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
Fabre, J.-J.
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Frequency effect on the cell detachment by ultrasound [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
L. Peyre, D. Callens, A. Lefebvre, E. Radziszewski, H. Hildebrand and J.-J. Fabre
[A]
Like any physiological phenomena, the integration of biomaterials is controlled by different biological processes. One of the most important is adhesion quality between tissues and implant. The mechanical properties of the interface cells/substrate are directly related to the quality of adhesion. Only some techniques are able to give quantitative information on this adhesion, and none to our knowledge uses ultrasounds however known to be an efficient tool in mechanical properties investigations. Our objective is to observe the behaviour of adherent MC3T3-E1 subjected to a quantified insonification. The cells were cultivated on a glass substrate during 3 days. We used continuous longitudinal waves to apply variable and quantified ultrasonic stress on cell culture. Two parameters of the insonification were investigated: frequency and power. Initially the cells detached during experimentation are counted in order to obtain curves of detachment according to the desired parameter. Secondly, we observed using a laser interferometer the amplitude of the oscillations undergone by the cells during the insonification. We succeeded in establishing the link between observations made with the interferometer and the curves of cellular detachment. This link made it possible to obtain a value of the cells adhesion force for the considered substrate and time of culture.
Faccinelli, E.
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Untersuchung von Farbeinflüssen auf die Lautheit mit einem Einregelverfahren [DAGA 2008 (Dresden)]
D. Menzel, E. Faccinelli and H. Fastl
[A]
Der Einfluss visueller Reize auf die Lautheit wurde in früheren Experimenten anhand unterschiedlich eingefärbter Standbilder von Personenzügen und Sportwagen mittels freier Größenschätzung untersucht. Die Farbe rot ließ hierbei Geräusche als lauter erscheinen, während hellgrün die beurteilte Lautheit verringerte. Ziel der vorliegenden Studie war es, Farbeinflüsse auf die Lautheit mittels der psychoakustischen Methode des Einregelns genauer zu quantifizieren. Hierbei hatten die Versuchspersonen die Aufgabe, zwei breitbandige Rauschsignale auf gleiche Lautheit einzuregeln, während synchron rote bzw. grüne Farbflächen dargeboten wurden. Der eingestellte Rauschpegel erwies sich jedoch als unabhängig von der Farbe, was darauf hindeutet, dass während des Vorgangs des Einregelns die auditive Wahrnehmung dominiert. Eine zur Verifizierung unter gleichen Bedingungen durchgeführte Größenschätzung zeigte wiederum tendenziell die aus früheren Untersuchungen bekannten Ergebnisse.
Fachinger, P.
-
Die Wavelet-Transformation zur Analyse von Lungengeräuschen bei Pneumonie-Patienten [DAGA 2000 (Oldenburg)]
V. Gross, P. Fachinger, M. Fröhlich, J. Sulzer, T. Penzel and P. von Wichert
[A]
Bronchial-breathing sounds often contain important diagnostic information. A simple method has been developed to extract a parameter from lung-sound recordings that could determine the probability of a developing pneumonia from the detection of bronchial sound patterns at standardised air flow. The lung sounds of 12 patients with one-sided pneumonia were recorded. The exact position of the patient's microphones was chosen by ordinary auscultation based on sufficient sound intensity. A symmetric position to the median-sagital plane was kept in all cases as there own control. All sound signals as well as the airflow were digitally recorded. The respiratory signals were analysed by a discrete wavelet transformation (MATLAB 5.3). The coefficients of the frequency band: 345-690 Hz were computed for each respiratory cycle. We integrated the coefficients over the same time-span inspiratory and expiratory phase. Then we calculated the ratio between these two phases (R=Exp/Insp). The values of the ratio R were computed for both lung sides and were compared. Lung sounds display large inter-individual variations, so every patient needs to be his own control. For all 12 patients, the ratio R was higher on the pneumonia side then on the healthy side. The R-differences between the two lung-sides are significantly higher (p
-
Einfluss der subcutanen Fettschicht auf die Schalleitung normaler Lungengeräusche [DAGA 2000 (Oldenburg)]
P. Fachinger, V. Gross, M. Fröhlich, J. Sulzer, T. Penzel and P. von Wichert
[A]
Relations between normal lung sounds and subcutaneous fat layer on the back have not been investigated. It was suspected that the fat layer has a filter function for the lung sounds. The lung sounds of 100 volunteers (50 male and 50 female) were recorded with four Sony ECM77 air-coupled-microphones on the back. Skinfold thickness was measured with a Holtain Skinfold Caliper at the same positions as lung sounds were recorded. The absence of lung diseases was checked by lung function. The sounds were prefiltered in an analogue way. The air flow was measured with a pneumotachograph and simultaneously presented on a computer- screen to allow breathing at a standardized flow of 1.5 l/sec. All signals were digitized with 5512 Hz and 12 Bit resolution. A time segment of 0.1 sec with constant flow was used for further frequency analysis with Fast-Fourier-Transformation (Matlab 5.3). The power spectrum was characterized by median frequency and the ratio R of two different frequency bands [f1 = 60-330 Hz, f2 = 330-600 Hz; R = rel. Power(f2) / rel. Power(f1)]. There are no significant changes of breathing sounds with an increase of subcutaneous fat layer on the back. In healthy persons breathing sounds are not dependent on skinfold thickness.
