded in another masking sound can be improved by adding sound energy that is remote in frequency from both the masker and the target. This effect is known as comodulation masking release (CMR) and is observed when the remote sound and the masker share coherent patterns of amplitude modulation. While a large body of data has been presented, the mechanisms underlying CMR are not clear. Neuronal suppression at a cochlear level, the detection of modulation beatings within auditory channels, and across-channel comparisons of temporal envelope information have been suggested to contribute to CMR. The present study extends an earlier model that includes an equalization-cancellation (EC) stage for the processing of modulations across the audio-frequency channels by a non-linear peripheral filtering stage. In the framework of the model, the combination and interaction of three main mechanisms were assessed: (i) suppression, (ii) within-auditory-channel cues related to amplitude modulations, and (iii) across-auditory-channel processes at higher, retro-cochlear stages. Experiments are presented to examine the relative role of these mechanisms. In particular, the influence of level and effects of auditory grouping on CMR were investigated.
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Modeling auditory signal processing in hearing-impaired listeners
T. Dau and M.L. Jepsen
[A]
Recently, an auditory signal processing model was developed which could simulate psychoacoustic data from a large variety of conditions related to spectral and temporal masking in normal-hearing listeners (Jepsen et al., 2007). The model includes the dual-resonance non-linear (DRNL) filterbank suggested by Lopez-Poveda and Meddis (2001) to simulate the non-linear cochlear signal processing, and is otherwise similar to the modulation filterbank model by Dau et al. (1997). In the present study, the model parameters were modified to simulate cochlear hearing impairment. The modifications of the model were based on individual data from notched-noise masking and forward masking experiments and were associated with changes of the parameters of the DRNL stage of the model. Data from a pure-tone audiogram were used to further reduce the listeners' sensitivity in connection with an assumed loss of inner hair cells. In addition, intensity discrimination and modulation-depth discrimination experiments were performed in order to estimate potential retro-cochlear (central) limitations in the processing of supra-threshold stimuli. The model helps understanding the perceptual consequences of hearing impairment in individual listeners and can be useful for the evaluation of hearing-aid processing.
Daub, M.
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Audiotactile simultaneity perception of musical-produced whole-body vibrations [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Daub and M.E. Altinsoy
[A]
In many situations, presentation of music causes whole-body vibrations (such as classical music concert in a concert hall, organ music concert in a church, or in a popular music concert). In literature, most studies have concentrated upon the annoyance or discomfort of whole-body vibrations. However, the whole-body vibrations which are generated by musical excitations (stimulations) have pleasant and informative sensations on listeners. This study concerns the interaction between whole-body vibrations and auditory stimulation which are generated by musical events. For this purpose, the characteristics of the ''musical'' whole-body vibrations have been investigated through measurements. In this sense, the correlation of cross-modal perception has been explored with psychophysical tests. Using statistical methods and discussing the results, indicators for mechanisms of cross-modal perception could be found. In this talk, investigations which are related with temporal aspects of musical auditory-tactile interaction will be presented.
Dauchez, N.
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An experimental study of the acoustic radiation of a concert harp using Nearfield Acoustic Holography [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
N. Dauchez, J.-H. Thomas, F. Gautier and J.-C. Pascal
[A]
Planar Nearfield Acoustic Holography (NAH) [1] is used to provide acoustic features of the radiation of a concert harp [2]. The acoustic pressure fields are measured from two planes in the nearfield of the soundboard and the soundbox holes while a stationary mechanical excitation is placed at one string location. NAH provides a reconstruction of the pressure field and the normal velocity on the source planes by solving an inverse problem. Acoustic intensity vectors are computed from the measurements. A detailed description of the acoustic intensity field radiated by the sounboard surface and the soundbox holes is performed. Calculations of acoustic power radiated by the two sources allow us to quantify their relative importance. In three frequency ranges, it is shown that soundbox holes radiate more than the soundboard. In the first range, it is suggested that the acoustic radiation of the instrument can be described by two monopoles implying that in this range the harp acts as an equivalent elastic Helmholtz resonator.
[1] J. D. Maynard, E.G. Williams and Y.Lee, Nearfield Acoustic Holography: I. Theory of generalized holography and the development of NAH, J. Acoust. Soc. Amer. 78, 1395-1413 (1985)
[2] F. Gautier, N. Dauchez, Acoustic intensity measurement of the sound field radiated by a concert harp, submitted to Applied Acoustics, (2003)
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Acoustic radiation efficiency of a structure covered by a porous layer [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
C. Devaux and N. Dauchez
[A]
Porous materials such as polymer foams are well known as sound absorbers [1]. In many applications, they are attached to a structure subjected to vibrations. Considering the structure, they act as an intermediate layer modifying the coupling conditions with the acoustic domain. The aim of this study is to investigate how a porous layer bonded to a vibrating structure may affect its acoustic radiation.
A 1D model has been developed to calculate the acoustic radiation efficiency of a covered piston in a duct [2]. The porous layer is described by an equivalent fluid model or by Biot theory [1]. It is shown that the radiation efficiency is not affected in the low frequency range. In a mid-frequency range, the Biot model shows an increase related to skeleton resonance. This increase is not be predicted by the equivalent fluid model. At higher frequencies, the radiation efficiency decreases, the equivalent fluid model predicting a slower decrease.
The tendencies given by the Biot model have been confirmed in the case of two experimental configurations: a piston radiating in a duct, and a clamped plate radiating in an anechoic chamber, both covered by two different porous layers.
[1] Allard J.F., Propagation of sound in porous media - modelling sound absorbing materials, Chapman & Hall, London, 1993
[2] Wallace C.E., The Radiation Resistance of a Rectangular Panel, J. Ac. Soc. Am. (51), p.946-952, 1972
Dazel, O.
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Synthčse Modale pour les problčmes poroélastiques [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
O. Dazel, F. Sgard and C.-H. Lamarque
[A]
Porous material involves interesting properties of dissipation of mechanical energy. That is the reason why they are commoly used in many fields of engineering.
Nevertheless, the modelling of such components at the macroscopic scale involves constitutive and inertial coefficients which are complex and with a frequency dependency. This particularity prevents the application of classical modal techniques to predict the dynamical behaviour of multilayered structures involving porous materials.
Recently, the authors have developped a technique based on the notion of complex modes. By extending the original Duncan transformation, it has been possible to obtain generalized complex modes enable that account for internal coupling and dissipation. This technique has been shown efficient in the case of monodimensionnal and tridimensional single porous structures.
In this presentation , the case of multilayered structures is considered and the aim is to introduice component mode synthesis techniques for generalized complex modes. We mainly focus on the application of free face interface techniques as Craig and Chang CMS method. The definition of inertia relief generalized complex mode and residual generalized complex modes is undertaken. It is then possible to procced to an optimal correction of the boundary condtions.
A global basis of the whole structure is then built by considering the modal families of each substructure taken separately.
Numerical applications are then shown and various cases are considered. First of all, the coupling of an elastic plate and a porous media, then, the coupling of a porous media and an acoustic cavity and finally the case of coupling of two porous media.
de Avelar Gomes, M.H.
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Uncertainties in the ISO method for measuring random-incidence scattering coefficients [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
M.H. de Avelar Gomes and M. Vorländer
[A]
Für die Messung des Streugrades im Hallraum ist die Mommertz/Vorländer-Methode der bevorzugte Kandidat für eine internationale Standardisierung. Bei dieser Methode wird die Impulsantwort eines Hallraums gemessen, und zwar zunächst ohne und später mit zahlreichen verschiedenen Positionen der Probefläche. Addiert man die Impulsantworten, so erhält man eine ''geometrisch reflektierte'' Impulsantwort, deren Energie im Vergleich zu einem Einzelmessergebnis schneller mit der Zeit abklingt. Daraus ist der Absorptionsgrad und der ''geometrische Absorptionsgrad'' zu ermitteln. Schließlich wird der Streugrad berechnet. Zur Zeit entwickelt eine ISO-Arbeitsgruppe die betreffende Methode weiter und einige Fragen sind noch zu beantworten. Zum Beispiel, wie wird eine durch den Kanteneffekt gestört? Bei Messungen im maßstäblichen Modellen spielt außerdem die Luftabsorption eine wichtige Rolle. Unterschiedliche Gleichungen, mit denen man die Unsicherheit einer Messung vorhersagen kann, wurden benutzt und die Ergebnisse mit Messergebnissen verglichen. Die Benutzung dieser Fehlergleichungen wird weiter diskutiert.
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Anforderungen an die Probeflächengeometrie bei der Messung des Streugrades im Diffusfeld [DAGA 2002 (Bochum)]
M.H. de Avelar Gomes, M. Vorländer and S.N.Y. Gerges
[A]
Der Streugrad (''Scattering Coefficient'') ist geeignet für raumakustische Simulationen mit Ray-tracing. Er kann relativ einfach durch die Korrelationsmesstechnik im diffusen Feld bestimmt werden. Das experimentelle Verfahren ist sehr ähnlich der Absorptionsmesstechnik im Hallraum. Diese Methode erfordert derzeit Einschränkungen in Bezug auf die äquivalente Absorptionsfläche (die vom Absorptionsgrad der Probefläche selbst und auch von der Luftabsorption abhängt) und in Bezug auf die Geometrie der Probefläche. In dieser Arbeit werden zwei Aspekte zur Sprache gebracht, die mit der Probenform verbunden sind. Zuerst wird der Einfluss der Verwendung von eckigen und runden Probeflächen untersucht und ebenso der Einfluss der Zahl der Perioden (wenn die zu messende Struktur periodisch ist). Es wird festgestellt, dass eckige Probeflächen den Streugrad verzerren können. Die Effekte von eckigen Probeflächen und die Möglichkeiten, die entsprechenden Ergebnisse zu korrigieren, werden vorgeschlagen und diskutiert. In einem weiterem Schritt werden Ergebnisse von Messungen an gleichartigen periodischen Oberflächen verglichen, die in verschiedenen Maßstäben gebaut sind.
de Bree, H.-E.
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In situ impedance and absorption coefficient measurements compared to poro-elastic simulation in free, diffuse or semi-statistical fields using microflown p-u probes [DAGA 2006 (Braunschweig)]
A. Duval, J.-F. Rondeau, L. Bischoff, L. Dejaeger, C. Morgenstern and H.-E. de Bree
[A]
Measuring impedance or absorption coefficient of noise treatment materials requires classically to cut flat samples or parts and to measure them in impedance tubes (for normal incidence), in semi-anechoïc rooms (for normal / oblique incidence) with p-p or p-u probes or in different reverberating rooms (for diffuse field) using reverberation time techniques. This task is cumbersome and often not possible regarding the quantities of materials necessary especially for the diffuse field measurements.
In order to cope with this problem, we have first developed a poro-elastic simulation technique to simulate diffuse field absorption coefficients from normal incidence impedance tube measurements that we correlate with small (Alpha Cabin) and big reverberating rooms measurements, showing very good results compared to the big reverberating rooms.
A second and new approach is to directly measure the incident and reflected energy with p-u probes that allow in situ intensity measurements in very high reactive fields like diffuse fields (due to its separated p and u channels). It leads to a direct characterization of the in situ absorption coefficients that we compare to the other techniques.
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A full bandwidth calibrator for a sound pressure and particle velocity sensor [DAGA 2008 (Dresden)]
H.-E. de Bree and T. Basten
[A]
In literature it is shown that it is possible to calibrate a sound pressure and particle velocity sensor in the free field at higher frequencies using a spherical loudspeaker.
Thus the acoustic impedance can be calculated at a certain distance of the aforementioned spherical loudspeaker. If the sound pressure is measured with a reference microphone the particle velocity can be calculated. At lower frequencies this setup does not work.
The pressure microphone is calibrated by comparing its response with the reference microphone. This method works full bandwidth.
In this paper the method is extended for lower frequencies and particle velocity sensors by placing the reference microphone in the loudspeaker (in stead of in front of it). At low frequencies the sound pressure in the sphere is proportional to the loudspeaker deviation. If the deviation is known, the particle velocity in front the loudspeaker can be derived.
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Calibration of a particle velocity sensor for high noise levels [DAGA 2008 (Dresden)]
E. Tijs and H.-E. de Bree
[A]
Above 140 dB, acoustics become non linear. For testing it then becomes relevant to measure simultaneously sound pressure and particle velocity of the sound field.
The standard Microflown sensor works up to 135 dB PVL (re. 50nm/s).
For aerospace applications, a particle velocity probe is developed that is able to measure the particle velocity up to 170dB PVL (re. 50nm/s), requiring of course proper calibration.
A special calibrator was developed to measure the response of this probe at those high levels. The calibrator consists of two monopole sound sources that are placed closely in front of each other.
In a first stage, the setup is calibrated by switching on only one of the two sources at a time and measuring consecutively the sound pressure at some distance. With these measurements the volume velocities of the two sources are determined.
In a second stage, the two sources are switched on in anti phase to generate a known high particle velocity level between the sources. In that case, the sound pressure between the sources is almost zero and the particle velocity is high. Alternatively, if the sources are switches in phase, the particle velocity is zero and the sound pressure is high.
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A study of influences of the in situ surface impedance measurement technique [DAGA 2008 (Dresden)]
M. Nosko, E. Tijs and H.-E. de Bree
[A]
The PU in situ surface impedance technique allows free field non destructive acoustic testing to be done on small samples without the need for an anechoic room or Kundt's tube. Thus, due to its ease, it can be expected that the number of people using this method outside the traditional laboratory settings will increase. This makes the robustness of both the calibration and the actual measurement for relatively untrained people in real life testing situations an issue.
In this paper the robustness of the method is tested in various realistic acoustic and climatological conditions. For the sake of comparison, a type of polyurethane foam is compared using the Kundt's tube and PU free field method, showing Kundt's tube values to differ from real values.
In a series of measurements it is shown why this deviation occurs and why the in situ surface impedance method performs well.
-
A single broad banded 3D beamforming sound probe [DAGA 2008 (Dresden)]
H.-E. de Bree, T. Basten and D. Yntema
[A]
Traditional beam forming arrays have acoustic limitations regarding low frequency sensitivity, dynamic range and mirror sources. The high number of data channels is often a practical and/or financial problem.
In this paper a 3D sound probe is used that measures the 3D acoustic particle velocity vector and the sound pressure in one single acoustic point. It will be demonstrated that with one single 3D sound probe the aforementioned limitations can be overcome.
With relatively straightforward signal processing techniques, the acoustic data obtained can be transformed in such a way that the 3D probe behaves like a beamforming system.
Such a compact system is broad banded, has a high dynamic range, is not affected by mirror sources.
The theory will be explained and experimental results presented.
de Bruijn, W.
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Audio-Visual Experiments on a Life-Size Videoconferencing System Combining Spatialized Audio and 2D Video Projection [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
W. de Bruijn and M.M. Boone
[A]
Spatialized reproduction of audio can in general greatly enhance the feeling of 'presence' for an audio-visual system such as a life-size videoconferencing system.
A very realistic spatialized audio reproduction, including a realistic reproduction of acoustic source distance, can for instance be obtained with the technique of Wave Field Synthesis. When such a sound reproduction technique is combined with conventional 2D video projection, this has effects on the resulting audio-visual experience of observers, which are not very easy to predict because of the complicated mechanisms of audio-visual interactions that are involved. Also, not all these effects are necessarily positive. Specifically, a mismatch between perceived auditory and visual source directions may occur for observers that are not in the ideal viewpoint of the 2D video projection.
This paper presents a series of subjective experiments that have been carried out to investigate these effects in the context of a life-size video conferencing system. Issues that were investigated include the need for vertical source resolution, correspondence of auditory and visual source positions, audio-visual source identification and overall impression of 'realism' of the audio-visual reproduction.
Results show that the non-identical perspectives of the audio and video reproductions indeed have a significant influence on subjects' evaluation of the total system and care has to be taken in the design of such audio-visual systems to avoid problems. A simple way to avoid severe problems is presented as well.
de Cássia Cordeiro Nogueira, R.
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Sensibility Studies in Airport Noise: Linear Approach [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
R. de Cássia Cordeiro Nogueira, T. Cerqueira Revoredo and J.G. Slama
[A]
This paper presents the methodology used in Aircraft Noise Sensitivity Studies developed by the Environmental Acoustics Group of COPPE/UFRJ for INFRAERO, the company which manages 66 of the biggest Brazilian airports.
Five critical airports, considering the environmental noise impact, had been selected in a previous stage considering the number of people exposed to a level superior to 65dB(A) and the area contained in the curve DNL=65dB(A).
For the noise sensitivity studies, the cost function used was the area contained in the curve DNL = 65dB(A). The airport parameters adopted for the studies are the number of night and day movements for Chapter 2 and Chapter 3 (or chapter 4) airplanes [3].
The relative sensitivity coefficients had been determined studying the variations of the curves areas versus the variation of the airports parameters.
The results of this work will be used to help decisions on the management of the airports, regarding the noise matter.
The softwares used to determine the noise curves (Footprints) were the Integrated Noise Model (INM), HNM (Heliport Noise Model) and the NMPLOT.
De Coensel, B.
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The Temporal Structure of the Urban Soundscape [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
D. Botteldooren, B. De Coensel and T. De Muer
[A]
Noise annoyance and sleep disturbance are often used to assess the quality of the urban sound environment. Recently a more holistic approach including positive and negative aspects as well as other than the residential function of the urban environment has gained renewed interest. The label 'urban soundscape' is often used to refer to this approach. Research towards quantification of the acoustical descriptors of the urban soundscape is however still in an early stage. Loudness and sound quality measures have been suggested. The longer time scale has attracted much less attention. This paper draws on the analogy to music to propose an indicator for studying the temporal structure of the urban soundscape. Sound level dynamic as measured by the difference between event levels and background noise give a first indication. The sequence and grouping of acoustic events will be shown to add substantial information to the assessment. It is proposed to investigate this temporal structure by analyzing the spectrum of loudness fluctuations over a several minute period. It is known that this spectrum shows a typical 1/f structure for most musical genres. This gives us a hint for interpretation. The main focus is on the temporal structure generated by road traffic and road traffic flow management. The link to underlying self-organized criticality, a quite common feature is natural systems that generates 1/f-like noise, is drawn.
De Doncker, R.
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Bewertung der Geräuschqualität von Geschalteten Reluktanzmaschinen durch psychoakustische Größen [DAGA 2005 (München)]
S. Fingerhuth, K. Kasper, M. Klemenz, J. Fiedler, M. Vorländer and R. De Doncker
[A]
Geschaltete Reluktanzmaschinen (GRM) sind aus Kostengründen (Fertigung und Wartung) eine interessante Alternative zu anderen elektrischen (bürstenlosen) Maschinen. Die Geräuschentwicklung von GRM ist das größte Hindernis für ihre weitere Verbreitung in der Industrie. Die Geräusche entstehen bei langsamen und mittleren Drehzahlen vor allem wegen der impulsartigen elektromagnetischen Kräfte in der Maschine und bei hoher Drehzahl auch durch aerodynamische Prozesse.
In dieser Arbeit soll gezeigt werden, inwiefern die Lästigkeit des Geräuschs einer GRM durch psychoakustische Größen (Lautheit, Rauigkeit, Schärfe, Tonhaltigkeit, usw.) erklärt werden kann. Dazu wird ein Hörversuch mit anschließender multiplen Regression durchgeführt. Als Stimuli dienen Aufnahmen von GRM unterschiedlicher Leistung und Größe in verschiedenen Betriebspunkten. Die Ergebnisse sollen letztendlich ermöglichen, Maßnahmen zur Geräuschoptimierung von GRM (Änderung der Steuerungsverfahren oder der Maschinengeometrie) gehörrichtig zu bewerten.
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Vergleich von subjektiver und berechneter Tonhaltigkeit bei Geschalteten Reluktanzmaschinen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
S. Fingerhuth, K. Kasper, M. Vorländer and R. De Doncker
[A]
In dieser Arbeit wird die subjektiv bewertete Tonhaltigkeit mit einer berechneten Tonhaltigkeit verglichen. Als Geräuschquelle dienten Aufnahmen und synthetisierte Signale einer Geschalteten Reluktanzmaschine (GRM ca. 2.7kW) welche in mehreren Arbeitspunkten mit unterschiedlichen Steuerungsansätzen betrieben wurde.
Die Geräuschentwicklung ist ein Nachteil dieses Maschinentyp, welcher ansonsten in vielerlei Hinsicht effizient und kostengünstig ist. Jeder Statorpol einer Geschalteten Reluktanzmaschine wird mit pulsartigem Strom gespeist. Vor allem beim Abschalten der Stromphasen entstehen impulsartige Kraftstöße am Stator, welche üblicherweise als deutlich hörbare (komplex harmonische) Töne abgestrahlt werden.
Die berechnete Tonhaltigkeit (nach DIN45681 von März 2005 und Prominence Ratio) und andere psychoakustische Größen wurden mit der mittels Hörversuchen gewonnenen subjektiven Bewertung der Tonhaltigkeit und der Geräuschqualität verglichen.
de Greve, B.
-
Street Canyons and Quiet Side: Comparing FDTD Simulation and Engineering Models [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
T. De Muer, T. van Renterghem, B. de Greve and D. Botteldooren
[A]
Recently, the impact of having access to a quiet side of the building on the perceived quality of the living environment has been pointed out. Ongoing studies aim at quantifying the effect of such a quiet area. In the urban environment continuous rows of houses screen sound propagation efficiently thus creating these quiet places. At the same time sound sources get enclosed in so called street canyons having their own particular acoustic features. Finite difference time domain (FDTD) numerical models for sound propagation in background flow, sometimes also referred to as Linearized Euler models (LEE) are perfectly suited to account for the important determinants of the quiet-side sound field (diffraction, wind induced refraction, turbulent scattering, and diffuse reflection on façade roughness). However, their demand on computer power limits their use to rather simple geometry and makes them unsuitable for modeling cities or parts of cities. Engineering models such as ISO 9613 or the more recent Nord 2000 are far more appropriate for this purpose. The paper presents a number of street-canyon-and-backyard test cases for which engineering models are evaluated by comparing the attenuation they predict to the more detailed FDTD model. Guidelines for selecting parameters of the existing engineering models such as the required number of reflections taken into consideration are extracted. Suggestions for improving future engineering approaches are made.
de la Cruz Gutiérrez, J.P.
-
Automatic labelling of facial features [DAGA 2005 (München)]
J.P. de la Cruz Gutiérrez
[A]
Perception of both still images and moving objects is a highly
nonlinear perceptual phenomena, in particular, that of lipreading.
The problem comprise two fundamental stages: selecting a minimal
set of data features which represent most of data traits, and
opting for an algorithm able to learn nonlinear and changing
relationships between those. This paper presents a biologically
inspired approach to the case of speechreading, based on wavelet
transform, estimation of optical flow and the concept
self-organizing maps (SOM). SOM is a neural network model able to
automatically categorize input data, extracting its most
meaningful characteristics through a nonlinear and quickly
converging process. The mapping from feature space into neural
layer is ordered, meaning that spatial distribution of categories
respond to similarities in terms of some metric defined in the
feature space. Therefore, the utility of this approach is twofold:
it gives us a better understanding on our data and can be used as
a an stage in a multimodal system in conjunction with other
techniques, like HMM. Moreover, a real-time implementation of such
algorithm is feasible, since fast implementations for each of the
elements already exist and have been thoroughly tested.
de la Fuente, M.
-
Messung kopfbezogener raumakustischer Parameter mit Mikrophonarrays [DAGA 2000 (Oldenburg)]
J. Becker, M. de la Fuente and M. Sapp
[A]
In der Raumakustik ist die Messung zahlreicher raumakustischer Parameter zur Erfassung der Akustik eines Saales üblich. Insbesondere zur Ermittlung der räumlichen Schallfeldeigenschaften wie ASW, LEV, Seitenschallgrad oder Raumeindrucksmaß sind Messungen mit Mikrophonen verschiedener Richtcharakteristik oder Messungen mit Kunstköpfen nötig. Das wiederholte Messen an einer Empfangsposition mit verschiedenen Empfängern stellt dabei eine nicht zu unterschätzende Vergrößerung des Meßaufwandes und eine Verlängerung der Meßzeit dar. Eine Vereinfachung des Meßverfahrens ist daher aus Zeit und Kostengründen erwünscht. Mehrkanalige Mikrophonarrays bieten die Möglichkeit, sowohl raumakustische Parameter mit ungerichteten messenden Mikrophonen zu ermitteln, als auch auch Größen welche Mikrophone mit Richtcharakteristik benötigen, zu bestimmen. Dieser Beitrag befaßt sich mit der Messung von kopfbezogenen raumakustischen Parametern wie dem IACC mit Hilfe von Mikrophonarrays. Es wird ein neuer Optimierungsalgorithmus vorgestellt, der iterativ für eine vorgegebene Anzahl von Mikrophonen die optimale Position ermittelt. Als Eingangsdaten dienen hierbei die für die Horizontalebene bestimmten Außenohrübertragungsfunktionen eines Kunstkopfes. Durch den Optimierungsalgorithmus wird die Geometrie des Arrays spezifisch an die Außenohrübertragungsfunktionen des jeweiligen Kunstkopfes angepaßt. Die ''simulierten'' Außenohrübertragungsfunktionen werden mit den AOÜFs dreier verschiedener Kunstköpfe verglichen. Die Auswertungen raumakustischer Parameter von Messungen mit Mikrophonarray und Kunstköpfen werden für verschiedene Räume vorgestellt.
de Langhe, K.
-
Energy Finite Element Analysis of the NASA Aluminium Test-Bed Cylinder
K. de Langhe, N. Vlahopoulos and G. Zhang
[A]
A formulation was developed in the Energy Finite Element Analysis (EFEA) for modeling the vibration of cylindrical structures with periodic axial and circumferential stiffeners. Appropriate power transfer coefficients are computed from the values of the propagation constants. The joint matrices of the EFEA formulation are computed based on the power transfer coefficients derived from periodic structure theory. EFEA analyses are performed for the NASA aluminum test-bed cylinder and simulations are compared to experiments. Excitation is applied on the test-bed cylinder by four shakers and the vibration is measured at forty bays formed by axial and circumferential stiffeners. The EFEA results are compared successfully to test data between the 1/3 octave bands of 315Hz to 6,300Hz. [Work sponsored by NASA Langley Structural Acoustics Branch]
-
Combining an EBEA with an EFEA for Computing Airborne Noise Inside a Flexible Structure due to an Exterior Acoustic Source
K. de Langhe, N. Vlahopoulos and G. Zhang
[A]
The Energy Boundary Element Analysis (EBEA) has been utilized in the past for computing the exterior acoustic field at high frequencies (above
400Hz) around vehicle structures and numerical results have been compared successfully to test data [Wang, et. al. Journal of Sound and Vibration, Vol. 278, 2004; Wang, et. al. Internoise 2002]. The EFEA has been developed for computing the structural vibration of complex structures at high frequencies and validation has been presented [Zhang, et. al., Journal of Sound and Vibration, Vol. 282, April 22 2005; Zhang, et. al., Finite Elements in Analysis and Design, v 41, n 11-12, June, 2005; Wang, et. al., SAE Paper No. 2005-01-2372]. In this presentation the EBEA is utilized for computing the acoustic field around a complex structure from an external acoustic noise source. The computed exterior acoustic field comprises the excitation for the EFEA analysis. The structural vibration and the interior noise levels are computed, demonstrating how the EBEA and the EFEA can be combined in airborne noise applications for performing a complete vibro-acoustic analysis. [Work supported by ONR Code 334, SBIR program, TPOC: Dr. Luise Couchman]
-
Mobility Based Modeling for Mid-frequency Vibration Transmission
K. de Langhe
[A]
Structure-borne vibration transmission is often a major source of vehicle and machinery noise. Vibration isolation and damping treatments can be effective in reducing structure-borne noise, but may add unnecessary weight and cost if not properly designed. Simulation models make it possible to conduct trade-off studies and to develop optimum treatments. Finite element models can be used successfully at lower frequencies where global modes dominate the structural response. At mid and high frequencies where humans are most sensitive to intruding noise, finite element models become too large and other methods of analysis are more practical. At high frequencies, statistical energy analysis - SEA - is commonly used. SEA models are particularly useful for airborne noise transmission. SEA models can also be used at mid-frequencies where structure-borne noise is often dominant. However, the accuracy of these models at lower frequencies can be poor. This paper introduces a mobility-based approach for mid-frequency analysis of vibration transmission and structure-borne noise. The approach allows the dynamic system being studied to be divided into coupled substructures and acoustic spaces. Vibration and acoustic energy transmission between these coupled subsystems is then formulated in terms of the mechanical and acoustic mobilities of the subsystems. The accuracy of the mobility-based analysis is largely controlled by the accuracy of the mobility functions used to define the model. These mobility functions can be obtained from measurement, from finite element models, or in simple cases from analytical expressions. The paper concludes with an example of vehicle noise prediction.
-
The fast multipole Boundary Element Method: Breaking the high frequency barrier for acoustic simulation of large structures [DAGA 2008 (Dresden)]
R. Hallez, K. de Langhe and P. Segaert
[A]
In the last 15 years, the Boundary Element Method has proven itself as an extremely powerful and versatile tool for the numerical simulation of interior and exterior acoustic radiation problems in the automotive, aerospace and consumer electronics industries.
Although Acoustic BEM codes are attractive because they allow the re-use of existing structural surface meshes, the mathematical formulation leads to a dense matrix system of equations. The matrix inversion requires a number of operations that increases rapidly with node number N : with Order(N**3) for direct decomposition algorithms , with Order(N**2) for iterative decomposition algorithms. This imposes a practical upper frequency limit on the analysis of vibrating structures with large dimensions, e.g. full-size cars or aircraft fuselages, as the ''six-elements-per-wavelength'' rule leads to a computational bottleneck.
This presentation describes an innovative approach to the numerical formulation of the Acoustic Boundary Element Method : the Fast Multipole BEM method. Through the use of a multi-level grid scheme and multipolar expansions, this method only requires Order(N*logN) operations to resolve the matrix equations, a quantum jump in computational performance. The presentation will highlight the potential of the FMBEM algorithm by comparing computational statistics from a set of industrial cases.
De Muer, T.
-
The Temporal Structure of the Urban Soundscape [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
D. Botteldooren, B. De Coensel and T. De Muer
[A]
Noise annoyance and sleep disturbance are often used to assess the quality of the urban sound environment. Recently a more holistic approach including positive and negative aspects as well as other than the residential function of the urban environment has gained renewed interest. The label 'urban soundscape' is often used to refer to this approach. Research towards quantification of the acoustical descriptors of the urban soundscape is however still in an early stage. Loudness and sound quality measures have been suggested. The longer time scale has attracted much less attention. This paper draws on the analogy to music to propose an indicator for studying the temporal structure of the urban soundscape. Sound level dynamic as measured by the difference between event levels and background noise give a first indication. The sequence and grouping of acoustic events will be shown to add substantial information to the assessment. It is proposed to investigate this temporal structure by analyzing the spectrum of loudness fluctuations over a several minute period. It is known that this spectrum shows a typical 1/f structure for most musical genres. This gives us a hint for interpretation. The main focus is on the temporal structure generated by road traffic and road traffic flow management. The link to underlying self-organized criticality, a quite common feature is natural systems that generates 1/f-like noise, is drawn.
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Street Canyons and Quiet Side: Comparing FDTD Simulation and Engineering Models [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
T. De Muer, T. van Renterghem, B. de Greve and D. Botteldooren
[A]
Recently, the impact of having access to a quiet side of the building on the perceived quality of the living environment has been pointed out. Ongoing studies aim at quantifying the effect of such a quiet area. In the urban environment continuous rows of houses screen sound propagation efficiently thus creating these quiet places. At the same time sound sources get enclosed in so called street canyons having their own particular acoustic features. Finite difference time domain (FDTD) numerical models for sound propagation in background flow, sometimes also referred to as Linearized Euler models (LEE) are perfectly suited to account for the important determinants of the quiet-side sound field (diffraction, wind induced refraction, turbulent scattering, and diffuse reflection on façade roughness). However, their demand on computer power limits their use to rather simple geometry and makes them unsuitable for modeling cities or parts of cities. Engineering models such as ISO 9613 or the more recent Nord 2000 are far more appropriate for this purpose. The paper presents a number of street-canyon-and-backyard test cases for which engineering models are evaluated by comparing the attenuation they predict to the more detailed FDTD model. Guidelines for selecting parameters of the existing engineering models such as the required number of reflections taken into consideration are extracted. Suggestions for improving future engineering approaches are made.
De Roeck, W.
-
Predicting the Aerodynamically Generated Noise in 2D-Mufflers and its Far-Field Propagation Using a Combined LES/LEE Approach [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
W. De Roeck, W. Desmet and P. Sas
[A]
Mufflers are often installed in ducted flow systems to attenuate the noise generated by engines, fans, ... Under certain circumstances, however, they may become flow-excited noise generators rather than silencers. Up till now only limited research is related to the numerical computation of flow-induced noise in automotive muffler applications. In the present paper, a combined Large Eddy Simulation-Linearized Euler equations (LES/LEE) approach is used to predict the aero-acoustic source field and its far-field propagation. This approach is applied to predict the flow-induced noise in a 2D-muffler and to gain some insight in the noise generating mechanisms such as tailpipe and chamber resonances. An evaluation of different kind of source terms in the LEE and their effects on the generated sound field is presented. The acoustic near-field results are compared with LES-results to validate the different kinds of acoustic source terms and to evaluate the use of a combined LES/LEE approach to compute the generated sound field in a 2D-muffler. The acoustic far-field will be compared with acoustic analogy calculations based on the Ffowcs-Williams/Hawkings (FWH) analogy. The effect of the flow field on the propagation of acoustic waves will be investigated by comparing LEE-results that incorporate the flow field, with the FWH-results that assume a medium at rest.
de Roo, F.
-
Harmonoise WP 2 – Reference sound propagation model [DAGA 2003 (Aachen)]
F. de Roo and I. Noordhoek
[A]
The European 5th Framework project Harmonoise will deliver two types of noise prediction models: an engineering model for everyday use, based on fast algorithms, and a reference model that will be based on rigid acoustical theory. Because of this theoretical basis the validity of the reference model can be demonstrated for a large range of applications and will not be restricted to the range of parameter values that are covered by validation measurements. By combining the reference model with validation measurements a very solid calibration of the engineering model can be achieved. Beside this employment as a calibration standard the reference model may also be used to solve noise propagation problems that lie outside the validity range of the engineering model because of their physical complexity. The Harmonoise reference model will be based on a hybrid combination of 3 basic models: The Boundary Element Method (BEM); The straight ray model; The Parabolic Equation model (PE model). The model computations will take account of reflections against obstacles by performing multiple two-dimensional computations in several propagation planes. Lateral diffractions around obstacles will follow a path outside the propagation planes and may be taken into account with an estimative correction to the in-plane computations. While the reference model is expected to be finalised in spring 2004, the paper will give an up-to-the-minute report of on-going developments.
de Rosny, J.
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Time reversal imaging of noise sources inside a reverberant room [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
G. Ribay, C. Roux, J. de Rosny and M. Fink
[A]
In a reverberant room, the multiple reflected echoes make imaging of acoustical random sources difficult. In this talk, we give an original solution based on Time Reversal Principles. Basically, in a first step, the acoustic field due to a noise source is recorded by a set of microphones. In a second step, all the recorded signals are time-reversed and re-emitted by loudspeakers that now replace the microphones. We observe a strong enhancement of the mean intensity around the initial source position. In a first part, we highlight the formal link between time-reversal of pulsed and noise sources in reverberant media. Especially we deduce that the signal to noise ratio depends only on the number of pairs of microphone/loudspeaker for noise sources. Numerical simulations confirm these predictions. In a second part, we present experimental results performed in a 5*3*3 m and strong reverberant room. The intensity map of noise acoustic sources with a working bandpass of [100 3000] Hz has been performed. The same experiment has been carried out with two coherent or incoherent sources. Moreover, the frequency dependence of the resolution obtained with this technique is studied. Finally, we focus on the SNR with respect to the bandpass and central frequency.
-
Field flucuation spectroscopy in a reverberant cavity with moving scatterers [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J. de Rosny and C. Debever
[A]
In this talk, we report a study of transient ultrasonic waves inside a strong reverberant cavity filled with moving scatterers. In such a system, the scatterers motion induces field fluctuations. In a recent paper, based on a diffusive model, de Rosny et al. (PRL 2003) show that the elastic mean free path and the dynamics of the scatterers govern the field fluctuations. In this talk we go further by also taking into account the inelastic (absorbing) part of the scattering process. Hence ultrasonic reverberant cavity provides a new and simple tool in order to estimate the inelastic and elastic total cross sections of one or several scatterers. We have successfully applied this technique to spherical (
20mm diameter) scatterers made of different materials (steel, gelatine, Ureol, ...). These experiments are performed inside a 1.5 litre reverberant water tank at 900kHz central working frequency.
de Vos, P.
-
Harmonoise, ein Rechenprogramm für Europas Strassen- und Schienenlärm [DAGA 2003 (Aachen)]
P. de Vos
[A]
Die Europäische Richtlinie zur Umgebungslärm von Strassen- und Schienenwegen verlangt daß Mitgliedstaaten ab 2007 nach einem standardisierten Verfahrn Lärmkarten zu Verfügung stellen. Die dazu benötigte Schallausbreitungsberechnung soll standardisierte Ermittlung der uniformen Dosisgröße ermöglichen. Das Projekt Harmonoise, das im Jahre 2001 angefangen wurde, 3 Jahre dauert und wo 19 Institute aus 9 Staaten sich beteiligt haben, soll neue Methoden zu dieser Ermittlung entwickeln. Um eine hohe Akzentanz der zukunftigen Benutzer zu erreichen, wird einerseits eine möglichst große Genauigkeit, andererseits eine flexibele Anwendbarkeit angestrebt. Eine wesentliche Trennung der Modellierung der Quelle und der der Schallausbreitung soll bewirken daß eine bessere Anpassung an z.B. Abnamemessungen erreicht wird und das die Schallemission der Quelle durch eine Parametervorstellung erfolgt, was in Zukunft die Wirksamkeit von Lärmaktionsplänen leichter vorhersagen lassen soll. Außerdem wird er möglich, ein allgemeines Modell zur Schallausbreitung zu definieren, das auch für nicht im Projekt betrachtete Quellen wie Flugzeuge, Schiffe und Industriequellen angesetzt werden kann. Es wird ein allgemeiner Überblick des Projektes sowie die ersten Ergebnisse vorgestellt. Anschliessend folgen weitere Vorträge die mehr detailliert über die einzelnen Arbeitspakete und deren Fortschritte berichten werden.
-
Der Weg zur leisen Eisenbahn-Stahlbrücke in Deutschland [DAGA 2005 (München)]
P. de Vos
[A]
Stahlbrücken mit direkten Schienenbefestigung stellen im Eisenbahnbereich wichtige Quellen von Lästigkeit dar. In den Niederlanden wurde eine grosse Anzahl von Stahlbrücken von stark unterschiedlichem Entwurf gemessen und anschliessend modelliert. Daraus hat sich ein gutes Verständnis ergeben für das Verhalten einzelner Quellen: Rollgeräusch im Rad/Schienenbereich, Körperschalldämmung der elastischen Zwischenlage und Auswirkung auf die Schienenschwingungen, sowie Anregung und Abstrahlung der einzelnen Brückenteilen. Mit diesen Kenntnissen wurde ein Standard-Entwurf für eine leise und sehr instandhaltungsfreundliche Brücke entwickelt, die sich inzwischen in verschiedenen Anwendungen bewährt hat. Die Brücke ist insgesamt Zugverkehr gleichlaut wie die freie Strecke mit Schotteroberbau. Durch die neulich erhaltene EBA Zulassung liegt der Weg zur weiteren Anwendung im Deutschen Bahnbereich offen.
de Vries, D.
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Zur Kombination von Wellenfeldsynthese mit monoskopischer und stereoskopischer Bildwiedergabe [DAGA 2005 (München)]
F. Melchior, S. Brix and D. de Vries
[A]
Das an der TU Delft entwickelte Prinzip der Wellenfeldsynthese
ermöglicht die natürliche und räumliche Reproduktion von Schallfeldern
für einen großen Wiedergabebereich. Das generierte Schallfeld erlaubt
es, für eine große Zahl von Zuhörern einen ihrer Position entsprechend
korrekten Klangeindruck zu erzielen. Diese Eigenschaft bietet völlig
neue Möglichkeiten bei der Entwicklung von zukünftigen audiovisuellen
Systemen. Vorraussetzung ist jedoch eine genaue Kenntnis des
Zusammenwirkens von räumlicher Tonwiedergabe mittels Wellenfeldsynthese
und monoskopischer bzw. stereoskopische Bildwiedergabe.
Dieser Beitrag liefert eine Zusammenfassung bisheriger Untersuchungen
zur Wahrnehmung bei der Kombination von Wellenfeldsynthese mit
Bildwiedergabe für unterschiedliche Applikationen. Weiterhin
werden erste Ergebnisse zur Kombination von Wellenfeldsynthese mit
stereoskopischer Bildwiedergabe vorgestellt.
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Simulationsumgebung für Mikrofonarrays in der Musikaufnahme [DAGA 2006 (Braunschweig)]
D. Oschlies, B. Albrecht, F. Melchior and D. de Vries
[A]
Der Einsatz von Mikrofonarrays in der Musikaufnahme ist derzeit wenig erforscht. Problematisch - im Gegensatz zu bekannten Anwendung von Empfängerarrays .z.B. im HF-Bereich - ist hier vor allem das gewünschte konstantes Arrayverhalten über einen in der Größenordnung sehr großen Wellenlängenbereich. Die hohe erreichbare Richtwirkung eines Mikrofonarrays bei linearem Frequenzgang erlaubt zum einen eine Alternative zur klassischen Stützmikrofonierung, zum anderen kann das Schallfeld z.B. für die objektorientierte Audiowiedergabe analysiert werden.
Betrachtet wird ein lineares logarithmisches Array, welches prototypisch an der TU Delft entwickelt wurde. Eine hierfür an der TU Ilmenau erstellte Simulationsumgebung ermöglicht den virtuellen Entwurf und Einsatz eines solchen Arrayaufbaus.
Dabei bieten verschiedene Simulationsebenen einen visuellen und akustischen Eindruck vom zu erwartenden Arrayverhalten. Durch die Vorgabe beliebiger Parameter können die Auswirkungen von Parameteränderungen und Fehlern simuliert werden. So lässt sich z.B. als wichtige Zielgröße die Richtwirkung im Nah- und Fernfeld darstellen. Zur akustischen Kontrolle kann schon während der Planung eine Quelle virtuell in der Ebene vor dem Array platziert werden. Komplexe und arbeitsintensive Tests mit realen Arrays werden somit erst dann notwendig, wenn alle simulierten Ergebnisse zufrieden stellend sind. Aus dem darstellbaren Verhalten lassen sich Rückschlüsse auf Entwurfsparameter und die notwendigen Präzisionen der praktischen Umsetzung ziehen. Ins besondere die Arrayausmaße bei gewünscht hohem Frequenzumfang sowie wie die Schärfe der zu erwartenden Richtwirkung sind dabei von Interesse.
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Extension of a WFS loudspeaker configuration with a ceiling array for 3D auralization – perceptual aspects [DAGA 2008 (Dresden)]
J. van Dorp Schuitman, D. de Vries and E. Leung
[A]
Most operational Wave Field Synthesis systems generate their sound fields through a loudspeaker array configuration in a horizontal plane, roughly matching the ear plane of the listeners. This way, 2D acoustic wave fields can very well be (re)produced. When, however, a 3D environment (e.g., a concert hall) should be auralized, the lack of the vertical dimension leads to serious perceptual complaints. In a hall occupied with a well-dressed audience, all reflections with non-zero elevation are highly damped, except the first-order ceiling reflections. Therefore, at TU Delft an attempt has been made to solve the problem by extending the rectangular array configuration in the horizontal plane with a ceiling array for reproduction of these first order reflections. Using various signals (noise, music, speech), it was investigated in how far this solution is effective, and how critical it is, from a perceptual point of view, to reproduce the mirror image source which represents a ceiling reflection in a physically correct way. Preliminary results - research is still in progress - indicate that the addition of elevated reflections is perceptually detected only when these are fairly strong relative to the direct sound, corresponding with a highly reflective ceiling in the hall to be auralized.
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On the perception of reflections from directive sources in binaural simulations [DAGA 2008 (Dresden)]
F. Melchior and D. de Vries
[A]
The directivity of a sound source is difficult to be perceived for a static listener in an anechoic environment or in case of a pure direct sound reproduction system. If the listener can navigate inside an auditory environment he can explore the directivity pattern of a source by moving the listening position. In case of a static listener only a difference in the source timbre itself can be perceived without effecting the impression of different directivity. To make the directivity of a source perceivable for a static listener, early reflections are required. In this study the importance of correct auralization of different reflection orders generated by a mirror image source model (MISM) using a directive source is investigated. A listening experiment has been carried out to grade the quality of different simulations. During the experiment the reflections only up to a certain order were auralized corresponding to the source directivity. The results are compared to a reference with correct simulation for all used orders. The paper presents the findings of the listening experiment and its implications for simulation of source directivity in terms of early reflections.
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Volumetric Reconstruction of Sound Intensity in Room Acoustics [DAGA 2008 (Dresden)]
A. Schlesinger, J.T. Fricke, P.N. Klink, A. Siegel and D. de Vries
[A]
A sound intensity probe is an excellent means in many fields of acoustics to track acoustical energy flow. In room acoustics this method is rarely applied in practise but is none the less appealing, e.g., to examine the timing and localization of scattered and diffracted reflections. Unfavourable are common single point measurements, which tend to lack a correct qualitative assessment in the ''early'', i.e., anisotropic sound field. The reason is attributed to the interference pattern in the scope of early reflections. Our work uses a scalable spherical array by which sound pressure is recorded on the surface of a sphere, using efficient spatial sampling. Based on near-field acoustical holography the sound-pressure is reconstructed on an equally spaced square grid. By calculating the pressure-gradient for each point of the lattice, the intensity vector is reconstructed inside a large volume. In a preliminary approach we simulated and measured the sound field of different rooms using the proposed volumetric intensity probe. The results show the feasibility of the method, exemplified in an application to enhance the insight into the staggering of early reflexions in room acoustics.
Debever, C.
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Field flucuation spectroscopy in a reverberant cavity with moving scatterers [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J. de Rosny and C. Debever
[A]
In this talk, we report a study of transient ultrasonic waves inside a strong reverberant cavity filled with moving scatterers. In such a system, the scatterers motion induces field fluctuations. In a recent paper, based on a diffusive model, de Rosny et al. (PRL 2003) show that the elastic mean free path and the dynamics of the scatterers govern the field fluctuations. In this talk we go further by also taking into account the inelastic (absorbing) part of the scattering process. Hence ultrasonic reverberant cavity provides a new and simple tool in order to estimate the inelastic and elastic total cross sections of one or several scatterers. We have successfully applied this technique to spherical (
20mm diameter) scatterers made of different materials (steel, gelatine, Ureol, ...). These experiments are performed inside a 1.5 litre reverberant water tank at 900kHz central working frequency.
Debus, J.
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Tumortherapie mit hochintensivem Ultraschall [DAGA 2003 (Aachen)]
J.W. Jenne, R. Rastert, G. Divkovic, P.E. Huber and J. Debus
[A]
Die Wirkung hochenergetischen Ultraschalls auf biologisches Gewebe wird in thermische und nicht thermische, bzw. mechanische Effekte aufgeteilt, wobei die nicht thermischen Effekte hauptsächlich von der Kavitation hervorgerufen werden. Diese beiden grundlegend verschiedenen Wirkungsweisen des Ultraschalls können in der lokalen Tumortherapie angewandt werden. Als besonders erfolgversprechend gilt die Therapie mit hochenergetischem fokussiertem continuous wave Ultraschall (HIFU, engl. High Intensity Focused Ultrasound). Aufgrund der exzellenten Fokussierbarkeit von Ultraschallwellen im Bereich von 1-10 MHz ist es hiermit möglich Gewebe vollkommen nicht invasiv, zielgenau im Körperinnern thermisch (55-90C) zu zerstören. Die Präzision ist hierbei so hoch, dass die Grenzschicht zwischen induzierter Koagulationsnekrose und nicht behandeltem Gewebe nur einige Zellschichten beträgt. Dieses Verfahren wird daher auch als Ultraschall Chirurgie (FUS, engl. Focused Ultrasound Surgery) bezeichnet. Für eine solche Therapie kommen grundsätzlich alle leicht durch Ultraschall zugänglichen Organe in Frage. Eine notwendige Voraussetzung einer erfolgreichen Therapie mit FUS ist ein effektives Therapiemonitoring, welches sowohl die Zielvolumendefinition, als auch die Beurteilung des Therapiefortschrittes und des Behandlungsergebnisses erlaubt. Zur Zeit erfolgt diese Überwachung mittels diagnostischen Ultraschalls und der Magnet Resonanz Tomographie (MRT). Seit einigen Jahren wird die Therapie mit hochenergetischem fokussiertem Ultraschall in mehreren klinischen Studien untersucht; hauptsächlich an benignen und malignen Prozessen der Prostata und Tumoren der Brust, aber auch an der Leber, der Blase und am Auge. Hierbei gibt es einige vielversprechende Ergebnisse, in denen diese Methode ihr klinisches Potential zeigen konnte.
Decker, F.
Declercq, N.
-
Numerical simulations of ultrasonic polar scans on single layered fiber reinforced composites [DAGA 2003 (Aachen)]
N. Declercq, J. Degrieck and O. Leroy
[A]
Numerous experiments have already been performed that show qualitatively that ultrasonic polar scans are a promising technique to characterize the stiffness properties of fiber reinforced composites. Whereas classical c-scans use normal incident sound on a large number of subsequent spots, a polar scan uses oblique incident sound under each possible angle on one single spot, to obtain information about the material under investigation. Extraction of the stiffness tensor from such polar scans can only occur if there exists a sophisticated model that can actually simulate such scans. Here, we present numerical simulations on single layered fiber reinforced composites as a first step towards complete simulations on multi-layered composites.
-
The extended model to simulate the Quetzal echo at the Mayan pyramid of Kukulkan at Chichen Itza in Mexico [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
N. Declercq, J. Degrieck, R. Briers and O. Leroy
[A]
It is well known that a handclap in front of the staircase of the pyramid produces an echo that sounds similar to the chirp of the Quetzal bird. This phenomenon occurs due to diffraction. There exist some publications concerning this phenomenon and even some first attempts are reported to simulate it. Recently, it has been shown [Declercq et al, J. Acoust. Soc. Am. 113(4), 2189, 2003] that it is possible to reproduce the echo by means of a simulation which is based on the theory of the diffraction of plane waves and which takes into account continuity conditions. The latter theory is the building block for a theory that tackles the diffraction of a spherical sound pulse. By means of these principles it is possible to simulate the echo following a handclap in front of the staircase. This paper shows results obtained by means of an extension of this model where also reflections on the ground in front of the staircase are taken into account. These results correspond better to reality than the previous results.
Decultot, D.
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Detection of the effect of the sulphido-reducing pathogenic bacteria by an ultrasonic method [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J. Abrehouch, B. Faiz, A. Moudden, R. Latif, D. Decultot and G. Maze
[A]
The sterilisation in the tinned foods aims at the wholesomeness and the bacteriological stability of foods.
The clostidium botulinum which is an sulfito-reducing anaerobic bacterium is choice in this work as a reference bacterium because of its strong heatproof.
The analyse by a microbiologic method entails sterilised material and very strict work conditions. Moreover these analyses are slow and expensive. Negative results obtained on samples subjected to an examination do not indicate that they are not entirely wholesome.
In this work, we utilise an ultrasonic testing to detect the effects of the sulfito-reducing anaerobic bacteria on foods.
The samples take place in a parallelepipedic tank. They are insonified by a short ultrasonic pulse. The reflected signal is detected and amplified, it is digitised by a numerical oscilloscope and transmitted to a computer by a IEEE 488 interface. These signals are treated by the computer to determine the viscoelastic parameters of the samples (phase velocity and attenuation). The evolution of these parameters as function of time allows us to know the different phases of the development of clostridium botulinum bacteria.
The results show also the effect of the bacterial charge on the evolution of different phases.
Deffarges, F.
Defrance, J.
-
Simple and multi-reflections using the PE method with a complementary Kirchhoff approximation [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
F. Aballea and J. Defrance
[A]
Sound impact of road and railway infrastructures are more and more severely regulated by European laws: acceptable thresholds in emission and reception are decreasing. This implies to develop propagation models able to take many phenomena into account at the same time (meteorology, uneven ground, impedances discontinuities...). The parabolic equation (PE) is one of the numerical methods used for sound propagation simulation in complex outdoor situations. It neglects backscattering. Even if this assumption is effective in many configurations, it does not allow to use PE for studies of acoustic wave propagation between a source and a receiver when an obstacle (rigid barrier, building) is located just before the source, or just behind the receiver. In those cases, energy reflected by obstacle is not negligible and results obtained with PE may be incorrect. This paper aims at presenting a new method able to integrate backscattering in GFPE (Green's Function Parabolic Equation method). In this approach a complementary Kirchhoff approximation is used by setting to zero the sound pressure above the vertical obstacle. Thus, new configuration as the multi-reflections can be studied with this new method. In order to point out the role played by backscattering, we first study a barrier located just behind a source. Then, comparison with BEM (Boundary Element Method) calculations is presented in the case of a simple reflection in homogeneous and inhomogeneous atmosphere. A more complex road traffic noise configuration made with two parallel barriers and meteorological effects is also studied. Results show that the complementary Kirchhoff approach seems to be promising.
Defreville, B.
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How Different Sources Fill the Soudscape. A Perceptive and Acoustical Approach [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
B. Defreville, C. Lavandier and M. Laniray
[A]
In order to assess urban soundscape, new indicators are developed. These indicators should characterize the perception of sound sources in urban environment : vehicles, human voices and bird's sings. Within the framework of this article, only indicators built on identification of the vehicles are presented.
5 minutes of an uninterrupted sound stimulus, recorded in urban environment, is presented to 20 listeners. A the end of the listening, the subject is invited to evaluate 3 aspects of source perception on a scale from 1 to 10. First, the ''pregnancy'' of a sound source is assessed as the importance which it takes in its environment. Secondly, the ''presence'' and at last, the ''proximity'' of the source.
A second auditive test is also proposed. 20 listeners hear the same 5 minutes sequence, cut into a serie of 20 stimuli of fifteen seconds each. After each 15 seconds sequence, the listener is invited to note the 3 same appreciations pre-cited.
At the same time, the search for data measuring the likeness and the level of the sound sources is developed. The likeness measure, built from the spectral and temporal characteristics of a standard vehicle in a urban displacement, is stored in real time. A gauge adapted to each type of source is used as a filter to store also in real time a temporal evolution of each source. Based on those curves, new relevant indicators are studied to optimize their correlations with the perceptive ''pregnancy'', ''presence'' and ''proximity'' evaluation of each type of source.
Degen, K.
-
Silent Railway Bridges [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
D. Stiebel, W. Behr, W. Brandl and K. Degen
[A]
The acoustic problems associated with railway bridges have been well known for a long time. When a train runs over a bridge, a noise can be heard to the side of and under the bridge. This noise is called 'bridge-hum'. This effect arises from the vibrations caused during the passage of the train being transmitted into the bridge structure via the rails and the track.
Vibrations are incited in the components of the bridge and consequently noise is emitted. This so-called 'secondary air-borne noise' is particularly distinct in the area of low frequencies.
Up till now, the noise problems associated with railway bridges have been dealt with primarily empirically and experimentally. In spite of the expenditure that has been invested in investigations in the last few years, the familiar noise-reducing measures have not been sufficient in many cases and there are hardly any specifications for the construction of low-noise bridge structures.
Particularly in view of the large variety of bridge designs, the approach adopted by Deutsche Bahn of an effective and cost-efficient combination of experimental investigations with simulations to produce the low-noise bridge is presented in the paper.
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Maßnahmen zur Reduzierung des Brückendröhnens [DAGA 2005 (München)]
D. Stiebel, W. Behr, W. Brandl and K. Degen
[A]
Die akustische Problematik von Eisenbahnbrücken beruht darauf, dass die Brückenkonstruktion während der Überfahrt eines Zuges sekundären Luftschall abstrahlt. Da diese zusätzlich zum Rollgeräusch auftretende Lärmkomponente als besonders störend empfunden wird, besteht großes Interesse an wirkungsvollen Maßnahmen zur Reduktion des Brückendröhnens.
Bei der DB AG wurden seit den 60er Jahren ausführliche Messungen zur Schallabstrahlung von Eisenbahnbrücken durchgeführt. Mit Hilfe dieser Untersuchungen wurden Maßnahmen entwickelt, die zur Reduktion des Brückendröhnens geeignet sind und bereits heute im Netz der DB AG zur Lärmvorsorge und Lärmsanierung eingesetzt werden. Ihr Einsatz wird sich voraussichtlich noch erhöhen, da Maßnahmen zur Reduktion des Brückendröhnens in der überarbeiteten Berechnungsvorschrift ''Schall 03'' berücksichtigt werden sollen.
Die durchgeführten Untersuchungen zeigten aber auch, dass die Messergebnisse nur bedingt von einem Brückentyp auf einen anderen übertragen werden können. Vor dem Hintergrund der heute vorhandenen Vielzahl von Brückentypen ist daher eine umfangreiche Optimierung der Maßnahmen mittels Messungen nicht möglich. Daher wurde im Jahr 2003 das DB-interne Projekt ''Leise Brücke'' gestartet, in dem die Schallabstrahlung von Brücken mittels einer Kombination von Messungen und Simulationen optimiert werden soll. Die Berechnung der Schwingungsanregung einer Brücke erfolgt dabei mittels eines Impedanzmodells (Programm RIM-B), die Simulation der Schallabstrahlung bei niedrigen Frequenzen mittels der Finiten-Elemente-Methode (Programme ANSYS und SYSNOISE) und bei hohen Frequenzen mittels Statistischer Energieanalyse (Programm AutoSEA2). Das Projekt wird bis Ende 2005 laufen.
Der Beitrag beinhaltet die Vorstellung und Diskussion der im Netz der DB AG eingesetzten Maßnahmen. Weiterhin soll mittels Vergleichen von Mess- und Simulationsergebnissen die Einsetzbarkeit der Simulation für die Reduktion des Brückendröhnens aufgezeigt werden.
Degrieck, J.
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Numerical simulations of ultrasonic polar scans on single layered fiber reinforced composites [DAGA 2003 (Aachen)]
N. Declercq, J. Degrieck and O. Leroy
[A]
Numerous experiments have already been performed that show qualitatively that ultrasonic polar scans are a promising technique to characterize the stiffness properties of fiber reinforced composites. Whereas classical c-scans use normal incident sound on a large number of subsequent spots, a polar scan uses oblique incident sound under each possible angle on one single spot, to obtain information about the material under investigation. Extraction of the stiffness tensor from such polar scans can only occur if there exists a sophisticated model that can actually simulate such scans. Here, we present numerical simulations on single layered fiber reinforced composites as a first step towards complete simulations on multi-layered composites.
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The extended model to simulate the Quetzal echo at the Mayan pyramid of Kukulkan at Chichen Itza in Mexico [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
N. Declercq, J. Degrieck, R. Briers and O. Leroy
[A]
It is well known that a handclap in front of the staircase of the pyramid produces an echo that sounds similar to the chirp of the Quetzal bird. This phenomenon occurs due to diffraction. There exist some publications concerning this phenomenon and even some first attempts are reported to simulate it. Recently, it has been shown [Declercq et al, J. Acoust. Soc. Am. 113(4), 2189, 2003] that it is possible to reproduce the echo by means of a simulation which is based on the theory of the diffraction of plane waves and which takes into account continuity conditions. The latter theory is the building block for a theory that tackles the diffraction of a spherical sound pulse. By means of these principles it is possible to simulate the echo following a handclap in front of the staircase. This paper shows results obtained by means of an extension of this model where also reflections on the ground in front of the staircase are taken into account. These results correspond better to reality than the previous results.
Dehé, A.
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FEM-unterstützte Netzwerksimulation kapazitiver Silizium-Mikrofonen [DAGA 2003 (Aachen)]
M. Füldner, A. Dehé, R. Aigner and R. Lerch
[A]
In dem überwiegenden Teil heutiger Produkte werden Elekret-Kondensatormikrofone eingesetzt, die aufgrund ihrer eingeschränkten Temperaturstabilität manuell gelötet oder über aufwendige Federkonstruktionen aufgebaut werden. Im Zuge fortschreitender Miniaturisierung steigt die Nachfrage nach mikromechanischen Silizium-Mikrofonen in Form kompakter SMD-Bauelemente. Zu deren Herstellung wird die hochentwickelte Silizium-Planartechnologie der Mikroelektronik zusammen mit speziellen Fertigungsverfahren der Volumen- und Oberflächenmikromechanik verwendet. Die Modellierung und Simulation der Mikrofone ist zur Optimierung und Abstimmung von Prozess und Design unerlässlich. Diese konstruktive Vorgehensweise verringert die Zahl der Entwicklungszyklen mit der zeit- und kostenintensiven Herstellung und Prüfung der Muster. Aufgrund der Komplexität des kapazitiven Mikrofons mit elektrischen, mechanischen und akustischen Feldgrößen ist eine einheitliche analytische Beschreibung nicht möglich. Numerische Simulationen am Gesamtsystem sind dagegen nur unter erheblichen Zeit- und Rechenaufwand realisierbar und für umfangreiche Parameterstudien nicht geeignet. Der vorgestellte Modellierungsansatz kombiniert Finite-Elemente Simulationen mit analytischen Näherungsrechnungen. Zunächst wird das Mikrofon in geeignete Teilkomponenten untergliedert und unter bestimmten Voraussetzungen durch konzentrierte Elemente dargestellt. Diese bilden ein analog elektrisches Netzwerkmodell des Mikrofons. Das Netzwerkmodell ist durch den modularen Aufbau einfach zu modifizieren und mit den Methoden der Netzwerkanalyse, etwa durch einen Schaltungssimulator, lösbar. Neuartige Membranformen mit federartigen Strukturen werden numerisch mit der Methode der Finiten-Elemente berechnet. Die Simulationsergebnisse bilden die Grundlage zur Ableitung neuer konzentrierter Elemente, die in das Netzwerkmodell integriert werden. Ergänzt um die elektrische Beschaltung liefert das Netzwerkmodell sowohl die frequenzabhängige Empfindlichkeit als auch das Rauschen der Mikrofone. Eingangsgrößen des Modells sind lediglich Material- und Geometrieparameter. Die experimentelle Überprüfung wird anhand von Messungen zur Eigenfrequenz und der Empfindlichkeit an realisierten Silizium-Mikrofonen durchgeführt.
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Mikromechanische Silizium-Mikrofone als SMD-Bauteile [DAGA 2003 (Aachen)]
A. Dehé
[A]
Die Entwicklung von Silizium-Mikrofonen wird nun schon seit Jahrzehnten verfolgt. Aber erst seit kurzem reift die dazu notwendige Technologie derart heran, daß Produkte in Sicht kommen. Bei Infineon Technologies wird die Technologieentwicklung von Silizium-Mikrofonen seit 1998 betrieben. Als traditioneller Mikroelektronikhersteller besitzt Infineon die Kapazitäten und das know how um Mikrofone in großem Volumen herzustellen. Dies ist notwendig um die interessanten Märkte für Mikrofone zu bedienen. Hier ist insbesondere der Telekommunikationsmarkt zu nennen. Aber auch die kleineren Applikationen wie Freisprecheinrichtungen im KFZ und Mikrofone für Hörgeräte sind von Interesse. Jede Applikation hat ihre speziellen Herausforderungen an die Mikrofone. Je nach dem kommen die folgenden Vorteile von Silizium-Mikrofonen mit unterschiedlichem Gewicht zum Tragen: Silizium-Mikrofone degradieren nicht mit Temperatur und mit der Zeit, so wie das bei Elektretkapseln der Fall ist. Deshalb können sie vorteilhaft in SMD-Gehäusen aufgebaut werden und mit Standard-Lötprozessen assembliert werden. Durch den Wafer/Los-Prozeß werden viele tausend Mikrofone parallel hergestellt. Dadurch können Exemplarstreuungen reduziert werden und Array-Anwendungen werden erschwinglich. Der Silizium-Prozeß erlaubt auch die Integration von Schaltungselektronik. Dies erweitert die Funktionalität der Bauteile. Silizium-Mikrofone haben bei geeigneter Gehäusetechnik das Potential deutlich kleiner zu werden als herkömmliche Elektretkapseln. Mit Silizium-Mikrofonen deren Membran nur 1mm Durchmesser aufweisen konnten schon hervorragende Eigenschaften demonstriert werden. Bei einer Spannungsversorgung von 2.5V wurden Empfindlichkeit von 14mV/Pa und äquivalente Eigenrauschpegel von 30dB(A) erzielt.
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Silicon Microphone Development at Infineon Technologies [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Barzen, M. Brauer, M. Füldner and A. Dehé
[A]
Within the framework of the nationally funded project ''Silicon Microphones for Array Applications''(BMBF 16SV1273), which started in Feb. 2001, Infineon Technologies AG has developed Silicon micromachined condenser microphones for applications in automotive and hearing aids.
The advantages of Silicon Microphones compared to electrets are their ability to sustain temperature in excess of 300C, their long term stability and their good reproducibility in terms of sensitivity and noise. These are important facts for precise matching of microphones in array solutions.
This paper will show how Silicon microphones are processed in a standard six inch CMOS fab. Innovative surface and bulk micromachining processes have been developed to realise the microphone functionality. Basically, the microphone consists of a thin poly-Silicon membrane electrode which has precise distance of about 2m to a highly perforated counter electrode. Monolithically integrated microphones as well as two chip solutions have been developed. Especially the hybrid integration opens up a wide spectrum of applications in terms of signal conditioning. Microphones have been realized with sensitivities of up to 30mV/Pa at 2.5V bias and without amplification. These microphones show superior noise equivalent sound pressures of only 25dB(A). With the aid of the developed simulation tools Infineon is nowadays capable of designing microphones to a given specification. Especially the surface mount device packages allow automatic manufacturing and reflow soldering of the devices.
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Simulation of acoustical and electrical Performance of Silicon Microphones [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Brauer, A. Dehé, M. Füldner and R. Laur
[A]
This paper presents a microphone model, which allows simulating acoustical and electrical behaviour. Furthermore the simulation results compare very well with measurements.
The model is based on a SPICE network comprehending the possibility to use it with different simulation tools like PSpice or Spectre. So the benefit is a surrounding area which is compatible with most circuit design areas and the acoustical behaviour can smoothly be integrated into the simulation. For example a complex circuit with integrated filters and amplifiers to analyse the microphone output signal can be simultaneously simulated with the acoustics to match a given specification.
The model includes the entire silicon microphone system with all subsystems like the acoustics, the mechanics, the mechanical-electrical transducer, the circuit including the parasitic capacitances and the housing of the microphone. The acoustical-mechanical simulation depends on the electromechanical analogy between mechanical, acoustical and electrical systems. Therefore it is possible to describe the sensitivity, the noise and particularly the signal-to-noise ratio considering the acoustical and electrical parts of the microphone.
The verification of the model with different bias voltages and various load resistors for the microphone capacity on the one hand and the modification of the sound inlet port on the other hand show an excellent agreement between simulation and measurement. Thus a variation of electrical or mechanical parameters is accurately considered in the model.
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Development of Directional Silicon Microphones [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Füldner and A. Dehé
[A]
In hand-free applications and hearing aids, microphones with directional characteristic are used for improved signal-to-noise-ratio. Basically there are two different approaches to separate a localized speech source from a noisy environment. Microphone arrays employ two or more omni directional microphones with electronic processing of the directivity-dependent time delay between the signals. For smaller devices, an acoustical phase-shifting element between two sound ports of a single microphone provides a directivity-dependent differential sound pressure.
This paper presents microphone packaging concepts in Surface Mount Technology, electro-acoustical modelling and measurement results of directional silicon microphones using a single-microphone approach.
Microphones on a PCB (printed circuit board) with premolded cap as well as microphones in a premolded package with metallic cap have been tested and optimized. The front sound port is a drilled hole in the bottom of the package below the microphone chip. The acoustical impedance of the rear sound port which specifies the needed phase-shift is adjusted by different damping materials and very small holes realized by chemical etching and laser cutting, respectively.
According to the formal analogy between mechanical, acoustical and electrical systems, an equivalent circuit representation of the directional microphone was composed. In this technique, mass, stiffness and damping are represented by electrical inductors, capacitors and resistors. The time delay between the signals entering the front and rear port was included by a transmission line element.
Based on the directional microphone model, the design of the rear port was optimized regarding its acoustical impedance, resulting in measured signal attenuations up to 19 dB at 1 kHz.
Dejaeger, L.
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In situ impedance and absorption coefficient measurements compared to poro-elastic simulation in free, diffuse or semi-statistical fields using microflown p-u probes [DAGA 2006 (Braunschweig)]
A. Duval, J.-F. Rondeau, L. Bischoff, L. Dejaeger, C. Morgenstern and H.-E. de Bree
[A]
Measuring impedance or absorption coefficient of noise treatment materials requires classically to cut flat samples or parts and to measure them in impedance tubes (for normal incidence), in semi-anechoïc rooms (for normal / oblique incidence) with p-p or p-u probes or in different reverberating rooms (for diffuse field) using reverberation time techniques. This task is cumbersome and often not possible regarding the quantities of materials necessary especially for the diffuse field measurements.
In order to cope with this problem, we have first developed a poro-elastic simulation technique to simulate diffuse field absorption coefficients from normal incidence impedance tube measurements that we correlate with small (Alpha Cabin) and big reverberating rooms measurements, showing very good results compared to the big reverberating rooms.
A second and new approach is to directly measure the incident and reflected energy with p-u probes that allow in situ intensity measurements in very high reactive fields like diffuse fields (due to its separated p and u channels). It leads to a direct characterization of the in situ absorption coefficients that we compare to the other techniques.
Dekeyrel, Y.
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Amsterdam Music Hall - Design of and validation measurements in a great pop music hall [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
K.-H. Lorenz, R. Metkemeijer and Y. Dekeyrel
[A]
''Heineken Music Hall - Design of and validation measurements in a great pop music hall''
Abstract
This lecture deals with an extraordinary hall: the Heineken Music Hall in Amsterdam.
This hall was designed for the main purpose of high-quality pop concerts for an audience of up to 5500 persons and its acoustic properties have become widely admired since its opening.
Because most of the events planned in the hall make use of PA systems, a low reverberation level and low reverberation time in all frequencies, even the lowest, was required as well as sufficient diffusion. The design used a certain philosophy: to create an acoustic environment close to free field conditions.
This requires extreme measures to control the absorption, diffusion and reverberation properties especially at low frequencies. Thus special absorption and diffusion elements for the walls and the ceiling had to be designed.
Measurements of the designed absorber construction were performed during the construction of the hall. After its completion impulse response and reverberation measurements were taken in the hall to evaluate the acoustic properties. It proves that the desi
Del Galdo, G.
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Holographische Modalanalyse mit skalierbarem Kugelarray [DAGA 2007 (Stuttgart)]
A. Schlesinger, G. Del Galdo, B. Albrecht, S. Husung, J. Lotze, H.-P. Schade and M. Haardt
[A]
Das Problem der Modalanalyse in der raumakustischen Praxis ist der geringe Informationsgehalt aus punktuell vorgenommenen Messungen der Raumimpulsantwort. Grund dafür ist die orts- und quellenabhängig hohe Varianz der zu erfassenden Schallfeldgrößen.
Die richtungsbezogene raumakustische Untersuchung wird möglich durch ein skalierbares Ein-Mikrophon-Array. Dieses tastet durch Mehrfachmessung eine Kugeloberfläche ab und bildet so ein ''virtuelles'' Kugelarray.
Dieses Analyseverfahren bietet Vorteile gegenüber den heute verbreiteten und standardisierten Messmethoden, welche den Raum nur an einzelnen Positionen aufmessen und nach Mittelung der Messergebnisse oftmals nur allgemeine Beurteilung der Raumakustik ermöglichen.
Mit Hilfe von Oberflächen-Arrays kann das Eigentonnetz im modalen Frequenzbereich sichtbar gemacht und quantifiziert werden. Bestimmt durch die obere Grenzfrequenz des modal charakterisierten Schallfeldes, allgemein als Schröderfrequenz bekannt, werden die Messpositionen skaliert und eine Kugeloberfläche räumlich abgetastet. Die Extrapolation des Schallfeldes im Gültigkeitsbereich der Array-Anordnung wird durch Reihenzerlegung des Schallfeldes in Sphärische Harmonische und Multiplikation mit Sphärischen Besselfunktionen im zugehörigen Fourierraum erreicht. Auf Grundlage des extrapolierten Schalldrucks wird eine holographische Bildgebung des Schallfeldes vorgenommen.
Die akustische Planung und Analyse kritischer Räume, vor allem im tieffrequenten Bereich, ist mit dem vorgestellten Ansatz über ein Raumvolumen exakt quantifizierbar.
Erste Simulationen und experimentelle Messungen haben die theoretischen Annahmen und die praktische Anwendbarkeit des vorgestellten Messverfahrens nachweisen können.
Delb, V.
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Akzeptanz von baulichen Lärmschutzmassnahmen entlang von Eisenbahnlinien [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J. Hauenstein, V. Delb, M. Burkhardt, F. Fischer and T. Meloni
[A]
The principal purpose of noise control measures is the reduction of harmful or annoying effects of sound. We assume the noise barriers being accepted if the noise reduction undershoots the value that can be expected based on the well-known dose-effect relationship. A telephone research done in 1999 focused primarily on noise along Swiss roads. It showed that the acceptance towards noise control measures was mainly determined by their acoustic effectiveness and the remaining noise exposure.
The goal of a second study was to compare those results with the situation along railway lines. 169 residents have been interviewed in May 2003. As a case example Rheinfelden (20 km east of Basel) was chosen where noise barriers of two to three meters height were realised. Furthermore, Eiken, which is situated at the same railway line, was chosen as a control group with similar noise emissions but with no barriers.
It could be confirmed that the acceptance of noise control measures is mainly determined by the remaining noise exposure. However, the acoustic effectiveness of a noise barrier has no significant impact on the acceptance. This is probably because of the relatively poor average noise reduction of 5 dB for the buildings adjacent to the railway line. In addition, following the study of 1999 and a German investigation of road noise control measures, we examined whether the fact that there is a noise barrier reduces the subjective annoyance. This so-called ''barrier bonus'' could not be confirmed in Rheinfelden. However, a certain tendency is recognisable.
Delerue, O.
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Binaural rendering assessment in the context of augmented reality
O. Warusfel, O. Delerue and I. Viaud-Delmon
[A]
The paper presents recent work undertaken on binaural rendering in the context of the European project LISTEN, dedicated to augmented reality (AR) and museum applications. Thanks to wireless technology applied to audio transmission and tracking systems, binaural synthesis, up to now confined to laboratory contexts, may be applied to create large scale immersive and interactive virtual sound scenes. In these applications, the visitor, equipped with motion-tracked wireless headphones, explores a real space seamlessly augmented by an interactive audio content. The virtual sound scene, composed of sound sources disseminated in the space and of associated room effects, is rendered using binaural synthesis, the only technique allowing fully controlled localization cues.
The paper reminds the different implementation approaches for binaural rendering and the remaining issues often commented in the litterature, such as the front-back localization ambiguity and the need for an individual morphological adaptation. However, the introduction of the 3D sound modality in augmented environments highlights the need for a better understanding of multi-sensorial integration mechanisms, since the context involves user's navigation and perception-action mechanisms linked to auditory versus idiothetic interactions. Moreover, augmented reality also allows the use of non physical or realistic laws, when modelling distance effects, auditory perception field or room reflexions. Therefore, conventional localization performance tests, usually applied for assessing binaural rendering quality, should be replaced in a multimodal scheme focusing on the congruence of the virtual world and on the user's ability to fulfil a navigation task or to build a cognitive spatial map of the proposed world.
Delfs, J.
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Simulation von Hinterkantengeräusch mit dem CAA-Störungsverfahren PIANO des DLR [DAGA 2003 (Aachen)]
M. Lummer, T. Lauke and J. Delfs
[A]
Die Wechselwirkung von strömungsmechanischer Turbulenz mit Hinterkanten von Tragflügeln ist ein wichtiger Mechanismus der Schallerzeugung an Verkehrsflugzeugen. Eine Möglichkeit zur Berechnung dieser Schallfelder bietet die Aufteilung des Strömungsfeldes in mittlere Strömung und turbulente sowie akustische Schwankungen. Das mittlere Strömungsfeld kann dann mit den Reynolds-gemittelten Navier-Stokes Gleichungen (RANS) berechnet werden. Die turbulenten Schwankungen lassen sich durch ein statistisches Modell annähern und die akustischen Fluktuationen ergeben sich als Lösung von linearen oder nichtlinearen Störungsgleichungen. Der vorliegende Beitrag behandelt die Simulation des akustischen Feldes mittels der Lösung linearer und nichtlinearer Störungsgleichungen unter Verwendung eines mittleren RANS Strömungsfeldes. Da dies Problem nur schwach nichtlinear ist, werden die Details der turbulenten Grenzschicht vernachlässigt und nur die Wechselwirkung von Einzelwirbeln mit der Hinterkante von Tragflügeln untersucht. Es wird die Strömung um das Tragfügelprofil eines modernen Transportflugzeuges bei einem Anstellwinkel von 6 , Machzahlen zwischen 0:2 und 0:5 sowie Reynoldszahlen bis 1,6 x 10^ 6 betrachtet. Der Wirbel wird zu Beginn der Rechnung stromauf der Hinterkante eingesetzt und dann durch die mittlere Strömung über die Hinterkante konvektiert. In Nähe der Hinterkante wird durch die Wechselwirkung zwischen Wirbelstärke und geometrischer Inhomogenität ein Druckpuls erzeugt, der sich im mittleren Strömungsfeld ausbreitet. Die Auswertung des Drucksignales auf einem Kreis um die Hinterkante erlaubt dann die Berechnung der Richtungsabhängigkeit der Schallintensität. Für einen größeren Winkelbereich stromab der Hinterkante zeigte sich eine Abhängigkeit der Schallintensität von der vierten Potenz der Machzahl, was gut mit dem theoretisch erwarteten Verhalten übereinstimmt. Bei Berücksichtigung von nichtlinearen Termen ergaben sich unterschiedliche Schallintensitäten für positiv und negative rotierende Anfangswirbel.
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Numerical Investigation of Self-Excited Oscillations of a Generic Profile with CAA [DAGA 2005 (München)]
M. Sabanca and J. Delfs
[A]
Im Rahmen des BMBF Projektes AKUSIM wurden Schallquell- und
Schallausbreitungsmechanismen an generischen Profilen besteht aus Halbzylinder mit Durchmesser d und Heckkeil der länge l untersucht.
Die akustischen Schwankungsgrössen wurden mittels Störungsgleichungen
über einer zeitgemittelten Grundströmung (bestimmt aus RANS Gleichungen) simuliert. Der Hinterkantenwinkel hat einen Einfluss
auf die Ausbildung der instationären Wirbelstrukturen. Diesseits und jenseits eines kritischen Hinterkanntenwinkel Bereich konnten periodische, aber unterschiedliche
Wirbelcharakteristiken identifiziert werden, die zu unterschiedlich
starken Schallquellmechanismen aufgrund der Wechselwirkung der
Wirbelstrukturen mit der Profilhinterkante führen. Die Transition
zwischen den beiden tonalen Schallquellmechanismen erfolgt über einen Hinterkanntenwinkel Bereich, bei dem offensichtlich nichtperiodische Dynamik vorliegt. Die zwei periodische Wirbelabösungsformen können zwei charakteristischen Grundströmungsfällen zugeordnet werden: Im
ersten Grundströmungsfall legt die Strömung aufgrund der langen
Profilsehne l/d
3.75 im wieder an; im zweiten Fall ist sie voll abgelöst (kurze Profilsehne mit l/d 3.75). Bei abgelöster Grundströmung werden Wirbel alternierend abgeworfen (von Karmansche
Wirbelstrasse). Bei anliegender Strömung wird die Generierung von
Störwirbelstärke in der instabilen Grenzschicht durch die
Schallabstrahlung von der Hinterkante getriggert, d.h. die
Störwirbel der Profilober- und Unterseite sind gleichphasig. Bei einem bestimmten Abstand von Wiederanlegepunkt und Hinterkante wird dieser Rückkopplungsmechanismus ineffektiv. Die simulierten Dipolcharakteristiken der Schallabstrahlung stimmen mit der theoretischen Richtcharakteristik eines akustisch kompakten Profils überein. Der zeitliche Verlauf der Stördruckschwankungen wird sowohl mit experimentellen als auch mit den Vorhersagen des Lattice-Boltzmann Verfahrens von Achilles und Wilde verglichen.
Während dieser Untersuchung wurden die numerische Wandrandbedingung sowie numerische Filter zur Unterdrückung hochfrequenter artifizieller Lösungsanteile hinsichtlich des Einflusses auf die aeroakustische Simulationsgüte des Störungsverfahrens verbessert.
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Entwicklung einer neuartigen Laserschallquelle [DAGA 2006 (Braunschweig)]
F. Boden, J. Delfs and H. Buchholz
[A]
Die räumliche Ausdehnung und die Richtcharakteristik vieler in der Akustik verwendeter Schallquellen erweisen sich häufig als Problem. Zum Teil sind sehr große Abstände zwischen Schallquelle und Modell nötig um ein ebenes Wellenfeld zu erhalten. Außerdem beeinflusst die Geometrie der Quelle (z.B.: Lautsprechergehäuse) oftmals selbst die Messung. Sei es durch schädliche Rückreflexionen oder durch ungewünschtes Beeinflussen der Strömung im Falle aeroakustischer Problemstellungen. Versuche mit Knallkörpern weisen zumeist eine schlechten Reproduzierbarkeit vor und sind deshalb ebenfalls problematisch.
Aufgrund dieser Schwierigkeiten mit herkömmlichen Schallerzeugern wurde in der Abteilung Technische Akustik am DLR Braunschweig eine neuartige Laserschallquelle entwickelt, welche annähernd als eine Punktschallquelle angesehen werden kann. Hierbei wird mittels eines Laserstrahls ein Knall erzeugt, welcher sich als breitbandige Kugelwelle ausbreitet.Die neue Methode der Schallerzeugung birgt die Vorteile, dass sie ohne störende Geometrien im Messgebiet auskommt und keine Richtcharakteristik besitzt.
Der Vortrag soll einen kurzen Überblick über die prinzipielle Funktionsweise der Laserschallquelle geben und einige mögliche Anwendungen darstellen. Grundlegende Parameter, die zum Erzeugen des Knalls nötig sind sollen dabei ebenso betrachtet werden, wie die Charakteristik des entstehenden Schallfeldes.
Abbildung: Experimenteller Aufbau zur Erzeugung des Laserknalls
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Entwicklung lärmarmer Klimaanlagenrohrkomponenten [DAGA 2008 (Dresden)]
C. Spehr, L. Krenkel and J. Delfs
[A]
Der Passagierkomfort bei Verkehrsflugzeugen hängt in entscheidender Weise vom Innenlärm ab, dessen Hauptkomponenten im Reiseflug die Geräusche der Triebwerkstrahlen, der Rumpfgrenzschichtströmung und des Klimaanlagensystems sind. Im Rahmen der Zusammenarbeit des DLR mit Airbus soll die Fähigkeit zur Auslegung leiser Klimaanlagenrohrsysteme auf der Basis numerischer Simulation entwickelt werden.
Hierzu wurde das Projekt CoSiCab (Comfort and Silent Cabin) gestartet. Ein Ziel dieses Projektes ist es, die Berechnungsmethoden für die Vorhersage von Lärmentstehungsmechanismen und Lärmminderungsmaßnahmen zu verbessern. Aufbauend auf dem DLR eigenen CAA-Code (Computational Aeroacoustics) PIANO soll die Schallleistung von Klimaanlagenrohrkomponenten in beliebigen Einbausituationen auf rechnerischem Wege quantifiziert werden. Um für den industriellen Designprozess anwendbar zu sein, darf der Rechenaufwand den einer RANS (Reynolds Averaged Navier Stokes) Strömungssimulation nicht überschreiten. Die Ergebnisse dieser Rechnung werden durch Vergleich mit Messungen im Klimaanlagenrohrprüfstand validiert.
Ein weiteres Ziel des Projektes besteht darin, Kriterien für eine lärmarme Anlagenauslegung zu entwickeln. Hierzu werden in experimentellen Studien die signifikanten Strömungsparameter für die Vorhersage des Strömungslärms an Komponenten wie Rohrblende oder Krümmer bestimmt. Durch Variation der Geometrie dieser Komponenten und Variation der Vorturbulenz bei verschiedenen Anströmgeschwindigkeiten wurden Kenngrößen wie der auftretende Druckverlust an der Blende, die Zuströmbedingungen zur Blende sowie die abgestrahlte Schallleistung ermittelt.
Delgadillo-Holfort, I.
Dellea, N.
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Untersuchung auf LKW-sensible akustische Merkmale [DAGA 2005 (München)]
D. Bozzolo and N. Dellea
[A]
Die Entwicklung der von den Lastkraftwagen (LKW) verursachten Strassenlärmbelastung längs der schweizerischen Nord-Süd-Achse unter Einwirkung der flankierenden Massnahmen zur Entlastung der Strasse hängt sowohl von der effektiv erreichten Verlagerung des LKW-Verkehrs von der Strasse zur Schiene als auch von anderen Faktoren ab. Dies sind z.B. technische Fortschritte im Fahrzeugpark (Motor, Pneus), Belagsveränderungen (Abnützung, Einbau von lärmarmen Belägen), effektiv gefahrene Geschwindigkeiten, LKW-Verkehrsregelung (erlaubte Fahrzeiten), u.s.w.
Für das Monitoring dieser Entwicklung werden an insgesamt sechs Standorten entlang der A2 und A13 akustische Immissionen des Strassenverkehrs nahe der Quelle messtechnisch kontinuierlich erfasst (siehe auch Referat von M.Balmer, BUWAL.
Mit der vorliegenden Arbeit wurden ausgewählte akustische Messdaten untersucht, um Signalmerkmale herauszufinden, welche besonders stark auf den LKW-Verkehr reagieren. Somit wurden sowohl Aspekte berücksichtigt, welche mit den Emissionen der LKW korreliert sind, als auch Lärmbelastungen, welche eher mit der LKW-Verkehrsregelung verknüpft sind.
Durch Vergleich von Lärmspektren während der für LKW erlaubten Fahrperioden mit einem Referenz-Spektrum ohne LKW-Einflüsse (hergeleitet während ausgewählter Zeitfenster Nachts und am Sonntag) und unter Verwendung von theoretisch hergeleiteten Ausbreitungsdämpfungen (siehe auch Referat von K.Heutschi, EMPA), konnte für die vier untersuchten Standorte und jeweils beide Fahrrichtungen der akustische Beitrag der LKW mittels eines geeigneten Algoritmus aus dem gesamten gemessenen Verkehrsspektrum herausgefiltert werden.
Diese bei jedem Messort experimentell in Terzen ermittelten und normierten Immissionspegel der LKW und der übrigen Fahrzeugen erlauben somit die Vorhersage des Leq - Pegels und der Immissionsspektren bei jedem Verkehrsverhältnis. Abweichungen zwischen gemessenen und auf dieser Basis nachberechneten Immissionen können Langzeit-Veränderungen der massgebenden Parameter (Fahrzeugpark, Belag, ...) erkennen lassen.
Delville, J.
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Optimisation of correlation function models for statistical aeroacoustic noise prediction [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
P. Jordan, R. Wells, Y. Gervais and J. Delville
[A]
The use of statistical approaches for the prediction of acoustic radiation
from aeroacoustic systems generally involves modelling the
spatiotemporal correlation of some system parameter (velocity in the
case of unbounded flows, pressure in the case of systems containing
solid boundaires). An intrinsic limitation of all statistical approaches,
resulting from the low acoustic efficiency of aeroacoustic systems,
resides in the error incurred in modelling such quantities, as an error
which can be larger (by as much as an order of magnitude) than the
actual acoustic energy radiated. If such approaches are to have any
chance in the quantititive modelling of aeroacoustic noise, they need to be
extremely accurate.
In this work different analytical models are examined with a view to
accurately reproducing the true character of the temporal correlation of the
turbulence velocity components implicated in the generation of subsonic
jet mixing noise. These models are validated using Laser Dopler
Velocimetry measurements performed in the mixing layer of such a jet.