Fahy, F.J.
Faiz, B.
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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.
Fallen, M.
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Bestimmung der Schallquelleneigenschaften bei strömungstechnischen Systemen [DAGA 2003 (Aachen)]
M. Markowitz, M. Fallen, T. Stengel and F. Ebert
[A]
Soll ein strömungstechnisches System hinsichtlich seiner akustischen Eigenschaften analysiert werden, so ist es oft sinnvoll, Schallerzeugung und Schallübertragung voneinander zu trennen. Im Rahmen eines Forschungsprojektes sollte das Geräuschverhalten des Luftverteilungssystems einer Fahrzeugklimatisierungsanlage untersucht werden. Basierend auf der in der eindimensionalen Rohrakustik gebräuchlichen Einteilung eines akustischen Systems in Schallquelle, akustisches Filter und Abstrahlungsimpedanz wurde das Luftverteilungssystem stromabwärts der Lüfterbaugruppe als akustisches Filter betrachtet, das mit eingangs- und ausgangsseitigen Impedanzen belegt ist und eingangsseitig von einer Schallquelle (Lüfterbaugruppe) beschallt wird. Die eingangsseitige Impedanz ist dabei die Quellenimpedanz der Schallquelle, die zusammen mit der Quellenstärke messtechnisch ermittelt werden sollte. Das abgestrahlte Geräuschspektrum ergibt sich dann aus dem Quellenstärkespektrum der Schallquelle und dem Schallübertragungsverhalten des Filters. Aufbauend auf den Grundlagen der experimentellen Bestimmung von Schallquelleneigenschaften nach Munjal et al. wurde ein Prüfstand zur Bestimmung von Quellenimpedanz und Quellenstärke einer strömungsakustischen Schallquelle ausgelegt und in Betrieb genommen.
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Entwicklung eines Prüfstandes zur Erfassung der Körperschallweiterleitung in Hydraulikleitungen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
K. Pies, S. Sentpali, M. Fallen and F. Ebert
[A]
In modernen Fahrzeugen erfolgt ein wesentlicher Beitrag des Motorgeräuscheintrages in den Fahrzeuginnenraum durch die Körperschallübertragung biegeschlaffer Bauteile der Nebenaggregate. Besondere Beachtung finden hierbei hydraulische Schlauchleitungen der Lenkhilfe oder Wankstabiliserung, sowie Kältemittelleitungen der Fahrzeugklimaanlage. Die Abstimmung dieser Schallnebenwege erfolgt im Akustikversuch in einer relativ späten Entwicklungsphase. Hierbei werden verschiedene Schlauchmaterialien, die Verlegung der Leitungen und Befestigungsart der Rohrhalterungen getestet. Lärmarme Konstruktionsrichtlinien, welche in der frühen Entwicklungsphase innerhalb des Produktentstehungsprozesses ihre Anwendung finden, basieren fast ausschließlich auf Erfahrungswerten aus dem Fahrzeugversuch des Vorgängermodells.
Im Rahmen dieses Vortrages wird ein Prüfstandskonzept vorgestellt, mit dessen Hilfe die für den Fahrzeugbauraum relevanten akustischen Körperschalleinflussgrößen ermittelt werden können. Ein Bezug der Körperschallübertragungseigenschaften zum Betriebskennfeld wird durch Berücksichtigung der äußeren Lasten, gebildet aus Fluidinnendruck, Materialtemperatur und den geometrischen Parametern Schlauchlänge und Biegeverlegung, hergestellt.
Z.B. erfolgt bei der Motorgeräuschübertragung durch Hydraulikleitungen eine mehraxiale Anregung und entsprechend eine, aus mehreren Wellenformen bestehende überlagerte Körperschallweiterleitung. Zur Entwicklung von Leitungskonstruktionen mit günstigen Körperschallübertragungseigenschaften werden die technisch relevanten Formen der Biege-, Torsion- und Longitudinalwelle messtechnisch getrennt analysiert.
Anhand von Beispielen aus der Fahrzeughydraulik und Klimatisierung wird die Anwendung des Prüfstandes gezeigt.
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Ermittlung von Kennwerten zur Beschreibung der akustischen Übertragungseigenschaften biegeschlaffer Bauteile [DAGA 2007 (Stuttgart)]
S. Sentpali, K. Pies, M. Fallen and F. Ebert
[A]
Die akustische Beschreibung der Materialeigenschaften von biegeschlaffen Bauteilen findet ihre Anwendung im Wesentlichen bei hydraulischen Dehnschlauchleitungen und dem Lastfall der Druckpulsübertragung. Hier wird zum einen die Wechselwirkung des angeschlossenen Leitungsnetzes mit der Volumenstrompulsation von Pumpen als Schallquelle und zum anderen die Druckpulsweiterleitung durch die Dehnschläuche betrachtet. Ergänzend zu dieser hydroakustischen Sicht wird in diesem Beitrag ausschließlich auf die Körperschallweiterleitung eingegangen.