Subsequently, using Lighthill's formalism, the models are used to derive
expressions for the farfield sound intensity spectra, and these are
compared with acoustic measurements performed on the same jet.
This work was supported by the EU research program JEAN (contract no.
G4RD-CT-2000-00313).
Demany, L.
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Informational masking and pitch memory: Perceiving a change in a non-perceived tone
L. Demany and C. Ramos
[A]
Listeners were presented with 300-ms 'chords' of five synchronous pure tones, followed after a silence (0.5 - 8 s) by a single pure tone. The frequencies of each chord's components were selected randomly, but were constrained to be spaced by intervals of at least 6 and at most 10 semitones. In one experimental condition ('up/down'), the single tone following a chord was 1 semitone higher or lower than one of the chord's three intermediate components; on each trial, the corresponding component was selected randomly and the task was to indicate the direction in which its pitch was changed. In another condition ('present/absent'), the single tone following a chord was either identical to one of the three intermediate components or halfway in frequency between two components; the task was to indicate if the single tone was present in the chord or not. Performance was much better in the 'up/down' condition than in the 'present/absent' condition. Yet, an opposite trend would be expected if it was possible to hear out the individual components of the chords. The listeners typically reported that, in the 'up/down' condition, they could perceive pitch changes without perceiving the pitches which had changed. The 'up-down' task was not markedly more difficult when the chord and the following tone were presented to opposite ears than when both stimuli were presented to the same ear. These results provide strong evidence for the existence of pitch (or spectral) change detectors at a central level of the auditory system.
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Short-term memory for temporal envelopes
C. Moroni, L. Demany and C. Lorenzi
[A]
Short-term memory for the modulation frequency and intensity of sinusoidally amplitude-modulated (SAM) white noises was investigated in forced-choice discrimination experiments conducted with 4 listeners. The two stimuli presented on each trial lasted about 1.25 s and were separated by a variable delay D. Modulation frequency discrimination was assessed for an average frequency value of 8 Hz, with a fixed modulation depth of either 12 % or 100 %. Intensity discrimination was assessed for an average level of 75 dB SPL, using a modulation frequency of 8 Hz and a 100-% depth. In each case, a roving procedure was employed in order to minimize the influence of context coding. Initially, frequency and intensity discrimination thresholds [P(C)=0.75] were measured while D was fixed at 0.25 s. The corresponding physical differences (in % or dB) were then constantly presented at 6 values of D: 0.25, 0.5, 1, 2, 4, or 8 s. For both intensity and frequency discrimination, the decline of sensitivity (d') as a function of D was quite slow. For frequency discrimination, decreasing depth from 100 to 12 % did not have a marked effect on the decline of d' as a function of D, although this degraded the initial discrimination threshold by a factor of about 2. Taken together, these results suggest that there is little information loss in the short-term memory representation of simple temporal envelopes. Moreover, the data concerning frequency discrimination appear to be inconsistent with the model of perceptual memory proposed by Kinchla & Smyzer (1967).
Demirdjian, F.
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Can we hear the complexity of vibrating plates ? [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
F. Demirdjian, D. Habault, S. Meunier and G. Canévet
[A]
The present work is related to the field of psychomechanics, the aim of which is to establish correlations between acoustical and perceptual attributes of sounds radiated by a vibrating structure and the mechanical parameters of that structure.
As a case study, we examine the vibrations of a plate excited by a transient point force. This raises an optimization problem for sound synthesis, since we need to find a compromise between the level of accuracy (and time cost) required for a valid modeling of the plate, and the perceptual realism of the synthesized sounds resulting from the corresponding calculations.
Two main aspects are considered. Firstly, we wished to know whether a plate with a variable thickness can be modeled by a constant-thickness plate that would be equivalent, from a perceptual point of view, in terms of the radiated sounds. If so, such equivalence would greatly reduce the complexity of the model. We performed calculations on both types of plates, and ran psychoacoustic tests on the respective sounds to evaluate their similarity. Perceptual criteria could be identified, that allowed us to define an ''equivalent thickness''. Secondly, we recorded acoustic impact responses of actual plates, with constant thickness, and then compared the recorded sounds to the synthetic sounds produced by our model, again using psychoacoustic tests of similarity. These tests help to determine which parameters are relevant for auditory similarity, and thus provide hints for improving or optimizing our theoretical models.
Demkowicz, J.
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Data reduction for seafloor 3D mapping from multibeam sonar scans [DAGA 2002 (Bochum)]
M. Moszynski and J. Demkowicz
[A]
Application of seabed mapping and imaging is very attractive in many applications including marine navigation, hydrography and GIS systems. The problem is especially important when mapping of the seabed is performed using data obtained from multibeam sonar systems. Even after preprocessing by internal signal processor units these systems deliver large amount of data. Typically they contain bathymetry data along with navigation information, which allows for further visualisation and mapping. To address the problem of storing huge amount of data, the paper presents application of data reduction algorithms derived from image processing theory and computer graphics technology. As the raw data from multibeam system represents discrete points in 3D coordinate system, which may be treated as irregular mesh, the decimation or polygon reduction algorithms may be applied. The aim of these techniques is to reduce the number of polygons in a mesh while maintaining a good approximation of original data. The proposed algorithms use image filtering techniques, modified Delaunay triangulation and decimation algorithms for achieving high reduction of amount of data. The results in the form of 3D images of bottom relief are also presented.
den Brinker, A.
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Progress on Parametric Coding for High Quality Audio [DAGA 2003 (Aachen)]
E. Schuijers, A. Oomen, A. den Brinker and J. Breebaart
[A]
In the course of the ''MPEG-4 Extension 2'' standardisation process, a parametric coding scheme is under development. This coding scheme is based on the notion that any audio signal can be dissected into three objects. The three objects that are employed in the parametric coding scheme correspond to aspects, which are well known from both auditory perception as well as physical determinants of natural audio signals. These objects are transients, sinusoids and noise. Each of these objects allows for an efficient parametric representation. The parametric coder is targeting medium to high quality for CD quality material, at bit-rates from 24 kbit/s stereo. The initial submission of the parametric coding scheme to MPEG was represented as reference Model 0 (RM0) in November 2001. Since that time, by means of a number of improvement proposals (Core Experiments), the maturity of the reference model has steadily increased. The major improvements consisted of the inclusion of parametric stereo and an alternative noise model. In line with the parameterisation of the mono signal, an efficient solution has been developed where the spatial image of a stereo signal is also parameterised using three types of parameters describing the spatial image. The change in the noise module consists of a non-uniform description of the spectral content using ''Laguerre'' filtering. In the paper, we will outline all recent improvements that have been proposed in the course of MPEG4-Extension 2 standardisation. Furthermore, we will present subjective listening test results illustrating the quality of the parametric coding scheme.
Dencks, S.
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Modellbasierte Signalanalyse quantitativer Ultraschallmessungen am proximalen Femur [DAGA 2007 (Stuttgart)]
S. Dencks, R. Barkmann, F. Padilla, P. Laugier, G. Schmitz and C.-C. Glüer
[A]
Methoden des Quantitativen Ultraschalls lassen sich zur Bestimmung des osteoporotischen Frakturrisikos benutzen. Hierbei wird ein kurzer Schallpuls mit einer Mittenfrequenz im Bereich von 500-600kHz durch den untersuchten Knochen transmittiert. Innerhalb des EU-Projekts ''FEMUS'' wird diese Technik von peripheren Messorten wie der Ferse auf den zentralen, frakturkritischen Oberschenkelknochen (proximales Femur) übertragen. Bereits ex-vivo Tests zeigten, dass die herkömmliche Signalverarbeitung für die Bestimmung der Standardparameter Speed-of-Sound (SOS) und Broadband-Ultrasound-Attenuation (BUA) auf Grund der Mehrwegeausbreitung des Schalls an diesem Messort häufig versagt. Um die auswertbaren Bereiche im Knochen zu erweitern, wurde folgende neue Methode implementiert.
Die verschiedenen Signalkomponenten der Mehrwegeausbreitung werden durch Schwingungen mit Gaußscher Hüllkurve modelliert, deren Parameter über einen Kleinste-Quadrate Schätzer bestimmt werden. Für Vergleichszwecke wurden zwei verschiedene Algorithmen, Nelder-Mead und Gauss-Newton, getestet. Die Optimierung erfolgt über eine Space Alternating Expectation Maximization (SAGE), die die Schätzung überlagerter Signalkomponenten ermöglicht. SOS- und BUA-Werte werden dann aus den Modellparametern der einzelnen Signalkomponenten für die verschiedenen Ausbreitungswege berechnet.
Die Methode wurde auf die zweidimensionalen Ultraschall-Scans von 35 exzidierten menschlichen Femora angewendet. Während mit der herkömmlichen Signalverarbeitung ca. 40% der Signale nicht ausgewertet werden konnten, betrug bei dieser Methode der Anteil fehlgeschlagener Optimierungen nur 5-6%.
Die über einen Scan gemittelten SOS- und BUA-Werte der Hauptsignalkomponente zeigten signifikante Korrelationen mit der Knochenmineraldichte (BMD): Die Korrelation von BUA mit BMD war moderat (r2=0.69), SOS korrelierte stark mit BMD (r2=0.82).
Die neue Methode verbessert die Anzahl der auswertbaren Signale wesentlich und erhöht damit die Glaubwürdigkeit der Korrelationen. Ihre Leistungsfähigkeit bei in-vivo Messungen wird derzeit getestet.
Depollier, C.
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Propagation of Lamb waves in anisotropic rough plates: a perturbation method [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
C. Potel, D. Leduc, B. Morvan, P. Pareige, C. Depollier and J.-L. Izbicki
[A]
In this paper, the propagation of Lamb waves in a plate of anisotropic solid with a randomly rough surface is studied. The profile of the surface is described by its statistical properties: its mean value and the mean square deviation of the surface from the flatness. In the small roughness limit, the dispersion relation of the Lamb waves is derived from an effective boundary condition by a perturbation method. In this model, the roughness of the stress-free boundary induces a small complex perturbation of the dispersion relation: the real and imaginary parts of which are related respectively to the shift frequency and to the attenuation of the wave. Analytical and numerical results are presented for both the shift and the attenuation of the waves, showing that two mechanisms contribute to the decay of a Lamb mode: its decay into bulk elastic waves and its decay into other Lamb modes. Experimental results are presented in glass plates and duralumin plates are compared to the theoretical results.
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Quadratic Time-Frequency Representations For Signals Passing Through Dispersive Systems
J. Bernard, S. Montresor, J.-H. Thomas and C. Depollier
[A]
The aim of this work is to study the propagation of an acoustic wave in porous media using quadratic time-frequency representations (QTFR), for example the Bertrand distribution. Because of the dispersive characteristic of such a system, the wave velocity in the porous structure is a complex function of the frequency, i. e., the energy of the signal carried by each frequency has is own velocity. So, a sample of porous medium is excited by an ultrasonic pulse, and the QTFR of the output signal is observed to evaluate the group delay law, function of the frequency, and then the parameters of the material.
The relevance of such signal processing tools is their capacity to concentrate the energy of a signal in a two-dimensions plane (time-frequency, time-scale,...) along his group delay law. In the case of propagation in porous media, the group delay law is compared to a power law in the time-frequency plane. Finally, the properties of the Power Class of QTFR are used. This class of representations allows to generate a large number of QTFR and each of them matches with one adapted power law in terms of lisibility and the concentration of energy in the time-frequency plane. Hence, to choose the most relevant
representation, concentration measurement tools as Renyi entropy are used. Here, the
situation where a signal passes through a dispersive system which includes a power law
group delay to the signals is considered. So, a QTFR which localizes efficiently this kind
of signals is needed as well as the Wigner-Ville QTFR localizes the linear chirp signal.
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Characterization of porous materials at audio frequencies [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
N. Sebaa, Z.E.A. Fellah, M. Fellah, W. Lauriks and C. Depollier
[A]
An audio frequency method of evaluating the acoustic parameters of porous
materials saturated by air (or any other gas) is discussed. The method is based
on experimental detection of waves reflected and transmitted at normal
incidence by the material. This method is based on a temporal model of direct
and inverse scattering problems for the propagation of transient audio
frequency waves in a homogeneous isotropic slab of porous material with a rigid
frame. This time domain model of wave propagation takes into account the
inertial, viscous and thermal losses of the medium. The main results is the
determination of the permeability, tortuosity and Young modulus of the porous
material. Tests are performed using industrial plastic foams. Experimental and
numerical results, and prospects are discussed.
Deraes, L.
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Influence du retard d'apparition du champ de cavitation inertielle sur la production d'iode en mode découpé d'irradiation ultrasonore [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Labouret, L. Deraes, J. Frohly and T. Lepoint
[A]
The ultrasonic cavitation is known to give larger effects when produced by pulsed ultrasound mode rather than produced with a continuous emission. This phenomenon is due to a reconstitution of the population of the chemically active cavitation nuclei by the partial dissolution of free bubbles between two pulses. Several of these results have been obtained for irradiation duration in the minute range and for an ultrasound frequency close to 1 MHz [1,2]. We observe in similar conditions that the inertial cavitation field occurs with a delay that depends on the chopping frequency. We have also controlled that the presence of the inertial cavitation field is necessary to obtain a significant iodine (I2) production from KI solution (Weissler reaction). At last, the variation of the cavitation effect intensities in function of the chopping frequency, which is meet in literature, displays some similarities with the behaviour of the emergence delay of the inertial cavitation field.
We will present measurements of iodine production in function of the chopping frequency, of the irradiation duration and of the acoustic power, taking care to note always the emergence delay of the inertial cavitation field. We will discuss of the possible links between this emergence delay and the effect increase in chopped irradiation mode.
Ref :
[1] Ciarravino V., Flynn H.G., Miller M.W.: Ultrasound Med. Bio., 7, pp 159-166 (1981).
[2] Clarke P.R., Hill C.R.: J. Acoust. Soc. Am., 50, pp 649-653 (1970).
Derleth, R.P.
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Modellierung: Zeitliche und kompressive Eigenschaften des geschädigten Gehörs [DAGA 2000 (Oldenburg)]
R.P. Derleth and B. Kollmeier
[A]
In diesem Beitrag werden experimentelle Ergebnisse und Modellrechnungen zum zeitlichen Auflösungsvermögen von Normal- und Innenohrschwerhörenden vorgestellt. Dabei wird untersucht, welche ''Parameter'' in der Signalverarbeitung kritisch verantwortlich sind für die Unterschiede in den Wahrnehmungsleistungen von Normal- und Schwerhörenden. Jüngere Untersuchungen zeigen, dass die kochleaere Filterung bei Normalhörenden mit einer instantanen Kompression gekoppelt ist, die sowohl auf stationäre als auch auf modulierte Signale wirkt. Bei Schwerhörenden fällt diese kompressive Nichtlinearität aus, was zu einer Linearisierung der Übertragung bzw. zu einer Aufsteilung der Lautheitsfunktion (Recruitment) führt. Unser Modell zur Beschreibung der effektiven Signalverarbeitung im Gehör enthaelt im Gegensatz zu früheren Modellversionen eine nichtlineare Basilarmembranstufe. Es folgt eine Halbwellengleichrichtung und Tiefpassfilterung zur Nachbildung der Transformation der mechanischen Basilarmembranbewegung auf Rezeptorpotentiale der Haarzellen. Weitere Verarbeitungsstufen sind eine instantan arbeitende Expansion und eine nichtlineare Adaptationsstufe (Püsche 1988), die jeweils Aspekte der retrocochleären Informationsvearbeitung im auditorischen System representieren. Das adaptierte Signal wird innerhalb jeder Frequenzgruppe durch eine Modulationsfilterbank weiterverarbeitet. Als Entscheidungsstufe dient ein optimaler Detektor. Eine geschädigte Cochlea wird im Modell ausschliesslich durch einen Ausfall der kompressiven Nichtlinearität nachgebildet. Es werden Simulationen zur Lautheitswahrnehmung, Nachverdeckung und Modulationsdetektion bei Normal- und Schwerhoerenden vorgestellt und diskutiert.
Deschamps, M.
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Angular spectrum modelling of longitudinal guided wave propagation in a embedded cylinder – Application to the non-destructive evaluation of grouted tendons
A. Grimault, L. Laguerre and M. Deschamps
[A]
Steel members of civil engineering structures undergo degradations due to corrosion and mechanical fatigue mainly, which can lead to its ruin in a long term. Hence, non-destructive inspection techniques are needed to monitor these structures.
In this study, we are more particularly interested in non-destructive evaluation of bridge post-tensioned tendons using longitudinal mechanical guided waves.
As by construction, the tendons have a single access to their ends (tendons are embedded over their whole lengths), the use of the guided propagation can have some advantages to inspect a given length from this single point (reflectometry technique).
Nevertheless, the conditions of propagation in a waveguide (the tendon) are strongly influenced by its geometry and the embedding material. In order to propose an adapted non-destructive evaluation methodology, a model of propagation is studied.
This work is focused on the determination of the exact solution of a cylindrical waves beam propagation, limited in time and space, inside a solid concentric cylinder embedded in a vacuum, liquid or solid (the steel tendon will be considered as a cylinder of same diameter).
The model is based on the angular spectrum method and a Fourier-Bessel analysis to predict the spatio-temporal elastodynamic fields.
Two types of approaches are then possible. A local analysis which describes the solutions as a partial waves series (Debye's series expansion) for the reflection/refraction of cylindrical waves at the steel/grout interface and thus allows an immediate physical interpretation. A global resolution which presents a condensed mathematical form of the above-mentioned local analysis.
Desmet, W.
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On the use of the wave based method for the dynamic analysis of flat plate assemblies [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
C. Vanmaele, B. Pluymers, W. Desmet, D. Vandepitte and P. Sas
[A]
In recent years, the vibro-acoustic behaviour of a product has become a design criterion of growing importance. This behaviour is mainly determined by the steady-state dynamic deformations in the mechanical structure of the product. Commonly, the finite element method is used to predict the dynamic behaviour of structures. This method expands the dynamic field variables, within each element, in terms of local, non-exact shape functions. As a result, the size of the model becomes prohibitively large for increasing frequencies, thereby leading to a practical frequency limit. The newly developed wave based prediction technique, based on the indirect Trefftz method, expands the field variables in terms of global wave function expansions, which exactly satisfy the governing dynamic equations. The wave based method shows to be computationally more efficient, and will consequently be applicable also for higher frequencies. Although the structural-dynamic calculations are computationally the most demanding part in a vibro-acoustic problem, until now the research focused mostly on acoustic systems.
Current research extends the applicability of the wave base method towards three-dimensional structural-dynamic applications. This paper discusses the development of the wave based method for analysing the behaviour of an assembly of flat plates, coupled at arbitrary angles. Numerical validations confirm that the wave based method achieves a high accuracy with substantially smaller models in comparison with the finite element method.
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Application of a Novel Wave Based Prediction Technique for Acoustic Cavity Analysis [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
B. Pluymers, C. Vanmaele, R. Masti, W. Desmet, D. Vandepitte, P. Sas and E. Brechlin
[A]
Vehicle interior acoustics has become an important design criterion. Both legal restrictions and the growing demand for comfort, force car manufacturers to optimize the vibro-acoustic behavior of their products. The tendency to minimize the number of physical prototypes and to reduce the overall development cost and time, as well as the high performance of modern computer resources, clear the path for numerical prediction techniques to drive the noise, vibration and harshness optimization.
The most commonly used numerical prediction techniques for vibro-acoustics are element based methods, such as the finite element method and the boundary element method, and the statistical energy analysis method. However, element based methods are only applicable in the lower frequency range and the statistical energy analysis method in the higher frequency range, leaving a frequency band, which is called the mid-frequency gap, for which no effective prediction technique is available at this moment.
The wave based prediction technique is one of the techniques that exhibit potential to narrow this frequency gap. Like the element based methods, the wave based prediction technique is a deterministic technique, which is however computationally more efficient and thus suited for the mid-frequency range.
This paper discusses the application of the wave based prediction technique for the three-dimensional acoustic analysis of a car-like cavity. A comparison with corresponding finite element discretizations as well as an experimental validation are presented with special focus on the convergence rate and computational efforts involved with the novel technique.
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Active Structural Acoustic Control of Repetitive Impact Noise [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
G. Pinte, R. Boonen, W. Desmet and P. Sas
[A]
Industrial machines, which generate structure-borne impact noise, often produce noise levels exceeding the limiting levels, demanded by the regulations for noise emission. Until today, the research on active control focuses on harmonic noise. This paper presents the possibilities of active structural acoustic control of transient noise, produced by an impact excitation.
The presented research focuses on the development of feedback control algorithms. A linear time-invariant feedback controller was developed to drive the structural actuator. The performance of this time-invariant controller is limited for several reasons: time-variance of the controlled system, limited controller bandwidth, non-linearities,... However, when the transient noise consists of successive impacts that exhibit a repetitive character, it is possible to extend the developed time-invariant feedback controller with a learning behaviour, based on the additional information about the repetitiveness. As test case, a thick plate, excited by a hammer, is considered. The goal of the research is to reduce the structural transient noise, generated by a hammer impact on the plate, by applying control forces on the plate. An accelerometer measures the generated plate vibrations. This signal is sent to the input of the controller, which drives a structural actuator. At each impact, the residual vibrations measured by the accelerometer, which cannot be controlled despite the action of the feedback controller, are measured and stored in memory. At the next impact, the control signal for the structural actuator is adapted on the basis of the residual error at the previous impacts, such that the radiated noise is reduced.
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Predicting the Aerodynamically Generated Noise in 2D-Mufflers and its Far-Field Propagation Using a Combined LES/LEE Approach [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
W. De Roeck, W. Desmet and P. Sas
[A]
Mufflers are often installed in ducted flow systems to attenuate the noise generated by engines, fans, ... Under certain circumstances, however, they may become flow-excited noise generators rather than silencers. Up till now only limited research is related to the numerical computation of flow-induced noise in automotive muffler applications. In the present paper, a combined Large Eddy Simulation-Linearized Euler equations (LES/LEE) approach is used to predict the aero-acoustic source field and its far-field propagation. This approach is applied to predict the flow-induced noise in a 2D-muffler and to gain some insight in the noise generating mechanisms such as tailpipe and chamber resonances. An evaluation of different kind of source terms in the LEE and their effects on the generated sound field is presented. The acoustic near-field results are compared with LES-results to validate the different kinds of acoustic source terms and to evaluate the use of a combined LES/LEE approach to compute the generated sound field in a 2D-muffler. The acoustic far-field will be compared with acoustic analogy calculations based on the Ffowcs-Williams/Hawkings (FWH) analogy. The effect of the flow field on the propagation of acoustic waves will be investigated by comparing LEE-results that incorporate the flow field, with the FWH-results that assume a medium at rest.
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Error corrections for the calibration of the two microphone transfer function method for acoustic impedance measurement [DAGA 2007 (Stuttgart)]
R. Boonen, P. Sas and W. Desmet
[A]
In many acoustic simulations, particularly when using lumped parameter models
or electrical analog circuits, the acoustic impedance of a component needs to
be determined accurately. A widely used acoustic impedance measurement method
is the 'two microphone transfer function method', which is standardized in
ISO-10534-2. When the acoustic impedance is needed over a wide frequency band
of several decades, this method faces some limitations.
In this research, the two microphone transfer function method has been enhanced.
A combination of experiments and simulations is used to trace the errors
sources and to find compensations for these errors. The error sources which
have been traced are position errors of the microphones, wave damping in the
measurement duct and deviations between the subsequent measurements of the
different transfer functions. For these error mechanisms, compensation methods
are proposed. The new measurement method has been set up such that corrections
for the sensor mismatch, the finite microphone diaphragm dimensions and the
speed of sound have been avoided.
The resulting method allows acoustic impedance measurements with high accuracy
in a wide frequency range. To demonstrate the capabilities of the improved
method, some material samples have been measured compared with analytical
models. In future research, the impedance measurement method will be expanded
to make measurement under flow conditions possible.
Deus, S.
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Antischallsystem NANCY2000 und ausgewählte Einsatzfälle [DAGA 2000 (Oldenburg)]
S. Deus, W. Schatz and T. Neumann
[A]
In diesem Vortrag wird das neu entwickelte Antischallsystem NANCY2000 vorgestellt. Das System zeichnet sich im Vergleich zum Vorgänger durch folgende Merkmale aus: - digitale Vorfilter für Primär- und Sekundär-Signale - PC-Kopplung für Parametrisierung, Beobachtung und Steuerung des Controllers - optionale Endstufe mit höherer Leistung (100W,IP65) Außerdem werden einige Einsatzfälle für das Antischallsystem NANCY vorgestellt.
Deutsch, W.
-
Spektrale Maskierung bei Stimulation über Cochlea Implantate [DAGA 2000 (Oldenburg)]
B. Laback, L. Mair and W. Deutsch
[A]
Im normalen Gehör ist die Frequenzselektivität einerseits durch die aktive cochleäre Verstärkung bestimmt und andererseits durch den Effekt der lateralen Inhibition beeinflußt, dessen Entstehung an der Stelle der Umsetzung mechanischer Bewegungen in neuronale Aktivität vermutet wird. Bei elektrischer Stimulation des Hörnerven durch tonotopisch angeordnete Elektroden und damit Umgehung der cochleären Verarbeitung basiert die Frequenzselektivität hingegen auf der Interaktion der Frequenzkanäle auf neuronaler Ebene. In dieser Studie wird die spektrale Maskierung bei mit mehrkanaligen Cochlea Implantaten (CIs) versorgten Patienten und normalhörenden Kontroll-Versuchspersonen ermittelt und deren Einfluß auf die Diskrimination von stationären komplexen Signalen untersucht. Die Messung psychoakustischer Tuningkurven (PTCs) erfolgt bei simultaner Präsentation von Testsignal (Sinuston) und Maskierer (Schmalbandrauschen). Aufgrund der zeitlich versetzten Stimulation der einzelnen Frequenzkanäle bei den zur Anwendung kommenden CIS-Strategien resultiert diese Anordnung in der Messung der nicht-simultanen Maskierung. Die bisherigen Resultate zeigen große Variabilität in der Flankensteilheit der PTCs zwischen den einzelnen CI-Patienten, wobei die PTCs mancher Probanden vergleichsweise normale Flanken und andere stark abgeflachte Flanken aufweisen. Gegenwärtig wird die Diskriminationsfähigkeit der Versuchspersonen für Vokale und stationäre Anteile von Musikinstrumentenklängen ermittelt und die resultierenden Verwechslungsmatrizen mit der Charakteristik der PTCs in Beziehung gesetzt.
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Spektrale Maskierung und interne Spektrumsrepräsentation von synthetischen Vokalen bei Cochlear Implantat - Stimulation [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
B. Laback and W. Deutsch
[A]
Die Diskrimination additiv synthetisierter Vokale gleicher Grundfrequenz und einheitlicher Lautheit basiert auf der internen Spektrumsrepräsentation, d. h. der tonotopischen Verteilung neuronaler Anregung. Bei elektrischer Stimulation über ein Cochlear Implantat (CI) hängt die interne Repräsentation sowohl von der elektrischen Feldausbreitung der einzelnen Elektrodensignale als auch - im Falle nicht-simultaner Elektrodenstimulation - von der Interaktion zwischen mehrfachen Anregungen einer Neuronenpopulation durch mehrere Elektroden ab. In dieser Studie wird die interne Spektrumsrepräsentation mittels psychoakustischer Maskierungspatterns bei mehreren CI-Trägern systematisch gemessen und deren Relevanz für die Identifikation von Vokalen untersucht. Die Experimente bestehen aus drei Teilen: im ersten Teil wird die Frequenzausbreitung der Maskierung, die Abhängigkeit vom Maskiererpegel sowie die Additivität der Maskierung bei mehreren gleich wirksamen Maskieren gemessen. Im zweiten Teil werden ausgewählte Vokale als Maskierer verwendet und die Mithörschwellen für alle Elektroden gemessen (Vowel Masking Pattern). Diese Methode, die eine direkte Messung des internen Signalspektrums darstellt, ermöglicht die Überprüfung eines aus dem ersten Teil abgeleiteten Modells der Ausbreitung der neuronalen Anregung (Neural Excitation Pattern). Im dritten Teil werden Verwechslungsmatrizen für 8 Vokale bestimmt. Ein Vergleich der Unterschiede in den Vowel Masking Patterns verschiedener Vokale mit den zugehörigen Verwechslungsmatrizen ermöglicht die Auffindung der für die Diskrimination relevanten spektralen Features.
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Objektives Verfahren zur Beurteilung von Getriebegeräuschen im Fahrzeuginnenraum [DAGA 2003 (Aachen)]
A. Mors, H. Waubke and W. Deutsch
[A]
Der laufende Fortschritt bei der Reduzierung und Dämmung dominierender Motoren- und Fahrzeuggeräusche in Personenkraftwagen erfordert es auch Getriebegeräusche stetig weiter zu reduzieren. Bereits während der Entwicklung wird neben der reinen Feststellung der Hörbarkeit auch ein Beurteilungskriterium für die Qualität der subjektiven Hörempfindung verwendet, das die Lästigkeit für Fahrzeuginsassen widerspiegeln soll. In der Praxis geschieht dies durch die subjektive Bewertungen durch den Testfahrer, bzw. mitfahrender Versuchspersonen anhand einer mittels beschreibender Attribute definierten, zehnstufigen Skala, dem Bewertungsindex BI. Der BI enthält neben der Lautstärke wei-tere psychoakustische Komponenten. Die subjektive Bewertung derselben führt, infolge von Stimmungslagen, Hörvermögen, persönlichem Geschmack, etc., zu intra- und interindividuellen Streuungen der Ergebnisse. Herkömmliche vorhandene automatisierte Bewertungsverfahren auf der Basis psychoakustischer Parameter reproduzieren die Ergebnisse des in der Zahnradfabrik Friedrichshafen verwendeten Beurteilungsverfahrens nur unzureichend. Im Rahmen eines neuen Bewertungsverfahrens wird insbesondere berücksichtigt, dass die Beurteilungskriterien auf dem Empfinden von Spezialisten der Getriebe-Akustik beruhen, die von den Kriterien die Laien anwenden, abweichen können. Es wurde ein zweistufiges Verfahren entwickelt, das im Fahrzeuginnenraum gewonnene Messdaten mittels des Softwarepakets STX des Instituts für Schallforschung nach verschiedenen akustischen und psychoakustischen Größen mit entsprechenden Gewichtungen in ihrem zeitlichen Verlauf auswertet. Anschließend werden aus diesen Werten mittels angepasster Algorithmen Indikatoren abgeleitet, die eine automatische Bewertung ergeben, welche der subjektiven Bewertung nahe kommt.
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Phasenanalyse mit akustischen Anwendungsbeispielen [DAGA 2003 (Aachen)]
P. Balazs, H. Waubke and W. Deutsch
[A]
Diese Arbeit faßt die mathematische Grundlagen der Phasenbestimmung in der Signalverarbeitung (mittels der STFT und der Wavelet Analyse) zusammen. Die Methoden des ''Phase Locking'' (''Phasensperre'') und ''Phase Unwrapping'' (''Phasen entzerrung'') werden formuliert, und es wird eine explizite Formel für die entzerrte kontinuierliche Phase angegeben. Da gezeigt wird, daß die Phaseninformation für Werte mit kleinen Amplituden beliebig ist, wird eine Methode (''Phase Thresholding'') vorgeschlagen, die Phaseninformation mit der Amplitudeninformation zu gewichten. Die Einflüsse der Fensterung (in der STFT) auf die Phasenanalysen sind noch zu untersuchen, diese Arbeit kann eine erste Abschätzung dazu geben. Ein Vergleich der Phaseninformation aus der STFT und der Wavelet Analyse zeigt Vorteile der Wavelets, liefert aber auch ein Werkzeug, mittels der STFT die Teilfrequenz eines Signals genauer zu bestimmen. Die mathematischen Abhandlungen werden durch Beispiele und Anwendungen aus der akustischen Signalverarbeitung unterstützt.
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Audibility of resolved tonal components of gear meshing noise in passenger car cabins by trained listeners [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Mors, H. Waubke and W. Deutsch
[A]
Professional acoustic engineers as drivers especially of middle-, upper- and premium class cars are extremely sensitive to any acoustical signal detectable in the passenger cabin for quality control. They have to be categorized as highly trained listeners due to their long term experience in driving different models of cars. Even quite low level tonal components of gear noise can be separated by the ear from engine noise because of their higher order and their different modulation characteristics. Although the gear tone components are temporally masked by amplitude modulated engine noise, they are perceived as continuous emissions. They build a continuous auditory stream because of psychoacoustic phenomena such as stream segregation and the picket fence effect.
A numerical model combining simultaneous masking and modulation effects is under development in order to evaluate and predict subjective reactions. Acoustic engineers with high listening experience have been tested extensively in pre-tests, classifying different sound segments depending on speed and gear. The results confirm the importance of the interaction between masking effects and the modulation characteristic of both, the highly modulated engine noise and the slowly varying tonal components of the gear. The over all detectibility has to be assumed at the levels of human auditory sensitivity under close to laboratory conditions for highly trained listeners.
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Modell der Hörbarkeit von zeitvarianten tonalen Komponenten vor komplexem Hintergrundgeräusch [DAGA 2006 (Braunschweig)]
W. Deutsch, A. Mors, A. Noll and H. Waubke
[A]
Das Gehör weist hohe Empfindlichkeit für pegelschwache aber auditiv aufgelöste Spektralkomponenten auch bei Vorhandensein von starkem kovariantem Hintergrundgeräusch auf: sinusoidale Komponenten werden bereits bei geringen Pegelüberschüssen hörbar und maskieren im Frequenzbereich anliegende Spektralanteile in komplexen Signalen. Wenn tonale Komponenten kaum Modulation aufweisen, heben sie sich zusätzlich von einem rauen, stark modulierten Hintergrundgeräusch ab. Bei kurzzeitig stärkerem Hintergrundgeräusch werden tonale Komponenten wohl verdeckt, jedoch unterbricht die kurzzeitige Verdeckung durch das Hintergrundgeräusch die Kontinuität nicht (Picket-Fence-Effekt). Der Picket-Fence-Effekt bleibt auch dann wirksam, wenn sich die tonalen Komponenten in der Tonhöhe kontinuierlich verändern (z.B. Sweep, FM). Schließlich begünstigen größere Frequenzabstände zwischen gleichzeitig und abwechselnd auftretenden Komponenten die Bildung getrennter auditiver ''Streams''. Stimuluskonfigurationen der beschriebenen Art finden sich z.B. drehzahlabhängig beim Auftreten von Getriebetönen eingebettet in KFZ-Motor- und -Innenraumgeräuschen.
Das entwickelte Verfahren extrahiert die hörbaren tonalen Komponenten nach Irrelevanzbereinigung (Simultanverdeckung) und führt eine drehzahlgesteuerte Ordnungsanalyse durch, um die jeweils in Untersuchung stehenden Ordnungen zu identifizieren. Auf Ebene der Ordnungsspektren werden ferner perzeptiv relevante Zeitfenster für den Verlauf längerer Signale definiert. Dadurch werden Mittelwertbildung und Gewichtungen ermöglicht, die nicht den Einschränkungen der zeitvarianten Frequenzeffekte unterliegen. Die Ergebnisse konnten mittels einer empirisch ermittelten Funktion direkt auf unabhängig erhobene subjektive Qualitätsurteile von Experten auf einer Skala von 1 bis 10 abgebildet werden. Die weitere Evaluierung erfolgt durch Vergleich mit neuen Expertenurteilen und zusätzlichen Signalen.
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Automatische Lärmbewertung von Zugsvorbeifahrten [DAGA 2007 (Stuttgart)]
W. Deutsch
[A]
Ziel des Projekts ''NOIDESc'' ist es, zusätzlich zu den auf gemittelten Pegelwerten basierenden Bewertungen von Lärmsignalen, automatisch berechenbare Deskriptoren zu finden, die dem subjektiven Eindruck der Ähnlichkeit der Schallereignisse nahe kommen. An einem typischen Immissionspunkt an einer häufig befahrenen Bahnstrecke wurden Tonaufnahmen über einen Zeitraum von ca. 3 Wochen (0 bis 24 Uhr) automatisch hergestellt und in einer Tondatenbank abgelegt. Mit Hilfe eines semiautomatischen Segmentierungsverfahrens wurden insgesamt ca. 18000 Schallereignisse extrahiert, wovon etwa 6000 auf Zugsvorbeifahrten fallen, ca. 12000 stammen vom Straßenverkehr. Neben den üblichen Schallereignisparametern wie LA,1, Dauer, Häufigkeitsverteilung usw. wurden u.a. folgende spektrale Kennwerte aus dem ereignisgemittelten Schmalbandspektrum berechnet: spektrales Zentroid, Slope, Skew, 1/3-Oktave-Bandpegel. Der zeitliche Verlauf wurde mittels des Spectral Flux und die Auswertung von Modulationsspektrogrammen beschrieben. Die PCA der 1/3 Oktav-Bandpegel ergibt eine überwiegende Komponente, die dem Über-Alles-Pegel entspricht und 2 weitere, die als spektrale Features interpretiert werden können. Nach den bisher bearbeiteten Daten zeigt sich als Hauptergebnis konsistent, dass neben Ereignisdauer und Intensität (Pegel) die hinreichende Beschreibung der spektralen Verteilung erforderlich ist. Zusätzlich sind Transients und Modulationseffekte einzubinden.
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Detektion von Flachstellengeräuschen im Schienenlärm mittels Modulationsfrequenzanalyse
W. Deutsch
[A]
Das auditive System ist allgemein sensitiv auf Amplitudenmodulationen. Dabei spielt die Kohärenz über verschiedene Frequenzbereiche eine besondere Rolle. Im Falle von impulshaltigen Flachstellengeräuschen im Schienenlärm sind die breitbandigen, periodisch wiederkehrenden Ereignisse selbst an entfernt liegenden Immissionsorten deutlich wahrnehmbar. Abhängig von Radumfang und Geschwindigkeit der Züge liegen die Repetitionsraten häufig zwischen ca. 10 und 20/s. Die Flachstellengeräusche heben sich damit von den übrigen Schallquellen der Zugsvorbeifahrten deutlich ab, erwecken Aufmerksamkeit und erhöhen die Belästigung. Üblicherweise werden Flachstellen mittels Vibrationssensoren an der Schiene festgestellt, um schadhafte Räder zu identifizieren. Der aktuelle Beitrag entstammt einer Arbeit zur Beschreibung von Schienenlärm, der u.a. die Klangfarbenanalyse einer großen Anzahl von Zugsvorbeifahrten, gemessen an einem ca. 80 m entfernten Immissionsort zugrunde lag. Zur automatischen Erkennung von Flachstellengeräuschen hat sich das Modulationsspektrogramm als brauchbar erwiesen. Aus dem RMS-Verlauf in zu definierenden Frequenzbändern wird mittels FFT (Fensterweite ca. 2s) das Frequenzspektrogramm und ein gleitender Mittelwert über lokale Modulationsspektrem ermittelt. Die anschließende statistische Auswerung zeigt die robuste Trennmöglichkeit von Flachstellengeräuschen von den sonstig vorherrschenden Modulationen in Zugsvorbeifahrten. Darüber hinaus erscheint Modulationsfrequenzanalyse geeignet, den durch Flachstellengeräusche bedingten Zuwachs an Lästigkeit von Zugsvorbeifahrten an Immissionsorten besser zu beschreiben.
Devaux, C.
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Acoustic radiation efficiency of a structure covered by a porous layer [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
C. Devaux and N. Dauchez
[A]
Porous materials such as polymer foams are well known as sound absorbers [1]. In many applications, they are attached to a structure subjected to vibrations. Considering the structure, they act as an intermediate layer modifying the coupling conditions with the acoustic domain. The aim of this study is to investigate how a porous layer bonded to a vibrating structure may affect its acoustic radiation.
A 1D model has been developed to calculate the acoustic radiation efficiency of a covered piston in a duct [2]. The porous layer is described by an equivalent fluid model or by Biot theory [1]. It is shown that the radiation efficiency is not affected in the low frequency range. In a mid-frequency range, the Biot model shows an increase related to skeleton resonance. This increase is not be predicted by the equivalent fluid model. At higher frequencies, the radiation efficiency decreases, the equivalent fluid model predicting a slower decrease.
The tendencies given by the Biot model have been confirmed in the case of two experimental configurations: a piston radiating in a duct, and a clamped plate radiating in an anechoic chamber, both covered by two different porous layers.
[1] Allard J.F., Propagation of sound in porous media - modelling sound absorbing materials, Chapman & Hall, London, 1993
[2] Wallace C.E., The Radiation Resistance of a Rectangular Panel, J. Ac. Soc. Am. (51), p.946-952, 1972
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Analysis of Energy Flow and Energy Densities for One-Dimensional Acoustic Fields [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
C. Devaux, N. Joly and J.-C. Pascal
[A]
Energy methods have proved to be an efficient technique to model acoustics or structure vibrations in the high frequency range. For any frequency in one-dimensional systems, an exact energy formulation is available to model power transfers for structural acoustics in dissipative media. However, this energy formulation, based on kinetic- and strain- energy densities, involves equations of higher order, more variables, and more complex boundary conditions than the usual displacement formulation. In the same way, energy densities and structural intensity fields present higher complexity than the displacement field, with components at small space scale (typically the half wave length) or large scale (linked to the dissipative properties of the material).
With the objective to select the only components contributing to large scale variations, acoustic energy fields are analyzed in terms of forward and backward waves, or propagative and standing components in unloaded portions of one-dimensional structures. To take into account acoustic sources in the large scale of energy fields, the different contributions of external sources are analyzed, for energy densities and structural intensity, in the case of concentrated loads.
Deville, L.
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Damage Characterisation and Structural Health Monitoring by Means of Nonlinear Acoustics [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Bentahar, R. ElGuerjouma, T. Monnier, L. Deville and J.C. Baboux
[A]
This work is devoted to damage characterisation and structural health monitoring of polymer composites and concrete. For cylindrical concrete bars damaged in compression and thin composite plates damaged in three points bending, we have used a nonlinear ultrasonic method based on the change of a resonance mode frequency. Compared with their initial states, damaged materials are characterised by a resonance frequency shift as function of the excitation level. For a given value of the excitation level we have performed upward and downward frequency sweepings and have seen hysteresis loops that did not exist in the intact state. We have also submitted the material to a high excitation level and have followed the forced variation of the frequency versus time ''fast dynamics'' as well as the frequency recovery ''slow dynamics'' that changes as the logarithm of time. Fast and slow dynamics are correlated to the deterioration state of the material and are found to be very sensitive damage indicators.
In order to monitor the material's health along the damage process, the frequency shift is compared to mechanical damage parameters and acoustic emission. A good correlation has been found. Our results confirm the efficacy of the nonlinear acoustical approach that could enrich materials nondestructive testing field.
Di Carlo, P.
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Noise radiation optimization of a Landi Renzo Gas injector based on dynamic and acoustic simulation and experimental investigations
U. Zölzer, P. Brizzi and P. Di Carlo
[A]
In this paper, it is explained how experimental investigations and CAE simulations are used to get better insight in the Noise sources and transfer paths of an Gas injector.
Experiments were performed in operational condition to measure piston displacement, internal forces and operational vibrations. Also FRF measurements were performed in order to identify the component resonance frequencies. These measurements were necessary to have the correct input forces to the CAE model and were used to correlate and validate the CAE model.
The CAE model consists of a multi-body model which takes the flexibility of all components into account and which is able to predict internal forces and component movement and vibration. The surface vibration of the injector housing serves as input to an acoustic calculation which predicts sound pressure levels around the injector.
This combined Multi-body/Acoustic model was correlated with the experiments and used then to get insight in the Source and Transfer mechanism of the noise radiated by the injector, and to optimize the design so that acoustic improvement has been obtained.
The design improvements developed based on CAE have also been experimentally validated to prove their effectiveness.
Di Sante, R.
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Charakterisierung von Fahrzeug-Innenraumverkleidungen im Frequenzbereich bis 500 Hz [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
P. van der Linden, W. Mahu, E. Brechlin, R. Di Sante and D. Storer
[A]
Der akustische Gesamteindruck eines Fahrzeugs wird entscheidend durch die akustischen und mechanischen Eigenschaften der Innenraumverkleidungen bestimmt. Durch die Auswahl geeigneter Materialien können erhebliche Verbesserungen bei der Luftschalldämmung und -dämpfung als auch bei der Körperschalldämpfung erzielt werden. Das Verhalten dieser Materialien ist mittlerweile in mittleren und hohen Frequenzbereichen ausreichend gut verstanden und kann über geeignete Modelle, etwa auf der Grundlage statistischer Energiebetrachtungen, auch für numerische Vorhersagen verwendet werden. In tieferen Frequenzbereichen, die typischerweise mit Hilfe von Finite Elemente Modellen, experimentellen Modal-Modellen und Übertragungsmatrizen beschrieben werden, verlieren diese Modelle jedoch oft ihre Gültigkeit. Im Vortrag werden experimentelle und numerische Verfahren vorgestellt, die das akustische Verhalten von Innenraumverkleidungen im unteren Frequenzbereich bis etwa 500 Hz beschreiben. Dabei wird sowohl auf ihre mechanischen Eigenschaften (wie Materialsteifigkeiten, -massen und -dämpfungen) als auch auf ihre akustische Eigenschaften (Impedanzen, Schalldämmaß) eingegangen.
Dickert, F.
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Anwendung akustischer Sensoren – Von Molekülen zu Zellen [DAGA 2003 (Aachen)]
F. Dickert, P. Lieberzeit, O. Hayden, R. Bindeus and S. Gazda-Miarecka
[A]
Akustische Sensoren, wie QCMs und SAWs, wurden als universelle Transducer zur Detektion komplexer Gemische und Analyte unterschiedlicher Dimension von ca. 1 Nano- bis 10 Micrometer eingesetzt. So können etwa durch Verankerung von Silylverbindungen über eine zweidimensionale Selbstorganisation oder das kovalente Anbinden von Kavitäten an Quarzoberflächen Dämpfe von aromatischen oder halogenierten Kohlenwasserstoffen über SAWs nachgewiesen werden. Verwendet man funkabfragbare Bauteile, so ist gleichzeitig eine Sensor-Identifizierung möglich. Monolagen lassen sich auch in flüssiger Phase einsetzen, etwa Thiole unterschiedlicher Kettenlänge auf Goldoberflächen zur selektiven Detektion von Tensiden. Ein besonders universelles Verfahren sensitive Schichten zu generieren, besteht im molekularen Prägen von organischen Polymeren oder keramischen Materialien. So werden über Template geeignete Kavitäten hergestellt, die den Analyten wieder einlagern und somit den massensensitiven Nachweis erlauben. Es kann mit einzelnen Molekülen - Lösungsmitteln, halogenierten und aromatischen Kohlenwasserstoffen, aber auch mit Gemischen unbekannter Zusammensetzung geprägt werden und so Degradationsvorgänge, wie die Alterung von Speiseölen und Motorenölen verfolgt werden. Zum massensensitiven Nachweis biologischer Partikel, wie Enzyme, Viren, Bakterien oder Hefen verwenden wir Oberflächen-Prägungen über Stempelverfahren oder speziell bei Enzymen und Viren Selbstorganisationprozesse in ultradünnen Schichten. Mit QCMs und SAWs kann die Anlagerung von Enzymen Viren und Zellen an Oberflächenstrukturen verfolgt werden. Auch einzelne Zellen lassen sich so nachweisen. In den Kavitäten fest fixierte Viren und Zellen liefern eine Frequenzerniedrigung, während sich aus der freien Beweglichkeit eine anomale Frequenzerhöhung ergeben kann, ein Phänomen, das sich mit Ergebnissen aus der Kraftfeldmikroskopie korrelieren läßt.
Didenkulov, I.
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Development of accelerometers with bending elements [DAGA 2002 (Bochum)]
A. Bazhenov, S. Lobastov, V. Yarovikov and I. Didenkulov
[A]
Resent investigations have revealed that one of the most promising approach in development of new acoustic nondestructive diagnostic methods for building constructions and for engineering seismic survey is a combination of approaches based, on the one hand, on principles of nonlinear acoustics, and on the another hand - on principles of formation and spatial-time processing of high-coherent wave fields. This requires for experimental information on parameters of elastic waves. Piezo-accelerometers are the most widely used for measurements of elastic wave parameters. In this paper the basic requirements and principles of designing of high-sensitive piezo-accelerometers for acoustic diagnostics having bending bimorph elements and central cylindrical support are considered. Such a sensors have many advantages by their parameters over accelerometers using other forms of piezo-element deformation (compression - tension, shift), and this is discussed in the paper.
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Nonlinear Acoustic Doppler Tomography of Flowing Liquid [DAGA 2003 (Aachen)]
I. Didenkulov, L. Kustov, A. Martyanov and N. Pronchatov-Rubtsov
[A]
Measurement of parameters of flowing liquid is one of problems,
which have many applications. Traditionally it is solved by
linear acoustic methods, i.e. the Doppler technique, which meets
some restrictions in strong reverberation conditions. The
nonlinear acoustic methods are known as free from reverberation.
It is known that a bubble has prominent nonlinear properties. For
moving bubbles the specific Doppler frequency shift arises for
the difference frequency scattering, which can be used for bubble
flow velocity measurement. For low-density bubble populations in
flowing liquid such measurements can be done in the approximation
of given primary waves. For dense bubble streams it is necessary
to take into account attenuation of primary waves at bubbles
inside the flow. The latter case is considered in this paper and
called the difference frequency Doppler tomography method.
Experimental measurements were done in a water tank with a
submerged cavitation water jet. The results of the work
demonstrate the possibility of the nonlinear acoustic Doppler
tomography of flowing bubble liquids, which can find different
applications.
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Sound Attenuation in Media with Floating Particles [DAGA 2003 (Aachen)]
I. Didenkulov, A. Ezersky and D. Selivanovsky
[A]
It is known that floating particles oscillate longitudinally in acoustic field. In this paper we consider dynamics of floating particles, which have rotational oscillations in acoustic field. This novel phenomena produces additional sound attenuation due to viscous damping. In the present paper this effect is analytically described. The expression for sound attenuation in suspensions of such particles and estimations of the value of the effect are obtained, and possible applications are discussed.
Diedrich, E.
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Sprachqualitätsbeurteilung von IP Systemen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
H.W. Gierlich, F. Kettler and E. Diedrich
[A]
Im Zuge der Konvergenz von Sprachdaten und Multimediadiensten bekommt die Sprachübertragung über IP basierte Netze immer mehr Bedeutung. Ferner sind immer mehr ''Nicht-Handapparate'' Terminals für die Kommunikation zu erwarten. Derartige Terminals sind schon aus Sicht der reinen Akustik relativ komplex, da alle Signalverarbeitungs-mechanismen, wie sie in Freisprecheinrichtungen zum Einsatz kommen, auch hier wiederzufinden sein werden. Darüber hinaus müssen derartige Terminals über Signal-verarbeitung verfügen, die es erlaubt, den spezifischen Eigenheiten der verwendeten Netzstrukturen Rechnung zu tragen: Delay und Jitter Buffer, verschiedenste Sprachcoder, aber auch Mechanismen wie ''Packet Loss Concealment'' zur Rekonstruktion verloren gegangener Datenpackete sind Beispiele für die Signalverarbeitung. Die verschiedenen sprachqualitätsbeeinflussendenen Parameter bzw. Systemkonfigura-tionen werden vorgestellt. Anhand von ausgewählten Beispielen wird eine erweiterte Meßtechnik erläutert, mit deren Hilfe die verschiedenen sprachqualitätsrelevanten Parameter quantifiziert werden können.
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Läßt sich die Qualität von Freisprecheinrichtungen vorhersagen? Auditive und instrumentelle Beurteilung im Vergleich [DAGA 2000 (Oldenburg)]
F. Kettler, W. Krebber, H.W. Gierlich, I. Noll, C. Rademacher and E. Diedrich
[A]
Eine positive Beantwortung dieser Frage würde eine Vielzahl von
Problemen erleichtern. Die Implementierung einer Freisprecheinrichtung
könnte solange adaptiert werden, bis parallel durchgeführte
Messungen die beabsichtigte Qualität anzeigen. Zur Beurteilung
der Qualität eines Gerätes werden eine Vielzahl von
auditiv empfundenen Parametern herangezogen. Diese sind
sicher auch noch benutzerabhängig. Daraus leiten sich aber
auch unterschiedliche Ansprüche verschiedener Gruppen oder
auch Einsatzgebiete der Geräte ab.
Durch auditive und instrumentelle Tests läßt sich ein sehr genaues
Bild eines Freisprechers zeichnen. Sicher ist zumindest,
daß implementierte technische Parameter von unterschiedlicher
Wichtigkeit sind. Herauszuheben ist hier insbesondere die Gegensprechmöglichkeit,
die entscheidend die Natürlichkeit des
Gespräches bestimmt /1/. Aus diesem Grund wurden auditive
Testmethoden entwickelt, um die Gegensprechsituation gezielt
zu erfassen /2/. Im folgenden werden einige Ergebnisse von
Konversations- und Gegensprechtests sowie instrumentellen
Messungen diskutiert.
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Echobeurteilung beim Abhören von Kunstkopfaufnahmen im Vergleich zum aktiven Sprechen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
F. Kettler, H.W. Gierlich, E. Diedrich and J. Berger
[A]
Echos treten in der Telekommunikation bei unzureichenden Dämpfungen und signifikanten Signallaufzeiten auf. Unter Gegensprechbedingungen ist die Störung weniger deutlich, da das Gegensprechsignal die Echowahrnehmung für den Teilnehmer teilweise maskiert [1], [2]. Da die Echounterdrückung ein wesentliches Qualitätsmerkmal für Endgeräte ist - besonders für Freisprecheinrichtungen und Netzechokompensatoren, die aufwendige Signalverarbeitung zur Echounterdrückung einsetzen - ist auch die auditive Beurteilung ein wichtiges Testszenario. Typischerweise können Testverfahren angewandt werden, bei denen eine Versuchsperson beim aktivem Sprechen die Echostörung beurteilt. Ein optimiertes, deutlich effizienteres Verfahren stellt die Beurteilung von mittels Kunstkopftechnologie aufgezeichneten Sprachproben in einem Hörversuch dar [1], [3], [4]. Insbesondere für Vergleichstests hat dieses Verfahren aufgrund der Reproduzierbarkeit der Testbedingungen Vorteile. In dem Vortrag werden Testergebnisse beider Verfahren gegenübergestellt und die in beiden Verfahren kritischen Parameter, wie die Animation der Versuchspersonen zum aktiven Sprechen, die Auswahl des Sprachmaterials in den Hörversuchen oder das ''Design'' der Gegensprechsequenzen diskutiert. [1] Echo and Speech Level Variations During Double Talk Influencing Hands-free Telephone Transmission Quality, International Workshop on Acoustic Echo and Noise Control, F. Kettler, H.W. Gierlich, E. Diedrich, Pocono Manor, USA 1999 [2] Transmission Characteristics of Hands-free Telephones, ITU-T Recommendation P.340 [3] Subjective Performance Evaluation of Hands-free Telephones, ITU-T Recommendation P.832 [4] Der Einsatz der Kunstkopftechnologie zur Aufzeichnung von Hörtests und Gegensprechtests für Freisprecheinrichtungen, DAGA 1998, Zürich
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Testverfahren zur Sprachqualitätsbeurteilung von VoIP-Systemen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
H.W. Gierlich, F. Kettler and E. Diedrich
[A]
Die Sprachqualitätsbeurteilung von IP-Systemen erfordert sowohl die Adaption von bekannten Analysetechnologien aus dem Bereich der Telefonometrie als auch einige grundlegend neue Analyseverfahren. Während in der klassischen Kommunikationstechnik streng und eindeutig zwischen Endgeräten und Netzen unterschieden wurde, müssen IP-Systeme ganzheitlich betrachtet werden. Aufgrund der nicht fest zugeordnenten Kanalbandbreite während einer Verbindung können unterschiedliche Lastzustände (nicht deterministischen) Einfluß auf die Übertragung der Sprachdaten und damit auf die Sprachqualität haben. Sowohl in Gateways als auch in Routern und Terminals finden sich Signalverarbeitungsverfahren, die das Sprachsignal beeinflussen und damit Einfluß auf die Sprachqualität haben. Neben der Paketgröße, die Einfluß auf die Verzögerungszeit (und im Falle von Paketverlust auch auf die Möglichkeit der Rekonstruktion der Daten) hat, sind Echokompensation, VAD (voice activity detection), die Einspeisung von ''comfort Noise'', sowie PLC (packet loss concealment) und Verfahren zur Störgeräuschreduktion typischerweise in VOIP Konfigurationen zu finden. Die verschiedenen Beeinträchtigungen, die aus Sicht der Sprachqualität auftreten, werden erläutert. Es werden Testkonfigurationen und Testverfahren vorgestellt, die erlauben, die Sprachqualität von VOIP-Konfigurationen detailliert zu untersuchen. Von großer Bedeutung ist hierbei die akustische Ankopplung der Endgeräte in Verbindung mit einer geeigneten Simulation des Netzes und der verschiedenen Lastbedingungen. Besonders diskutiert werden Testverfahren, die die Sprachqualität in der Konversationssituation bestimmen sowie Analysetechniken zur Bestimmung der Übertragungsqualität des Hintergrundgeräuschs.
Diegmann, V.
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Large scale noise mapping in GIS [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
F. Pfäfflin and V. Diegmann
[A]
Acoustic models used in simulation of environmental noise impact have become ever larger during recent years. This puts new demands on software strategies and handling of input data. Often, using existing data from Geographic Information Systems (GIS) is the only economic approach to create large-scale acoustic models.
IVU Umwelt GmbH and Stapelfeldt Ingenieurgesellschaft present the integration of a complex suite of programs for environmental analysis (LimA) into ESRI's ArcGIS. LimA calculation modules are called via the GIS user interface to analyze acoustic and solar radiation conditions. Direct interaction with the LimA calculation core is possible to support user requests for instant calculations.
The integration of LimA in a GIS provides advantages in several aspects of any noise mapping projects, in particular large-scale. GIS and LimA facilities of defining new object types and attributes help to simplify customization demands, e. g. define road, rail or industry source objects with specific emission parameters.
Calculation results of noise levels and noise exposure indicators are directly available within the GIS for analyses and presentation. By merging the results with other information in the GIS, further conclusions, e. g. impact analyses or determining which kind of road causes dominant noise levels, can easily be made.
The combination of LimA and GIS has been successfully employed in a project for a federal state of Germany. Noise levels induced by road traffic were calculated in a 20m-raster for an area of 18,000km. In the calculation, the entire road network, totaling 26,000km, terrain and residential areas were considered.
Diehl, R.
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Berücksichtigung von Rollgeräuschen in einer neuen Schall 03 [DAGA 2005 (München)]
U. Kurze, R. Diehl and H. Onnich
[A]
Im Geschwindigkeitsbereich bis 250 km/h bestimmen Rollgeräusche den größten Beitrag zur Geräuschabstrahlung von Bahnen. In einer geplanten Neufassung der Berechnungsvorschrift Schall 03 wird den physikalischen Ursachen der Rollgeräusche dadurch genauer Rechnung getragen als in dem derzeitig gültigen Regelwerk, dass die Rauheiten von Rad- und Schienenlaufflächen getrennt berücksichtigt werden. Damit können Maßnahmen zur Gleispflege und deren Auswirkungen auf die Schallabstrahlung von Fahrzeugen mit unterschiedlichen Bremsbauarten genauer beurteilt werden als durch das bestehende System einer pauschalen Korrektur. Das verwendete Modell schließt an übliche Ansätze der physikalischen Beschreibung von rauen Kontaktflächen und deren Zusammenwirken bei Rollvorgängen an, verwendet jedoch aus messtechnischer Erfahrung abgeleitete Vereinfachungen in Form eines Korrelationsterms und eines einheitlichen frequenzabhängigen Geschwindigkeitsfaktors. Unterschiede im tieffrequenten Bereich zu bestehenden europäischen Rechenmodellen werden auf den Einfluss aerodynamischer Geräusche im Unterflurbereich von Fahrzeugen zurück geführt. Die Abstrahlung der Rollgeräusche von Rädern und Schienen wird der Einfachheit halber unverändert durch eine Quelle in Gleismitte und in Höhe der Schienenoberkante modelliert. Bei Kesselwagen wird eine zusätzliche Ersatzquelle für die vom Rollvorgang verursachte Geräuschabstrahlung der Wagenaufbauten in einer Höhe von 4 m über SO angesetzt.
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Anpassung der Schall 03-2006 an Anforderungen europäischer Regelwerke zum Schienenverkehrslärm [DAGA 2006 (Braunschweig)]
U. Kurze, R. Diehl and J. Onnich
[A]
Im Entwurf einer aktuellen Neufassung der Schall 03 sind bereits wesentliche Elemente europäischer und internationaler Regelwerke enthalten. Dazu gehören die Darstellung der Geräuschemission für einzelne Stunden eines Tages durch Schallleistungspegel in Oktavbändern und in verschiedenen Höhenbereichen sowie die Berechnung der Schallausbreitung nach ISO 9613-2. Einfach zu ergänzen sind Einzahlkriterien zur Beschreibung der unterschiedlichen Störwirkung am Tag, in Übergangszeiten und während der Nacht. Langzeitkorrekturen zur Meteorologie liegen in der Größenordnung von 2 dB, würden aber das bisherige Schutzniveau in Deutschland, das auch durch einen Schienenbonus bestimmt wird, verändern. Besondere Beachtung erfordert die Berechnung der Wirksamkeit von Schallschutzmaßnahmen am Fahrweg und im Ausbreitungsweg des Schalls. Hier zeigen sich in der Praxis ingenieurmäßige Verfahren der neuen Schall 03 den aufwändigeren Verfahren von ''Harmonoise'' und ''Imagine'' überlegen.
Diem, A.
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Artikulatorische und akustische Methoden in der Diagnostik und Therapie von Sprechstörungen [DAGA 2003 (Aachen)]
B.J. Kröger, A. Diem and M. Siegert
[A]
Im Bereich der Diagnostik und Therapie von Sprechstörungen (motorische Störungen bei der Sprachentwicklung, Störungen aufgrund von Schädigungen der Sprechorgane, erworbene zentrale Sprechstörungen wie Dysarthrien oder Sprechapraxien) werden zunehmend akustische und artikulatorische Verfahren eingesetzt. Die Diagnostik von Sprechstörungen ist zumeist perzeptiv und damit aufwendig (mehrere Beurteiler) und schwer objektivierbar. Es soll in diesem Beitrag am Beispiel der Messung von Sprechverständlichkeit gezeigt werden, inwieweit akustische Methoden zur Objektivierung und Vereinfachung der audio-visuellen Untersuchungen eingesetzt werden können. Im zweiten Teil des Beitrages soll über den Einsatz eines artikulatorischen Modells zur Visualisierung von Sprechbewegungen in der Therapie von Sprechstörungen berichtet werden.
Dierke, J.
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Schallabschattung von Triebwerkslärm durch ein Hochauftriebssystem bei komplexer dreidimensionalen Strömung [DAGA 2008 (Dresden)]
J. Dierke and R. Ewert
[A]
Der Entwurf leiserer Flugzeuge ist wichtig, um das Wachstum von Flughäfen in der Zukunft zu ermöglichen. Triebwerkslärm ist immer noch eine Hauptlärmquelle.
Um die Schallemission zum Boden bei landenden und startenden Flugzeugen zu verringern, werden unter anderem schallabschattende Flugzeugkonfigurationen mit Hilfe numerischer Schallausbreitungsberechnungen untersucht.
Das Ziel ist es, den Einfluss inhomogener Strömungen bei Abschattungsrechnungen abschätzen zu können. Dies geschieht über einen Vergleich der Abschattungsfaktoren mit und ohne Strömung.
In dieser Studie wird der von einem Triebwerk abgestrahlte Schall als Quelle in die inhomogene Strömung des Rechengebietes eingekoppelt und die Schallausbreitung mit dem vom DLR entwickelten CAA-Code PIANO berechnet. PIANO löst die linerisierten Eulergleichungen (LEE) mit Hilfe eines Dispersionsrelation erhaltenden (DRP)-Verfahrens auf strukturierten Gittern. Örtliche Ableitungen werden mit einem 7-Punkte-Stencil angenähert und die Zeitintegration wird mit einem 4-stufigen Runge-Kutta-Verfahren (LDDRK) realisiert.
Ergebnisse zu 2D- und 3D-Rechnungen werden vorgestellt.
Dierkes, M.
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Fernauslesbarer Oberflächenwellen-Feuchtesensor [DAGA 2003 (Aachen)]
M. Dierkes and U. Hilleringmann
[A]
Im Rahmen eines DFG-Projekts entwickelt das Fachbereich Sensorik der Universität Paderborn einen passiven fernauslesbaren Oberflächenwellen-Feuchtesensor, der sowohl Temperatur wie auch Wassergehalt von Isolierölen in Hochspannungstrans-formatoren detektieren soll. Die Voruntersuchungen favorisierten die sogenannten ''Love-Welle'' für die Analyse von Flüssigkeiten, eine akustische Oberflächenwelle (OFW), die keine ''Abstrahlung in die Flüssigkeit'' verursacht. Die Anregung der Welle erfolgt mittels Interdigital Transducers (IDT) auf piezoelektrischem Substratmaterial (z. B. Quarz), die in einer als Wellenleiter aufgebrachten Siliziumdioxid Schicht (SiO2) geführt wird. Mit die-sem Aufbau kann die Love Welle sensitiv an das angrenzende flüssige Medium angekoppelt werden. Da Siliziumdioxid zudem einen einfachen feuchtempfindlichen Film darstellt, der Wasserstoff und OH-Gruppen adsorbiert, beeinflusst diese Kopp-lung im erheblichen Maße Amplitude und Geschwindigkeit der OFW. In Folge der Adsorption ändert sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit der OFW. Dies resultiert in einer Veränderung der Resonanzfrequenz als Maß für den Wassergehalt des Öls. Zur Herstellung der Sensoren wird die in der Halbleitertechnologie angewendete Planartechnik genutzt. Der Aufbau erfolgt im allgemeinen aus einer exakt festgeleg-ten Folge von ganzflächig abgeschiedenen mikrostrukturierten Schichten aus leiten-den und nichtleitenden Materialien auf einem Wafer. Für die Strukturierung ist ein Maskensatz erstellt worden, der Layouts für Resonanzfrequenzen zwischen 60 und 433 MHz berücksichtigt. Im Rahmen des Projekts konzentrieren sich derzeit die Untersuchungen auf die Sensortypen Verzögerungsleitung und Eintor-Resonator. Für die drahtlose Funkauslesung wurde das ISM-Band von 433 MHz berücksichtigt. Für erste Messungen wurden einzelne Sensoren auf einen Platinenträger geklebt, über Bonddrähte mit der aufgebrachten 50 ? Mikrostreifenleitung kontaktiert und an Luft getestet. Über hochwertige Steckerverbindungen erfolgt der Anschluss an einen Netzwerkanalysator. Im Falle des Resonators konnte die Temperaturempfindlichkeit über den Reflektionskoeffizienten S11 ermittelt werden, wobei sich in Abhängigkeit von der Temperatur die Resonanzfrequenz verschiebt. Aus der Steigung der Aus-gleichsgeraden für verschiedene Temperaturen ergab sich eine Empfindlichkeit von ca. ?50 kHz/K. Ähnliche Ergebnisse ergaben sich beim Impedanzverlauf mit der relativen Feuchte RH als Parameter. Die Empfindlichkeit betrug in diesem Fall ca. ?74 kHz/% rel. Feuchte.
Dietrich, P.
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Analyzing measurement uncertainty of room acoustic parameters [DAGA 2007 (Stuttgart)]
P. Dietrich and I. Witew
[A]
Jede Messung einer physikalischen Größe ist mit einer gewissen Unsicherheit belastet, die diesem Messergebnis zugeordnet werden sollte. Ohne die Angabe einer solchen Unsicherheit sind Messergebnisse, z.B. von verschiedenen Messteams, untereinander nicht vergleichbar. Um die Bestimmung der Unsicherheiten in allen messtechnischen Bereichen zu vereinheitlichen, wurde daher von der ISO/BIPM der Leitfaden zur Angabe der Unsicherheit beim Messen (engl. GUM) entwickelt. Dieser wird bereits in vielen Bereichen der Messtechnik nicht nur angewandt, sondern teilweise wird die Anwendung durch entsprechende Normen auch gefordert.
In der Raumakustik zeigen bestehende Messergebnisse von Parametern, wie etwa der Nachhallzeit oder des Klarheitmaßes, die in der Norm ISO 3382 definiert sind, Abweichungen beim Vergleich von Ergebnissen unterschiedlicher Messteams oder von Wiederholungsmessungen in einem zu untersuchenden Raum. Diese Abweichungen sind teilweise größer als die hörbare Wahrnehmungsschwelle (just noticible difference, jnd). Das Ziel einer guten raumakustischen Messungen sollte allerdings ein Ergebnis sein, dessen zugeordnete Messunsicherheit kleiner als die Wahrnehmungsschwelle des entsprechenden Parameters ist. Daher besteht Bedarf, die auftretenden Beiträge zur Unsicherheit einheitlich zu analysieren und ihren Anteil an der Gesamtunsicherheit zu bestimmen.
Dieser Beitrag stellt einen Ansatz zur Unsicherheitsanalyse dar. Es wird ein skalierbares, lineares Ursache-Wirkungs-Modell vorgestellt, mit dessen Hilfe die Gesamtunsicherheit eines raumakustischen Parameters detailliert bestimmt werden kann. Durch spezielle Experimente, die auf das Modell abgestimmt sind, ist es möglich, Hauptunsicherheitsbeiträge messtechnisch zu erfassen, um anschließend den Unsicherheitsbereich der Messergebnisse GUM-konform angeben zu können.
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Bewertung von Unsicherheitsbeiträgen bei raumakustischen Messungen nach GUM [DAGA 2008 (Dresden)]
P. Dietrich and I. Witew
[A]
Bereits im vergangenen Jahr wurde ein lineares Ursache-Wirkungs-Modell inklusive entsprechender Messexperimente zur einheitlichen Bestimmung und Analyse von Messunsicherheiten nach GUM (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement) speziell für raumakustische Parameter nach ISO 3382 vorgestellt. Umfangreiche Messungen haben Aufschluss über die Beeinflussung der Parameter durch bestimmte Störfaktoren und somit über das vorgestellte Unsicherheitsbudget von Nachhallzeit und Klarheitsmaß gegeben. Die Genauigkeit der Positionierung von Messlautsprecher und Mikrophon sowie die Richtcharakteristik der Quelle ergaben einen berechneten, frequenzabhängigen Unsicherheitsbereich, der teilweise die menschliche Wahrnehmungsschwelle für den betrachteten raumakustischen Parameter wertemäßig überschritt. Um nun auch Unsicherheitsbereiche weiterer raumakustischer Messgrößen, welche zusätzliche objektive Aussagen über die Akustik eines Raumes versprechen, detaillierter untersuchen zu können, wurden weitere Messergebnisse analysiert und ausgewertet. Ausgegangen wird dabei von den bereits gefundenen Hauptunsicherheitsfaktoren, jedoch wird das Unsicherheitsbudget hinsichtlich der für diese Messgrößen charakterischen Faktoren adaptiert. Dieser Beitrag stellt nun einen fortgeführten Ansatz zur Unsicherheitsanalyse dar. Da es weiterhin angestrebt ist raumakustische Messungen durchführen zu können, deren Messunsicherheit kleiner als die Wahrnehmungsschwelle ist, müssen dazu allerdings zuerst genauere Kenntnisse über die Unsicherheitsbereiche und deren Ursachen gewonnen und diskutiert werden.
Dietrich-Radt, T.
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Kundt’sches Rohr mit örtlicher Schallfeldabtastung durch ortsfeste Mikrofone [DAGA 2003 (Aachen)]
T. Dietrich-Radt and E. Sarradj
[A]
Im Beitrag wird ein Kundtsches Rohr zur Messung von Wandimpedanz und Absorptionsgrad für den Frequenzbereich von 200 Hz - 1600 Hz vorgestellt. Zur Messung wird eine neuentwickelte Methode angewandt, die auf einer örtlichen Abtastung des Schallfeldes mit mehreren ortsfesten Mikrofonen beruht. Aufbauend auf einer Literaturstudie über bereits praktizierte Messmethoden zur Absorptionsgradmessung im Rohr mit einem, zwei und mehr Mikrofonen, geht die Theorie von der Beschreibung des Schallfeldes im Rohr durch Schalldruckpegelmesswerte an einzelnen Orten aus. Die mit Hilfe der Theorie gewonnenen Erkenntnisse erlauben die gezielte Auslegung des Messrohrs, so z.B. die günstige Positionierung der einzelnen Mikrofone im Rohr unter dem Gesichtspunkt des Aufwandes und eines minimalen Fehlers. Bei der Messung wird aus den an den jeweiligen Mikrofonstandorten frequenzabhängig gemessenen Schalldrücken mit Hilfe einer mathematischen Optimierungsmethode die im Messrohr entstandene Schalldruckkurve rechnerisch rekonstruiert und somit die gesuchten akustischen Kenngrößen Wandimpedanz und Absorptionsgrad gewonnen. Die Anregung des Schallfelds durch einen Lautsprecher sowie Aufnahme und Auswertung der Messwerte werden mit Hilfe eines Computers realisiert.
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Ein alternatives Berechnungsverfahren für die Körperschall-Ausbreitung in Fahrzeugstrukturen [DAGA 2005 (München)]
B. Knöfel, T. Dietrich-Radt and E. Sarradj
[A]
Die Berechnung der hochfrequenten Körperschall-Ausbreitung ist in vielen Bereichen der Fahrzeugindustrie von großem Interesse. Alternativ zur Statistischen Energieanalyse (SEA) ist ein auf einer Randintegralmethode basierendes Verfahren, die High Frequency Boundary Element Method (HFBEM), auf seine Anwendbarkeit in der Praxis getestet worden.
Um einen Vergleich mit dem Schwingungsverhalten realer Strukturen zu erzielen, erfolgte der Aufbau von drei vereinfachten Strukturen verschiedener Fahrzeugbereiche (Bodenblech, Verrippte Platte, Hochflurbereich eines Regionalzuges), an denen vibroakustische Messungen durchgeführt worden sind.
Zusätzlich fanden praxisrelevante Veränderungen der Strukturen statt, die die HFBEM mit vorhersagen soll. Die Bestimmung der Dämpfungsverlustfaktoren der einzelnen Fahrzeugstrukturen ist zum einen mit der Nachhallzeitmethode und zum anderen mit der Power Injection Method (PIM) durchgeführt worden. Für die HFBEM-Berechnung wurde im Weiteren die Bestimmung der Randdämpfung aller Strukturen einbezogen, die über den Abstrahlgrad ermittelt wurde.
In einem Vergleich werden die HFBEM-Berechnungen den Messergebnissen und den SEA-Berechnungen gegenübergestellt, wobei der höhere Informationsgehalt der HFBEM in Bezug zur SEA deutlich wird.
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Vibroakustische Messungen an generischen Fahrzeugstrukturen [DAGA 2005 (München)]
T. Dietrich-Radt, B. Knöfel and M. Kettlitz
[A]
Kenntnisse über akustische Eigenschaften von Fahrzeugstrukturen sind unter anderem wichtig, um Voraussagen über ihr schwingungstechnisches Verhalten im Alltag zu ermöglichen.
Diese Arbeit gibt einen Überblick über die angewendeten Verfahren zur Messung von Impedanz, Abstrahlgrad und Dämpfungsverlustfaktor an verschiedenartigen praxisrelevanten Fahrzeugstrukturen. Dazu gehören ein verripptes Fahrzeugbodenblech, eine Sperrholz-Sandwichplatte (verwendet als Fußbodenstruktur in Reisezugwagen) und eine Aluminiumplatte (wahlweise mit Versteifungen in Form von I- bzw. T-Trägern).
Die Messergebnisse aller Strukturen werden vorgestellt, wobei die messtechnische Ausführung (Anregung, Ankopplung der Messgeräte) im Vordergrund steht.
Dietz, E.
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Lärm am Arbeitsplatz und das Risiko eines Herzinfarktes – erste Ergebnisse der NaRoMI-Studie [DAGA 2002 (Bochum)]
M. Schust, M. Stallmann, T. Keil, H. Stark, E. Dietz, J. Löbert, C. Nakladal, K. Wegscheider, W. Babisch and S. Willich
[A]
Im Rahmen der Fall-Kontroll-Studie ''Noise and Risk of Myocardial Infarction - NaRoMI'' wird u.a. der Zusammenhang zwischen der Schallexposition am Arbeitsplatz und dem Risiko für die Entstehung eines Herzinfarktes untersucht. In den Jahren 1998-2001 rekrutierte man an 32 Berliner Krankenhäusern 4115 Patienten (1061 Frauen, MW 57,7 Jahre, SD 8,7 Jahre und 3054 Männer, MW 56,1 Jahre SD 8,5 Jahre), wobei die Fälle (akuter Myokardinfarkt) und die Kontrollen (Unfall/Operation) nach Alter, Geschlecht und Krankenhaus gematcht wurden (Männer 1:1, Frauen 1:2). Die Schalldruckpegel am Arbeitsplatz wurden retrospektiv für 10 Jahre nach zwei Methoden bestimmt - anhand von Interview-Angaben zur Tätigkeit aus Katalogwerten und nach ISO 9921/1 aus dem erfragten Stimmaufwand bei der Kommunikation. Aus den Beurteilungspegeln berechnete man die 10-Jahres-Mittelungs- und -Summenpegel. Bekannte Risikofaktoren für Herzinfarkt und sozio-demographische Größen wurden ebenfalls per Interview erfasst. Die Odds Ratios und 95% Konfidenz-Intervalle wurden mittels multipler logistischer Regressionsmodelle berechnet und nach möglichen Konfoundern adjustiert. 75,9% der Frauen und 90,9% der Männer waren innerhalb der letzten 10 Jahre die gesamte Zeit oder für kürzere Perioden beschäftigt. Für diese Personen lagen die 10-Jahres-Pegel vor. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass die aus dem Stimmaufwand nach ISO 9921/1 berechneten 10-Jahres-Mittelungs- und -Summenpegel für Männer mit einem erhöhten Herzinfarktrisiko verbunden sind (Odds Ratios 1,48 und 1,47, p-Werte 0,013 und 0,017 bei Erhöhung der Pegel von = 55 dB auf 70-85 dB, adjustiert nach Herzinfarkt bei Eltern/Geschwistern, Diabetes, Hypertonie und Rauchen). Weitere Analysen unter Einbeziehung der erhobenen Daten zur Belästigung durch Lärm am Arbeitsplatz und in der Wohnung werden noch durchgeführt und könnten zur Aufklärung der zugrundeliegenden Mechanismen beitragen.
Dietz, M.
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VDA-Spezifikation für Kfz-Freisprecheinrichtungen [DAGA 2002 (Bochum)]
H.W. Gierlich, F. Kettler, W. Balduin, H. Best, M. Dietz, G. Eisner, A. Hanke, B. Heise and M. Schaible
[A]
Die im Rahmen des VDA Arbeitskreises ''Autotelefon'' entwickelte Spezifikation definiert Anforderungen und Messverfahren für Kfz-Freisprecheinrichtungen sowie für Mikrofone zum Einsatz für Kfz-Freisprecheinrichtungen. Sie beinhaltet sowohl die Anforderungen für ab Werk verbaute Einrichtungen als auch für Nachrüstlösungen. Alle Tests dieser Spezifikation werden unter Einbeziehung der akustischen Schnittstelle (Mikrofon/Lautsprecher) durchgeführt. Zusätzlich zu den Standard-Telefonometrie-Parametern werden spezielle Tests beschrieben, die wichtige Parameter in der Gegensprechsituation sowie zur Hintergrundgeräuschübertragung beschreiben. Im Vortrag wird diese Spezifikation erläutert. Das Hauptaugenmerk richtet sich hierbei auf die Beschreibung Testumgebung, der wesentlichen Parameter sowie Erläuterungen zur Ableitung der Grenzwerte.
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Enhancing Perceptual Audio Coding through Spectral Band Replication [DAGA 2003 (Aachen)]
M. Dietz and M. Wolters
[A]
Spectral Band Replication (SBR) is a novel technology Which significantly improves the compression efficiency of perceptual audio codecs. SBR reconstructs the high frequency components of an audio signal on the receiver side. Thus, it takes the burden of encoding and transmitting high frequency components off the encoder, allowing for a much higher audio quality at low datarates. SBR can be used to enhance any perceptual audio codec. The first SBR enhanced codec that has been introduced to the market was mp3PRO, which was launched in Summer 2001. aacPlus, the combination of AAC with SBR, is already used in digital broadcasting systems and will become a part of the MPEG-4 Audio Standard in May 2003. SBR is based on the fact that usually there is a high correlation between the high frequency part and the low frequency part of an audio signal. Hence, the high frequency part does not need to be transmitted, it can be reconstructed at the decoder side. This is done by means of transposition, followed by a careful equalization process in time and frequency. Finally, special tools are needed to cover special signals where the assumption of high correlation is invalid. The paper will focus on the underlying technical ideas and the achievable efficiency improvements, but will also mention current and future applications of SBR.
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Phase difference representation of interaural timing disparities [DAGA 2007 (Stuttgart)]
M. Dietz, S. Ewert and V. Hohmann
[A]
Während das klassische Jeffress-Modell zur Repräsentation binauraler Zeit-Disparitäten durch Zeitverzögerungsketten und nachfolgende Koinzidenzdetektion bei Vögeln weitgehend bestätigt ist (z.B. für Schleiereulen), legen neuere physiologische Daten für einige Säugetiere eher eine Repräsentation mittels interauraler Phasendifferenzen nahe. Psychoakustische und elektrophysiologische Daten beim Menschen zeigen ein uneinheitliches Bild, so dass zur kohärenten Modellbildung weitere Grundlagenforschung notwendig erscheint. Dieser Beitrag untersucht dazu die Detektierbarkeit binauraler Differenzen bei Stimuli mit zeitlich fluktuierenden binauralen Zeit-Disparitäten (,double-delayed noise' und breitbandige ,binaural beat' Stimuli). Ein Signalverarbeitungsmodell zur gehörgerechten, frequenzgruppen basierten Extraktion interauraler Phasendifferenzen (IPD) aus dem binauralen Signal wird vorgestellt und anhand psychoakustischer Daten evaluiert. Das Modell liefert prinzipiell eine dreidimensionale Abbildung der IPD über Zeit und Mittenfrequenz der auditorischen Filter. Zur Auswertung dieses ''binaural displays'' kann die zeitliche Fluktuation der IPD in Frequenzbändern durch Histogramme erfasst und die Detektierbarkeit anhand von Veränderungen der Histogramme abgeschätzt werden. Alternativ lassen sich auch Histogramme ueber verschiedene Frequenzgruppen bilden. Durch Variation der interauralen Parameter (Zeit - oder Phasendifferenzen) und der Bandbreite der Signale soll untersucht werden welche Art der Auswertung die Daten realistisch beschreiben kann. Besonders interessant ist hier die Fragestellung ob IPDs oder daraus abgeleitete interaurale Zeitdifferenzen über Frequenzgruppen kombiniert werden. Eine Schwierigkeit besteht darin, dass die Auswertung der Histogramme aufgrund der Mehrgipfeligkeit der Verteilungen mit etablierten Methoden, z.B. der Signal-Entdeckungstheorie, nicht gelingt. Mögliche Lösungen werden vorgestellt und diskutiert.
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Charakterisierung Tonaler Geräuschanteile bei Freilaufenden Radialventilatoren
M. Dietz and T. Carolus
[A]
Freilaufende Radialventilatoren (ohne Spiralgehäuse) werden in großen Stückzahlen in der Geräte-, Verkehrs- und Raumlufttechnik eingesetzt. Neben einer Verbesserung des Wirkungsgrads rückt für die Hersteller dabei vor allem die Minimierung der Geräuschemission vermehrt in den Mittelpunkt des Interesses. Breitbandigem Rauschen sind hier immer wieder subjektiv besonders störende tonale Geräuschanteile überlagert. Gezielte konstruktive Eingriffe am Laufrad zur Reduktion dieser Töne setzen das bislang noch nicht vollständig vorhandene Verständnis ihrer aeroakustischen Quellen voraus. Beispielsweise produzieren einige Laufräder ausgeprägte Töne mit der Schaufelpassierfrequenz (BPF) und ihren höheren Harmonischen, obwohl die Umfangsmachzahl sehr niedrig ist und Mechanismen wie die Interaktion des Laufrads mit einer Gehäusezunge fehlen. Es können jedoch auch immer wieder Töne beobachtet werden, deren Frequenzen offensichtlich nicht mit der BPF in Zusammenhang stehen. In einem ersten Schritt zur Detektierung der tonalen Geräuschquellen werden mit Hilfe einer Dimensionsanalyse aus möglichen Einflussparametern dimensionslose Kennzahlen zur Charakterisierung der Töne abgeleitet. Durch gezielte Variation dieser Kennzahlen wird im Anschluss daran ihr tatsächlicher Einfluss auf die Tonentstehung experimentell ermittelt. Dazu werden drei geometrisch ähnliche gehäuselose Radialventilatoren unterschiedlicher Baugröße bei verschiedenen Betriebsparametern akustisch vermessen.
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Modelling lateralization of binaural stimuli with fine-structure and envelope-based temporal disparities
S. Ewert, M. Dietz and V. Hohmann
[A]
Lateralization of binaural stimuli in headphone experiments is dependent on both interaural timing- and interaural level differences. In contrast to natural situations, both cues can be manipulated independently and each cue can be analyzed separately. While the influence of interaural level differences (ILD) on the intracranial image of a sound is well understood, the influence of interaural phase differences (IPD) or interaural time differences (ITD) appears more complicated, particularly when competing temporal disparities are present in the fine-structure and envelope of binaural stimuli. A ''classical'' neuronal model for processing interaural timing disparities is the so-called ''Jeffress-model'' which consists of a series of coincidence detectors receiving their input along two converse chains of delay elements. Since the model fails for some complex stimuli which carry information in both fine-structure and envelope, extensions like the position-variable model and the weighted-image model have been introduced. Here, an alternative modelling approach based on IPD extraction is suggested. Critical experiments where ILD and IPD cues were matched to evoke the same lateralization or where contradicting fine-structure and envelope IPD cues were traded to evoke a centred image are presented. In contrast to the ''classical'' models, the current model is shown to predict all data.
Dietz, P.
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TAI-CHI: Tangible Acoustic Interfaces for Computer-Human Interaction [DAGA 2005 (München)]
W. Rolshofen, P. Dietz and G. Schäfer
[A]
Mensch-Maschine Schnittstellen können in zwei Gruppen eingeteilt werden, die unterschieden werden in berührbar und unberührbar. Bei den berührbaren Eingabe-Systemen handelt es sich meist um Baugruppen, wie Tastatur, Touch-Pad oder Touch-Screen. Das Projekt ''Tangible Acoustic Interfaces for Computer-Human Interaction (TAI-CHI)'', welches durch die Europäische Union (IST-2002-507882) gefördert wird, untersucht wie der menschliche Tastsinn selbstverständlicher, d.h. ohne explizite Bedienknöpfe, mit Computeranwendungen verknüpft werden kann.
Physikalische Objekte (flache bzw. komplexe Oberflächen) sollen als natürliche berührbare Schnittstellen für Benutzer funktionieren, die auf Basis festkörperakustischer Signale, eine Verbindung zwischen virtueller und realer Welt herstellen. Hierfür werden sowohl das akustische Übertragungsverhalten unterschiedlicher Medien untersucht, als auch neuartige Schwingungssensoren entwickelt. In Verbindung damit werden Algorithmen zur Verarbeitung der akustischen Signale entwickelt und verfeinert. Zu den Methoden, welche im TAI-CHI Projekt eingesetzt werden, gehören die Zeitumkehr des Signals (time reversal), holographische Methoden (für Luft und Festkörper) und Laufzeitverfahren (time different arrival). Jedes Prinzip und die bisher damit erzielten Ergebnisse werden in diesem Beitrag gezeigt. Ein erster einfacher Prototyp solcher berührbarer, akustischer Benutzerschnittstellen steht für eine Demonstration bereit und soll mit weiteren Schwingungsanalyseverfahren bezüglich Auflösung und Sensorikaufwand optimiert werden.