Die Elastizität bzw. die Steifigkeit der Schlauchwandungen bestimmt maßgeblich die Körperschallwellengeschwindigkeit und die Dämpfung. Neben der konstruktiven Gestaltung in Form von Abmessung und Verlegung, ist der komplexe Elastizitätsmodul der dominante akustische Materialkennwert. Im Gegensatz zum Gummipuffer sind elastische Schlauchleitungen aufgrund ihres Verhältnisses Durchmesser zu Länge als biegeschlaffe Bauteile zu verstehen, so dass hier überwiegend Kontinuumsschwingungen betrachtet werden müssen. Der Zusammenhang zwischen den statischen Kenngrößen (Druckbelastung, Materialtemperatur, Biegeradius, Durchmesser- und Längenänderung) und den dynamischen Kenngrößen (Elastizitätsmodul, Dämpfung und Dynamikfaktor) wird hergestellt.
Es wird ein empirischer Ansatz zur Beschreibung der Dehnwellengeschwindigkeit in Abhängigkeit der Schlauchbiegung gezeigt. Die Diskussion der ermittelten Kennwerte erfolgt anhand von Beispielen von Materialalterung, Materialbenchmark als Kennfelddiagramm oder Einzahlwert.
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Übertragungsverhalten von Flex-Elementen in Abgasanlagen bei Frequenzen bis 5000Hz [DAGA 2008 (Dresden)]
H.-J. Kammer, M. Fallen and J.-F. Brand
[A]
Flexible Elemente werden in Abgasanlagen von Straßenfahrzeugen eingesetzt, um Bewegungen des Motorblocks von der Abgasanlage zu trennen. Diese entstehen z.B. durch Lastwechsel-Reaktionen, aber auch durch Schlechtweganregungen oder weitergeleiteten Vibrationen. Diese Flex-Elemente werden als steife, selbst tragende Elemente ausgeführt oder als weiche Elemente, die eine zusätzliche Aufhängung der Abgasanlage erfordern. Die Bauteile werden bisher auf tieffrequente Schwingungen deutlich unterhalb von 500Hz ausgelegt. Das akustische Übertragungs-Verhalten oberhalb dieser Frequenz ist noch nicht näher untersucht worden.
Bedingt durch zunehmende Anteile an höherfrequenten Schwingungen, z.B. durch Verwendung von Turboladern mit größeren Toleranzbreiten oder Einspritzsystemen bei direkt einspritzenden Benzinmotoren, ist es nötig, diese Bauteile geeignet zu beschreiben. Da bisher keine geeigneten theoretischen Modelle existieren, wird das Betriebsverhalten der Bauteile experimentell beschrieben. Die gemessenen Daten sind dann Eingabegrößen für die Berechnung mit der Finite Elemente Methode. Ziel ist es, die Anzahl von Prototypen und Tests und damit Entwicklungszeiten zu reduzieren und die Bauteile bereits frühzeitig in einer Entwicklung robust gegen Störgeräusche zu machen.
Gezeigt wird dazu ein neuer, innovativer Prüfstand, der basierend auf der Verwendung der Vierpol-Theorie das akustische Übertragungsverhalten der Flex-Elemente unabhängig von den Randbedingungen bis 5000Hz beschreibt. Verschiedene konstruktive Parameter der Flex-Elemente wie Länge und Durchmesser werden untersucht und dargestellt.
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Entwicklung eines Subsystemprüfstandes zur Beurteilung von Gebläse- und Strömungsgeräuschen der Fahrzeugklimaanlage [DAGA 2008 (Dresden)]
S. Sentpali, K. Pies and M. Fallen
[A]
In Fahrzeugen der Oberklasse werden Strömungs- und Gebläsegeräusche der Klimaanlagen aufgrund der geringen Verdeckung durch Motor-, Wind- und Rollgeräusche durch den Kunden störend wahrgenommen. Da in dieser Fahrzeugklasse die Klimatisierungsanforderungen besonders hoch sind und deswegen Klimaanlagen mit leistungsstarken Gebläsen ausgestatten werden, erhöht dies deutlich den Aufwand an ''Lärmarmer Konstruktion''. Zur Erreichung der gesetzten Geräuschziele reicht es oft nicht aus eine Optimierung am Gesamtfahrzeug vorzunehmen. Beliebige geometrische Änderungen sind aufgrund der knappen Bauraumverfügbarkeit in der Serienentwicklung nicht möglich oder erzwingen sehr hohe Folgekosten, bedingt durch Werkzeug- oder Gesamtpackageänderungen. Eine hohe Konzeptreife hinsichtlich der Funktionsgeräusche und eine Geräuschoptimierung sind daher in der frühen Phase der Fahrzeugentwicklung notwendig.
Im Rahmen dieses Vortrages wird ein Prüfstandskonzept für das Subsystem Heiz/Klimaanlage vorgestellt. Eine Fahrzeug unabhängige Geräuschbeurteilung der Gesamtanlage, sowie auch die Differenzierung auf einzelne Ausströmer, Gebläse- und Strömungsgeräusche ist möglich. Beispielhaft werden Änderungen von Konstruktionsparametern und deren Auswirkung auf die Schallemission gegenübergestellt.