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Neuartige berührbare Schnittstellen durch die Rückprojektion akustischer Wellen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
W. Rolshofen, P. Dietz and G. Schäfer
[A]
Eine Herausforderung der Zukunft ist die Entwicklung neuartiger Schnittstellen für die Interaktion zwischen Mensch und Maschine. Mittlerweile gibt es zahlreiche Lösungen, doch es bleibt immer noch. ein Optimum aus unterschiedlichen Ansätzen zu verwirklichen. Die Ziele des Projektes ''Tangible Acoustic Interfaces for Computer-Human Interaction (TAI-CHI)'', das die Europäische Union innerhalb des sechsten Rahmenprogramms fördert, sind die Entwicklung und Verbesserung von Methoden zur Lokalisierung von Schallquellen.
Beim Berühren eines physikalischen Objektes oder Klopfen mit einem Finger darauf werden akustische Wellen erzeugt, deren Ausbreitungsweg bis zur Quelle zurückverfolgt werden kann. Hierfür wird ein Verfahren eingesetzt, dass die Amplituden- und Phasenverteilung des Signals auswertet, nachdem der zeitliche Verlauf transformiert wurde. Zur Verdeutlichung werden in diesem Beitrag die Ergebnisse der Lokalisierung gezeigt, die an unterschiedlichen Materialien durchgeführt wurden. Außerdem wird erklärt, welche Voraussetzungen für diese Methode und deren erfolgreichen Einsatz als berührbare Schnittstelle gewährleistet sein müssen.
Dietzel, R.
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Der Lautstärkemesser von HEINRICH BARKHAUSEN [DAGA 2008 (Dresden)]
R. Dietzel
[A]
HEINRICH BARKHAUSEN (1881 - 1956) hat 1911 an der Technischen Hochschule Dresden das erste Institut für Schwachstromtechnik (heute als Informationstechnik bezeichnet) in Deutschland gegründet. Mit bahnbrechenden experimentellen und theoretischen Arbeiten über die Wirkungsweise und Eigenschaften von Elektronenröhren hat er wesentlich zum Siegeszug der Elektronik beigetragen. Frühzeitig führte er auch akustische Untersuchungen durch.
Auf der Tagung der Naturforscher und Ärzte 1926 stellte H. BARKHAUSEN einen ''neuen Schallmesser für die Praxis'' nach folgendem Messverfahren vor: Die Versuchsperson hört mit dem einen Ohr das zu messende Geräusch und mit dem anderen Ohr in einem fest angedrückten Telefonhörer den Vergleichs-Ton (Normal-Schall) mit einer einstellbaren Lautstärke. Werden das Geräusch und der Vergleichs-Ton als gleich laut beurteilt, lässt sich an der Skala des logarithmisch abgestuften Spannungsteilers die Lautstärke in phon ablesen.
H. BARKHAUSEN erkannte die vielseitigen Einsatzmöglichkeiten seines Messverfahrens und führte damit sofort zahlreiche grundlegende Experimente durch, die richtungsweisend für die akustische Messtechnik wurden. Als ''Einheit'' für die gemessene Lautstärke schlug er das phon vor. Das erste entsprechende Messgerät wurde 1927 als ''Geräuschmesser für die Praxis (Phonometer) nach BARKHAUSEN'' von Siemens & Halske, Berlin, produziert.
Gemeinsam mit mehreren Schülern hat BARKHAUSEN weitere systematische Untersuchungen zur Lautstärke-Empfindung und -Messung durchgeführt und veröffentlicht.
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MAREYsche Kapseln in der experimentellen Phonetik - ihr Übertragungsverhalten aus heutiger Sicht [DAGA 2008 (Dresden)]
D. Mehnert, R. Dietzel, D. Richter and J. Landgraf
[A]
Im Institut für Akustik und Sprachkommunikation der TU Dresden befindet sich eine umfangreiche Sammlung historischer phonetischer Geräte, von der bereits zur DAGA 04, 06 und 07 ausgewählte Objekte vorgestellt wurden. In dieser Sammlung befinden sich akustisch-mechanische Wandler (sog. MAREYsche Kapseln) unterschiedlicher Ausführungsformen.
Diese Wandler-Kapseln dienten in der experimentellen Phonetik zur Umwandlung akustischer und physiologischer (Sprach-Schall, Atembewegungen,...) in mechanische Größen, die dann über Zeigersysteme auf bewegtem Rußpapier (auf einer Kymographentrommel) aufgezeichnet wurden.
Aus der Vielzahl der vorhandenen, seinerzeit benutzten und vielseitig erprobten Wandler-Kapseln sollen an einigen ausgewählten Exemplaren systematische Untersuchungen zum Übertragungsverhalten angestellt werden. Dazu wird in einem Versuchsaufbau mit einer Modellkapsel und einer Schallfluss-Quelle zur Anregung das frequenzabhängige Übertragungsverhalten ermittelt und mit einer baugleichen Originalkapsel verglichen.
Schließlich werden Aussagen zur Leistungsfähigkeit einiger MAREYscher Kapseln gemacht.
Digeser, F.
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Auditorische Hinrindenpotentiale auf einsilbige Sprachreize [DAGA 2006 (Braunschweig)]
U. Hoppe and F. Digeser
[A]
Auditorische Hirnrindenpotentiale spiegeln die elektrische Hirnaktivität mit einer sehr hohen zeitlichen Auflösung wider. In früheren Studien wurde untersucht, inwieweit sich sprachspezifische Verarbeitungen mit auditorischen Hirnrindenpotentialen abbilden lassen. In der Regel werden hierzu aufwändige Paradigmen mit abwechselnder Präsentation unterschiedlicher Stimuli eingesetzt. Nachteil dieser Art ist, dass sehr lange Untersuchungszeiten in Kauf genommen werden müssen. Gegenstand der aktuellen Studie war, inwieweit der phonetische Unterschied zwischen den Einsilbern /da/ und /ta/ sich allein durch die wiederholte Präsentation der Einzelwörter nachweisen lassen.
Hierzu wurden an zehn normalhörigen jungen Erwachsenen auditorische Hirnrindenpotentiale mit 2 Elektroden über einen Zeitraum vom 800 ms abgeleitet. Die Sprachsignale wurden 200 mal je Reizart präsentiert. Es wurden die gemittelten Antworten ausgewertet.
Es zeigt sich bei allen Subjekten deutliche Latenzverlängerungen bei dem Stimulus /da/, der sich durch die Einhüllende des Sprachsignals erklären lässt.
Dillier, N.
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FEM-Simulation des gesunden und rekontruierten Mittelohrs [DAGA 2000 (Oldenburg)]
M. Ferrazzini, A. Huber and N. Dillier
[A]
Die chirurgische Behandlung einer Schallleitungsschwerhörigkeit umfasst oft den Ersatz von Gehörknochelchen durch eine Prothese. Häufig verbleibt nach der Operation ein Schallleitungshörverlust (Air/Bone-Gap) von 20-30 dB. Verschiedene Faktoren können die Schalleitung bei rekonstruiertem Mittelohr beeinflussen können: Biokompatibilität der Prothese, postoperative Vernarbung, Verschiebung der Prothese und mechanisch-akustische Eigenschaften der Prothese selbst. Durch Vergleich von mathematischen Modellen des physiologisch gesunden Mittelohrs und des rekonstruierten Mittelohrs werden die wichtigsten Parameter der Schalleitung hergeleitet, um existierende Prothesen anhand dieser Parameter vergleichen und analysieren zu können. Für die mathematische Modellierung wurde die Methode der Finiten Elemente (FEM) gewählt, da damit dreidimensionale Bewegungen und Spannungen berechnet werden können. Die Validierung der Modelle erfolgt durch Vergleich von Messwerten. Durch Laser Doppler Vibrometrie (LDV) werden die Schwingungen am Eingang des Mittelohrs (Trommelfell) und am Ausgang (Steigbügelfussplatte) gemessen. Das FEM-Modell wird anhand von hochauflösenden Computertomographie-Aufnahmen (Micro-CT) konstruiert, sodass die geometrischen Verhältnisse korrekt modelliert werden. Das mit dem Micro-CT erstellte Volumen wird dann durch Umwandlung der Bildervoxel in Rechenelemente vernetzt. Im Poster werden die ersten Resultate von LDV-Messungen und entsprechenden Geometriedaten aus Micro-CT Aufnahme dargestellt.
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Klassifizierung der akustischen Umgebung für Hörgeräte-Anwendungen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
M. Büchler, N. Dillier, S. Allegro and S. Launer
[A]
Eine Methode zur Klassifizierung der akustischen Umgebung für Hörgeräte wird vorgestellt. In modernen Hörgeräten wird die Wahl des optimalen Programms auch durch die aktuelle akustische Situation bestimmt. In lärmiger Umgebung soll zum Beispiel ein Störgeräuschunterdrückungs-Algorithmus oder ein Richtmikrophon zugeschaltet werden. Ausgehend von einem Verfahren, das von Kates erarbeitet wurde [Kates, J. M. (1995). ''Classification of Background Noises for Hearing-Aid Applications,'' J. Acoust. Soc. Am. 97, 461-469], werden aus verschiedenen akustischen Stimuli - Sprache, Störgeräusche, Sprache im Störgeräusch, Musik - vier Kriterien extrahiert: Der mittlere Signalpegel und dessen mittlere Schwankungen, der mittlere spektrale Schwerpunkt und dessen mittlere Schwankungen. Es wurde untersucht, inwiefern sich diese Kriterien eignen für eine Klassifizierung der akustischen Umgebung zumindest in die Klassen Sprache, Störgeräusch, Sprache im Störgeräusch, Musik. Die Verarbeitung von 480 verschiedenen Klangbeispielen ergab, dass eine ausgezeichnete Klassifizierung aller Sprachsignale in eine Klasse möglich ist. Störgeräusch, Sprache im Störgeräusch und Musik lassen sich mit den vier Kriterien jedoch nicht zuverlässig unterscheiden. Zusätzlich wurde untersucht, wie sich die vier Kriterien in realen Situationen ändern; einerseits, wenn das Sprachsignal verhallt ist, andererseits, wenn es durch die Plazierung des Mikrofons am Ohr richtungsabhängig gedämpft wird. Es zeigt sich, dass verhallte Sprache mit zunehmendem Nachhall als Störgeräusch interpretiert wird; der Kopfschatten bewirkt die bekannte Dämpfung hochfrequenter Signalanteile. Die Methode eignet sich demnach für den Einsatz in Hörgeräten für die Unterscheidung reiner, wenig verhallter Sprachsignale von andern Signalen.
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Vergleich verschiedener Methoden zur Geräuschklassifizierung [DAGA 2000 (Oldenburg)]
S. Allegro, S. Launer, M. Büchler and N. Dillier
[A]
Heute sind drei Algorithmen zur Geräuschklassifizierung bekannt: die Analyse der Amplitudenstatistik (Ludvigsen, 1997), die Analyse des Modulationsspektrums (Ostendorf, 1997) und die Analyse zeitlicher Fluktuationen und der spektralen Form (Kates, 1995). Diese drei Algorithmen werden im Folgenden kurz vorgestellt und miteinander auf einem einheitlichen Sound Set verglichen. Die drei Algorithmen basieren auf völlig verschiedenen mathematischen Grundlagen. Ziel der Untersuchung war, herauszufinden, inwieweit sich die drei Algorithmen unterscheiden und ob eine Kombination der einzelnen Ansätze die Geräuschklassifizierungsleistung insgesamt verbessern würde. Eine systematische Untersuchung der drei Algorithmen hat gezeigt, dass zwar jeder Algorithmus eine relativ klare und robuste Trennung von Sprachsignalen und Nicht-Sprachsignalen erlaubt, eine differenziertere Unterscheidung verschiedener akustischer Umgebungen aber mit keinem der drei Algorithmen möglich ist. Mittels einer physikalischen Interpretation der errechneten Merkmale jedes einzelnen Algorithmus konnte gezeigt werden, dass alle drei Algorithmen in der einen oder anderen Form die zeitlichen Pegelschwankungen der untersuchten Signale beschreiben. Die Tatsache, dass immer dieselbe physikalische Eigenschaft von Geräuschen extrahiert wird erklärt die ähnliche Klassifizierungsleistung der drei verschiedenen Algorithmen.
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Nützlichkeit und Akzeptanz einer automatischen Programmwahl in Hörgeräten [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
M. Büchler, N. Dillier, V. Kühnel and S. Launer
[A]
In modernen Hörgeräten wird die Wahl des optimalen Programms auch durch die aktuelle akustische Umgebung bestimmt. Dabei schaltet das Hörgerät in Abhängigkeit der akustischen Situation (z.B. Ruhe, Lärm, Musik) automatisch zwischen verschiedenen Programmen um. Die Nützlichkeit und Akzeptanz einer automatischen Programmwahl aus der Sicht der Hörgeräteträger wurde untersucht. Die Probanden wurden mit einem modernen digitalen Hörgerät versorgt, das automatisch erkennt, ob eine ruhige oder eine geräuschvolle Hörumgebung herrscht, und zwischen zwei Programmen hin und her schaltet. Nachdem die Probanden die Hörgeräte einige Zeit im Alltag getragen hatten, wurden ihre Erfahrungen mit der automatischen Programmwahl mit Hilfe eines Fragebogens erfasst. Von Interesse war dabei insbesondere, wie die Umschalthäufigkeit beurteilt wird, ob die Programmwahl immer richtig scheint, und ganz allgemein wie nützlich eine automatische Programmwahl ist. Die Auswertung des Fragebogens zeigt, dass rund 75 % der Probanden eine automatische Programmwahl als nützlich betrachten. Die Umschalthäufigkeit wird jedoch sehr unterschiedlich beurteilt, was ein individuelles Anpassen dieses Parameters wünschenswert macht. Auch die Erwartungen an das Verhalten des Hörgerätes in der Situation ''mehrere Sprecher im Störlärm'' sind individuell unterschiedlich: Während die einen Probanden in dieser Situation lieber ein eingeschränktes Hörfeld (Richtmikrofon) schätzen, bevorzugen die andern ein offenes Hörfeld, um Sprecher aus verschiedenen Richtungen hören zu können. Gesamthaft gesehen sind die meisten Probanden mit der automatischen Programmwahl zufrieden.
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Speech intelligibility as a function of temporal resolution and the number of stimulation channels for signal processing using the sinusoidal speech model [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
O. Timms, S. Allegro, V. Kühnel, A. von Buol and N. Dillier
[A]
In the investigation of a sinusoidal speech signal processing scheme, the number of stimulation channels as well as the temporal and spectral resolution required for 100% speech intelligibility were determined. German vowels, consonants and sentences (MACarena test and Oldenburg sentence test) spoken by a male speaker were processed with an algorithm based on the sinusoidal speech model of Quatieri and McAulay (T.F. Quatieri and R.J. McAulay, ''Audio signal processing based on sinusoidal analysis / synthesis'', chapter 9 of ''Applications of Digital signal processing to audio and acoustics'', edited by M. Kahrs and K. Brandenburg, Kluwer Academic Publishers, 1998). The algorithm uses a limited number of stimulation channels (1-5) as well as different temporal and spectral resolutions (FFT frame length 128, 256 and 512 points sampling frequency 22050 Hz). Speech intelligibility tests in quiet were performed with normal hearing native German speaking adults using conventional diagnostic speech perception tests as well as paired comparison vowel and consonant tests. The test results show that different numbers of stimulation channels are required for 100% speech recognition in sentences processed with different temporal and spectral resolution. A tendency of increased speech intelligibility was observed by either increasing temporal resolution or decreasing spectral resolution. In addition significant learning effects were observed. The results of this study will be presented and discussed in detail.
Dimopulos, T.
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Enhancing the Flexibility of a Multimodal Smart Home Environment [DAGA 2007 (Stuttgart)]
T. Dimopulos, S. Albayrak, K.-P. Engelbrecht, G. Lehmann and S. Möller
[A]
The smart home offers a new opportunity to augment people's lives with ubiquitous computing technology providing enhanced communications, awareness, and functionality. A natural way of interaction in such a smart home is via a spoken natural-language dialogue: It is easy to learn, hands-free, and accessible from any place in the household or outdoors. However, speech-only interaction is less effective than the multimodal face-to-face interaction that humans are used to. In order to compensate for this disadvantage, the system should appear more ''intelligent'', e. g. in the form of a ''home assistant'', which should hide the complexity of the appliances through an intuitive interface.
A first speech-based home assistant was developed in the EU-funded IST project INSPIRE. In this talk, we present the results of recent work aiming at enhancing the system at two points: (1) The user interface was made more flexible by coupling it to a VoiceXML platform which provides remote or local voice interaction in a unified, standards-based fashion. (2) The system's modularity was leveraged by extending it with an abstract, protocol-independent device control mechanism. The results of these extensions are expected to facilitate the interaction in this type of ''intelligent'' environment, and finally to provide better acceptance of such environments in general.
Ding, H.
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Prosodische Alternativeinheiten für ein silbenorientiertes chinesisches Sprachsynthesesystem [DAGA 2000 (Oldenburg)]
J. Helbig and H. Ding
[A]
An der TU Dresden wurde ein chinesisches Sprachsythesesystem entwickelt, das auf der Basis der Verkettung silbenorientierten Einheiten arbeitet. Das Silbeninventar wurde aus natürlichen Trägersätzen eines männlichen Sprechers extrahiert. Es umfaßt sämtliche chinesische Sprechsilben einschließlich aller möglichen Vokaltöne in jeweils einer bis drei koartikulatorisch motivierten Varianten. Die prosodische Steuerung des Systems besteht aus einer mit den Vokaltönen überlagerten Satz- bzw. Phrasenintonation sowie einer regelbasierten Dauer- und Tonkoartikulationssteuerung. Obwohl das System eine hohe Verständlichkeit besitzt, wurde bei Evaluationstests die fehlende Natürlichkeit der erzeugten Sprache - insbesondere in Bezug auf Sprechrhythmus und Flüssigkeit - bemängelt. Der Vergleich der inhärenten Lautdauern der Datenbasis mit den Lautdauern aus phonetisch und prosodisch etikettierten, vom gleichen Sprecher gelesenen Texten ergab, daß die Struktur der Silben des Inventars der Struktur der betonten Silben des Lesetextes entspricht. Somit wurden die (häufiger auftretenden) unbetonten Silben in zu synthetisierenden Texten durch die im Inventar enthaltenen Silben nicht adäquat repräsentiert. Die Synthesedatenbasis wurde deshalb mit wichtigen, in unbetonter Position aufgenommenen Silben ergänzt. Dabei konnte ein Verbesserung des Natürlichkeitseindruckes der synthetisierten Sprache festgestellt werden.
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Grapheme-to-Phoneme Conversion in Mandarin Chinese Text-to-Speech System [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
H. Ding and O. Jokisch
[A]
We present a lexicon-based model for segmenting Chinese text into dictionary entries and provide pronunciations for these words. This approach adopts a matching algorithm combined with several heuristic rules to resolve the ambiguities. It can achieve an accuracy over 98%, which proves to be an effective solution to grapheme-to-phoneme conversion for Mandarin Chinese.
The written Chinese texts are composed with strings of characters without blanks to delimit words. The first step in text analysis is to segment a sequence of characters into words.
The lexical-based word segmentation approach is to match the input character strings with entries in a large lexicon. The most effective matching method [1] says that the most plausible segmentation is the three-word chunks with maximal length. This algorithm is adopted in our system, some modifications are made to deal with numerals and personal names. A few morphological rules are then applied to allow for morphologically complex words that are not in the dictionary. The same lexicon will also provide the words with right pronunciations after the words are correctly segmented.
This method is reported as one of the most effective ones in word segmentation. In order to achieve a better performance, statistical methods can also be combined.
Literature
[1] Chen, K. and Liu, S., Word Identification for Mandarin Chinese Sentences., In Proceeding of COLING, pages 23-28, August 1992
Diniz Guimarães, J.H.
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Equivalent surface approach in modelling of rough elastic contact in rolling bearings [DAGA 2003 (Aachen)]
J.H. Diniz Guimarães
[A]
The knowledge about the mechanisms of generation of vibration in machines is important for condition monitoring and diagnostic. One of the causes of vibration in rolling bearings concerns the interaction between its moving parts. This work presents a physical model for the contact between rolling elements and races in a rolling bearing. It associates the roughness of the partners in contact to a unique equivalent rough surface. Using general frictionless elastic theory of contact, the displacements and the distribution of forces within the contact area can be determined. This calculation can be repeated through the whole equivalent profile in order to determine the excitation signal imposed to the machine in dependence on factors like radial load and the state of the surface. The final aim of this investigation is to try to correlate the degree of damage and wear conditions of the surfaces of the rolling bearing with the excitation signal generated by the interaction of its moving parts.
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Auralisation of machine structure-borne sound due to rolling bearings [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J.H. Diniz Guimarães
[A]
This work presents the results of the auralisation of machine structure-borne sound coming from a rolling bearing. Firstly, a physical model of the contact was created to calculate the load distribution during the contact of rough surfaces. This model was adapted to correspond to the case of rolling bearings and its dynamic was considered to simulate the actual excitation signal in dependence to parameters such as rotational velocity, radial load in bearing and roughness profile of the surfaces. Then, with the use of previously measured transfer functions from the excitation point to a vibration sensor mounted on the machine surface, the result of these excitations can be auralised for different surface conditions of ball and cylindrical rolling bearings. The resulting signals are then compared with measurements taken with accelerometers on the running experimental machine.
Diniz, F.B.
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Acoustics of Classrooms in brazilian public Schools – A Case Study [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
C. Loro, P.H.T. Zannin, D. Queiroz de Sant' Ana and F.B. Diniz
[A]
The acoustic quality of a standard classroom (Standard 23) of the public school system in the city of Curitiba has been evaluated. This standard is so defined: it has a central circulation aisle, with two classrooms in each side, a total of four classrooms per edification. Each room has windows to the outside, and to the internal aisle. Additionally, the aisle has a 6-m high zenithal skylight, together composing the building's main lighting and ventilation system. The planning of STANDARD 23 has considered lighting and ventilation, but has forgotten the acoustic quality of the classrooms. In order to assay the acoustic quality of the classrooms, measurements have been performed under several conditions, using the Building Acoustics System of Brüel & Kjaer. The measured reverberation time (RT) of the 4 classrooms for a frequency of 500 Hz was: 1.65s (classroom empty), 1.15s (20 students in the room), and 0.76s (40 students). According to WHO recommendations, the ideal RT in classrooms should be around 0.6 s. DIN 18041 establishes a RT between 0.8 and 1.0 s, to allow for adequate inteligibility. Background noise in an empty room was 63.3 dB(A), a value above the limit established by the brazilian standard of acoustic confort: 40 dB(A). The reaction of students and teachers has indicated that the main source of acoustic disconfort is the noise generated by the neighboring classrooms.
Disch, S.
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'Spatial Audio Coding' - Status and Recent Advances in Parametric Multi-channel Audio Coding [DAGA 2005 (München)]
S. Disch and J. Herre
[A]
Perceptual Audio Coding has evolved from basic research into a successful technology in the marketplace during the recent 20 years. More recently, the traditional perceptual audio coder has increasingly been augmented by parametric or semi-parametric coding methods, such as Perceptual Noise Substitution (PNS) and Spectral Band Replication (SBR) to boost coding performance at low bitrates.
The latest additions further along this line employ parametric coding methods for the representation of the perceived spatial sound image of stereo / multi-channel audio material. In practice, this means that multi-channel sound is represented using one or more base audio channels plus a small set of perceptual parameters characterizing the most salient aspects related to the human perception of the sound stage.
Relying on this paradigm, new approaches like Parametric Stereo (PS) and Binaural Cue coding (BCC) are used to provide stereo/multi-channel audio at extremely low bitrates which enable new applications, such as music download by wireless channels and surround sound Internet radio.
The presentation provides an overview of the current status of development and standardization of these topics.
Disselhorst-Klug, C.
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Tomographie der Glottis durch Messung der elektrischen Transferimpedanz [DAGA 2006 (Braunschweig)]
T. Frauenrath, M. Kob, C. Disselhorst-Klug and O. Goldschmidt
[A]
In der medizinischen Messtechnik ist das Elektroglottographieverfahren ein wichtiges Instrument zur Beurteilung der dynamischen Öffnungsfläche der Glottis. Die Darstellung und Analyse der Amplitude der zur Glottis- Öffnungsfläche invers proportionalen Transferimpedanz wird u.a. als Hilfsmittel zur Diagnose von Stimmstörungen eingesetzt. Die Lage der geöffneten Glottis und damit die Höhe des Kehlkopfes ist jedoch mit diesem konventionellen EGG-Verfahren nicht zu bestimmen.
Diese Information ist jedoch sowohl für die Ermittlung der Kehlkopfstellung
bei Sängern als auch für die Diagnostik von Kehlkopfpathologien und Schluckbewegungen von Interesse.
Mit einer mehrkanaligen Erweiterung des EGG-Verfahrens soll im Zeitmultiplexverfahren die räumliche Bewegung des Kehlkopfes erfasst und dargestellt werden, um im medizinischen Einsatz weitere Symptome zu diagnostizieren die bisher eine invasive Beobachtung oder sehr aufwändige Messtechnik (MRI) erfordern. Unser Ansatz bestimmt die elektrische Transferimpedanz durch den Kehlkopf in verschiedenen Raumrichtungen und
ermittelt aus diesen die raum- und zeitaufgelöste Lage der Glottis.
In dieser Arbeit werden verschiedene Verfahren zur Impedanzmessung der Glottisposition gegenüber gestellt sowie der Messaufbau erläutert.
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Methode zur simultanen Erfassung von EGG-Signal und Larynxposition [DAGA 2007 (Stuttgart)]
M. Kob, O. Goldschmidt, C. Disselhorst-Klug and T. Frauenrath
[A]
Die verbale Kommunikationsfähigkeit des Menschen wird durch die Erzeugung informationstragender Schallsignale realisiert. Das im Kehlkopf generierte primäre Schallsignal kann als Quelle des im Ansatzrohr geformten komplexen Stimm- und Sprachsignals verstanden werden. Die Mehrzahl aller Stimmstörungen kann auf die fehlende oder unphysiologische Tonuseinstellung der intra- und extralaryngealen Muskulatur zurückgeführt werden, welche die für die Schwingung der Stimmlippen nötigen Randbedingungen schafft, wie die Lage und Spannung der Stimmlippen sowie die Position des Kehlkopfes.
In der klinischen Anwendung gibt es bisher noch kein Instrumentarium, um die Zeitdynamik von Öffnung und Verschluss simultan zur Lage der Glottis während der Stimmlippenschwingung in diagnostisch zufriedenstellender Form qualitativ und quantitativ zu objektivieren. Während die bereits als Standard-Methode zur Analyse des glottalen Öffnungs- und Schließverhaltens eingesetzte Elektroglottographie lediglich eine räumlich unspezifische Darstellung erlaubt, wäre die simultane 3-dimensionale Lagebestimmung der Glottis ein neues und wichtiges Verfahren zur Untersuchung der Kehlkopfstellung besonders beim Singen und der Beurteilung der Synchronizität der Organfunktionen bei Schluckstörungen.
Mit der von uns entwickelten Messanordnung können Öffnungszustand und Position der Glottis parallel erfasst und grafisch dargestellt werden, so dass das Verfahren zur ambulanten Diagnostik herangezogen werden kann. Neben dem EGG und der Glottisposition sind eine dynamische Grundfrequenzanalyse sowie Auswertungen des EGG-Signals, wie das Öffnungsverhältnis (Open Quotient), implementiert. Erste Studien an Probanden mit dem neuen Verfahren werden vorgestellt.
Dittmar, A.
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Vergleichende Untersuchungen von laserinterferometrischen und Beamforming-Verfahren zur Schallfeldvisualisierung [DAGA 2008 (Dresden)]
R. Behrendt, J. Schell and A. Dittmar
[A]
Wie die akustischen Beamforming-Verfahren hat die Methode mittels scannender
Laser-Doppler-Vibrometer Schallfelder zu visualisieren Eingang nicht nur in den
Laborbetrieb, sondern auch im Bereich industrieller Prüfplätze gefunden. Dabei
wird bei dem Laserverfahren die (Schall-) Druckabhängigkeit der optischen Brech-zahl ausgenutzt, wodurch ein virtuelles Weg- oder Geschwindigkeitssignal im
Vibrometer erzeugt wird. Verfahrensbedingt eignet sich das Scanning-Vibrometer nicht für die flächenhafte Visualisierung von einmalig transienten Vorgängen.
Bei periodisch oder zumindest wiederholt auftretenden Druckschwankungen können
dagegen sogar Turbulenzen visualisiert werden. Im Gegensatz zu den rein akustischen Verfahren der Schallfeldvisualisierung ist man bei dem laseroptischen Verfahren bezüglich Frequenzbereich und Ortsauflösung kaum Einschränkungen
unterworfen. Der experimentelle Vergleich mit rein akustischen Beamforming -Verfahren zeigt, dass das laseroptische Verfahren eine deutlich höhere Ortsauflösung, Dynamik aufweist und auch größere Frequenzbereiche abdeckt.
Unterschiedliche Ansätze sowohl zur Numerischen als auch experimentellen
Bestimmung absoluter Schalldruckverläufe werden gegenübergestellt.
Eine besondere Beachtung findet dabei die Auswahl einer geeigneten Referenz-
Punktmessung sowie die Erfassung der 3D-Schallausbreitung.
Dittmar, C.
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Exploring music collections through automatic similarity visualization [DAGA 2008 (Dresden)]
S. Nowak, C. Bastuck and C. Dittmar
[A]
Digital music collections are normally organized in folders, sorted corresponding to artists or genres, forcing the user to navigate through the folder hierarchy to find songs. A completely different paradigm for exploring music collections is the comprehensive search for similar music. Automatic methods from information retrieval as well as similarity ratings from experts exist. Regardless, the user still gets similar songs to one query listed and has to restart the query to find another style of songs.
To allow for a comprehensive overview of the users music collection, we propose a fast and scalable visualization using the metaphor of a universe. Every song is presented as a star and the closeness of one star to another denotes their similarity. For an intuitive handling, the universe is composed of two dimensions and a zooming function to browse into closely located star constellations. The focus lies on the quick visualization of the whole collection in one scenario. This requirement forbids utilizing common used methods for similarity visualization like multidimensional scaling or self-organizing maps. We present two methods; one completely based on low-level features, the second one incorporating semantics by spanning the dimensions of the universe in terms of rhythm and instrument density.
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An Integrative Framework for Content-Based Music Similarity Retrieval [DAGA 2008 (Dresden)]
C. Bastuck and C. Dittmar
[A]
During the last years the internet along with data-compression techniques changed our music experience in fundamental ways and as consequence created a demand for a guide through the unmanageable masses of available content. In the context of music similarity retrieval electronic guides often rely on expert knowledge or collaboratively user-annotated tags. In contrast, this paper introduces a purely content-based music similarity classification framework that implements a top-down approach by subdividing the classification task into a number of independent classifications. Each of these contribute to the overall similarity on different musically motivated domains with individual semantic entropy subject to the used features. While low-level features capture only a small amount of semantic information, a set of novel mid-level features is used that provide access to more sophisticated musical properties. A tree-based data structure implements a mapping between individual classifiers and domains. Classifiers that use low-level features and thus contribute to rather abstract domains are located near the top-level domains, like timbre, rhythm, etc. In contrast classifiers that produce high-level information like instrumentation or transcription data are located at the bottom (leaves of the tree). By traversing the similarities produced by each classifier are combined according to empirically identified weights.
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Automatic Music Transcription with User Interaction [DAGA 2008 (Dresden)]
C. Dittmar and J. Abesser
[A]
This publication describes a software toolbox that bundles different algorithmic solutions directed towards the automatic extraction of symbolic note information from digitized pieces of music. In the field of Music Information Retrieval (MIR), this process is often referred to as automatic transcription and is widely acknowledged as an ambitious task. Seemingly a research object of purely scientific interest, the automatic transcription of music potentially provides various fruitful application scenarios. Creative communities enjoying music performance and production can greatly profit from automatic music transcription technologies since they allow aficionados to quickly practice their favourite song without being experienced with manual transcription. However, automatic transcription is a very demanding research area, both from the signal-processing as well as the musicology point of view. There still exist no definitive solutions for problems like mimicking the human perception or coming to a decision between ambiguous candidates for symbolic representation. Therefore, the current publication describes a software tool enabling the detection and classification of drum notes, bass notes, main melody notes and chord structure from digitized music pieces in conjunction with possibilities for intervention of a human user. The additional user interaction allows the achievement of comprehensive and satisfying transcription results even in difficult cases.
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Phoneme Detection for Lyrics Synchronization [DAGA 2008 (Dresden)]
M. Gruhne and C. Dittmar
[A]
Automated detection of phonemes in polyphonic music is an important prerequisite for synchronizing music and corresponding lyrics. This paper describes a novel approach of automatic phoneme estimation within digitized music pieces. Since there are already a number of publications, aiming at distinguishing singing passages and non-singing passages in music, this paper only concentrates on detecting voiced phonemes in singing passages of music. In a first step, the leading melody of a segment is recognized based on an efficient implementation of a Multiresolution Fast Fourier Transform (MRFFT) and subsequently the harmonics are extracted and a subset is selected for further processing. Thereafter, the harmonics are resynthesized to an audible signal. Finally, different common feature extraction methods are applied and the performance of the classification algorithms Gaussian Mixture Models (GMM), Support Vector Machines (SVM) and Multilayer Perceptron (MLP) is compared in order to detect the phonemes based on a manually established music phoneme database.
Divkovic, G.
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Tumortherapie mit hochintensivem Ultraschall [DAGA 2003 (Aachen)]
J.W. Jenne, R. Rastert, G. Divkovic, P.E. Huber and J. Debus
[A]
Die Wirkung hochenergetischen Ultraschalls auf biologisches Gewebe wird in thermische und nicht thermische, bzw. mechanische Effekte aufgeteilt, wobei die nicht thermischen Effekte hauptsächlich von der Kavitation hervorgerufen werden. Diese beiden grundlegend verschiedenen Wirkungsweisen des Ultraschalls können in der lokalen Tumortherapie angewandt werden. Als besonders erfolgversprechend gilt die Therapie mit hochenergetischem fokussiertem continuous wave Ultraschall (HIFU, engl. High Intensity Focused Ultrasound). Aufgrund der exzellenten Fokussierbarkeit von Ultraschallwellen im Bereich von 1-10 MHz ist es hiermit möglich Gewebe vollkommen nicht invasiv, zielgenau im Körperinnern thermisch (55-90C) zu zerstören. Die Präzision ist hierbei so hoch, dass die Grenzschicht zwischen induzierter Koagulationsnekrose und nicht behandeltem Gewebe nur einige Zellschichten beträgt. Dieses Verfahren wird daher auch als Ultraschall Chirurgie (FUS, engl. Focused Ultrasound Surgery) bezeichnet. Für eine solche Therapie kommen grundsätzlich alle leicht durch Ultraschall zugänglichen Organe in Frage. Eine notwendige Voraussetzung einer erfolgreichen Therapie mit FUS ist ein effektives Therapiemonitoring, welches sowohl die Zielvolumendefinition, als auch die Beurteilung des Therapiefortschrittes und des Behandlungsergebnisses erlaubt. Zur Zeit erfolgt diese Überwachung mittels diagnostischen Ultraschalls und der Magnet Resonanz Tomographie (MRT). Seit einigen Jahren wird die Therapie mit hochenergetischem fokussiertem Ultraschall in mehreren klinischen Studien untersucht; hauptsächlich an benignen und malignen Prozessen der Prostata und Tumoren der Brust, aber auch an der Leber, der Blase und am Auge. Hierbei gibt es einige vielversprechende Ergebnisse, in denen diese Methode ihr klinisches Potential zeigen konnte.
Djelani, T.
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Untersuchungen zum richtungsspezifischen Aufbau des Präzedenzeffektes [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
T. Djelani
[A]
Das auditive System des Menschen ist in der Lage sich an ein akustisches Szenario anzupassen. Ein Beispiel für einen solchen Anpassungsprozeß bietet der Aufbau des auditiven Präzedenzeffektes. Dieser lässt sich psychoakustisch als Aufbau der Echoschwelle oder der sogenannten ''lag discrimination suppression'' beobachten, wobei nicht geklärt ist, ob den beiden genannten Effekten der selbe Mechanismus zugrunde liegt. Neuere Untersuchungen zum Aufbau der Echoschwelle haben sehr deutliche Hinweise erbracht, dass dieser Effekt richtungsspezifisch ist, dass ein Anstieg der Echoschwelle also nur für die Richtungen beobachtbar ist, aus denen Rückwürfe dargeboten wurden. Diese Hypothese steht im Gegensatz zu der bisherigen Annahme, dass Erwartung eine maßgebliche Rolle bei dem Aufbau der Echoschwelle spielt. In einem der zwei durchgeführten Experimente wurde obiger Fragestellung weiter nachgegangen, indem die ''lag discrimination suppression'' auf einen möglichen richtungsspezifischen Aufbau hin untersucht wurde. Die Ergebnisse dieses Versuchs geben auch weitere Anhaltspunkte für einen beiden Effekten zugrunde liegenden Mechanismus. Der zweite Versuch diente dem Ziel eine Zeitkonstante für das Andauern der Effekte zu bestimmen
Djelouah, H.
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A Pulsed Technique for the Measurement of the Ultrasonic Attenuation [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
H. Djelouah, A. Oudina, H. Khelladi and D. Belgroune
[A]
In the ultrasonic techniques usually used for the measurements of the attenuation, correcting terms are often introduced in order to minimise the diffraction effects.
Here, we take advantage of the particularities of the transient mode in order to deduce the attenuation coefficient by using the plane wave model without using any diffraction correcting term.
First, a theoretical model of the diffraction of ultrasonic waves propagating in viscous media, is developed by using the formulation of the diffracted field under the form of a convolution. It is shown that that when a rigid target of small size is placed near a transducer, the detected reflected wave consists of three impulses. Only, the first of these impulses corresponds to a plane wave coming from the projection of the target on the surface of the transducer. The others results from the diffraction from the edge of the radiating source.
The method principle consists in obtaining the attenuation coefficient after selecting only the first impulse which corresponds to the plane wave, avoiding thus any corrective diffraction term.
Some experimental results obtained with glycerine, paraffin oil and castor oil at different temperatures will be presented and compared with the values obtained by other techniques.
The principal advantage of this method is that the measurements are carried out in the near field of a plane transducer, thus avoiding the encountered problems of alignment when the measurements are made in the far field, and the attenuation is determined over a wide frequency band with only one measurement.
Dlask, P.
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Influences that Affect the Determination of Air Column Resonance Frequencies in Cylindrical Tubes [DAGA 2006 (Braunschweig)]
P. Dlask
[A]
Comparison of measured and calculated resonance frequencies of air column oscillating in cylindrical tubes with one open end showed that the resonance frequencies calculated by well-known empiric relations do not correspond to the measured frequencies. But these relations do not respect any effects, which are significant for determination of resonance frequencies. It concerns mainly the effects, which relate to properties of real gas (air) inside a tube and about the influence of surrounding at open end of the tube.
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The contributions of tone spectral components of separate principal chorus stops to the spectra of plena of St. Michaëlskerk organ [DAGA 2008 (Dresden)]
P. Dlask
[A]
Sounds of the tones of separate principal chorus stops (plena stops) and sounds of the plena were recorded by MARC documentation method (Schnitger's organ in St. Michaëlschurch, Zwolle, the Netherlands). Spectral component levels and frequencies of the plena stops sounds were graphically grouped and linked to the spectral component of plena sounds. The contributions of each partial component to the global spectral components of plena were matched and the changes of the plena sound constitution with pitch were studied. The results for the plena of the 1st manual are presented.
Dobler, S.
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Freisprechen - Vom Nachrüstmarkt zum OEM
S. Dobler
[A]
Teleca eVoice umfasst eine Familie von Sprachtechnologielösungen für alle Aspekte sprachgesteuerter Benutzerschnittstellen und Sprachkommunikation in der Automobiltechnik und Mobilkommunikation. Dies beinhaltet Spracherkennung mit Paketen unterschiedlicher Komplexität, Freisprechlösungen und verschiedene Sprach- und Audiocodecs.
Der Beitrag beschreibt Erfahrungen im Design einer vollduplexfähigen Freisprechlösung für den automobilen Nachrüstmarkt und der evolutionären Weiterentwicklung für OEM Kunden.
Teleca eVoice SE ist ein kombiniertes Freisprech- und Geräuschreduktionssystem für Freisprecheinrichtungen im Kfz. Die Kernentwicklung erfolgte für eine Bluetooth Freisprecheinrichtung eines Kunden aus der Mobilkommunikation. Die wichtigsten Forderungen waren VDA Typ1 Kompatibilität, d.h. bestmögliche Audioqualität, niedrige Kosten, 16 Bit Arithmetik für hohe Portierbarkeit, weitestgehende Selbstkofiguration. Das wichtigstes Problem war die aufgrund der niedrigen Kosten begrenzte Linearität der Audiohardware. Das vom Grundkonzept auf Vollduplexbetrieb ausgelegte System wurde in folgenden duch zusätzliche Funktionsmodule auf die hohe Flexibilität und Konfigurierbarkeit von OEM Kunden erweitert.
Dobrzynski, W.
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Forschungsverbund Leiser Verkehr - Projekt FREQUENZ - Lärmarme Nachrüstmaßnahmen für existierende Flugzeuge [DAGA 2007 (Stuttgart)]
G. Saueressig, W. Dobrzynski, S. Guérin, S. Fröhlich, J. Jaeglé, W. Jans, B. Kiefner, I. Köhler, M. Kutner, U. Michel, M. Pott-Pollenske, H. Siller, A. Uhl, J. Wiedau and K. Haag
[A]
Unter dem Dach des Forschungsverbunds Leiser Verkehr wurde 2004 das Projekt FREQUENZ gestartet. Im Teilprojekt 3 werden kurz- und mittelfristig einsetzbare Lösungen zur Lärmreduzierung für bereits im Einsatz befindliche Flugzeuge entwickelt. Hierfür müssen einzelne Schallquellen im Überflug genau vermessen werden, um entsprechende lärmarme Modifikationen entwickeln zu können, die dann noch auf Flugtauglichkeit geprüft und zertifiziert werden müssen. Diese Arbeiten basieren auf den Untersuchungen in den vorgeschalteten Teilprojekten 1 und 2, in denen numerischen Methoden eingesetzt und durch Windkanalversuche verifiziert werden.
Wirbelgeneratoren konnten erfolgreich an einem Lufthansa Airbus A319 eingesetzt werden, um zwei starke Töne zu eliminieren, die an der Flügelunterseite durch Tankdruckausgleichöffnungen hervorgerufen werden. Ton- und Breitbandschallquellen vom Triebwerk, Fahrwerk und den Hochauftriebssystemen werden ebenfalls analysiert.
Weitere Untersuchungen widmen sich lärmarmen Landeverfahren für die Lufthansa Boeing MD11-F, für die Bewertungs- und Umsetzungskonzepte entwickelt werden. Darüber hinaus soll die Quelle eines vom Fahrwerk herrührenden Tons identifiziert und eine lärmarme Modifikation erarbeitet werden.
Döbler, D.
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Dreidimensionale akustische Kartierungen mit kugelförmigen Mikrofonarrays [DAGA 2007 (Stuttgart)]
D. Döbler and A. Meyer
[A]
Beamformingsysteme zur schnellen, bildgebenden Analyse von komplexen Schallquellen sind seit einigen Jahren auch in der industriellen Anwendung Stand der Technik. Vereinfachend wird dabei angenommen, dass sich die zu analysierenden Schallquellen in einer Ebene vor dem Array befinden. Reale Objekte hingegen weisen häufig komplex tiefenstrukturierte Oberflächen und demnach auch tiefenstrukturierte Schallquellen auf, so dass bei der Approximation auf eine Ebene Messfehler auftreten, die sich in Form von Pegelverfälschungen, verzerrter Lokalisation und Aliasingeffekten im Messergebnis manifestieren. In Innenräumen ist mit der Kartierung auf nur einer Ebene das Schallfeld nicht komplett zu erfassen. Mit herkömmlichen, zweidimensionalen Arrays ist eine 3D-Kartierung nur eingeschränkt möglich.