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Parametrische Analyse des Schallfeldes am Ausströmer einer Kfz-Klimaanlage zur Bestimmung einer Mündungskorrektur [DAGA 2008 (Dresden)]
K. Pies, S. Sentpali and M. Fallen
[A]
Aufgrund des sinkenden Innengeräuschniveaus in Fahrzeugen der Oberklasse treten bisher durch Motor- und Wind/Rollgeräusche maskierte Geräusche von Nebenaggregaten immer mehr in den Vordergrund. Ein erheblicher Beitrag erfolgt durch das Strömungsgeräusch der Klimaanlage. Hierbei wird zum Einen über die Ausströmer das Gebläsegeräusch in den Fahrzeuginnenraum eingeleitet und zum Anderen aufgrund der Lamellenumströmung zusätzlich Strömungsgeräusch induziert.
Im Rahmen dieses Vortrages wird anhand von Ergebnissen aus Labormessungen ein Ansatz zur Beschreibung des Schallfeldes vorgestellt. Es erfolgt eine Detaillierung des kompletten Schallweges ausgehend vom Gebläsekanalinnenpegel über den Lüftungsausströmer bis hin zum Insassenohr des Fahrers. Besondere Berücksichtigung findet hierbei die sich einstellende Mündungskorrektur aufgrund der Luftschallimpedanzänderung am Austrittsquerschnitt des Ausströmers. Eine Parameterstudie verdeutlicht die Zusammenhänge zwischen Querschnittssprung, Strömungslamellenstellung und Massenstromstärke.
Faller, C.
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Binaural Cue Coding: Rendering of Sources Mixed into a Mono Signal [DAGA 2003 (Aachen)]
C. Faller
[A]
This paper reviews Binaural Cue Coding (BCC). BCC is a technique for reducing a number of source signals or a multi-channel audio signal to one audio channel plus side information. In the case when a number of source signals (e.g. multi-track recording) are reduced to a mono signal plus side information, the BCC synthesis allows rendering of each source as if the separate source signals were given. One type of side information supports different playback setups (e.g. binaural headphone playback, stereo loudspeaker playback, multi-channel loudspeaker playback). In the case when a stereo or multi-channel audio signal is reduced to a mono signal plus side information, the BCC synthesis renders a stereo or multi-channel audio signal with a spatial image similar to the original signal. The BCC representation of audio signals requires only a very low bitrate for transmisson or storage. The mono signal can be coded with any conventional speech coder or audio coder and the BCC side information is very low compared to the bitrate required for one audio channel. Existing mono broadcasting or communications systems can be upgraded with BCC for spatial audio by transmitting the BCC side information in addition to the existing mono audio transmission.
-
Die Auswahl binauraler Cues bei der Quellenlokalisation: Motivation und Experimente [DAGA 2006 (Braunschweig)]
C. Faller
[A]
Kürzlich wurde ein binaurales Modell zur Quellenlokalisation in Schallfeldern mit mehreren Schallquellen
vorgestellt (Faller und Merimaa, 2004). Gleichzeitig aktive Quellen und Reflexionen haben den Effekt, dass
die binauralen Differenzen an den Ohren des Hörers oft nicht mehr direkt die Richtung der Quellen
bestimmen. Der Wert der binauralen Differenzen ist das Resultat von Superpositionen von den
verschiedenen Quellen und Reflexionen. Der hier vorgestellte Ansatz geht davon aus, dass die binauralen
Differenzen nur an den Zeitpunkten benutzt werden, wenn sie die Richtung einer Quelle richtig
bestimmen. Diese Zeitpunkte werden mit Hilfe der Kohärenz bestimmt, die laufend berechnet wird.
Verschiedene Simulationen mit dem Modell werden vorgestellt. Dazu gehören Szenarien mit gleichzeitig
aktiven Sprachsignalen und klassische Precedence Effekt Experimente.
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Reduced Localizability in Sequences of Narrowband Noise Bursts [DAGA 2007 (Stuttgart)]
F. Menzer and C. Faller
[A]
Der Präzedenz-Effekt beschreibt die wahrgenommene Lokalisationsdominanz eines Schalleignisses über ein etwa 2ms - 50ms später eintreffendes Schallereignis. Auf ähnliche Art und Weise können auch bei Sequenzen von schmalbandigen, über 100ms langen Rauschpulsen, die von unterschiedlichen Positionen ausgesendet werden, signifikante Abweichungen der Position des Hörereignisses von den realen Positionen der Schallquellen festgestellt werden. Dieser Effekt kann teilweise von einem auditorischen Lokalisations-Modell (Faller und Merimaa, 2004) erklärt werden.
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Localization of Incoherent Narrow-Band Noise Bursts [DAGA 2007 (Stuttgart)]
J. Merimaa and C. Faller
[A]
The localization of brief interaurally incoherent narrowband noise bursts was studied. The stimuli consisted of 15 dichotic 'frozen' noise bursts at center frequencies of 500 Hz and 2 kHz with an average ILD of 0 dB and interaural waveform coherence below 0.05. Although the occurring instantaneous localization cues varied considerably over time, all stimuli were localizable. Many of the stimuli were localized displaced from the median plane. The general localization trends could be predicted using a weighted sum of the ITD and ILD cues obtained with the binaural cue selection model [Faller and Merimaa (2004)].
Falourd, X.
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Acoustic Tomography Experiment in the Lake of Geneva Winter Cooling - Stage I [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
X. Falourd
[A]
Physical limnology in lake Geneva tries to identify the dominant processes of transport and mixing which influence the water quality of the lake. In order to achieve this, a nearly continuous observation of the movements of the water masses and the development of the thermal stratification is required. By measuring the difference in sound travel times in two directions between arrays of hydrophones, placed at the boundary of the lake, we can infer, using tomography inversions techniques, the stratification and hydrodynamic state at lake basin scale.
The paper presents the results of an experimentation carried out during the autumn 2003 in lake Geneva, between two linear arrays of four hydrophones at thirteen-kilometre range. Binary Phase Shift Key signals (centered 20 kHz) are examined every five minutes during a long-term period. Detected ray paths are discriminated in time and angle using the MUSICAL method. From the two-way transmission, we derive the thermal stratification and the current velocity component during the experimentation.
Finally, we derive from raw hydrodynamic data the influence of the stratification perturbations on the acoustic propagation. The analysis of travel time perturbations shows the variability of the propagation path induced by internal waves and other currents within the field of study during the experimentation.
Fankhauser, C.
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NVH-Lösungsstrategie für Cabriozittern [DAGA 2002 (Bochum)]
C. Fankhauser, G. Polt and R. Premstaller
[A]
Die vibroakustische Abstimmung von Fahrzeugen hat spürbare Folgen für den subjektiven Komforteindruck von Fahrern. Phänomene wie das Zittern können als unangenehm bis störend empfunden werden. Ist ein definierter Zusammenhang zwischen den physikalischen Eigenschaften der Schwingungsphänomene und dem subjektiven Komforteindruck bekannt, lassen sich bereits in sehr frühen Entwicklungsphasen, auf Basis geeigneter Simulationsmodelle, Vorhersagen über das Schwingungsverhalten des Gesamtfahrzeuges und die Wirkungen auf den empfundenen Komfort ableiten. Darüber kann der Gesamtfahrzeuganalytiker in die Lage versetzt werden, den Zitterkomfort eines beliebigen Cabriolets schon in der Simulationsphase zu definieren. Der Zusammenhang wird über ein Zitterrating auf Basis der Objektivierung von Zittervergleichsfahrten mit 30 Personen in 3 unterschiedlichen Cabriolets auf 3 unterschiedlichen Strecken gefunden. Anschließende Hydropulsuntersuchungen ermöglichen es, den Zusammenhang zwischen Amplituden an den Komfortpunkten und Urteilen der Probanden zu finden. Benchmarks zwischen Cabriolets unterschiedlicher Preisklassen und Zielkunden auf der Straße, am Hydropuls und bei der Überfahrt von Einzelhindernissen zeigen die vielfältige Einsetzbarkeit des Zitterratings auf. Speziell durch die Vorhersagekraft am Hydropulsprüfstand wird das Testen von Fahrzeugen, die der Geheimhaltungspflicht unterworfen sind, möglich. Der Einsatz des Zitterkriteriums für die Voraussimulation wird anhand von Beispielen aus der aktuellen Entwicklungsarbeit präsentiert.
-
Entwicklung der Fahrzeugausstattung mit FEM und SEA [DAGA 2003 (Aachen)]
C. Fankhauser, B. Kastreuz, H.-H. Priebsch, K. Jalics, I. Hauer and A. Glettler
[A]
Der konventionelle Entwicklungsprozeß, wonach Fahrzeugakustik mit dem ersten Prototypen beginnt und mit der Ablieferung eines brauchbaren Akustikpakets endet, ist endgültig überholt. MAGNA Steyr setzt neuerdings auf FEM und SEA Simulationen von der Konzeptphase bis hin zur angelaufenen Serienproduktion. Ziel ist sowohl die optimale Vorauslegung des Akustikpakets hinsichtlich der Hauptkriterien Kosten, Gewicht und Geräuschkomfort als auch ein scharfes Monitoring der Lieferantenumfänge. Dafür wurden mit dem Akustikkompetenzzentrum (ACC) Module zur Berechnung des FEM-Innengeräuschs, speziell für die Hotspot-Analyse der Belchfelder im Fahrzeug und die Empfindlichkeit auf Motoranregung erstellt. Weiters wurde die SEA Modellierung der relevanten Körperschall- und Strukturpfade im Gesamtfahrzeug bei effizienter Elementanzahl entwickelt und durch Messungen am Durchschallungsprüfstand und am Fahrzeug validiert. Der Vortrag zeigt die gesammelten Erkenntnisse und legt einen Schwerpunkt auf die Anwendbarkeit im Entwicklungsprozeß. Die Effizienz der gewählten Verfahren hinsichtlich Treffsicherheit der Aussagen und Kostenreduktion wird mit den Beispielen belegt. www.magnasteyr.com, www.accgraz.com.