Zur Aufhebung dieser Einschränkungen ist in der GFaI die dreidimensionale akustische Kartierung entwickelt worden. Im Beitrag werden zunächst die Anforderungen an die Arraygeometrie und die weitere erforderliche Hardware vorgestellt. Die Erweiterung des Beamforming auf dreidimensionale Oberflächen erfordert ein entspechendes 3D-Modell. Es wird dargestellt, welchen Ansprüchen dieses Modell genügen muss, wie die Koordinaten des Arrays bezüglich des 3D-Modells einfach und praxistauglich ermittelt werden können und welche Anpassungen der Algorithmen zur Kartierung erforderlich sind. Es folgt eine Gegenüberstellung von zwei- und dreidimensionaler Kartierung, eine Diskussion der Vor- und Nachteile sowie der möglichen Messfehler anhand von Anwendungsbeispielen.
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Beamforming im Zeitbereich mit Zeropadding [DAGA 2008 (Dresden)]
D. Döbler
[A]
Die Methode des Zeropadding wird in vielen Bereichen der digitalen Signalverarbeitung angewendet, um zusätzliche Abtastpunkte zu gewinnen oder unerwünschte Signalanteile auszublenden, ohne das Gesamtergebnis zu verfälschen. Im Bereich der Schallquellenortung kommt Zeropadding vor allem beim Beamforming im Frequenzbereich zum Einsatz.
Beamforming im Zeitbereich kann zusätzlich zur Ortsauflösung eine gute Zeitauflösung der einzelnen Schallquellen liefern (Akustisches Movie). Bei hoher Zeitauflösung und nichtstationären, impulshaltigen Signalen kann es bedingt durch den verwendeten Delay and Sum - Algorithmus zu unerwünschten Überlagerungen von zeitlich getrennten Schallereignissen kommen, die eine Orts-Zeit-Analyse erschweren oder verhindern. Diese Überlagerungen zeigen sich im akustischen Movie durch scheinbar einwärtslaufende wellenartige Muster, welche die zu analysierenden Schallquellen vollständig überdecken können.
Im Beitrag wird die Entstehung dieser Muster als Artefakt des verwendeten Algorithmus' erklärt. An einigen Beispielen werden die dadurch bedingten Grenzen der Orts-Zeitauflösung erörtert. Es wird ein verbesserter Algorithmus vorgestellt, der durch Einsatz von Zeropadding diese Artefakte unterdrückt und eine wesentliche Verbesserung der Orts-Zeitauflösung erreicht. Eine Gegenüberstellung der Analyseergebnisse mit und ohne Zeropadding zeigt die Vorteile des Verfahrens und die Eröffnung neuer Anwendungsfelder, z.B. in der Bauakustik.
Döhle, A.
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Numerische Simulation von cw-Wellenfeldern hoher Intensität [DAGA 2003 (Aachen)]
A. Döhle, J. Hoffelner, H. Landes and R. Lerch
[A]
Hochleistungs-Ultraschall ist in einer Vielzahl von medizinischen und industriellen Anwendungen wie Lithotripsie, Ultraschallreinigung, Ultraschallschweissen und Sonochemie zu einem wichtigen Bestandteil geworden. In all diesen Anwendungen müssen bereits während der Entwicklungsphase die nichtlinearen Effekte, die in hochintensiven Schallwellen auftreten, berücksichtigt werden. In den letzten Jahren haben die Autoren daher eine bereits existierende Simulationsumgebung um eine Finite-Elemente-Formulierung der von Kuznetsov abgeleiteten nichtlinearen Schallfeldgleichung erweitert. Diese Implementierung wurde bereits für Abstrahlprobleme verifiziert, und erfolgreich auf Untersuchungen von hochintensiven fokussierenden (HIFU) Ultraschallquellen angewendet, die mit kurzen Spannungspulsen angeregt wurden. Darüberhinaus besteht in der Simulationsumgebung die Möglichkeit der Ankopplung an ein Strömungssimulationsprogramm, womit zusätzlich die durch den Schall induzierten globalen Flüssigkeitsbewegungen (''acoustic streaming'') berechnet werden können. In mehreren der oben erwähnten industriellen Anwendungen arbeiten die Schallquellen jedoch nicht im Puls- sondern im Dauer-(cw-)Betrieb. In solchen Fällen können zusätzliche Effekte durch die Überlagerung verschiedener Wellenzüge, z.B. die Entstehung von nichtlinearen stehenden Wellenfeldern, beobachtet werden. Daher haben wir in einer Reihe von Untersuchungen, über deren Ergebnisse hier berichtet werden soll, die Anwendbarkeit unserer Simulationsumgebung für den Fall cw-betriebener Quellen betrachtet. Zuerst berichten wir über die Verifizierung der implementierten Algorithmen durch Vergleiche mit analytischen Ergebnissen und Literaturdaten für ebene Wellen. Simulationsergebnisse für das mehrdimensionale Schallfeld einer Hochleistungsquelle werden mit Messergebnissen verglichen. Außerdem wird die durch den Schall erzeugte Strömung berechnet und der Einfluß von nichtlinearen Effekten auf das Strömungsfeld untersucht.
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Untersuchung von stehenden Schallfeldern in Flüssigkeit [DAGA 2003 (Aachen)]
M. Kristen, A. Döhle and R. Lerch
[A]
Für industrielle Anwendungen, z.B. für die Reinigung von präzisionsgefertigten mechanischen Bauteilen, wird häufig Ultraschall hoher Intensität eingesetzt. Um den Reinigungsprozess optimieren zu können, ist es notwendig, die sich ausbildenden Schallfelder genau zu untersuchen. Innerhalb einer resonant angeregten zylinderförmigen Kavität wurde der Schalldruck in Stehwellenfeldern mit Hydrophonen vermessen und dabei besonders nichtlineare Effekte im Vergleich zum linearen Stehfeld betrachtet. Die Messergebnisse wurden mit der analytischen Lösung und Ergebnissen aus der Finite-Elemente-Simulation verglichen. Im Rahmen dieser Untersuchungen wurde eine Methode zur Modellierung einer Ultraschallquelle erarbeitet: Die Geschwindigkeitsamplituden der schallabstrahlenden Fläche des Ultraschallwandlers wurden mit einem Laservibrometer gemessen und daraus die Auslenkungsamplituden bestimmt. Diese wurden in der Simulationsrechnung als Randbedingungen verwendet. Eine qualitative Überprüfung der Ergebnisse erfolgte mit Hilfe der Laservibrometrie. Hierbei macht man sich die Druckabhängigkeit des Brechungsindex von Wasser zu Nutze, die eine Unterscheidung zwischen Bereichen hohen und geringen Drucks ermöglicht und eine qualitative Darstellung der vorliegenden Schalldruckverteilung ergibt. Es werden Mess- und im Vergleich dazu Simulationsergebnisse in ein- und mehrdimensionalen Stehwellenfeldern vorgestellt. Im besonderen Fokus stehen hierbei die nichtlinearen Effekte, die in dieser Form in Flüssigkeit bisher noch nicht betrachtet wurden.
Döring, W.
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Echtzeit-Signalvorverarbeitung zur Störschallreduktion für technische Hörhilfen Noise Reduction by Real-time Signal Pre-Processing for Hearing Instruments [DAGA 2003 (Aachen)]
W. Döring, J. Müller-Deile, J. Nicolai and R. van Hoesel
[A]
Für die meisten Träger technischer Hörhilfen (Hörgeräte, Cochlea Implantate) stellen gesellschaftlich relevante Hörsituationen (Cafeteria, Familienfeiern, Parties, Diskussionsrunden etc.) eine große Herausforderung dar, da der sogenannte 'Cocktail-Party-Effekt', der normalerweise das Sprachverstehen in solchen Situationen durch Ausnutzung räumlicher Schallmerkmale deutlich verbessert, nicht oder nur partiell genutzt werden kann. Eine Echtzeit-Signalvorverarbeitung mit bilateraler Schallaufnahme kann die auditive Kommunikationsfähigkeit wesentlich verbessern. Dazu wurde ein tragbares Laborsystem aus drei Signalprozessoren und beidseits am Kopf zu tragenden 'Zwei-Mikrofon-Endfire-Arrays' entwickelt, das durch die superdirektive Mikrofoncharakteristik die räumliche Verteilung von Nutz- und Störschallquellen ausnutzt und durch die nachgeschaltete kohärenzbasierte spektrale Subtraktion die diffusen Signalanteile als Störschall abschwächt. Die Probanden konnten das System in unterschiedlichen realen Hörsituationen erproben und beurteilen. Die Sprachverständlichkeit in einer belebten Cafeteria wurde mit dem aktiven System als deutlich besser empfunden. Zusätzlich wurden Satztests in definierten Störschallsituationen durchgeführt. Dabei konnte bei gegebenem SNR durch die Vorverarbeitung eine Verbesserung der Verständlichkeit von 30-80% erzielt werden. Wenn leistungsfähigere Mikroprozessoren zur Verfügung stehen, könnte die beschriebene Vorverarbeitung in technische Hörhilfen integriert werden.
Dörries, B.
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Messung und Prognose tieffrequenter Geräusche von Windenergieanlagen
B. Dörries
[A]
Die TA Lärm fordert unter Punkt 7.3 die Berücksichtigung tieffrequenter Geräusche. Im Anhang 1.5 der TA Lärm werden beispielhaft Schallquellen angegeben, die tieffrequente Geräusche abstrahlen können. Windenergieanlagen werden hier nicht genannt. Dennoch wurde bedingt durch die Entwicklung immer leistungsfähigerer Windenergieanlagen das Auftreten von Infraschall sowie tieffrequenten Geräuschen in der Nähe von Windenergieanlagen in den letzten Jahren vermehrt diskutiert.
Bei der Genehmigung von Windenergieanlagen wird daher oft in Auflagen der Nachweis gefordert, dass keine wahrnehmbaren tieffrequenten Geräusche in den Innenräumen der nächstgelegenen Wohnhäuser auftreten.
Aufgrund der schalltechnischen Komplexität von Innenräumen (Größe, Ausstattung, Außenbauteile) sind allgemeingültige Regeln, die von Außenschallpegeln eindeutig auf das Vorliegen von tieffrequenten Geräuschen in Innenräumen schließen lassen, bisher nicht vorhanden. Für die Untersuchung tieffrequenter Geräusche in Innenräumen wurde daher eine Kombination von Messung und Berechnung gewählt.
Zum Einen wurden in durch Geräusche von Windenergieanlagen stark belasteten Wohngebäuden Messungen durchgeführt. Die Messungen fanden bei Mitwindwetterlage und Betrieb der Windenergieanlagen im Bereich der Nennleistung statt. Die Auswertung erfolgte gemäß der DIN 45680 - Messung und Bewertung tieffrequenter Geräuschimmissionen in der Nachbarschaft.
Zum Anderen wurden die durch WEA verursachten Schallpegel in den Terzen von 8 bis
100 Hz für die Immissionsorte (Außenbereich) berechnet. Dabei wurde auf im Nahbereich der WEA gemessenen Terzspektren zurückgegriffen.
In diesem Beitrag werden die Erfahrungen unseres Büros bei der Prognose und Messung tieffrequenter Geräusche an WEA vorgestellt.
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Qualität der Schallimmissionsprognose für Windenergieanlagen
B. Dörries
[A]
Qualität der Schallimmissionsprognose für Windenergieanlagen
Im März 2005 hat der Länderausschuss für Immissionsschutz (LAI) die ''Hinweise zum Schallimmissionsschutz bei Windenergieanlagen (WEA)'' des Arbeitskreises Geräusche der Fördergesellschaft Windenergie e. V. zustimmend zur Kenntnis genommen. Der LAI empfiehlt den Ländern danach zu verfahren.
In den Hinweisen des LAI werden die Anforderungen der TA Lärm an die Durchführung von Immissionsprognosen im Rahmen der Errichtung und des Betriebes von WEA konkretisiert. Bei der Prognose ist eine Nicht-Überschreitung der Immissionsrichtwerte durch Berücksichtigung der Unsicherheit der Emissionsdaten (Produkt- oder Serienstreuung, Messunsicherheit) und der Ausbreitungsrechnung sicherzustellen. Der Nachweis soll mit einer Wahrscheinlichkeit von 90 % geführt werden.
Unsere Erfahrungen zeigen, dass die Anforderungen der Aufsichtsbehörden an die Prognose trotzdem von Behörde zu Behörde durchaus unterschiedlich gehandhabt werden.
Wir stellen daher unseren Vorschlag zum Vorgehen anhand eines praktischen Beispiels zur Diskussion. Die verwendete Methode basiert auf Veröffentlichungen von Herrn Piorr vom Landesumweltamt NRW sowie dem im Programm Cadna A der Fa. Datakustik z. T. bereits implementierten Verfahren.
Dogui, A.
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Numerical BEM/FEM formulation applied to plane wave diffraction by elastic inclusion [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Soua, H. Bel Hadj Salah, M. Ben Tahar and A. Dogui
[A]
Dans beaucoup d'applications en contrôle non destructif par ultrasons ou en géophysique, on est amené à étudier l'interaction d'une onde élastique avec une hétérogénéité localisée.
Le résultat de cette interaction peut donner des informations sur l'hétérogénéité (géométrie, matériau, emplacement, effet de concentration de contrainte dynamique, ect..). Pour une géométrie simple, il est possible de traiter ce problème d'une manière analytique ou quasi- analytique (méthodes basées sur la décomposition en ondes planes, méthodes modales), dans les autres cas les méthodes numériques sont les plus adaptées. Plusieurs techniques ont été utilisées : méthode des éléments finis, méthode des différences et méthode des éléments finis de frontières basées sur les représentations intégrales. Chacune de ces méthodes est mieux adaptée à une configuration donnée de ce problème.
Nous présentons dans ce travail une méthode couplée éléments finis / éléments finis de frontières pour étudier la diffraction d'une onde élastique incidente émise dans un milieu élastique homogène et isotrope par une hétérogénéité localisée. L'utilisation d'une méthode d'éléments finis de frontière, déterminée à partir d'une formulation intégrale indirecte, permet de bien prendre en compte la condition de rayonnement à l'infini lorsque le domaine élastique homogène est non borné. Pour palier à sa limitation aux milieux homogènes, on lui associe une méthode d'éléments finis qui est plus appropriée pour modéliser les hétérogénéités et les anisotropies localisées. Nous appliquons cette formulation à des problèmes plans.
On présente quelques applications qui mettent en évidence l'effet de la géométrie, de la rigidité relative et des dimensions pour différents types d'inclusion sur le champ diffracté.
Dolezal, F.
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Schall-Längsleitung bei Massivholzkonstruktionen [DAGA 2008 (Dresden)]
F. Dolezal and T. Bednar
[A]
Die Schallübertragung zwischen 2 Räumen ist nach EN 12354 für den Massivbau bereits gut berechenbar. Für die höher gedämpften Leichtkonstruktionen wurde die Eignung eingehend untersucht. Keinerlei Daten gibt es jedoch für den immer mehr an Bedeutung gewinnenden Holzmassivbau. Eine Zuordnung des Holz-Massivbaus zu Leichtbauteilen oder massiven Bauteilen erscheint problematisch, da sie weder in Ständer und Gefach segmentiert sind, noch hohes Gewicht aufweisen.
Im Rahmen eines Forschungsprojektes zum urbanen Bauen in Holzmischbauweise wird die Schall-Längsleitung an eigens errichteten Massivholz-Prüfständen untersucht. Massivholz-Deckensysteme, elastische Zwischenlager, Befestigungsmittel und die Belastung der Stoßstelle werden variiert um den jeweiligen Einfluss auf die Schall-Längsleitung zu ermitteln. Die Messergebnisse werden mit der normgemäßen Berechnung verglichen um deren Eignung für die Prognose der Schalldämmung von Massivholzsystemen festzustellen.
Doll, T.
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Modellreduktionsverfahren bei der Regelung von aktiven Systemen zur Minderung der Schallabstrahlung [DAGA 2008 (Dresden)]
T. Doll and K. Wolf
[A]
Intelligente oder adaptronische Systeme bilden zunehmend die Grundlage für zukünftige Entwicklungen in vielen Bereichen des Maschinenbaus. Diese Systeme sind durch den Einsatz multifunktionaler Werkstoffe und aktiver Regelungssysteme gekennzeichnet. Auch in der Maschinenakustik kommen verstärkt adaptive Systeme zum Einsatz mit dem Ziel, Geräusche zu verringern (Active Noise Control) oder zu verändern (Sound Design).
Bei der Technik Active Structural Acoustic Control (ASAC) werden piezokeramische Aktoren und Sensoren verteilt auf eine schallemittierende Fläche aufgebracht. Mit einer geeigneten Regelstrategie und einem Echtzeit DSP-System werden die Strukturschwingungen reduziert und somit die Schallabstrahlung deutlich verringert. Aktive Systeme zur Vibrationsminderung werden in der virtuellen Simulationsumgebung entworfen und getestet. Modellreduktionsverfahren stellen dabei ein wichtiges Glied in der Entwicklungskette aktiver Systeme dar. Exakte Modelle der realen Struktur bilden die Grundlage der Reglerentwicklung und des Entwurfs aktiver Systeme. Finite Elemente Modelle bieten die Möglichkeit, eine sehr exakte Beschreibung der realen Struktur zu liefern. Allerdings sind die Modelle i.a. aufgrund ihrer Komplexität nicht direkt für den Einsatz in modellbasierten Regelungen geeignet. Mit speziellen Reduktionsverfahren können komplexe Modelle auf ein Minimum an Freiheitsgraden reduziert werden. Die reduzierten Modelle eignen sich dann sowohl für den Test der Echtzeit-Regelung, als auch für die Modellierung des Sekundärpfades eines adaptiven Reglers zum Einsatz am realen System.
Dom, S.
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Transfer Path Analysis in the Critical Path of Vehicle Refinement
S. Dom, H. van der Auweraer, P. Mas, A. Vecchio, K. Janssens and P. van de Ponseele
[A]
Transfer Path Analysis has now been used in automotive engine and road noise applications for more than 15 years. Many cases are documented and the impression may rise that TPA has become a commodity tool in the vehicle troubleshooting and refinement process. However, a closer look at the purpose and results of these studies reveals that this is not the case and that TPA remains an expert tool with a number of critical issues that impede a more widespread use.
These issues basically relate to the following interrelated challenges:
- How to improve the efficiency of the TPA process, to make it more attractive to applications in the critical path of the vehicle refinement?
- What are the key accuracy bottlenecks (and resulting performance limits), and how can these be addressed without compromising the efficiency?
Several procedures are used today based on different assumptions regarding loads, invariant parameters and impact of non-measured system behaviour. A critical review will illustrate the merits and limits of the main procedures in the light of usefullness to solve problems.
These challenges should however not keep us from further investigating the expansion of the scope of TPA from an experimental troubleshooting tool for stationary noise problems to new application domains. Examples are in the analysis of transient noise and vibration problems, the use of time-domain TPA in relation to sound replay and synthesis, the extension of TPA to CAE and hybrid models etc. A number of these potential ''next steps'' will be outlined and illustrated.
Domke, M.
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Messung akustischer Parameter für tomografische Verfahren [DAGA 2006 (Braunschweig)]
M. Domke, P. Holstein and A. Raabe
[A]
Der Einsatz des Verfahrens der akustischen Laufzeittomografie ist überall dort möglich und interessant, wo mechanische Wellen in fluiden Systemen auftreten, wobei deren Ausbreitungsgeschwindigkeiten durch die Eigenschaften des Mediums bestimmt sind. Durch die freie Skalierbarkeit des Verfahrens bieten sich Anwendungen für Flächen mit Kantenlängen von einem bis zu mehreren hundert Metern an. Es gab bereits erste Anwendungen im Bereich raumklimatischer Fragestellungen wie z.B. der Effizienz der Auslegung und Funktion von Klimaanlagen in Hallen und auch von Strömungen in Windkanälen und Konvektionskammern. Die Gewinnung der akustischen Parameter als Grundlage für die tomografische Rekonstruktion erfolgt mit MATLAB-Algorithmen über eine Vielkanal-Messhardware mit Schallsendern und Schallempfängern. Dabei beeinflussen besonders die Schallwandler die Messung in hohem Maße. Neben einer auf das Messproblem angepassten Auswahl bzw. Konstruktion der Schallwandler hat deshalb die Kompensation von deren Einfluss im Rahmen einer korrigierenden Signalverarbeitung eine große Bedeutung. Dies geschieht mittels Vor- und Nachkorrektur (Pre- und Postprocessing) in zwei Schritten, welche sich effizient in den Messalgorithmus einbetten lassen. Zur Vorkorrektur werden spezielle, an Schallwandler und Untersuchungsobjekt angepasste Anregungssignale verwendet. Die Nachkorrektur kompensiert insbesondere die Wandlerlaufzeit und richtungsabhängige Übertragungseigenschaften, die sich aus der Anordnung der Schallwandler um das Untersuchungsobjekt ergeben. Die Optimierung des Messablaufs und der Algorithmik sowie die einheitliche Programmierung der Datenaufzeichnungs- und -analysesoftware in MATLAB erlaubt inzwischen eine sofortige Erzeugung von Tomogrammen während der Messung.
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Durchführung und Auswertung akustischer Messungen mit MATLAB [DAGA 2007 (Stuttgart)]
M. Domke, P. Holstein and A. Schreiber
[A]
MATLAB eignet sich mit seiner matrixorientierten Datenstruktur sehr gut als offenes System für die Auswertung von (mehrkanaligen) akustischen Signalen. Durch Nutzung seiner effizienten mathematischen Algorithmen kann ein Anwender schnell und effektiv ein Postprocessing zur Auswertung seiner Messdaten vornehmen. Zur Durchführung der Messung selbst muss eine geeignete Verbindung zwischen MATLAB und der Messhardware hergestellt werden. Professionelle Soundkarten erlauben mit Abtastraten von bis zu 192 kHz und Quantisierungen von bis zu 24 Bit die Durchführung akustischer Messungen mit einer Qualität, die für viele Anwendungen geeignet ist. Zur Durchführung von Messungen unter MATLAB wurden Funktionen in Form von DLL-Dateien erstellt, die eine Abfrage bzw. ein Einstellen der Parameter der Soundkarte sowie die Ausgabe von Anregungssignalen und das Aufnehmen von Messsignalen ermöglichen. Diese lassen sich wie gewöhnliche Funktionen im Command Window von MATLAB aufrufen. Der Zugriff auf die Soundkarte erfolgt über die vom Hersteller mitgelieferte ASIO API mit samplesynchroner Ein- und Ausgabe mehrerer Kanäle. Weitere einfache Funktionen für erste Auswertungsschritte und eine grafische intuitive Bedienoberfläche sind ebenfalls im erstellten Funktionspaket enthalten.
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Verzerrungsmessungen mit digitalen akustischen Sensoren [DAGA 2008 (Dresden)]
M. Domke and P. Holstein
[A]
Bei Verzerrungsmessungen wird ein schallabstrahlendes Objekt (zum Beispiel ein Lautsprecher) mit einer Sinusschwingung angeregt und das abgestrahlte Schallsignal zur Analyse mit einem Messmikrofon aufgezeichnet. Das verwendete Messmikrofon muss dabei in Verbindung mit dem Messgerät sowohl den hohen Pegel der anregenden Sinusschwingung als auch den niedrigen Pegel der Verzerrungsprodukte übertragen können. Der Dynamikumfang von Messmikrofonen ist dazu im Allgemeinen ausreichend. Eine Verringerung der Messdynamik kann jedoch durch zwischen Messmikrofon und (digitalem) Messgerät befindliche analoge Signalverarbeitungsstufen (Vorverstärker, Filter, usw.) sowie durch die AD-Umsetzung im Messgerät erfolgen. Im Vortrag wird beschrieben, wie durch Verwendung eines Messmikrofons mit integriertem AD-Umsetzer der Dynamikbereich der Mikrofonkapsel für Verzerrungsmessungen vorteilhaft ausgenutzt werden kann. Weiterhin erfolgt ein Ausblick auf weitere Verbesserungen durch die Integration digitaler Signalverarbeitungsalgorithmen in akustische Sensoren.
Donner, M.
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Lärmminderung im Pkw-Innenraum durch Kunststoffschläuche mit Innenwendel [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
U. Ackermann, M. Donner and H.J. Weinheimer
[A]
Kunststoffschläuche werden in PKW mit Schiebedach eingesetzt, um Wasser, das z. B. bei Regen oder in Autowascheinlagen in die am Fahrzeugdach vorhandenen Spalte eindringt, durch die Fahrzeugsäulen nach unten abzuleiten. Am Wasseraustritt der Schläuche kann der durch Fahrtwind und Reifenrollgeräusche erzeugte Lärm von außen in die Fahrgastzelle gelangen und den Fahrkomfort erheblich beeinträchtigen. In umfangreichen Untersuchungen wurde ein Innenwendelschlauch entwickelt, der die Geräusche deutlich reduziert, und das Wasser genau so gut ableitet, wie der Standardschlauch. Die akustische Wirkung des Innenwendelschlauchs beruht auf einer Kombination aus Absorption und Reflexion.
Donner, U.
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Anforderungen und Lärmminderungsmaßnahmen für Bildschirmarbeitsplätze im Büro [DAGA 2003 (Aachen)]
W. Probst and U. Donner
[A]
Die schalltechnischen Anforderungen gemäß Arbeitsstättenrichtlinie mit 85, 70 und 55 dB(A) Beurteilungspegel am Arbeitsplatz sind nicht als Skala zur Quantifizierung oder gar zur Verhinderung von Lärm für Arbeitsstätten mit Bildschirmen geeignet. Es wird gezeigt, dass ein von 3 Kriterien abhängige Qualifizierung von Arbeitsplätzen erforderlich ist. Dies betrifft den an einem Arbeitsplatz durch Fremdgeräusche vor-handenen Schalldruckpegel, das Herausragen einer einzelnen Schallquelle über alle anderen Quellen und die Verstehbarkeit der von anderen gesprochenen Worte. Es wird weiter gezeigt, wie Büroarbeitsplätze auf diese Weise beurteilt werden kön-nen und wie durch Anwendung dieser Kriterien bei der Planung und Einrichtung von Büroarbeitsplätzen unter Berücksichtigung der jeweiligen Randbedingungen optimale schalltechnische Verhältnisse hergestellt werden können. Die erläuterte Methodik basiert auf wirkungsbezogenen Kriterien, bezieht aber im weiteren ausschließlich genormte Pegelwerte und Kenngrößen ein. Über die von den Herstellern angegebenen Geräuschemissionswerte der technischen Geräte, die klassifizierten Absorptionseigenschaften von Decken- und Wandsystemen sowie der Anordnung von Arbeitplätzen, Geräten und Einrichtungsgegenständen können so den genannten Anforderungen entsprechende und dennoch funktionelle Büroland-schaften konzipiert werden. Die erläuterten Techniken basieren auf Projekten, die im Auftrag der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin durchgeführt worden sind.
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Die Unsicherheit des Beurteilungspegels bei der Immissionsprognose [DAGA 2003 (Aachen)]
U. Donner and W. Probst
[A]
Im Rahmen von Schall-Immissionsprognosen werden die zu erwartenden Beurteilungspegel für einzelne Immissionsorte berechnet. Grundlage dieser Berechnungen sind z.B. Schallleistungspegel von Maschinen, für die gemäß DIN EN ISO 3741 bis 3747 Genauigkeitsklassen bzw. Standardabweichungen vorliegen. Diese Unsicherheit der Eingangsgrößen führen ebenso zu einer Standardabweichung des prognostizierten Beurteilungspegels. Es wird eine Methodik dargelegt, wie die Unsicherheit des Beurteilungspegels bei Einwirkung vieler Schallquellen berechnet werden kann. Bei den Berechnungen ist zwischen Quellen zu unterscheiden, deren Kovarianzen zueinander einen Wert von Null oder einen von Null abweichenden Wert haben. Diese Problematik tritt bei der rechentechnischen Zerlegung von Flächen- und Linienquellen in Punktschallquellen auf. Auch bei korrelierten Schallquellen, die auf eine gemeinsame Ursache zurückzuführen sind, können von Null verschieden Kovarianzen auftreten. Dies ist z.B. der Fall, wenn in einer Prognoserechnung mehrere Fenster zu berücksichtigen sind, deren Schallabstrahlungen auf einen gemeinsamen Innenpegel zurückzuführen sind. An Hand von Beispielen werden grundsätzliche Fragestellungen diskutiert und die Vorgehensweise erläutert.
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Überarbeitung der VDI 2719 / Bemessung der Schalldämmung von Fassaden [DAGA 2007 (Stuttgart)]
U. Donner
[A]
Die VDI Richtlinie 2719 ''Schalldämmung von Fenstern und deren Zusatzeinrichtungen'' befindet sich derzeit in der Überarbeitung. Bei der Bemessung des resultierenden bewerteten Bau-Schalldämm-Maßes von Fassaden sollen zukünftig zusätzliche Parameter einbezogen werden:
Die Spektrumanpassungswerte C und Ctr (DIN EN ISO 717-1), ein Korrektursummand für den Einfluss der Fassadenstruktur (EN 12354-3) und ein Korrektursummand zur Berücksichtigung des Winkels zwischen der Ausbreitungsrichtung des auftreffenden Schalls und der Flächennormalen des Bauteils. Der Korrektursummand zur Berücksichtigung des Winkels ist insbesondere bei der Ermittlung des Maximalpegels erforderlich.
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Überarbeitung der VDI 2569 / Schallschutz und akustische Gestaltung im Büro
U. Donner
[A]
Die VDI 2569 ''Schallschutz und akustische Gestaltung im Büro'' wird derzeit überarbeitet. In der Diskussion befindet sich ein neues Anforderungsprofil an Büroräume, das sich an der tatsächlichen Geräuschbelastung und der damit verbundenen Störung am konkreten Arbeitsplatz orientiert. Das Anforderungsprofil lehnt sich an die Ausführungen an, welche in den Arbeitswissenschaftlichen Erkenntnissen Nr. 123 und 124 der BAuA dargelegt sind.
Es ist beabsichtigt, eine Klassifizierung von leeren, gebrauchsfähigen Büroräumen und von Büroarbeitsplätzen einzuführen. Der Nachweis in der Planung erfolgt durch Berechnungen. Bei bereits ausgeführten Räumen kann eine Überprüfung durch Messungen erfolgen.
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Ein modifiziertes Messverfahren zur Beurteilung tieffrequenter Geräusche [DAGA 2007 (Stuttgart)]
U. Donner and J. Feldmann
[A]
Die DIN 45680 ''Messung und Bewertung tieffrequenter Geräusche in der Nachbarschaft'' befindet sich derzeit in der Überarbeitung. Es gibt eine Vielzahl von Fällen, bei denen die derzeitige Bewertung nicht der tatsächlich auftretenden Störung gerecht wird. Dies beruht im wesentlichen auf der Übertragung von im Schallimmissionsschutz üblichen Messverfahren mit Bewertungen, die auf Terzanalysen und Mittelungspegeln beruhen.
Bei tieffrequenten Geräuschen treten oftmals Interferenzen zwischen benachbarten Frequenzen auf, die durch Terzanalysen nicht in jedem Fall ausreichend erfasst werden. Auch das für tieffrequente Geräusche typische An- und Abschwellen wird derzeit nicht ausreichend berücksichtigt.
Diese Problempunkte sind aus der Messung und Bewertung von Erschütterungen bekannt. Es wird ein Mess- und Bewertungsverfahren vorgestellt, dass sich an der Vorgehensweise der DIN 4150 ''Erschütterungen im Bauwesen'' orientiert und an die akustischen Anforderungen angepasst ist.
Donzier, A.
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PILAR Acoustic Gunshot Detection & Localization system : Principles of acoustic localization of small caliber gunshots [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
F. Magand, A. Donzier and F. Molliex
[A]
Acoustic devices have been used on the battlefield since the World War 1 for the localization of Artillery. Localization principle was based on the measurement of time of arrival of the sound generated by the muzzle blast at different locations. The technique may be extended to the localization of supersonic shots of small arms' fire. Localization is based on the measurement of two distinct transient sounds : the shock wave generated by the supersonic bullet and the muzzle blast generated by the rapid discharge of propellant of the weapon. Depending on the deployed configuration (one or two acoustic arrays) and on the miss distance, localization gives the direction (azimuth & elevation) and range of the origin of fire, the bullet trajectory as well as information on the bullet speed and identification (caliber class). In this paper, the basic principles of the PILAR localization principles are exposed and discussed. A special consideration is paid to the analysis of difficult localization cases, such as application in urban areas for which background noise, reverberation and multiple echoes are of concerns, or burst shots where a correct identification of wave type is often more difficult. Some experimental results are also presented and commented. PILAR system is an acoustic devices dedicated to the detection and localization of small caliber gunshots. It is composed of one (or two) acoustic arrays, a compact Digital Signal Processing unit, and a laptop unit for the display of results. The system and the embedded algorithms are the results of more than 10 years of experience at METRAVIB RDS.
Doornbos, R.
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Feasibility of Automatic Sound Recognition in Elderly Care Monitoring [DAGA 2006 (Braunschweig)]
B. Heim, J. Skowronek and R. Doornbos
[A]
Intelligent and adaptive home environment systems can support elderly inhabitants in maintaining healthy and active lifestyles. A major part of such systems consists of intelligent monitoring of the inhabitant and its environment using a variety of sensors. Audio sensors could be additionally used to detect the type of activities of inhabitants and link them to high-level activities in daily living. For example, the sounds of a running water tap, followed by a clattering kettle, followed by the lighting of a match, and some slamming of cupboard doors could indicate, that someone is making hot water (probably for tea or coffee).
In an experimental study we investigated to what extend such a sound recognition system can provide useful information about the daily life activities in a home environment. Our main questions were: What sounds can indicate daily life activities? Where are the main problems when developing such a recognition system with respect to capture and recording issues (e.g., recording quality, sound event detection), as well as classification issues (e.g., feature selection, training)?
This contribution will outline and discuss the conducted experiments and the main results.
Dormuth, I.
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Kombinierte Berechnung und Beurteilung von Lärm- und Luftschadstoffimmissionen bei Straßen und Industrieanlagen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
H.A. Metzen and I. Dormuth
[A]
Die EU-Umgebungslärmrichtlinie 2002/49/EC sowie die EU-Richtlinien 1999/30/EC und 2000/69/EC zu einzuhaltenden Luftschadstoffkonzentrationen in der Umgebungsluft verpflichten Städte und Kommunen zur Überprüfung und Einhaltung von Grenzwerten zum Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen. Die hierbei einzuhaltenden Fristen erfordern eine effektive Projektplanung bei der Beschaffung der Ausgangsdaten, der Erstellung des digitalen Stadtmodells und der eigentlichen Berechnung. Eine erhebliche Zeitersparnis kann durch Verwendung des einmal erstellten digitalen Stadtmodells sowohl für die Lärm-, als auch für die Luftschadstoffprognose realisiert werden. Auch bei der Planung von Industrieanlagen erfolgt die Berechnung und Beurteilung sowohl der Lärm-, als auch der Luftschadstoffimmissionen auf Grundlage eines gemeinsamen digitalen Modells. Es werden die Möglichkeiten zur Umsetzung dieses Konzepts anhand von konkreten Planungsbeispielen erläutert. Zudem wird auf die Grundlagen der Modellierung der Luftschadstoffausbreitung unter Verwendung des Modells AUSTAL2000 eingegangen.
Dos Santos, S.
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Symmetry of Nonlinear Acoustics Equations Using Group Theoretic Methods : a Signal Processing Tool for Extracting Judicious Physical Variables [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Dos Santos
[A]
The concept of symmetry of differential equation seems to become a powerful tool for the understanding of nonlinear equations. It is already used in various fields such as optics (Nonlinear Schrödinger Equation) and fluid mechanics (Burgers). Symmetries of nonlinear equations can induce transformations of these equations into simpler ones introducing judicious variables implicitly related to physical invariants.
In Acoustics, KZK equation is used for diffracted fields modelization propagating in nonlinear and attenuating media: hydroacoustics, medicine, biological tissue characterization and NDT. When attenuation is neglected, KZK becomes KZ for which Tjotta has found, using judicious transformations, a class of exact solutions[1].
In order to find (and to generalize to whatever nonlinear problem) the physical origin of transformations proposed by Tjotta, we have applied a one-parameter Lie group transformation to the KZ equation in order to extract symmetries. We propose to describe the method and present the extracted properties: existence of implicit solutions, explicit dependence versus the axial coordinate which is the consequence of the far field diffraction, and the contribution of the 'nonlinear retarded time'.
Already done in acoustic diffusion, the use of symmetries related to Lie groups leads to a simplification of nonlinear problems. One of the signal processing fruitful applications consists in building some particular initial conditions of excitation (related to well defined symmetries) leading to solutions easily measurable using suitable nonlinear acoustics experiments.
[1] J.N. Tjotta. A class of exact solutions of the Khokhlov-Zabolotskaya equation. Acoust. Phys.,39(5):507-508, 1993.
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Nonlinear Elastic Wave Spectroscopy (NEWS) Measurements of the Nonlinear Acoustic Parameter : Applications in Quenched Metallic Samples [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Dos Santos, F. van der Meulen, L. Haumesser, M. Vila, J. Fortineau and O. Bou Matar
[A]
The nonlinear acoustic parameter (beta) is of great interest for material characterization for non-destructive testing in industrial applications such as aircraft company. Furthermore, Nonlinear Elastic Wave Spectroscopy (NEWS) comprise a new class of innovative ultrasonic techniques that provide extreme sensitivity in detecting damage in the form of microcracks or delaminations. The sensitivity of nonlinear methods to damage hide a great difficulty for : i) obtaining calibrated absolute measurement of nonlinear effects: ii) performing accurate models including nonlinear and hysteretic state relation of microcracks.
In this paper, we propose an experimental characterization of the nonlinear acoustic parameter of steel samples previously bounded by water and oil quenching using an ultrasonic contact calibrated measurement set-up. A high frequency signal is inserted in the sample by a contact-transducer. A low frequency pulse is applied to the other side such that the nonlinear interaction takes place during the back propagation. This interaction creates a phase modulation of the HF wave which is proportional to beta and to the particle velocity of the LF pulse, determined by self reciprocity calibration of the transducer. This method, previously validated in solid plates has been applied in metallic parts (XC48 steel) with different crystallographic structure induced by austenite-martensite transition.
The stress-strain relation resulting from microstructure in the austenite-martensite transformation induce a phase modulation coefficient proportional to the nonlinear parameter. Experimental results showing the dependency between the steel quenching process and the nonlinear parameter measurement will be presented.
Dr. Herhold, J.
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Schalltechnische Prognoseverfahren für Freizeitlärm [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J. Dr. Herhold
[A]
Freizeitanlagen und Freizeitaktivitäten erlangen in unserer Zeit eine immer größere Verbreitung. Ihre Nutzung ist häufig mit Geräuschemissionen verbunden und kann zu nachbarschaftlichen Konflikten führen. Zuverlässige schalltechnische Prognosen sind für die Planung und Genehmigung erforderlich. In der Praxis sind jedoch gegenwärtig für zahlreiche vorkommende Arten von Freizeitanlagen bzw. Freizeitaktivitäten aussagefähige Daten über Emissionskenngrößen sowie Berechnungshilfen für die schalltechnische Prognose nur unzureichend verfügbar. Berichtet wird über die Konzeption eines bausteinartig aufgebauten Systems. Ziel war es, eine zuverlässige Bestimmung der Emissionskenngrößen auf der Grundlage von einfach zu ermittelnden nichtakustischen Kenngrößen der Anlage, z.B. bei Beschallungsanlagen die Flächengröße, die maximale Hörentfernung oder die elektrische Anschlussleistung der Beschallungsanlage, vorzunehmen und daraus geeignete Berechnungshilfen für die schalltechnische Prognose abzuleiten.
Dr. Maue, J.
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Low-Noise Circular Saw Blades [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J. Dr. Maue and R. Hertwig
[A]
The high noise emissions from circular saws frequently represent a major impact in different branches of industry. In many cases the noise exposure of employees can be reduced substantially by using low-noise circular saw blades. Until now the low-noise saw blades available on the market have generally been used rather seldom in industry which possibly can be explained by lack of information.
Therefore the BG-Institute for Occupational Safety and Health has started a project to determine the scope for the use of low-noise circular saw blades and the potential noise reductions, and to develop a manual for noise control of circular saws suitable for practical application. Based on a market survey of low-noise circular saw blades numerous comparative noise measurements were performed under different working conditions, cutting wood, aluminium and plastics, both in-plant and in the laboratory. The first results of this project are presented.
Drai, R.
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Defect Detection by Split Spectrum Processing and Discrete Wavelet Transform in Coarse Grains Materials [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
R. Drai, A. Benammar, M. Khelil and A. Benchaala
[A]
In some metallic materials with coarse grains, signal energy is lost due to scattering so the detection of defects by ultrasounds is often difficult. This noise can mask the defect signal and creates a constraint in its detection. It is thus necessary to increase the visibility of the defect by techniques based on the analysis of defect echo spectrum.
The ultrasonic echo nature is nonstationary, this is due to the nonuniform propagation medium and which contains discontinuities, which causes the variation of the frequency of the wave received compared to the emitted wave. This situation can be still complicated if the material has a coarse grains.
In this work, we propose to develop on the first hand, algorithms based on Split Spectrum Processing (SSP) with Q constant method associated to 'Group delay moving entropy' (GDME), on the second hand, we develop a method based on Discrete Wavelet Transform (DWT). These algorithms allow detecting and locating imperfections echoes drowned in the structural noise of materials.
The investigation is performed with known defects echoes with different characteristics (position, amplitude, center frequency and bandwidth). The defect echoes frequency is varied around the frequency of the input signal in order to evaluate, by SNR calculation, the robustness of the detection method. The grain noise signal is generated first, by a simple clutter model which consider the noise, in the time domain, as the superimposed of signal coming from backscatterers in the medium and second, experimentally by a material with a coarse grains.
Drascher, T.
-
A New Tool for Evaluation of Sound Quality in Carkit Telephony [DAGA 2006 (Braunschweig)]
T. Drascher, V. Gilg and M. Schönle
[A]
The evaluation of sound quality in mobile telephony applications has gained increasing interest during the last years. Target of existing tools like PESQ is to quantify audio quality by MOS values. Thereby only global information can be obtained, important individual subjective impressions are neglected. For the assessment of some typical audio scenarios like double-talk or residual echo these tools are less suited.
We present a new flexible tool allowing the comprehensive assessment of sound quality in a given configuration, e.g. in carkit telephony. The goal is to obtain an end-user assessment with reproducible and statistically reliable results in a relatively short time. The tool provides an ITU-conform test procedure for subjective tests delivering MOS values along with their related statistics. In addition it gives information on most annoying properties that allow a precise diagnostic of sound quality factors.
A major advantage of the tool is the wide coverage of audio characteristics, some of them strongly contributing to the overall quality in the carkit use case. Example results obtained during in-situ tests of a carkit as well as first results of double-talk tests are provided.
Draxler, C.
-
Ph@ttSessionz: Aufbau einer Datenbank mit Jugendsprache [DAGA 2005 (München)]
A. Steffen, C. Draxler, A. Baumann and S. Schmidt
[A]
Ph@ttSessionz (Phonetik @Teenage Talk) ist eine im Rahmen des BITS
Projektes am IPSK (Institut für Phonetik und Sprachliche Kommunikation der
LMU Mnchen) durchgefhrte Sprachdatensammlung in Deutschland. Ziel von
Ph@ttSessionz ist der Aufbau einer Sprachdatenbank mit regional gefärbter
Sprache jugendlicher Sprecher im Alter zwischen 11 und 18 Jahren. Diese
Datenbank dient der Entwicklung von Sprachtechnologie und der phonetischen
Forschung.
Das Sprachmaterial besteht zum einen aus den typischen
anwendungsbezogenen Items wie Ziffern, Zahlen, Datums- und Uhrzeitangaben,
formatierte Ziffernketten, Orts- und Personennamen, Buchstabierungen,
einfachen Kommandos und phonetisch reichen Sätzen, zum anderen aus einigen
spontansprachlichen Antworten auf einfache Fragen, wie z. B. 'Was haben
Sie in der vergangenen Stunde gemacht?'
Die Aufnahmen selber
finden in Klassenzimmern oder Rechnerräumen von Schulen statt, da dort die
Rekrutierung jugendlicher Sprecher relativ einfach mglich ist, und weil
die technische Infrastruktur vorhanden ist.
Eine Schule meldet sich ber das WWW zur Teilnahme an Ph@ttSessionz an und
bekommt dann ein Login. Mit diesem Login kann der Aufnahmeleiter an der
Schule die SpeechRecorder Software (siehe SpeechRecorder Beitrag)
herunterladen und die Aufnahmeskripte freischalten, die dann die
eigentliche Aufnahme steuern. Die Daten werden mit 22.050 kHz und 16 Bit
mit einem Tisch- und einem Nahbesprechungsmikrofon ber einen qualitativ
hochwertigen USB D/A Wandler aufgenommen und über das WWW direkt ans IPSK
zur weiteren Verarbeitung bertragen.
Aufnahmen von 1000 Jugendlichen im ganzen Bundesgebiet aus allen Dialektregionen werden orthgraphisch transliteriert und es wird ein Aussprachelexikon erstellt. Die gesamte
Sprachdatenbank steht kann über das Bayerische Archiv für
Sprachsignale bezogen werden.
-
SpeechRecorder - Mehrkanal Sprachaufnahmen über das WWW [DAGA 2005 (München)]
C. Draxler and K. Jänsch
[A]
SpeechRecorder ist ein WWW-basiertes Softwarepaket zur Durchführung von
Sprachaufnahmen. Die Software läuft als Java WebStart Applikation auf Clientrechnern im
WWW, die Aufnahmen können dabei lokal oder auf einem Server gespeichert werden. Auf
diese Weise ist es möglich, distribuierte Aufnahmen in hoher Qualität bei gleichzeitig
zentraler Datenhaltung durchzuführen).
SpeechRecorder ist in Java implementiert und läuft somit auf allen Plattformen, die Java 1.4
oder neuer unterstützen. Die Standard ASIO Treiber werden über Wrapper angesprochen, so
dass Mehrkanal Audiokarten direkt angesprochen werden können.
Das Prompting der Sprecher erfolgt in Form von Text oder Bildern sowie Audio- oder
Videowiedergabe. Als Textformat wird Unicode verwendet, so dass alle Schriftsprachen der
Welt korrekt dargestellt werden können. Bildprompts sind vor allem dann sinnvoll, wenn
keine konkreten Wortvorgaben gemacht werden sollen (z. B. bei Dialektaufnahmen), wenn die
Sprecher nicht lesen können (z. B. Kleinkinder) oder bei der Analyse von aphasischen
Patienten.
SpeechRecorder bietet zwei unterschiedliche Sichten an: in der Sprechersicht sind nur der
Prompt und die Ampel zur Aufnahmesteuerung sichtbar, in der Versuchsleitersicht zusätzlich
noch Signaldisplay, Aussteuerungsanzeige, eine Übersicht über die Prompts und
Schaltflächen zur Steuerung des Ablaufs. Diese Sichten können einander überlappen oder auf
getrennten Monitoren einzeln ausgegeben werden.
Das Skript zur Steuerung des Ablaufs ist in XML formatiert. Der Ablauf kann manuell, semi-
automatisch und vollautomatisch erfolgen, und die Auswahl der Prompts erfolgt sequentiell
oder per Zufallsauswahl.
SpeechRecorder wurde in einer Reihe von Aufnahmeprojekten des IPSK eingesetzt, sowohl
stationär in Studios, im Feld, im Auto als auch über das WWW. Die Software ist frei verfügbar.
Drechsler, A.
-
Trittschall von Montagetreppen - Wege zu einer praxisgerechten Beurteilung der schalltechnischen Eigenschaften [DAGA 2003 (Aachen)]
H.-M. Fischer, A. Drechsler and J. Scheck
[A]
Es ist bekannt, dass Montagetreppen selbst dann zu erheblichen Geräuschbelästigungen führen können, wenn die Anforderungen der DIN 4109, oftmals sogar die Vorschläge für den erhöhten Schallschutz eingehalten werden. Offensichtlich wird die tatsächlich auftretende Belästigung durch die genormten Mess- und Beurteilungsverfahren nicht in adäquater Weise berücksichtigt. Diese Situation war Anlass für umfangreiche experimentelle Untersuchungen zur Anregung und Übertragung der tatsächlichen Gehgeräusche. Dabei wurde die Tauglichkeit verschiedener künstlicher Körperschallquellen darauf hin untersucht, den Gehvorgang durch eine geeignete Anregung zu repräsentieren. Zusätzlich zur physikalischen Beschreibung der Anregevorgänge wurden auch erste psychoakustische Untersuchungen durchgeführt. Der Beitrag schildert den aktuellen Stand der Untersuchungen.
-
Psychoacoustic studies on the evaluation of impact sound of lightweight stairs [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Drechsler and H.-M. Fischer
[A]
Impact sound measurements of lightweight stairs often show a lack of correspondence between the evaluation according to the standards and the hearing impressions of the inhabitants. As a consequence actual measuring and rating procedures seem to be not suitable to avoid annoyance. To improve this situation and derive evaluation methods closer to the subjective impressions, some first psychoacoustical studies were made, in addition to physical investigations already presented at earlier DAGA conferences. Different walking noises on lightweight stairs were investigated to characterise them from a psychoacoustical point of view. Also a listening test with 21 persons was conducted. Furthermore psychoacoustic quantities of different artificial impact sound sources and of human walking and jumping were measured and compared. The intention was to find the most appropriate impact sound source to represent impact sound by real walkers.
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Approach for the Characterization of a Wooden Staircase as Structure-borne Sound Source [DAGA 2005 (München)]
J. Scheck, H.-M. Fischer, B. Gibbs and A. Drechsler
[A]
Derzeit gibt es kein Prognoseverfahren zur Berechnung der Trittschallübertragung von Leichtbautreppen. Zur Adaptierung existierender Verfahren wird eine Charakterisierung der Treppe als Körperschallquelle benötigt. Diesbezüglich wird ein Ansatz verfolgt, bei dem die Treppe unter Berücksichtigung einer externen Anregung als aktive Komponente betrachtet wird. Die Anregemechanismen bei der Anregung des Baukörpers durch die Treppe wurden im Treppenprüfstand untersucht. Im Vortrag wird der aktuelle Stand der Untersuchungen dargestellt.
-
Untersuchungen zur Verbesserung der Trittschalldämmung leichter Treppen am Beispiel einer Holzwangentreppe [DAGA 2005 (München)]
A. Drechsler, H.-M. Fischer and J. Scheck
[A]
In Reihen- und Dopppelhäusern ist die starke Trittschallübertragung der dort häufig eingebauten leichten Treppen oftmals Ursache für Klagen der Bewohnerinnen und Bewohner. Am Beispiel einer Holzwangentreppe werden Möglichkeiten zur Verbesserung des Trittschallschutzes untersucht und vorgestellt. Hierbei wurde die Treppenkonstruktion selber nicht verändert, sondern lediglich die Befestigungs- und Auflagermöglichkeiten am Baukörper wurden variiert. Der Beitrag erläutert die erzielten Verbesserungen und spricht konstruktive und messtechnische Probleme an.
-
Schalltechnische Optimierung einer Bolzentreppe [DAGA 2006 (Braunschweig)]
A.R. Mayr, A. Drechsler, J. Scheck and H.-M. Fischer
[A]
Die von leichten Treppen ausgehende Trittschallübertragung in Doppel- und Reihenhäusern führt häufig zu Beschwerden der Bewohner. In den letzten Jahren wurden umfangreiche Untersuchungen zu Anregung, Übertragung und Beurteilung von Trittschall an leichten Treppen durchgeführt. Im vergangenen Jahr wurde auf der DAGA über die erfolgreiche Optimierung einer an der Treppenwand befestigten Holzwangentreppe berichtet.
Inhalt dieses Beitrags ist nun die akustische Optimierung einer Bolzentreppe, bei der jede Stufe in der Wand befestigt ist. Für diesen speziellen Treppentyp ist es in einem ersten Schritt ausreichend, eine einzelne Treppenstufe als Körperschallquelle zu charakterisieren. Dies konnte mit Hilfe der Empfangsplattenmethode und des dafür an der Hochschule für Technik Stuttgart entwickelten Empfangsplattenprüfstands realisiert werden. Der Beitrag zeigt, dass Versuchsergebnisse von der Einzelstufe auf das Gesamtsystem ''Treppe'' übertragen werden können. Dadurch lassen sich hinsichtlich der Produktoptimierung Aussagen über die Wirksamkeit von Verbesserungsmaßnahmen zur Trittschalldämmung treffen.
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Wie kann die Trittschallübertragung leichter Treppen prognostiziert werden? [DAGA 2007 (Stuttgart)]
A. Drechsler, J. Scheck and H.-M. Fischer
[A]
Im Februar 2006 wurde ein Kooperationsprojekt an der Hochschule für Technik Stuttgart zur schalltechnischen Simulation und Optimierung leichter Treppen abgeschlossen. Neben der akustischen Optimierung war die Erarbeitung eines praktikablen Modells zur Berechung und Prognose der schalltechnischen Eigenschaften leichter Treppen wesentliche Aufgabenstellung des Projektes. Basierend auf der Analyse der Körperschallübertragung wurden Methoden zur Charakterisierung von Treppen als Körperschallquellen entwickelt, welche Eingangsdaten für eine Prognose der Übertragung in Bausituationen liefern. Neben einer physikalisch vollständigen Charakterisierung durch freie Schnelle und Admittanz wurde die Empfangsplattenmethode, die zur Charakterisierung von haustechnischen Anlagen entwickelt wurde, erfolgreich auch bei leichten Treppen angewandt. Für die Prognose der Körperschallübertragung im Gebäude wurde auf das Rechenverfahren der DIN EN 12354 Teil 2 zurückgegriffen. Im Beitrag wird das Prognosemodell erläutert und auf die erreichbare Genauigkeit eingegangen.
Drenckhan, J.
-
Schallquellenlokalisierung mit Hilfe der Inversen Finite Elemente Methode [DAGA 2006 (Braunschweig)]
D. Sachau and J. Drenckhan
[A]
Um Schallquellen zu lokalisieren, stehen heutzutage unterschiedliche Verfahren bereit. Hierbei hängt die Wahl des richtigen Verfahrens, sowohl von der Anwendung ab, in der es eingesetzt werden soll, als auch von den Informationen, die aus der Messung gewonnen werden sollen. Die eingesetzten Methoden reichen dabei von einfachen Messungen der Schallpegel bis zu anspruchsvollen Techniken, wie z.B. Beamforming oder der akustischen Nahfeld Holographie (NAH). Diese Techniken haben jedoch den Nachteil, nur unter Freifeldbedingungen richtig eingesetzt werden zu können.
Aus diesem Grund wird ein neuer Ansatz auf Basis der inversen Finiten Elemente Methode (IFEM) vorgestellt, mit welchem es möglich ist, Schallquellen in Innenräumen zu lokalisieren. Diese Methode hat den Vorteil, dass sie ohne weiteres auf verschiedene Innenräume angewendet werden kann, ohne dass eine akustische Transfermatrix (ATM) bestimmt werden muss.
In diesem Paper wird die für diese Methode zugrunde liegende Idee erläutert und es werden Ergebnisse gezeigt.
Drepper, F.R.
-
Mode locking of voiced speech reconstructed by mono-causally coupled phase dynamics [DAGA 2002 (Bochum)]
F.R. Drepper
[A]
Voiced speech is characterised by a strong coupling between different oscillatory modes taking part in the combined phonation and articulation dynamics. This gives rise to the well known case distinction in speech synthesis, where the standard source-filter (ARMAX) model is supple-mented by a superposition of harmonic functions, whose frequencies and phases are adjusted to the fundamental mode. In contrast to the standard model of speech production this supplement does not represent a reconstruction of a dynamical system. Existing methods to recognise voicing rely largely on periodicity of the fundamental mode - a feature, which does not hold e.g. for hoarse speech. In this case it is advantageous to base the determination of the degree of voicing not on measures of periodicity or harmonicity but on coupling strengths of a suitably reconstructed dynamical system. Coupled oscillatory modes with sufficiently different frequency bands can be separated e.g. by applying a wavelet-like filter bank to the sound signal. Obviously the frequency resolution of the filter bank has to be increased by subbands. As shown in Drepper (2000), the introduction of phase variables opens the way to set up a general nonlinear multivariate time series model, which is able to express mode locking and whose coupling strengths can be estimated by multiple linear regression. First results give evidence that the modal coupling, characteristic for voicing, can be estimated with high significance. For hoarse speech, in particular, the auto-phase-synchronisation approach towards identification and characterisation of voicing promises an increase in robustness and discriminative power. Drepper F.R., Phys. Rev. E 62, 6376 (2000)
-
Unidirectionality of voicing detected by phaselet reconstruction [DAGA 2002 (Bochum)]
F.R. Drepper
[A]
In contradiction to the basic psycho-acoustic assumption of Ohm and Helmholtz (that monaural auditive perception is limited to the short time amplitude spectrum) it is assumed that even in the case of an aperiodic fundamental mode (hoarse speech) human perception is able to recognise phase relations resulting from the mode locking of voiced speech and that the information content of the perceived phases exeedes the one of the amplitude spectrum. To support the empirical evidence of this psycho-acoustic assumption it is useful to complement the standard source-filter model of speech production by a model of the nonlinear dynamics of synchronised phases related uniquely to corresponding ones of the underlying oscillatory modes. The coupled phases can be obtained e.g. by applying a wavelet like filter bank to the sound pressure signal. In Drepper (2000) a comparatively general nonlinear time series model of coupled phase dynamics was presented, which is able to express the stability properties of the phase synchronisation (locking) of different oscillatory modes. The use of the well known Hilbert phase has the disadvantage, that speech synthesis failes due to the inability to determine the amplitude process fitting to a reconstructed phase dynamics. As is well known, the Kramers Kronig relation of amplitudes to the so called minimal phases is limited to causal linear passive systems. However in Drepper (2000) alternative phase definitions have been chosen, which offer the possibility to reconstruct the amplitude process without said limitation. Drepper F.R., Asymptotically stable phase synchronization revealed by autoregressive circle maps, Phys. Rev. E 62, 6376-6382 (2000)
-
Rekonstruktion stationärer Mannigfaltigkeit der Unterbanddynamik stimmhaft instationärer Sprachsignale [DAGA 2003 (Aachen)]
F.R. Drepper
[A]
Time domain approaches based on ''critical'' bandwidth subband decomposition have a long tradition in speech processing. In contrast to the well known frequency domain approach a finite bandwidth subband approach opens the possibility to drop the more or less explicit, common assumption of a stationary (periodic) phonation process and to describe voiced phonemes as qualitatively distinct reactions to instationary phonation. As alternative to the well known linear source and filter model this leads to a driver - response model, where the higher frequency (response) subbands are unidirectionally coupled to the fundamental driver band. To describe the potentially complex phase locking behaviour, characteristic for voiced speech, it is essential to set up a stochastic transfer model with a potentially non-linear coupling to the driver phase. For sufficient (realistic) instationarity of the driver frequency the optimal choice of the harmonic scale aligned filterbank leads to robust estimates of the resonator qualities of the acoustic modes inside the vocal tract of communication partners as well as to secondary cues for the distinction of voiced approximants and nasals. In accordance with recent electrophysiological studies of the auditive pathway of mammals (Langner et al. DAGA 2002) a new unified approach towards perception equivalent phoneme distinction, speaker distinction and phoneme quality evaluation is proposed.
-
Selfconsistent time scale separation of instationary speech signals [DAGA 2005 (München)]
F.R. Drepper
[A]
Voiced speech is characterized by a fundamental excitation or drive process, which synchronizes the acoustic modes of vocal tract excitation on the transmitter side and evokes the loudness and pitch perception on the receiver side. The assumption of stationary vocal tract excitation has so far excluded the precise analysis of the characteristic synchronization phenomena of voiced speech. The new approach describes the synchronization by subband specific coupling functions, which are suited to reconstruct the excitations of the subband resonators and which depend on the active state of the fundamental drive being characterized exclusively by momentary amplitude and phase. The instationary fundamental drive process is extracted selfconsistently from the speech signal, the determination of the phase being limited to voiced speech segments. The consistency includes the mentioned synchronization phenomena and several well known psycho-acoustic properties of loudness and pitch perception. It turns out that the well known classes of voiced phonemes as well as different speakers can be related to qualitatively different features of the reconstructed drive - response dynamics. This opens the possibility to substantially shorten the supervised learning of phonem and speaker recognition.
-
Voiced excitation as entrained primary response of a reconstructed glottal master oscillator [DAGA 2005 (München)]
F.R. Drepper
[A]
The transmission protocol of voiced speech is hypothesized to be based
on a glottal master oscillator, which synchronizes the vocal tract
excitation on the trans-mitter side and evokes the loudness and pitch
perception on the receiver side. Non-pathological voiced speech is
demonstrated to offer the possibility to extract a topologically
equivalent reconstruction of the glottal master oscillator from the
acoustic signal. When used as fundamental drive of a two-level drive -
response model with stationary coupling on both levels, the acoustic
reconstruction can be used to approximate instationary voiced speech as
secondary response. For simplicity each subband specific primary
response is assumed to be restricted (enslaved or entrained) to a
generalized synchronisation manifold (coupling function). *V*oiced
phones are characterized by a larger number of subbands, which can be
reconstructed with the help of coupling functions with low period
length. As a striking result, the obvious (time) aperiodicity of voiced
consonants turns out as a sensitive dependence of the coupling function
of voiced excitation on the momen-tary phase of the fundamental drive.
The identification of the more detailed coupling functions of voiced
consonants (as opposed to vowels) relies on a precise determination of
the fundamen-tal phase velocity and a balanced amount of jitter of the
glottal master oscillator. The latter finding sheds new light on the
micro tremor of the glottal (master) oscillator.
-
Stimmhafte Anregung als synchronisierte Antwort eines eindeutigen fundamentalen Treibers [DAGA 2006 (Braunschweig)]
F.R. Drepper
[A]
Das stimmhafte Sprachsignal wird als stochastische sekundäre Antwort eines bandbegrenzten fundamentalen Treibers dargestellt, der anhand des Sprachsignals eindeutig rekonstruiert wird. Die Rekonstruktion beruht auf einer stimmenspezifischen Teilbandzerlegung und schließt eine Bestätigung der topologischen Äquivalenz zwischen dem fundamentalen Treiber und einem glottalen Master-Oszillator der stimmhaften Phonation ein. Von dem schmalbandigen glottalen Master-Oszillator wird angenommen, dass er die breitbandige Vokaltraktanregung und mehrere Unterbänder des Sprachsignals synchronisiert und beim menschlichen Empfänger die Tonhöhenwahrnehmung hervorruft. Die synchronisierte primäre Antwort wird durch eine stetige Kopplungsfunktion eines potentiell retardierten Zustandes des fundamentalen Treibers dargestellt und als stimmhafte Quelle eines Vokaltraktfilters interpretiert. Eigenschaften der primaren Antwort können als zusätzliche Kenngrößen der automatischen Spracherkennung genutzt werden.
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Stimmhafte Sprache als sekundäre Antwort eines verborgenen fundamentalen Treiberprozesses [DAGA 2006 (Braunschweig)]
F.R. Drepper
[A]
Das stimmhafte Sprachsignal wird als stochastische sekundäre Antwort eines bandbegrenzten fundamentalen Treibers dargestellt, der in Anlehnung an die Tonhöhenwahrnehmung anhand des Sprachsignals eindeutig rekonstruiert wird. Wie in einer begleitenden Studie erläutert wird, wird die synchronisierte primäre Antwort (stimmhafte Quelle) durch eine stetige Kopplungs-funktion eines potentiell retardierten Zustandes des fundamentalen Treibers dargestellt. Das zweistufige Treiber-Response Modell stimmhafter Sprachsignale zeichnet sich durch einen vergrößerten Extrapolations-bereich der Sprachsynthese im Vergleich zum einstufigen Quelle-Filter Modell aus.
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Non-stationary acoustic objects as atoms of voiced speech [DAGA 2008 (Dresden)]
F.R. Drepper and R. Schlüter
[A]
To account for the strong non-stationarity of voiced speech and its nonlinear aero-acoustic origin, the classical source-filter model is extended to a cascaded drive-response model with a conventional linear secondary response, a synchronized and/or synchronously modulated primary response, and a non-stationary fundamental drive. The latter plays the role of the long time-scale part of the basic time-scale separation of acoustic perception. The transmission protocol of voiced speech is assumed to be based on non-stationary acoustic objects which can be synthesized as the described secondary response. On the receiver side, voiced acoustic objects can be analysed via a centre-filter-frequency stable part-tone decomposition, being suited to reconstruct topologically equivalent images of formant specific acoustic modes in the vocal tract of the transmitter. The receiver side images are used to reconstruct a fundamental drive (image of a glottal master oscillator) which is consistent with the cascaded drive-response model. Based on the reconstructed glottal oscillator, the filter-stable part-tones open the option of a phase modulation transmission protocol of voiced speech. Aiming at topologically invariant (noisy communication channel robust) acoustic features, the phase modulation cues are expected to be well suited to extend and/or replace the classical feature vectors of phoneme and/or speaker recognition.
Drescher, K.
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Untersuchungen zur Anordnung schallabsorbierender Oberflächen in Klassenräumen [DAGA 2002 (Bochum)]
E. Mommertz, K. Drescher and G. Engel
[A]
Die akustischen Gegebenheiten in Schulen sind seit geraumer Zeit Gegenstand umfangreicher Untersuchungen im In- und Ausland. Dies betrifft auch die angemessene raumakustische Gestaltung der Klassenräume. So werden nach neueren Forschungsergebnissen sehr kurze Nachhallzeiten zwischen 0,4 s und 0,6 s in Verbindung mit einem reflektierenden mittleren Deckenspiegel als ideal erachtet, was zwangsläufig zu umfangreichen schallabsorbierenden Maßnahmen im Wandbereich führt. Vor dem Hintergrund praxisgerechter baulicher Lösungen wird in diesem Beitrag der Frage nachgegangen, wie sich die räumliche Verteilung von reflektierenden und schallabsorbierenden Oberflächen in Klassenräumen auf die Nachhallzeiten und Sprachverständlichkeit auswirkt. Zu diesem Zweck wurden Computersimulationen durchgeführt, die hinsichtlich der Parameter Nachhallzeit und Sprachübertragungsindex (STI) ausgewertet wurden. Ferner erfolgten Hörversuche mit auralisierten Schallfeldern zur subjektiven Beurteilung unterschiedlicher Absorberanordnungen.
Dreyer, D.
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Halbunendliche Finite Elemente: Umhüllende, Genauigkeit, Kondition und Polynomwahl [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
D. Dreyer and O. von Estorff
[A]
Auf dem Gebiet der numerischen Simulation von Schallabstrahlungsvorgängen entwickelt sich die Finite-Elemente-Methode (FEM), in Verbindung mit sogenannten halbunendlichen Finiten Elementen, zu einer interessanten Alternative zur etablierten Boundary-Elemente-Methode (BEM). Die Vorteile der konventionellen FEM, insbesondere die Kompaktheit der Approximation und die Bandstruktur der Systemmatrizen, konnten bis auf wenige Modifikationen auch in die Simulation von Schallabstrahlungsvorgängen übernommen werden. Dazu werden halbunendliche Finite Elemente in einem zu definierenden Abstand von der schallabstrahlenden Struktur (Umhüllende) an ein konventionelles FE-Netz angeschlossen, welches unmittelbar an die Strukturoberfläche gekoppelt ist. Mittlerweile existieren verschiedene Formulierungen für halbunendliche Finite Elemente mit unterschiedlichen Ansätzen und Approximationen. Für den verläßlichen Einsatz dieser Elemente in der Praxis sind genaue Untersuchungen erforderlich, die sowohl über den erforderlichen Approximationsgrad in radialer Richtung als auch über die Form der Umhüllenden, an welche die speziellen Elemente angeschlossen werden, Aufschluss geben. Insbesondere die Form der Umhüllenden bestimmt direkt die Größe des zu lösenden Gleichungssystems. Eine gezielte Reduktion der Anzahl der konventionellen Fluidelemente in der Nähe der Struktur kann jedoch die Genauigkeit der Berechnung erheblich beeinflussen. Zu dieser Fragestellung werden Ergebnisse einer vergleichenden Studie vorgestellt.
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Iterative Lösung von Außenraumproblemen mit halbunendlichen Finiten Elementen [DAGA 2002 (Bochum)]
D. Dreyer and O. von Estorff
[A]
Die Finite-Elemente-Methode (FEM) gilt als das bekannteste und meistgenutzte Diskretisierungsverfahren. Trotzdem wurde in der Vergangenheit für spezielle Probleme der akustischen Abstrahlung hauptsächlich die Boundary-Elemente-Methode (BEM) verwendet. Diese ist jedoch zur Simulation von nichtlinearen Vorgängen und zur Berechnung von Fragestellungen direkt im Zeitbereich nicht gut geeignet. Um die weitreichenden Vorteile der FEM auch für die Abstrahlungsrechnungen in der Akustik nutzen zu können, sind spezielle Formulierungen zur Erfüllung der Sommerfeldschen Abstrahlungsbedingung erforderlich. Hier scheint das Konzept der halbunendlichen Finiten Elemente (IFEM) besonders vielversprechend, welches in der jüngsten Vergangenheit ständig weiterentwickelt wurde. Mit der deutlichen Verbesserung der Kondition, die bei den ansonsten erfolgreichen Astley-Leis-IFEM zunächst noch zu unwirtschaftlichen (d.h. sehr großen) Modellen geführt hat, sind die halbunendlichen Elemente nunmehr eine interessante Alternative zu den Boundary Elementen geworden. In diesem Beitrag wird ein robustes, konditions-optimales Astley-Leis Element für 3-dimensionale Abstrahlungsrechnungen vorgestellt. Der Einfluß der Konditionsoptimierung auf den Einsatz iterativer Gleichungslöser wird untersucht. Erste Studien zum Verhalten der optimierten Elemente mit iterativen Lösern, wie z. B. GMRES, BiCGSTAB und QMR werden präsentiert.
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Practical considerations of the acoustic FEM for higher frequencies [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Petersen, D. Dreyer and O. von Estorff
[A]
The Finite Element Method (FEM) is an indispensable tool in today's
simulation tasks. It is at the core of any concept that attempts to reduce
time-to-market and/or enforces virtual prototyping in almost every
engineering field. However, when simulating time harmonic acoustics
using the FEM, an efficient tool for bridging the 'mid-frequency gap' is
still missing. The lower frequency range is well covered through
element-based methods, like domain- or boundary-integral based
formulations. The higher frequency range, in turn, benefits from the
development of energy averaging methods. However in between, the mode
density is too low to render the high-frequency methods effective, and the
FEM suffers with increasing wave number from the so-called
pollution effect.
Several approaches exist, that attempt to extend the
element-based methods to the mid-frequency range. These generally rely on
knowledge-based concepts, i.e. incorporating a-priori-knowledge of the
solution into the numerical method itself. However, these concepts appear
to still lack sufficient maturity for reliable and stable simulations. In
this contribution, a more straightforward approach to tackle the pollution
effect is suggested, namely through still relying on the conventional FEM,
but including the latest developments and most efficient tools currently
available. Studies concerning the best combination of several polynomial
shape function families, efficient solvers, and means to suppress
pollution are presented.
Dreyer, T.
-
Nichtlineare Modellierung der Ultraschallausbreitung in biologischem Gewebe mit FDTD [DAGA 2000 (Oldenburg)]
S. Ginter, M. Liebler, T. Dreyer and R.E. Riedlinger
[A]
Hochintensiver fokussierter Ultraschall (HIFU) wird zunehmend f''ur therapeutische Zwecke z.B. zur Tumorzerst''orung in der Ultraschall Thermotherapie (USTT) eingesetzt. Bei der Ausbreitung von HIFU durch biologische Gewebe treten neben linearen auch nichtlineare Effekte wie Aufsteilung und D''ampfung der US Welle auf, die in komplexer Weise miteinander wechselwirken. Um das physikalische Feldverhalten im Gewebe prognostizieren zu k''onnen, sind pr''azise Feldberechnungsmethoden notwendig. In dieser Arbeit wird ein Simulationsmodell f''ur die nichtlineare US Ausbreitung durch d''ampfendes Gewebe vorgestellt. Das Berechnungsverfahren basiert auf einer Kleinsignal-N''aherung der hydrodynamischen Grundgleichung in 2. Ordnung und ist mit einem speziellen FDTD-Verfahren hoher Ordnung algorithmisch umgesetzt. Der Einflu3 der frequenzabh''angigen Gewebed''ampfung wird ''uber einen zus''atzlichen expliziten zeitdiskreten Operator in das Gesamtverfahren integriert. Dieser approximiert die f''ur weiche Gewebe typische Frequenz-Potenz D''ampfung der Form $sim f^ y$ im Bereich von 0.5 - 10 MHz, wobei der Exponent $y$ zwischen 1 und 2 liegt. Die M''oglichkeiten dieser Methode werden durch Vergleich von Simulationsergebnissen mit analytischen L''osungen und Messungen demonstriert. Beispielhaft erfolgt die Anwendung des Simulationsmodells an einer typischen Anordnung zur USTT. Die Ergebnisse verdeutlichen, wie das Feldverhalten im Gewebe durch die Kombination von nichtlinearer Aufsteilung und frequenzabh''angiger Gewebed''ampfung beeinflu3t wird. Die beiden Effekte zeigen pr''agenden Einflu3 auf auf die im Gewebe deponierte US Leistung und m''ussen bei der Therapieplanung ber''ucksichtigt werden.
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Modellierung fokussierender piezoelektrischer Schallsender für therapeutische Anwendungen [DAGA 2003 (Aachen)]
T. Dreyer and R.E. Riedlinger
[A]
Fokussierende piezoelektrische Schallsender werden seit 1985 in therapeutischen Anwendungen wie der extrakorporalen Stoßwellenlithotripsie (ESWL) und der extrakorporalen Stoßwellentherapie (ESWT) in der Orthopädie eingesetzt. Sie bestehen aus bis zu mehreren tausend einzelnen piezokeramischen Elementen, die auf einer Aluminiumkalotte aufgebracht sind. In der Fokusregion werden nichtlinear aufgesteilte Ultraschallimpulse hoher Amplitude erzeugt. Anforderungen seitens der Gerätetechnik aufgrund neuer therapeutischer Applikationen erfordern jedoch eine Verbesserung bestehender Konfigurationen bzw. kompaktere Sender. Hier wird ein Simulationskonzept vorgestellt, das sowohl die elektrische Ansteuerung, als auch die Struktur des Senders beinhaltet. Kernstück ist dabei die Simulation der piezoelektrischen Senderstruktur mit der Finite Elemente Methode (FEM) im Zeitbereich mit dem Programmpaket CAPA. Durch Symmetriebetrachtungen ist es möglich, ein dreidimensionales Modell zu erhalten, welches sowohl die mechanischen Eigenschaften, als auch die Abstrahlung in angrenzende Medien berechnet. Aufgrund der schwachen Krümmung kann der Sender näherungsweise als eben und unendlich ausgedehnt angesehen werden. Dabei werden auch Sender mit einer geschichteten Anordnung der piezoelektrisch aktiven Elemente simuliert. Die reale elektrische Ansteuerung wird durch eine Berechnung der elektrischen Eingangsimpedanz des Senders und nachfolgender Netzwerkanalyse berücksichtigt. Unter Annahme linearer und ideal fokussierender Schallausbreitung wird mit dem FEM Modell eine elektroakustische Impulsantwort berechnet, die das elektrische Eingangssignal mit dem abgestrahlten Schallpuls verknüpft. Somit wird es möglich, einen gewünschten Schalldruckverlauf im Fokus vorzugeben und daraus die notwendige elektrische Ansteuerung zu berechnen. Die Simulationsergebnisse zeigen dabei eine gute Übereinstimmung mit Messungen. Weiterhin werden Möglichkeiten zur Beeinflussung bestimmter Parameter des Schallsignals diskutiert, wie zum Beispiel der Zuganteil reduziert werden kann.
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Focal Pressure Variations in Shock Wave Therapies Caused by Cavitation Bubbles [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Liebler, T. Dreyer and R.E. Riedlinger
[A]
For medical applications of pressure pulses in extracorporeal shock wave therapies
different generator types (electrohydraulic, electromagnetic, piezoelectric) are used. Unlike electrohydraulic
sources, electromagnetic and piezoelectric transducers are characterised by a high reproducibility of the
pressure pulse waveform. But even for these sources pressure measurements with a fiber optic probe hydrofone
show significant variations in pressure waveforms after the first tensile phase of the
wave. It is supposed that these quasi statistical changes are caused by cavitation effects.
Numerical and experimental investigations are presented which support this hypothesis.
The numerical model used is based on a two-phase continuum approach for bubbly
liquids and combines nonlinear ultrasound propagation with cavitation bubble activity. The Gilmore equation is
applied to calculate the bubble dynamics. Simulation results with different bubble densities
demonstrate that the first positive pressure part of the shock wave is not affected by the bubbles.
Increasing the gas content the tensile part gets shorter and is followed by augmented pressure oscillations.
Measurements on two focusing piezoelectric transducers using different gas contents confirm the simulations.
Calculations as well as experiments demonstrate that the activity of cavitation bubbles induced by the shock
wave itself causes significant changes in the decaying part of the pressure signal.
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Modellierung der Wechselwirkung von hochintensiven Ultraschallfeldern mit Kavitationsblasen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
M. Liebler, M. Arora, C.D. Ohl, T. Dreyer and R.E. Riedlinger
[A]
Bei medizinischen Anwendungen von hochintensivem fokussiertem Ultraschall ist die Wechselwirkung zwischen
der Ultraschallausbreitung und Kavitationsblasen eine wesentliche Ursache sowohl für
therapeutisch erwünschte Effekte, als auch für unerwünschte Nebenwirkungen.
Eine Optimierung der Therapie im Hinblick auf eine effizientere Anwendung bei gleichzeitiger
Reduktion der Nebenwirkungen ist damit eng mit einer kontrollierten Beeinflussung dieser Wechselwirkungsmechanismen
verbunden. Dies erfordert ein erweitertes Verständnis für die zugrunde liegenden komplexen physikalischen Vorgänge.
In dieser Arbeit wird ein numerisches Modell vorgestellt, welches die Berechnung der nichtlinearen Wechselwirkungen zwischen
hochintensiven Ultraschallfeldern mit Kavitationsblasen erlaubt. Das Verfahren basiert auf der Beschreibung des
Gemisches aus Flüssigkeit und Kavitationsblasen als kontinuierliches Zwei-Phasen-Medium.
Die Schallausbreitung wird durch die numerische Umsetzung der hydrodynamischen Grundgleichungen mittels eines FDTD-Algorithmus
berechnet,
die Dynamik der Kavitationsblasen mit Hilfe der Gilmore-Gleichung.
Über eine Betrachtung des Blasenradius als volumengemittelte Feldgröße sind beide Modelle miteinander gekoppelt.
Der Vergleich von Simulationen mit experimentellen Ergebnissen für typische Situationen therapeutischer Ultraschallanwendungen
zeigt die Gültigkeit und Leistungsfähigkeit des Verfahrens. Insbesondere wird die Rückwirkung der von der Schallwelle induzierten
Kavitationsblasen auf die Schallausbreitung selbst verdeutlicht.
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Driessen, N.
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The effect of acoustical feedback on buzzing. From lips to vocal folds ? [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Van Hirtum, I. Lopez, M.H. Schellekens, X. Pelorson, N. Driessen and A. Hirschberg
[A]
Buzzing of lips or vocal folds is controlled by lip tension, initial opening, lung static pressure and acoustical response of the vocal tract.
The static response of the lips to the lung pressure provides an indication for the lip stiffness. The dynamic response to acoustic forcing (with and without flow) provides information about the resonance modes of the lips: frequencies and quality factor. The order of magnitude of the effective mass in a lumped parameter model can furthermore be estimated from fluid dynamics considerations.
Experiments show that the critical blowing pressure for the onset of buzzing is strongly dependent on the acoustical loading of the system. This critical blowing pressure shows a minimum when the lip tension is adjusted to close the glottis at zero lung pressure. The results of these experiments indicate that our lips do not perform as expected for vocal folds, which are much less sensitive to acoustical loading. The mechanical boundary conditions of the lips may play a crucial role in explaining this difference.
The experimental results are compared with a single mass model analogous to the model of Cullen en the two-mass model of Lous et al. (1998). A linear stability analysis is used to predict the onset of oscillation, while a non-linear model provides a prediction of the established buzzing behaviour.
Dross, P.
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Echtzeitfähiger Nachhallschätzer für virtuelle Umgebungen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
D. Schröder, P. Dross and M. Vorländer
[A]
Eine Erweiterung multimodaler virtueller Umgebungen stellt die korrekte raumakustische Simulation dar. Gerade bei der Darstellung von virtuellen Räumen, wie z. B einem Theater, einem Konzertsaal oder einer Kirche, unterstützt der auditive Stimulus den räumlichen Eindruck des visuell dargebotenen. Im Gegensatz zur Qualität der visuellen Komponente fehlt es der raumakustischen Simulation allerdings immer noch an einer realistischen und zumindest perzeptiv korrekten Darstellung, wenn die Bedingungen der Echtzeit erfüllt werden sollen.
Eine der markantesten akustischen Größen eines Raumes ist sein Nachhall, da er ihm seine
individuelle Klangcharakteristik verleiht. Theoretisch sollte der späte Nachhall einen sehr hohen Diffusitätsgrad aufweisen. In Echtzeit-Systemen wird daher, aufgrund der begrenzten Rechenzeit, der späte Nachhall kostengünstig durch einen exponentiell abklingenden Nachhallschwanz simuliert, wobei beim Bau der binauralen Filter von einer direktionalen Gleichverteilung der empfangenen Schallenergie ausgegangen wird. Die Praxis zeigt allerdings, dass die Annahme eines völlig diffusen Schallfelds in einer Vielzahl von Raumtypen, z.B. Flachräume, Korridore, L-Form, usw., nicht gültig ist. Möglich auftretende Flatter-Echos oder verzerrte Nachhallkurven würden daher unerkannt bleiben.
Für eine verbesserte Echtzeit-Auralisation bieten sich Verfahren der geometrischen Raumakustik an, die mittlerweile durch den Einsatz von z.B. BSP-gestützten Suchalgorithmen die Bedingungen der Echtzeit in gewissen Grenzen erfüllen. Vorgestellt wird die Implementierung und Evaluierung eines echtzeitfähigen Nachhallschätzers. Zeitliche und spektrale Informationen über den empfangenen Schall werden dabei zur Laufzeit in den momentanen Filterbau einbezogen, wodurch eine realistischere Auralisation der virtuellen Umgebung ermöglicht wird.
Droste, B.
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DEUFRAKO: Vorhersage und Ausbreitung von Rollgeräuschen (P2RN) [DAGA 2008 (Dresden)]
B. Droste and M. Auerbach
[A]
Bei diesem Projekt kooperieren deutsche und französische Institute und Firmen unter der Leitung des ''Laboratoire Central des Ponts et Chaussées'' (LCPC) und der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt), um neue Konzepte für die Optimierung von Fahrbahnoberflächen hinsichtlich des Reifen-Fahrbahngeräusches zu erstellen. Dabei dient das von Müller BBM, einem Projektpartner, mitentwickelte SPERoN (''Statistical Physical Explanation of Rolling Noise'') Modell erstmals als Tool für das Design neuer, lärmarmer Fahrbahnoberflächen. Das Modell wird in einem ersten Schritt mit französischen Fahrbahnbelägen validiert, um in einem zweiten Schritt neue Texturen für lärmarme Straßenbeläge zu entwickeln. Diese Ergebnisse dienen dann als Input für Schallausbreitungsmodelle, die in Frankreich und Deutschland entwickelt wurden, um die Wirkung dieser neuen Fahrbahnbeläge im Fernfeld zu untersuchen. Diese Ergebnisse fließen in ein Ranking mit anderen typischen französischen und deutschen Fahrbahnoberflächen und führen zu einer gemeinsamen Datenbank (DEUFRABASE). Die Betrachtung der Schallausbreitung im Fernfeld ist wichtig hinsichtlich der Umweltbelastung, hier sei beispielsweise die europäische Umweltrichtlinie genannt, wohingegen die Betrachtung des Schallfeldes im Nahfeld für die Einordnung der Fahrbahnbeläge in Straßenbelagsklassen notwendig ist.
Drotleff, H.
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Room acoustics for 4 uses – Großes Haus Staatstheater Mainz [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
Z. Xueqin, H.V. Fuchs, H. Drotleff and X. Zhou
[A]
Since different uses of auditoria, such as concert, opera, theatre and ballet, need a distinctive room acoustic environment, high-quality auditoria normally serve only one or, at most, two uses, e.g. concert and opera. On the other hand, the management of a cultural site usually desires a multi-purpose thea-tre, in order to react flexibly to customers demands. Acousticians are some-times tempted to design fairly cost-intensive and sometimes almost impractica-ble ''variable acoustics''. The ''Großes Haus'' of the Staatstheater in Mainz has been redeveloped from ground. This opportunity was taken and the ''house'' was given a new room acoustic design which serves four uses in one. This was based on smoothing the room response over the whole frequency range in the auditorium and the coupled stage. By an enlargement of the volume of the auditorium and the invisible installation of novel sound absorbers, which effec-tively work at low frequencies only, this goal has been achieved. The useful acoustic energy from the stage and the orchestra pit is directed onto the audi-ence by means of reflectors. Detrimental reflections are focussed away from the spectators. The feedback from spectators, musicians and conductor regard-ing the acoustics for all uses is positive.
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Acoustic improvements of the working conditions for musicians in orchestra pits [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
H. Drotleff, Z. Xueqin, H.V. Fuchs and M. Leistner
[A]
Musicians in orchestra pits suffer from extremely high sound pressure levels and have to perform their jobs under severe difficulties concerning the hearing of the sound of their own instrument as well as that of all other members of an ensemble. Factory workers, who are exposed to weighted noise levels exceed-ing 90 dB(A), are regularly forced to wear ear plugs in order to protect them-selves. In orchestra pits the ''noise level'' often reaches 110 dB(A) and more. Highly qualified and artistically motivated musicians however, refuse to wear ear plugs of any kind since these deteriorate the necessary communication among them. Instead, the installation of novel compact low- and mid-frequency absorber modules on the walls and overhang of the pits will be shown to tackle the problem of poor music intelligibility at its roots. This concept of improving the acoustic working conditions has been realised successfully in eight orches-tra pits to the full satisfaction of the musicians and equally important their con-ductors without affecting the transmission of the sound from the pit into the auditorium.
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New room acoustic design concept for rehearsal rooms [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
H. Drotleff, Z. Xueqin, H.V. Fuchs and X. Zhou
[A]
The philosophy about the acoustics in rehearsal rooms has changed. As work places for musicians and singers, they should not be built or restored to simu-late a specific auditorium for opera or concert performances, not only because of the totally different spatial conditions but also of the completely different act-ing environments. The room acoustic environment should ensure that musi-cians are able to hear, assess and control their own playing or singing while listening and differentiating the sounds of all other members of an ensemble. An often encountered situation is the masking of the sound produced by strings due to the dominant brass and percussion instruments. It must also enable an undisturbed communication and interaction between the various instruments and the conductor. This may be achieved by a novel concept incorporating in-novative absorber and reflector modules which damp the low frequency re-sponse of the room, take care of an even distribution of the sounds of the dif-ferent instrument groups and, most importantly, improve the transmission to the conductor. A proper room acoustic design may also help to reduce high aver-age sound pressure levels, which is the inevitable result of poor music intelligi-bility within an ensemble.
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Novel room acoustic measures in demanding projects of interior design and construction
J. Renz, H.V. Fuchs and H. Drotleff
[A]
In modern interior design one typically encounters a high percentage of acous-tically reflecting surfaces like large windows or concrete ceilings. Acoustic broadband damping down to low frequencies is essential in such environments in order to achieve adequate acoustic comfort. New concepts of integration of highly effective broadband sound absorbers into demanding interior design are shown, be it as single modules or integral parts of walls or ceilings.
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Acoustical transparency of perforated panels with fabric linings [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Leistner and H. Drotleff
[A]
In interior works perforated panels are occasionally used to cover up sound ab-sorbers mounted behind them. In order to create a visually smooth surface, now and then a thin layer of cloth or fleece is applied to the side facing the room. There are also cases, in which paint is additionally sprayed on top of that layer. The influence of these steps on the sound transmission at normal sound incidence was investigated with some unexpected results.