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Analysis of pass-by noise using Nearfield Acoustic Holography [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
R. Arndt, W. Fliesser, D. Rein and C. Fankhauser
[A]
The Near Field Acoustic holography (NAH) is a method for analyzing noise sources. In acoustic holography the amplitude and the phase of the sound pressure at one plane in the near field of a sound radiating object has to be measured (here: car). This can be realised by scanning the plane at stationary object conditions using one or more microphones (totally: about 800 microphon positions). The method is based upon a two dimensional spatial Fast Fourier transformation of the measured pressure distribution at fixed temporal frequencies. The superposition of the waves in the new plane is done by an inverse two dimensional Fourier transformation and results in a sound pressure distribution in a plane parallel to the measurement plane.
Applying this method for a series of parallel planes a three dimensional information of sound pressure and of sound intensity can be achieved.
At the conditions of the highest passed by noise the NAH measurements were made at stationary conditions in the Near Field. From this plane the radiated noise will be caclulated at different planes far away from the structure. During these measurements reference microphones were placed close to the different noise sources and another reference microphone is 7,50 meters away at the passed by measurement position. Correlation measurements between the reference points and the measurement points. The result is a distribution of the different noise sources in the different planes and especially at the measurement point of the passed by noise.
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A combined modelling approach for improved SEA predictions in automotive applications [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
T. Bartosch, C. Fankhauser, M. Vorraber and A. Glettler
[A]
For automotive engineers the predictive SEA with tools like AutoSEA and the measuring method of the experimental SEA with e.g. LMS ESEA are often two worlds.
SEA prediction is used to check well-known parameters like the sound insulation of a material/layer combination and to detect some of the main sound transmission paths to the driver's ear.
The experimental SEA is fundamentally based on transfer functions and allows under certain well-known SEA assumptions the calibration of internal and coupling loss factors between subsystems.
A new aspect, which seems very promising, is the combination of the analytical modelling and the experimental modelling in order to gain a better simulation accuracy. This goal can easily be achieved if the experimental and the analytical modelling processes result in an identical subsystem partitioning. On the other hand Magna Steyr's practise shows that this strict modelling instruction cannot be fulfilled in daily work. Therefore special techniques for merging the two worlds are outlined in the following.
Besides experimental SEA it is further shown how a new hybrid FEM-SEA approach can be used in order to improve analytical SEA models.
This contribution will give a brief overview over applied SEA modelling techniques and then point out the power of combined simulation. A strongly reduced AutoSEA model for airborne as well as structural noise is proposed and the results are discussed. From the authors' point of view the combined analytical and experimental approach is very likely to become the SEA modelling technique of the future.
Farag, H.
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A study of the Perceptual Changes Caused by Sound-Source Occlusion [DAGA 2003 (Aachen)]
H. Farag, J. Blauert and O. Abdel Alim
[A]
For realistic sound-rendering in complex auditory virtual environments to be achieved, sound-source occlusion should be accounted for. Yet, the accurate analytic modelling of occluders is computationally expensive and hence, in order to achieve a simplified model, the changes in psychoacoustical parameters accompanying the perception of sound-source occlusion have to be identified and understood. The tone-coloration caused by the occlusion and the effect of the sound-source occlusion on the position of the auditory events of the listeners are two important parameters that have to be studied. Impulse response measurements, recorded under anechoic conditions, are used, in which rectangular wood plates of different dimensions are used to represent the occluders.
Fasoulas, S.
Fastl, H.
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Sound Measurements Based on Features of the Human Hearing System [DAGA 2000 (Oldenburg)]
H. Fastl
[A]
The state of the art of measurement systems to evaluate sound emissions in view of sound quality is reviewed. With respect to subjective evaluations of noise immissions, data for road, rail, and aircraft noise are compared. Physical measures for noise immissions based on features of the human hearing system are discussed in view of stability and economy of measurement time. The basic features of a method to predict noise immissions, also for future means of transportation (e.g. magnetic levitation train) are outlined.
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Pure tone plus bandlimited noise as Zwicker-tone-exciter [DAGA 2000 (Oldenburg)]
H. Fastl and D. Patsouras
[A]
Zwicker entdeckte 1964 für Bandsperrenrauschen einen negativen akustischen Nacheffekt, der nach einem Vorschlag von Lummis und Guttmann als Zwicker-Ton bezeichnet wird. Krump konnte 1994 auch für die Kombination von Sinuston plus Breitbandrauschen Zwicker-Töne nachweisen. Kürzlich wurde untersucht, ob und unter welchen Bedingungen Kombinationen aus Sinuston plus Tiefpaßrauschen, Sinuston plus Bandpaßrauschen sowie Sinuston plus Bandsperrenrauschen Zwicker- Töne erzeugen können. Die Ergebnisse werden im Hinblick auf Modelle zum Zwicker-Ton diskutiert.
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Laborversuche zur Ermittlung von Unterschiedsschwellen bei der Wahrnehmung von Erschütterungen aus dem Schienenverkehr [DAGA 2000 (Oldenburg)]
A. Said, D. Fleischer, H. Fastl, H.-P. Grütz and G. Hölzl
[A]
Durch Laborversuche mit definierten Erschütterungsparametern wurden die Unterschiedsschwellen für die Wahr-nehmungen von Erschütterungen aus dem Schienen-verkehr unter Einfluss des gleichzeitig einwirkenden Innengeräuschpegels mit Probanden untersucht. Es wurden 4 Erschütterungsintensitäten des Fußbodens des Versuchs-raumes in folge einer simulierten Zug-vorbeifahrt (KB = 0.2, 0.4, 0.8 und 1.6) bei 3 verschiedenen Innengeräuschpegeln ( 30 dB(A), 45 dB(A) und 55 dB(A)), also insgesamt 12 Kategoriestufen mit 20 Probanden untersucht. Die Untersuchungen wurden mit dem psychophysikalischen Modell der SDT (Signal Detection Theory) nach der Methode ''Same-Different'' durchgeführt und ausgewertet.
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Akustische Lokalisation mit Cochlea Implantat und Richtmikrofon-Hörgerät [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
B. Seeber, H. Fastl and U. Baumann
[A]
Patienten mit unilateralem Hörverlust leiden in den meisten Fällen unter einem stark eingeschränkten Lokalisationsvermögen. Einseitig Cochlea-implantierte Patienten mit Resthörvermögen auf dem anderen Ohr fällt es ebenfalls schwer, Schallquellen zu lokalisieren. Werden diese Patienten mit einem Richtmikrofon- Hörgerät (Powerzoom, Phonak AG) zusätzlich zum CI versorgt, so konnten in einer Lokalisationsstudie mit acht Patienten zwei deutlich von der Doppelversorgung profitieren. Diese beiden Patienten haben ein etwas höheres Resthörvermögen und zeigen in einer Sprachverständlichkeitsstudie ebenfalls bessere Werte (Baumann, DAGA 2001). Die Lokalisationsuntersuchungen wurden mit einer Methode durchgeführt, bei der die Patienten mit Hilfe eines Lichtpunktes die wahrgenomme Richtung anzeigen (Seeber, DAGA 2001). Der Vorteil dieser Methode liegt in der hohen Anzeigeauflösung der wahrgenommen Richtung. Während einer der beiden Patienten in der Lage ist, Richtungen grob, aber mit geringer Streuung zu unterscheiden, vermag der andere Patient Vorgaberichtungen mit geringem Fehler zu lokalisieren. Bei beiden treten Streubereiche der lokalisierten Richtung um 5 auf, was etwa dem doppelten Wert von Normalhörenden entspricht. Für die Lokalisationsfähigkeit der von uns untersuchten Patienten spielt es nur eine untergeordnete Rolle, ob im Hörgerät das Richtmikrofon oder ein omnidirektionales Mikrofon verwendet wird. Die Lokalisationsergebnisse der CI-Patienten werden mit den Ergebnissen von Normalhörenden verglichen. Ergebnisse von Lokalisationsuntersuchungen mit bilateral mit konventionellen Hörgeräten versorgten Patienten werden den anderen Ergebnissen gegenübergestellt.
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Transferpfadanalyse von Motorgeräuschen im Zeitbereich [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
F. Nentwich, H. Spannheimer, R. Freymann and H. Fastl
[A]
Der Charakter des Fahrgeräusches muß mit dem Gesamteindruck eines Fahrzeuges eine harmonische Einheit bilden. Um das Fahrzeuginnengeräusch gezielt zu gestalten, muß die psychoakustische Wirkung von konstruktiven Maßnahmen möglichst genau vorhergesagt werden. Das Gesamtgeräusch eines Fahrzeuges setzt sich im Wesentlichen aus Motorgeräusch, Rollgeräusch und Windgeräusch zusammen. In dieser Arbeit wird das Motorgeräusch untersucht. Seine Körperschallanteile gelangen über verschiedene Pfade zum Fahrerohr. Man erhält sie aus einer Faltung von Kraft-zeitsignalen mit mechanisch-akustischen Impulsantworten. Übersteigt die Anzahl der Übertragungspfade die Anzahl der gleichzeitig verfügbaren Meßkanäle, ist es zweckmäßig, die Anregungs-zeitsignale in mehrere Meßreihen aufzuspalten. Auch bei guter Reproduzierbarkeit der Meßzyklen zeigen sich jedoch minimale Unterschiede in den Drehzahl-zeitverläufen. Diese führen bei der Addition von Anteilen aus unterschiedlichen Meßreihen zu Schwebungen zwischen den Motorordnungen, was den Höreindruck erheblich verfälscht. Es wurde ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Messungen derart sychronisieren lassen, daß die ganzen und halben Motorordnungen exakt übereinstimmen. Es basiert darauf, daß die Signale als Funktion des Nockenwellenwinkels anstatt der Zeit betrachtet werden. Die Meßreihen werden so neu abgetastet, daß ihre Nockenwellenwinkel übereinstimmen. Da die Zeitstruktur dabei erhalten bleibt, klingen die synchronisierten Anteile ihren Orginalen gleich. Somit lassen sich die Anteile aus unterschiedlichen Messungen mit Hilfe des Synchronisationsverfahrens zu einem gesamten Motorgeräusch zusammenfügen. Sowohl die einzelnen Anteile, als auch das Gesamtgeräusch können auralisiert werden. Es empfiehlt sich, die dominanten Anteile zu identifizieren, da nur hier der effektive Einsatz konstruktiver Maßnahmen möglich ist. Deren Auswirkung auf den Klangeindruck kann simuliert und per Kopfhörer subjektiv beurteilt werden.