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Entwicklung eines verputzten Zelluloseabsorbers [DAGA 2006 (Braunschweig)]
G. Graber, H. Drotleff, J. Egger, P. Häupl, H. Hengsberger, P. Kautsch, W. Lackner, H. Petzold, R. Plagge, R. Schmied and X. Zhou
[A]
Im Rahmen von abgeschlossenen Forschungsprojekten wurde die überwiegend als Einblasdämmstoff verwendete Altpapierzellulosedämmung zu einem tragfähigen, verputzbaren Wandsystem entwickelt, das als thermische Innendämmung ohne Dampfsperre einsetzbar ist. Dabei wurden die positiven Eigenschaften des Materials weiterentwickelt, so dass ein tragfähiger und mittels Spezialputz verputzbarer Dämmkörper zur Verfügung steht.
Der Vortrag berichtet über ein laufendes Projekt, in dem der verputzbare Zellulosedämmkörper zu einem akustischen Absorber weiterentwickelt wird, der vor allem im mitten- und tieffrequenten Bereich wirksam sein soll. Basierend auf dem Prinzip des klassischen Schlitzabsorbers wird auf einer 5 bis 6 cm dicken vor Ort aufgespritzten Zelluloseschicht ein zweischichtiges Putzsystem aufgebracht, das - als Innovation bei Schlitzabsorbern - auch mit einer fugenlosen Oberfläche ausgeführt werden kann. Damit wird dem Bedarf vieler Planer nach 'Unsichtbarkeit' der akustischen Maßnahmen bei gleichzeitiger Bedämpfung tiefer Frequenzen Rechnung getragen. Aufgrund des positiven hygrothermischen Verhaltens kann der verputzte Zelluloseabsorber auch an der Innenseite von Außenwänden eingesetzt werden, wo konventionelle Absorber Probleme mit unzulässiger Wasserdampfkondensation hervorrufen können. Der neuartige Absorber ist auch auf unebenen oder gekrümmten Wänden oder Decken applizierbar. Der Einsatz des verputzten Zelluloseabsorbers zur akustischen Sanierung eines Klassenzimmers wird vorgestellt.
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Bestimmung des Dissipations- und Transmissionsgrades dünner, endlicher Schichten bei senkrechtem Schalleinfall [DAGA 2007 (Stuttgart)]
X. Zhou, H. Drotleff, M. Leistner and T. Zhang
[A]
Für die akustische Beschreibung dünner Schichten z.B. aus Textilien im Raum genügt in einigen praktischen Fällen der Bezug zum Strömungswiderstand oder bei geschlossenen Folien zur flächenbezogenen Masse. Bei anderen Anwendungen bleiben allerdings Fragen offen und die Optimierung bedarf eines genaueren Herangehens. In verallgemeinerter Form gilt die Bilanz, dass die Summe aus Reflexionsgrad, Dissipationsgrad und Transmissionsgrad konstant ist. Als häufig direkt untersuchte Größe setzt sich danach der Absorptionsgrad aus der Summe von Dissipations- und Transmissionsgrad zusammen. Ist auch letzterer bekannt, lässt sich die Dissipation berechnen. Diese Beziehung wird mit Beispielen für senkrechten Schalleinfall rechnerisch und experimentell illustriert. So kann anhand des Transmissionsgrades etwa die Abschirmungswirkung einer dünnen Vorsatzschale abgeschätzt werden. Zugleich wird der Verbesserungsspielraum quantifizierbar, um eine möglichst hohe Dissipation zu erreichen. Als praktischer Einsatzfall dient das Absorptionsvermögen von textilen Vorhängen und mikroperforierten Folien als freie Flächenelemente im Raum. Beispielhaft wird auch die Schalldämmung von biegesteifen Schichten berechnet und im Vergleich zum Massegesetz erörtert.
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Die Akustik der Stadthalle Biberach nach einer Brandschutzsanierung [DAGA 2007 (Stuttgart)]
R. Wack and H. Drotleff
[A]
Der Theatersaal der 1978 fertig gestellten Stadthalle besaß gute akustische Bedingungen für Sprachdarbietungen - für Musik war er zu stark bedämpft. Dabei ist er architektonisch konse-quent für eine Mehrzwecknutzung konzipiert, mitsamt Bühnenturm, Orchestergraben und Hubpodien im Parkett. Auch das angrenzende Foyer lässt sich mittels Hubwänden ankoppeln, sodass sich zu den 550 Sitzplätzen im Parkett und auf dem Rang noch weitere 320 bestuhlen lassen. Die notwendig gewordene Sanierung wurde daher auch zu einer akustischen Umgestal-tung genutzt, die der Musikdarbietung bessere Verhältnisse ermöglichen soll: Eine schalldurch-lässige Gitterrost-Decke erschließt nun das dahinter liegende Volumen, die Raumbedämpfung ist im mittel- und hochfrequenten Bereich reduziert und die Schalllenkung von der Bühne verbes-sert. Dabei mussten Echobildungen an den parallel stehenden Wänden des sechseckigen Rau-mes vermieden werden. Nach der ersten Nutzungsphase werden die Ergebnisse vorgestellt.
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IBPsound - Software für die Akustik-Praxis [DAGA 2007 (Stuttgart)]
K. Bay, P. Brandstätt and H. Drotleff
[A]
IBPSound, die neue Akustik-Softwarefamile des Fraunhofer IBP, umfasst derzeit zwei Module für akustische Berechnungen. Das Modul compas (computation of absorbtive silencers) zur Berechnung von Schalldämpfern ist eine Umsetzung der seit längerem verfügbaren DOS-Version. compal (comutation of absorbtive laysers) ist ein Modul zur Berechnung z.B. des Schallabsorptionsgrades von ein- und mehrlagigen Absorbern. Das Poster zeigt die Programmoberflächen und stellt die den Modulen zugrunde liegenden Rechenverfahren vor. Beispielhafte Berechnungen werden Messungen gegenübergestellt.
Drullman, R.
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Wie beurteilen Hörgeschädigte die Übertragungsqualität von Telefonsprache? [DAGA 2006 (Braunschweig)]
J. Krebber, R. Drullman, K. Eneman, R. Huber, U. Jekosch, H. Luts and R. Martin
[A]
Moderne Telekommunikationssysteme sind nahezu ausnahmslos auf normal hörende Benutzer ausgerichtet. Bekanntermaßen haben aber hörgeschädigte Personen sehr häufig Probleme, über Telekommunikationssysteme übertragene Sprache zu verstehen und kommunikativ zu reagieren. Folglich vermindern solche Verstehbarkeits- und Kommunikationseinbußen die Nutzbarkeit von Telekommunikationssystemen für die Gruppe von hörgeschädigten Kunden in erheblicher Weise.
Ein wesentlicher Grund für dieses Manko ist nicht etwa eine unzulängliche technische Optimierungsmöglichkeit von Sprachübertragungssystemen für Hörgeschädigte, sondern eher die Tatsache, dass es an einer verlässlichen Datengrundlage dazu fehlt. Es gilt zu ermitteln, wie sich die wahrgenommene Sprachübertragungsqualität verschiedener Telekommunikationssysteme und -netze in Anhängigkeit von unterschiedlichen hörgeschädigten Benutzergruppen ändert. Dazu werden umfangreiche Untersuchungen mit hörgeschädigten Versuchspersonen durchgeführt, wobei das zu übertragende Sprechmaterial mittels eines Sprachübertragungssimulators generiert wird.
Die beschriebenen Untersuchungen sind Teil des EU-Projekts HEARCOM, dessen erste Ergebnisse vorgestellt werden.
Dual, J.
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Field Measurements on Curve Squealing - The Influence of the Wheel Diameter [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
R. Stefanelli, J. Dual, E. Cataldi-Spinola and M. Götsch
[A]
Curve squealing is an issue getting more and more important for railway operators. Thus efforts to understand this phenomenon are increasing. In this context ETH Zurich and the Swiss Federal Railways (SBB) initiated a collaboration on this topic. The aim of the collaboration is to understand the causes of the phenomenon.
An important part of the studies are field measurements of various types. Correlations between occurrence of curve squealing, running speed, running behavior of each boogie and weather conditions are investigated. Recent research is focusing on the question, which modes of vibration and eigenfrequencies are active during curve squealing.
The present essay presents correlations between occurrence and frequency of squealing versus wheel diameter. Therefore squealing behavior of driving trailers of suburban trains was monitored. At the same time wheel diameter, train speed and weather conditions were recorded. This gave the possibility to infer from Finite Element modeling which mode of vibration was involved in curve squealing. First results show that various modes are involved.
Results are discussed relating to the importance of the occurrence of curve squealing.
Dubois, D.
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A cognitive approach of soundscape - Acoustic phenomena between 'noise(s)' and 'sound(s)' [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
D. Dubois, C. Guastavino and V. Maffiolo
[A]
We will present some results from a new method of exploration of the
cognitive properties of soundscapes elaborated in our laboratory.
From free categorization tasks associated to linguistic discourse analysis
of real life experience of urban soundscapes, the results suggest that
acoustic stimuli can be processed either as part of a meaningful event (i.e
as NOISE) or, in a more analytic manner, along physical parameters (as
SOUND), when the identification of the source fails.
Language can be considered as allowing an access to the diversity of
cognitive conceptualizations for acoustic phenomena : sounds and noises,
both present in soundscape, depending on the orientation of the cognitive
processes and the activities we are involved in (a
s pedestrian vs driver, as
worker or tourist..), on the knowledge and interest we have about these
phenomena (mucisians, acousticians, novices), but also on the constraints
from the recording and restitution devices.
Finally, we would like to point out that this diversity of cognitive
representations entails methodological consequences on sound restitution in
experimental settings, and suggests the challenge of a reverse paradigm
for studying soundscapes, shifting from psychophysics to semiophysics.
Dubovski, Z.
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Entwurf einer Fuzzy-Logic Regelung für Windsystemauslassventile in Kirchenorgeln [DAGA 2007 (Stuttgart)]
Z. Dubovski, S. Pitsch and A. Miklós
[A]
Der Pfeifenklang in einer Kirchenorgel wird während des Spielens durch Druckschwankungen und -schwingungen negativ beeinflusst. In traditionellen Orgeln werden verschiedene Balgsysteme eingesetzt, um den Druck zu regeln.
Durch das Schwingungsverhalten des Balges und Druckreflexionen im Kanalsystem werden teilweise sehr große Druckschwingungen verursacht. Um diese zu dämpfen und Druckverluste auszugleichen wurde am Fraunhofer Institut für Bauphysik (IBP) ein elektronisch geregeltes Auslassventil entwickelt. Je nach benötigter Luftmenge (Wind) und gewünschtem Solldruck wird die Öffnungsfläche des Ventils verändert.
Der Aktor (z.B. ein Schrittmotor) wird durch einen Regler angesteuert, der mit Hilfe von Fuzzy-Logic arbeitet. Ein Mikrocontroller mit integrierter Fuzzy-Logic Einheit übernimmt dabei die Bearbeitung der Regelalgorithmen. Die Funktionsweise der Regelung wurde mit verschiedenen Windverbräuchen im Labor der musikalischen Akustik an einer Modellorgel getestet und überprüft.
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Klimasysteme zur Lufttemperierung in Kirchenorgeln [DAGA 2008 (Dresden)]
S. Pitsch, M. Jezerkowsky, Z. Dubovski and J. Angster
[A]
Durch das schnelle Aufheizen von Kirchen im Winter oder durch starke Sonneneinstrahlung im Sommer entstehen im Gehäuse zahlreicher Kirchenorgeln sehr ungleichmäßige Temperaturverteilungen, die zu störenden Verstimmungen im Orgelklang führen können. Nach einigen Voruntersuchungen in einer Klimakammer am Fraunhofer IBP zur Verstimmung einzelner Orgelpfeifen wurde ein erstes Klimasystem in der Martinskirche in Oberesslingen getestet. Es besteht aus mehreren kleinen Ventilatoren, die zusammen mit Temperatursensoren an ausgewählten Orten im Orgelgehäuse aufgestellt wurden, und aus einer Regelung zur Ansteuerung der Ventilatoren. Durch die Umverteilung der Luft im Gehäuse sollten zu große Temperaturunterschiede ausgeglichen werden. Ein weiteres temperaturbedingtes Problem tritt bei der Intonation von Orgelpfeifen auf. Dabei läuft das Gebläse sehr lange bei einem kleinen Volumenstrom und heizt die Luft im Windsystem auf, d.h. die Pfeifen werden bei einer zu hohen Temperatur intoniert und gestimmt und klingen nach Abkühlung der Luft verstimmt. Zur Verbesserung dieses Problems wurde ein mobiles Klimasystem entworfen und im Labor des IBP an einer Modellorgel getestet. Dabei entweicht durch eine geregelte Drosselklappe zwischen Gebläse und Balg ein möglichst großer Volumenstrom aus dem Windsystem und verhindert eine zu starke Erwärmung des Gebläsemotors und der Luft im Windsystem.
Dubus, B.
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Radiation of Directional Seismic Sources within a Layered Half Space [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Berraki, B. Dubus and A. Baroni
[A]
The aim of 4D-surveying, a recent development in seismic, is to monitor the changes in the subsurface in time. Thus, measurements are continuously repeated with the same space configuration : reliability and repeatability of the acquisition footprint are key requirements for 4D surveys.
The Weathered Zone (WZ) is the main cause of source signal fluctuations, polluting the signal coming from reservoir variations. This zone is directly located beneath the surface and its mechanical properties vary with weather. To eliminate this perturbation, a directional source, buried under the WZ and radiating downwards, is analyzed here.
Two models are developed considering that the source size to wavelength ratio is small.
Firstly, Green's tensor for the half space is derived using the Cagniard De Hoop's method (CDHM, [1]). Two signals are used to compute synthetic seismograms for the directional source : a quasi harmonic excitation, which provides radiation patterns of the source, and a Ricker signal (gaussian in the frequency domain) which is a typical seismic signal.
Secondly, a source buried in a half space covered by a layer (the WZ) is considered.
As the CDHM, would be intricate in this case, the Green's tensor in a layer is computed using the Discrete WaveNumber Method (DWNM, [2]). The solution is then propagated using the reflectivity method. Seismograms are computed for different WZ properties to validate the directional source concept.
References
[1] Johnson, L. R., 1974. Geophys., J., R., astr., Soc., 37, 99-131.
[2] Bouchon, M., 1981. Bull., Seism., Soc., Am., 71, 4, 959-971.
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Ultrasonic cavitation in thin liquid layer [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Moussatov, C. Granger and B. Dubus
[A]
The generation of ultrasonic cavitation in a thin liquid layer comprised between a sonotrode and a hard surface and bounded laterally by a gas-liquid interface is investigated. Theoretical analysis predicts that a large amplification of the pressure is obtained with this configuration. Experiments conducted by driving the layer with axisymmetrical resonant transducers (20 kHz) show that ultrasonic cavitation is obtained at very low input intensity and in a broad frequency range. Two types of cavitation are found depending upon the sonotrode vibrational velocity: at low velocity, stable bubble structure takes place along the symmetry axis; at high velocity, transient bubble structures constituted by so-called 'smokers', are observed. Erosion tests on metallic foils demonstrate the existence of an intense mechanical activity which can be localized by controlling the input intensity. Cavitation in thin liquid layers appears to be an attractive approach to scale-up sonoreactors for industrial applications.
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Near-Field Levitation Generated by Ultrasonic Vibrations : Theoretical Analysis and Experiments [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A.-C. Hladky, C. Granger, G. Haw and B. Dubus
[A]
With a view to obtaining particular displacement conditions, such as friction cancellation, higher speed or non contact transportation, film air bearings using piezoelectric bending elements have many advantages in comparison with conventional air bearing systems, because they are autonomous and they take a reduced place.
In this paper, the film air bearing is provided by the flexural vibration of a piezoelectric bimorph, made of a passive disk stuck on a piezoelectric disk. The system is excited at the frequency of its first bending mode. For a sufficiently high vibration amplitude, an air bearing appears between the bimorph and the ground. The gas remains stationary and is undergoing periodic cycles of compression and decompression.
The acting principle relies upon the acoustic radiation pressure appearing in the air layer. Due to the thermal boundary layer thickness, neither adiabatic nor isotherm conditions have to be used in the air layer and an intermediate condition (equivalent compressibility) is used. With the help of the theoretical model, the thickness of the fluid layer is estimated as a function of the lifted mass, the frequency and the drive level. Several prototypes are then designed using the ATILA finite element code and are built. First experiments show that, if the excitation level is greater than a given level, there are strictly no contact between the bimorph and the ground. The air bearing thickness and its relative variations are measured with the help of the laser vibrometer. Experimental and numerical results are compared and discussed.
Duclos, A.
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Study of a dome shaped PVDF loudspeaker [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Duclos, B. Gazengel, N. Lhermet and G. Milot
[A]
This work studies the acoustic radiation of a dome shaped PVDF loudspeaker. The PVDF loudspeaker consists of a circular PVDF thin film, clamped around, dome shaped by means of a static pressure which is applied at the back. A time variable voltage applied between the two faces of the film enables to produce a acoustic pressure by means of the piezoelectric effect.
The first part of the study focuses on the static behaviour of the speaker. The static deformation is calculated using models found in literature and is measured by means of a displacement sensor. Results enable to estimate the Young modulus of the PVDF material used in the experiment.
The second part focuses on the dynamic behaviour of the speaker. At first, analytical models found in the literature are used for predicting the acoustic pressure radiated. Secondly, a finite elements model is used for calculating the acoustic pressure radiated in the near field of the speaker. Finally, an experiment is conducted for measuring the pressure response of the speaker. Results show that results obtained by means of finite elements and experimental results agree well. However, the analytical model does not enable to estimate the acoustic radiated pressure. This difference is explained by the fact that the analytical model does not take into account the coupling between the film and the air.
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Multiple scattering of acoustic waves in porous absorbing materials [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Duclos, V. Tournat, V. Pagneux, D. Lafarge and L. Jaouen
[A]
Multiple scattering of acoustic waves in porous absorbing media is studied theoretically and experimentally. Porous media like air-saturated polymer foams with open cells, have a non-trivial frequency-dependent absorption that arises due to viscous and thermal effects at the scale of the rigid frame microstructure. In order to produce multiple scattering at ultrasonic frequencies, mesoscale scatterers are introduced in the porous medium host. The effective wavenumber of such a multi-scale medium should take into account the peculiar absorption at the micro-scale and the multiple scattering at the meso-scale to describe precisely the propagation of a coherent acoustic wave. For this purpose, an equivalent fluid model, derived from an homogenization method, is used to model the acoustic propagation in the host porous medium itself. Then, at the meso-scale, the scattering by the inclusions is described with a multiple scattering approximation (independent scattering approximation), allowing to obtain the total effective wavenumber of the porous medium. After some validating results on the multiple scattering by an array of rigid cylinders in air, experiments on the multiple scattering by rigid cylinders embedded in a porous medium are presented and compared to the developed multi-scale approach. For the host medium itself, the same multiscale approach provides a convenient mean to account for scattering effects not described by the equivalent fluid model.
Ducorps, A.
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Is the auditory continuity illusion based on a change-detection mechanism? A MEG study [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
D. Pressnitzer, R. Ragot, A. Ducorps, D. Schwartz and S. Baillet
[A]
This study investigates neural correlates of the auditory continuity illusion, using the magnetoencephalography brain-imaging technique (MEG). Four types of sounds were presented to listeners: 1) a continously amplitude-modulated noise; 2) the same modulated noise interrupted by a brief silent gap; 3) the modulated noise interrupted by a louder, unmodulated noise burst; 4) the unmodulated noise burst alone. In condition 3), listeners report hearing a continous modulation even though it is physically interrupted by the unmodulated noise burst: a case of illusory auditory continuity. A whole-head MEG system with axial gradiometers (CTF Omega 151) recorded brain activity when listeners attended passively to the stimuli. Here we report analysis on individual channels, averaged across 15 listeners. The amplitude-modulated noise produced a correspondingly modulated magnetic activity, the well-known auditory steady-state response. However, the illusory modulation did not produce such a steady-state response. A possible neural correlate of the illusion was found in transient evoked responses. When a physical change in the stimulus was linked to a perceptual onset, oscillatory activity in the gamma-band range as well as slow evoked potentials were observed. In the case of the illusion, where a physical change in the stimulus was not accompanied by a perceptual onset, these neural responses were largely reduced or absent. An interpretation of our findings is that the continuity illusion is based on the suppression of a putative onset/change processing mechanism, involved in the perceptual organisation of auditory scenes.
Dürrer, B.
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Gestaltung von Reflexionen in Auditory Displays [DAGA 2000 (Oldenburg)]
B. Dürrer
[A]
Der Einsatz auditiver virtueller Umgebungen in Auditory Displays ermöglicht es, den Hörereignisort als zusätzlichen Informationsträger zu verwenden; darüberhinaus kann der Anwender im Falle mehrerer konkurrierender Kanäle vom Cocktail-Party-Effekt profitieren. Die Festlegung der Hörereignisrichtung erfolgt durch Filterung des Signals mit der entsprechenden Außenohrübertragungsfunktion (HRTF); häufig ist ist es jedoch auch erforderlich, die Entfernung des Hörereignisortes gestalten zu können. Dies kann z. B. durch das Simulieren von frühen Reflexionen erreicht werden. Beim Einsatz von binauralen Raumsimulationstechniken sind die erzeugten zusätzlichen Schallereignisse durch das zugrunde liegende Modell des Raumes und der Schallausbreitung vollständig determiniert. Im Falle eines Auditory Displays (bei dem kein bestimmter physikalischer Raum simuliert werden soll bzw. muss) können sie jedoch frei gestaltet werden. Es ist also auch denkbar, dass - je nach Anwendungsgebiet des Auditory Displays - diese Gestaltungsmöglichkeiten sinnvoll genutzt werden können, um die Effektivität des Auditory Displays zu erhöhen. Darüberhinaus kann auch eine Verminderung des Rechenzeitaufwandes erzielt werden. Hierzu ist es jedoch zunächst erforderlich, den Beitrag dieser zusätzlichen Schallereignisse im Zusammenspiel mit dem Direktschall zum Gesamthörereignis zu bestimmen. In den hier vorgestellten Untersuchungen wurde insbesondere die Bedeutung interauraler Merkmale der zusätzlichen Schallereignisse und ihr Einfluss auf Attribute des Gesamthörereignisses untersucht.
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Vergleich unterschiedlicher Verfahren in der Strahlvervolgung [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
B. Dürrer
[A]
Die akustische Simulation eines Raumes kann mit Hilfe
virtueller Schallquellen (VSQ) erfolgen: Dabei werden
Effekte wie Beugung und Streuung vernachlässigt und die
Schallausbreitung wird entsprechend den Regeln der geometrischen
Akustik modelliert.[1] Ein Schallausbreitungsweg,
der über geometrische Reflexion den Empfänger
erreicht, wird dabei durch eine VSQ nachgebildet
(auch ''Spiegelschallquelle'' genannt). Als erster Simulationsschritt
ist hierzu die Bestimmung der geometrischen
Orte dieser virtuellen Schallquellen erforderlich. Diese
geometrische Simulation kann entweder mit dem Spiegelschallquellen-
oder einem Strahlenverfolgungsverfahren
erfolgen. Nachteil des Spiegelschallquellenverfahrens ist,
dass der Rechenaufwand exponentiell mit der Ordnung
der Reflexion ansteigt, während er beim Strahlenverfolgungsverfahren
linear mit der Zahl ausgesandter Strahlen
zunimmt: Allerdings werden mit dem Strahlenverfolgungsverfahren
nicht sicher alle VSQ detektiert.[2]
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Informationsvermittlung durch auditive Zeichen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
B. Dürrer
[A]
Obwohl durch die geometrische Akustik nicht alle akustischen Phäno-mene (z. B. Beugung, Streuung) modelliert werden, spielt sie in der raumakustischen Simulation eine grundlegende Rolle. Eine effiziente Möglichkeit zur Implementierung der Gesetzmäßigkeiten der geometri-schen Akustik in einer Computersimulation besteht im Einsatz von Strahlverfolgungsverfahren (Ray-Tracing). Für die verschiedenen Pha-sen innerhalb der Strahlverfolgung stehen unterschiedliche Verfahren zur Verfügung, die spezifische Vor- und Nachteile bezüglich der benö-tigten Rechenzeit und des Speicherbedarfs bieten. Mit Hilfe des Raumsimulationssystems CARS wurden mehrere Verfahren für das Starten von Strahlen, die eigentliche Strahlverfolgung, Detektion von virtuellen Schallquellen und die Nachbearbeitung von detektierten virtuellen Schallquellen verglichen. Die Untersuchungen wurden an einem Raum vorgenommen, der als Computermodell in vier unterschiedlichen geo-metrischen Auflösungsstufen vorlag. Die eingesetzten Verfahren wur-den bezüglich ihrer Leistungsfähigkeit und Effizienz verglichen (benötig-te Rechenzeit, Speicherplatzbedarf und Erfolgsquote).
Düster, A.
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Anwendung der Finiten Elemente Methode auf die Trittschallberechnung von Holzdecken [DAGA 2007 (Stuttgart)]
A. Rabold, A. Düster and E. Rank
[A]
Die Forschung und Entwicklung im Bereich der Bauakustik erfolgt bislang schwerpunktmäßig durch umfangreiche messtechnische Parameterstudien. Durch den daraus resultierenden hohen Messaufwand ist die Forschung langwierig und teuer. Eine wesentliche Reduzierung dieser Kosten könnte dadurch erreicht werden, dass die aufwändigen Bauteil-Parameterstudien nicht mehr ausschließlich durch Messungen erfolgen, sondern auch anhand von geeigneten Berechnungsmodellen durchgeführt werden.
Die gängigen Modelle zur Berechnung der Schalldämmung von Bauteilen basieren auf den Messwerten einzelner Bauteilkomponenten oder -schichten. Diese Modelle sind für die Optimierung des Bauteils anhand von Parameterstudien vom Ansatz her ungeeignet. Eine bislang wenig beachtete Alternative bietet die Berechnung durch die Finite Element Methode (FEM). Die mit der FEM berechneten Eigenwerte und Eigenmoden des Bauteils bilden die Basis um durch die Modalanalyse Rückschlüsse für die Bauteiloptimierung ziehen zu können. In diesem Beitrag werden Zwischenergebnisse eines aktuellen Gemeinschafts-Forschungsvorhabens zwischen der TU München, dem ibp Stuttgart und dem ift Schallschutzzentrum, Rosenheim vorgestellt. Es wird hierbei die an der TU München erfolgte Anwendung der FEM zur Berechnung der Eigenmoden des zu optimierenden Bauteils vorgestellt und auf die Berechnung der Trittschalldämmung anhand der Spektralanalyse eingegangen. Die Berechnungsbeispiele werden mit Messwerten verschiedener Bauteile verglichen.
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Berücksichtigung der Dämpfung bei der Trittschallberechnung auf Basis der Finite Elemente Methode [DAGA 2008 (Dresden)]
A. Rabold and A. Düster
[A]
Die Forschung und Entwicklung im Bereich der Bauakustik erfolgt bislang schwerpunktmäßig durch umfangreiche messtechnische Parameterstudien. Durch den daraus resultierenden hohen Messaufwand ist die Forschung langwierig und teuer. Eine wesentliche Reduzierung dieser Kosten könnte dadurch erreicht werden, dass die aufwändigen Bauteil-Parameterstudien nicht mehr ausschließlich durch Messungen erfolgen, sondern auch anhand von geeigneten Berechnungsmodellen durchgeführt werden. Die Berechnung der Trittschalldämmung von Decken anhand der Finiten Elemente Methode (FEM) wird in diesem Beitrag als ein geeignetes Berechnungsmodell vorgestellt. Die Trittschallberechnung erfolgt hierbei durch die Modal- und Spektralanalyse auf Basis der mit der FEM berechneten Eigenwerte der Decke.
Der Schwerpunkt des Beitrags ist auf die Berücksichtigung der Dämpfung in der Spektralanalyse fokussiert. Die vorgestellten Ergebnisse basieren auf Zwischenergebnissen eines aktuellen Gemeinschafts-Forschungsvorhabens zwischen der TU München, dem ibp Stuttgart und dem ift Schallschutzzentrum, Rosenheim.
Dupasquier, S.
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Gehörbelastung von Berufssängerinnen und -sängern [DAGA 2000 (Oldenburg)]
S. Dupasquier, B.W. Hohmann and L. Joller
[A]
Nach dem Einbezug der Berufsmusiker in die Gehörschadenprophylaxe der Suva stellte sich die Frage nach der Gehörgefährdung von Berufssängerinnen und -sängern. In der Literatur fanden sich dazu keine Angaben. Um die Gehörbelastung durch die eigene Stimme zu erfassen, wurde die Tätigkeit der befragten Sängerinnen und Sänger in spezifische Phasen unterteilt. Für alle Phasen wurden die Mittelungspegel in Ohrnähe gemessen und die effektiven Expositionszeiten ermittelt. Daraus wurde für jede Person die gesamte langfristig repräsentative Gehörbelastung errechnet. Die durchschnittlichen Dauerschallpegel bezogen auf 40 Stunden pro Woche liegen für die einzelnen Stimmlagen zwischen rund 95 dB(A) (Bass, Bariton, Tenor) und bis zu 105 dB(A) (Alt/Mezzo), also eindeutig im gehörgefährdenden Bereich. Trotz dieser hohen Gehörbelastung gaben die befragten Sänger/-innen - mit einer Ausnahme - keine Gehörprobleme an. Auch bei den Schallbelästigungen wurden nur solche durch andere Sänger oder durch das Orchester erwähnt, nicht aber durch die eigene Stimme. Für diese Diskrepanz zwischen objektiver Belastung und subjektiver Wahrnehmung kommen verschiedene Gründe in Betracht: a) das Gehör ist gegen die eigene Stimme besser geschützt als gegen andere Schallquellen; b) nur Sänger/-innen ohne Gehörprobleme bleiben im Beruf (''healthy-worker effect''); c) allfällige Hörprobleme werden negiert oder verschwiegen (Selbstschutz, Konkurrenzdruck). Zur Beantwortung dieser Fragen wurden Gehörtests mit Sängerinnen und Sängern durchgeführt sowie Abklärungen zu den besonderen Verhältnissen zwischen Gehör und eigener Stimme vorgenommen.
Durocher, J.-N.
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Attempt to improve the pressure reciprocity calibration of microphones [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
C. Guianvarc'h, J.-N. Durocher, M. Bruneau and A.-M. Bruneau
[A]
While pressure reciprocity calibration of microphones has been investigated for a long time, especially for a standardisation purpose [1] [2], works has been done during the past decades [3] [4], which provide tools to improve the modelisation and then to improve the accuracy of measurements.
However, existing models does not fully include viscous and thermal boundary layer effects and involve methods (based on empirical models) to characterise microphones parameters which cannot fulfil current requirements, preventing us from calibrating accurately the microphones in the law and the upon part of the frequency bandwidth (up to 30 kHz).
Thus the focus here is to investigate more deeply, analytically (even experimentally) the reciprocity calibration method and technique, using first revisited description of each element of the reciprocity calibration devices which conveys significant improvements, and then introducing new tools in the experimental procedure.
Finally, requirements would be addressed to decrease the uncertainties in the results of calibrations, thereby supporting the aim of the work.
[1] H. Gerber, Acoustic properties of fluid-filled chambers at infrasonic frequencies in the absence of convection. Journal of the Acoustical Society of America, 36, pp 1427 - 1434, 1964.
[2] IEC 61094-2, 1992 : Measurement microphones - Part 2 : Primary method for pressure calibration of laboratory standard microphones by the reciprocity technique.
[3] K. Rasmussen, The static pressure and temperature coefficients of laboratory standard microphones. Metrologia, 36, pp 265 - 273, 1999.
[4] K. Rasmussen, Radial wave-motion in cylindrical plane-wave couplers. Acta Acustica, 1 : pp 145 - 151, 1993.
Durst, F.
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Experimentelle Untersuchungen zu strömungsinduzierten Schallquellen [DAGA 2005 (München)]
C. Hahn, G. Hepke, S. Becker, M. Kaltenbacher, F. Durst and R. Lerch
[A]
Von besonderem Interesse in der Strömungsakustik ist die Charakterisierung des Zusammenhanges zwischen strömungsmechanischen Größen und akustischen Fernfeldgrößen. Hierzu werden im Rahmen eines Projektes (,Strömungsinduzierer Lärm'*) Korrelationsmessungen an einfachen Geometrien durchgeführt. Das Ziel der Untersuchungen ist, signifikante Bereiche zu identifizieren, die für die Schallabstrahlung verantwortlich sind. Als Objekte werden ein überströmter Vierkant-Zylinder und eine vorwärtsspringende Stufe , letztere mit verschiedenen Profilen, analysiert.
Die Messungen erfolgen in einem aeroakustischen Windkanal, welcher in einen reflexionsarmen Raum (untere Grenzfrequenz 300 Hz) integriert ist. Es können Windgeschwindigkeiten bis zu 50 m/sec bei einem niedrigem Turbulenzgrad ( 0.2 %) und homogener Geschwindigkeitsverteilung in der offenen Meßstrecke erzeugt werden.
Der Vierkant-Zylinder befindet sich auf einer Platte und wird vollständig umströmt (3d-Fall). Die Frequenz der beobachteten Wirbelablösungen im Strömungsfeld ist entsprechend der Strouhal-Zahl auch im akustischen Signal wieder zu finden. Durch Messungen an gegenüberliegenden Mikrofonen wird auch der Dipolcharakter der strömungsinduzierten Schallquelle sichtbar.
Im Fall der vorwärtsspringenden Stufe werden Untersuchungen für Reynoldszahlen von 16 x 10 bis 32 x 10 durchgeführt. Speziell der Einfluß verschiedener Ausformungen der Stufenoberkante (scharfe Kante, abgerundete Kanten verschiedener Radien) auf Strömungs- und Schallgrößen wird dargestellt. Hierbei werden mittels Kreuzkorrelation strömungsmechanischer Größen (Wanddruck, Strömungs-geschwindigkeit) und den akustischen Fernfeldgrößen (Schalldruckpegel) die jeweilligen Übertragungsfunktionen erfasst und die für die Schallabstrahlung verantwortlichen Gebiete lokalisiert.
*gefördert durch die Bayerische Forschungsstiftung
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Simulationsumgebung zur Berechnung der Entstehung sowie Ausbreitung von strömungsinduziertem Lärm [DAGA 2005 (München)]
M. Kaltenbacher, M. Escobar, I. Ali, R. Lerch, S. Becker and F. Durst
[A]
In vielen Bereichen sind Arbeitsprozesse mit hohen Gesundheitsgefährdenden strömungsinduzierten Geräuschbildungen verbunden. Zunehmende Mobilitätsanforderungen und die fortschreitende Industrialisierung verschärfen dieses Problem von Jahr zu Jahr.
Diese Tatsache fährt zu einer zunehmenden Nachfrage an Simulationsprogrammen, welche die komplexe Interaktion zwischen der Strömungsmechanik und der Akustik präzise berechnen können.
Damit soll dem Ingenieur ein Werkzeug zur Verfügung gestellt werden, mit welchem er die Ursachen der Schallentstehung analysieren kann, um so eine Reduktion des strömungsinduzierten Lärms an bestehenden sowie neu zu entwickelten Maschinen und Geräten erzielen zu können.
Der Inhalt des Vortrages wird sich auf die Vorstellung einer neu entwickleten Simulationsumgebung zur Berechnung der Entstehung sowie Ausbreitung des strömungsinduzierten Lärms konzentrieren. Dabei erfolgt eine direkte Kopplung der Strömungs- (Finite-Volumen-Methode) und der Akustikberechnung (Finite-Elemente-Methode) im Zeitbereich.
Da für praktische Problemstellungen einerseits das Rechengebiet für die Schallausbreitung meistens größer als jenes für die Strömungsmechanik ist und andererseits die Ortsdiskretisierung in der Strömungsmechanik wesentlich feiner ist, werden für die
Strömungsmechanik sowie Akustik unterschiedliche Gitter verwendet. Der für die Berechnung erforderliche Datenaustausch wird von MpCCI (Mesh-based parallel Code Coupling Interface) durchgeführt. Die nach der Lighthill-Analogie zu ermittelnden akustischen Quellterme werden
entsprechend der Finiten-Elemente-Methode auf der Strömungsseite berechnet. Damit ergibt sich nur noch eine skalare Größe, welche mit MpCCI auf das akustische Gitter interpoliert wird.
Die praktische Anwendbarkeit der neu entwickelten Simulationsumgebung wird anhand eines umströmten Zylinders sowie einer vorwärtsspringenden Stufe demonstriert.
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Anwendungen der Mikrofon-Arraytechnik zur Lokalisation von Strömungslärm [DAGA 2006 (Braunschweig)]
C. Hahn, S. Becker, M. Kaltenbacher, F. Durst and R. Lerch
[A]
Zur Lokalisation aeroakustischer Schallquellen wurde im Rahmen des Projektes 'Strömungsinduzierter Lärm' (*) an der Universität Erlangen-Nürnberg ein Mikrofonarraysystem (64 Kanäle, 48 kHz Abtastrate) aufgebaut. Zur Auswertung wird der Bartlett-Algorithmus im Zeit- oder Frequenzbereich verwendet. Die Arraymikrofone sind kreisförmig in einer Platte angeordnet.
Mittels Mikrofonarray wurde der Strömungslärm einer vorwärtsspringenden Stufe und eines Seitenkanalverdichters in einem reflexionsarmen Raum analysiert.
Die aeroakustische Lärmentstehung einer vorwärtsspringenden Stufe (Stufenhöhe 12 mm) wurde bei einer Anströmgeschwindigkeit von 30 m/s (Re=24000) im Aeroakustikkanal der Universität Erlangen-Nürnberg untersucht. Im Arraybild ist die scharfkantige Stufe, sowie der Strömungsabriss an ihrer Oberkante zu erkennen. Eine Abrundung der halben Stufenhöhe führt zu einer deutlichen Reduktion des Spitzenpegels. Durch vollständige Abrundung ergeben sich geringe zusätzliche Reduktionen.
Über Visualisierungsexperimente ist ersichtlich, dass eine Abrundung der Kante zu einer maßgeblichen Reduzierung des Fußwirbels vor der Stufe sowie einer Reduzierung der Ablösung an der Oberkante führt.
Bei der aeroakustischen Lärmerzeugung eines Seitenkanalverdichters dominieren hauptsächlich zwei Lärmquellen. Zum einen wird am Auslass das verdichtete Gas periodisch am Unterbrecher abgestrichen. Zum anderen werden Teile des verdichteten Gases über den Unterbrecher zurück zum Einlass transportiert und expandieren dort. Je nach Betriebsparameter sind beide Lärmquellen im Arraybild sichtbar.
* gefördert durch die Bayerische Forschungsstiftung
Dutilleux, G.
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Acoustic-signature-based determination of railway vehicule speed - application to tramways [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
G. Dutilleux
[A]
When characterizing the acoustic emission of transport vehicules, acoustic parameters must be linked with kinematics and speed in particular. Speed is usually obtained from a radar device. Unfortunately, the standard devices tend to be unreliable below 30 km/h. It is shown in the present paper that, in the case of railway vehicule, speed information can be recovered from a pass-by acoustic recording taken close to the axis the investigated vehicule moves along. This is made possible by the fact that events in the signature gives unambiguous spatial informations. The computation of speed is performed on short Leq time series. Different elaborate post-processings are considered. One is based on auto-correlation of the Leq signature that filters out parasitic signature irregularities. The other adopts a pattern matching approach. It involves a simple model of the acoustic signature. On experimental data, the first method gives good results but appears to be somewhat operator-dependent. The pattern matching approach proves to be more robust, although more time-consuming, due to the iterative matching process.
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Determination of the equivalent source height of Strasbourg's tramway with a two-microphone technique [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
G. Dutilleux, A. Salvucci and D. Ecotière
[A]
Equivalent source height is an important parameter for accurate predictions of the impact of new transportation infrastructures. It has been shown recently that it is possible to obtain in situ the source height of passenger cars by a method based on the interferences between two microphones. Passenger cars are a represented by a single point source. The present papers shows first that the measurement principle can be generalized to a rectilinear distribution of point sources. The distribution is supposed to be parallel to a flat homogenegous ground. A supplementary hypothesis is that the relation between the amplitudes of the different sources involved is known. A measurement system based on this principle is outlined. The underlying uncertainty and the parameter sensitivity of the method is investigated. The method is applied to experimental data from tramways. For this kind of vehicules, the obtained equivalent source height appears to be located very close to the ground, which is coherent with expectations.
Duval, A.
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In situ impedance and absorption coefficient measurements compared to poro-elastic simulation in free, diffuse or semi-statistical fields using microflown p-u probes [DAGA 2006 (Braunschweig)]
A. Duval, J.-F. Rondeau, L. Bischoff, L. Dejaeger, C. Morgenstern and H.-E. de Bree
[A]
Measuring impedance or absorption coefficient of noise treatment materials requires classically to cut flat samples or parts and to measure them in impedance tubes (for normal incidence), in semi-anechoïc rooms (for normal / oblique incidence) with p-p or p-u probes or in different reverberating rooms (for diffuse field) using reverberation time techniques. This task is cumbersome and often not possible regarding the quantities of materials necessary especially for the diffuse field measurements.
In order to cope with this problem, we have first developed a poro-elastic simulation technique to simulate diffuse field absorption coefficients from normal incidence impedance tube measurements that we correlate with small (Alpha Cabin) and big reverberating rooms measurements, showing very good results compared to the big reverberating rooms.
A second and new approach is to directly measure the incident and reflected energy with p-u probes that allow in situ intensity measurements in very high reactive fields like diffuse fields (due to its separated p and u channels). It leads to a direct characterization of the in situ absorption coefficients that we compare to the other techniques.
Duxans, H.
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TC-STAR: Evaluation Plan for Voice Conversion Technology [DAGA 2005 (München)]
D. Suendermann, A. Bonafonte, H. Duxans and H. Hoege
[A]
Voice conversion is the adaptation of the characteristics of a source speaker's voice to those of a target speaker. When evaluating voice conversion technology, generally, we have two questions in mind: Does the technique change the speaker identity in the intended way? How is the overall sound quality of the converted speech? The answers can be found applying subjective and objective error criteria. The former is based on listening tests. The latter expresses the distance between the converted speech and corresponding reference speech of the target speaker. In this paper, we develop a plan for evaluating voice conversion technology in the European speech-to-speech translation project TC-STAR.
Dyrbusch, S.
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New Developments in Mobile Phone Testing [DAGA 2008 (Dresden)]
F. Kettler, S. Poschen, S. Dyrbusch and N. Rohrer
[A]
A comprehensive speech quality test of mobile phones needs to cover all conversational aspects. The single talk situation in both directions needs to be addressed; echo and double talk performance tests are necessary and the quality of background noise transmission. Today's speech quality tests are suitable to measure the performance of mobile phones in detail and to provide the necessary information for quality improvement. However, new developments in mobile phone testing extend this field by applying more perception oriented analysis methods. The intention is not to substitute the technical analysis methods available today, it more a completion by linking the technical parameters to perception adequate analyses. The combination of these measurements is discussed in this contribution. Practical examples are shown.
Dzida, M.
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Study of the acoustic and thermodynamic properties of 2-methyl-2,4-pentanediol by means of high-pressure speed of sound measurements [DAGA 2008 (Dresden)]
M. Cempa, M. Dzida and E. Zorebski
[A]
The phase speed of an ultrasound wave depends on the elastic properties of the materials. Therefore, the acoustic method has found wide acceptance as a satisfactory and relatively simple tool of obtaining thermodynamic data for liquids. In the last decades, interest in the speed of sound measurements of compressed liquids has been constantly growing, nevertheless, reports are still rather scarce. Constant acoustic path methods have dominated the speed of sound measurements under elevated pressures. Also the measuring set constructed in our laboratory [M.Zorebski et al., DAGA'98, 532 (1998); A.Zak et al., Rev.Sci.Instrum., 71(4), 1756 (2000); M.Dzida et al. J.Phys.IV, 137, 203 (2006)] operate on this principle. The pulse echo overlap method with a single transducer and an acoustic reflector has been applied. In this work, the thermodynamic quantities such as isentropic and isothermal compressibilities as well as expansibility for 2-methyl-2,4-pentanediol at pressures up to 101 MPa and for temperatures from (293.15 to 318.15) K were calculated using the phase speed of sound measured under elevated pressures (together with the densities and heat capacities at atmospheric pressure). The effects of pressure and temperature on the thermodynamic quantities are discussed.
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