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Loudness, noisiness, and annoyance of printer sounds [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
H. Fastl, C. Patsouras, S. Kuwano and S. Namba
[A]
The sounds of seven different printers were assessed by 15 Japanese subjects with the method of Semantic Differential. The loudness of the same printer sounds was rated by eight German subjects by the method of Magnitude Estimation. For the data from the Semantic Differential, a high correlation to the physically measured loudness according to DIN 45 631 shows up for the adjectives ''noisy'' and ''annoying''. Also the data obtained by Magnitude Estimates for the adjective ''loud'' are in perfect agreement with physical measurements of loudness. However, data obtained from the Semantic Differential for the adjective ''loud'' show lower correlation to physically measured loudness values. These differences may be traced back to at least two causes: first, differences in the methods of Semantic Differential versus Magnitude Estimation. Second, differences in the meaning of the adjective ''loud'' for Japanese versus German subjects. The latter interpretation seems to be supported by our former studies, where German subjects tend to name sounds as ''loud'', which are labeled by Japanese subjects as ''noisy''. We plan to check the first hypothesis by experiments with the Semantic Differential with German subjects, and experiments with Magnitude Estimates by Japanese subjects.
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Auswirkungen einer Phasendrehung bei Dreiton-Komplexen auf psychoakustische Empfindungsgrößen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
C. Patsouras and H. Fastl
[A]
Als Schalle wurden Dreitonkomplexe verwendet, bei denen zum einen alle drei Linien in Phase liegen (AM-Ton), zum anderen QFM-Töne. Bei gleichem Amplitudenspektrum lassen sich QFM-Töne aus AM-Tönen dadurch erzeugen, daß entweder die mittlere Linie um 90 oder die obere Linie um 180 in der Phase gedreht wird. In psychoakustischen Experimenten wurden die Unterschiede zwischen AM- und QFM- Tönen in Lautheit, Schärfe, Rauhigkeit, Schwankungsstärke und Lästigkeit gemessen. Insgesamt ist festzustellen, daß bei Dreitonkomplexen die Phasenlage deren Lautheit praktisch nicht beeinflußt. Wegen der Änderungen der zeitlichen Hüllkurve zeigen sich Phaseneinflüsse vor allem bei Schwankungsstärke und Rauhigkeit. Bezüglich der Lästigkeit ergeben sich geringe Phaseneinflüsse bei den untersuchten Dreitonkomplexen. Mit einer Ausnahme (fTR = 50 Hz, fmod = 25 Hz) führt der Übergang von AM zu QFM eher zu einer Reduktion der Lästigkeit. Dies bedeutet, daß Phaseneffekte in der Praxis der Geräuschbeurteilung durchaus das Urteil (positiv) beeinflussen können.
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Effiziente Auswahl der individuell-optimalen aus fremden Außenohrübertragungsfunktionen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
B. Seeber and H. Fastl
[A]
Für Anwendungen von virtueller Akustik, bei denen eine Messung der individuellen Außenohrübertragungsfunktionen nicht möglich oder praktikabel erscheint, wird eine Methode benötigt, die eine individuell-optimale Auswahl aus fremden Außenohrübertragungsfunktionen erlaubt. So wurden zunächst Kriterien bestimmt, nach denen eine bestimmte Außenohrübertragungsfunktion optimal für eine Person sein kann. Daraufhin wurde eine knappe Fragestellung entwickelt, die Personen ohne Vorwissen im binauralen Hören derart erfassen können, daß mehrere wichtige Kriterien für die Anwendung virtueller Akustik zugleich erfüllt werden. So verstehen die meisten Personen den Begriff ''Räumlichkeit'' dahingehend, daß eine größtmögliche Externalisation des virtuellen akustischen Abbildes gegeben ist. Zur Auswahl der Außenohrübertragungsfunktionen wurden zwei Methoden getestet. In der ersten Methode bewertet die Versuchsperson die Räumlichkeit der mit verschiedenen Außenohrübertragungsfunktionen unter mehreren Richtungen dargebotenen Testschalle mit den Zahlen 1-10 und der Algorithmus wählt anhand der Bewertung die optimale Außenohrübertragungsfunktion aus. Die andere Methode läßt die Versuchspersonen die optimale Außenohrübertragungsfunktion selbständig auswählen, während der Computer Schallbeispiele mit den verschiedenen Außenohrübertragungsfunktionen auf Anforderung abspielt. Diese bei Sound Quality Untersuchungen bewährte Methode hat sich auch für die Auswahl von Außenohrübertragungsfunktionen als die effizientere erwiesen, obwohl sie an die Versuchsperson größere Ansprüche stellt. Andererseits wird die Versuchsperson in den Versuchsablauf eingebunden, was die Akzeptanz der Methode erhöht. Durch Lokalisationsuntersuchungen mit den ausgewählten Außenohrübertragungsfunktionen kann die Auswahlmethode überprüft werden.
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Semantisches Differential versus psychoakustische Empfindungsgrößen bei Außenstandgeräuschen von Fahrzeugen der oberen Mittelklasse [DAGA 2002 (Bochum)]
C. Patsouras, T. Filippou, H. Fastl, D. Patsouras and K. Pfaffelhuber
[A]
In einer früheren Arbeit [Psychoacoustic sensation magnitudes and sound quality ratings of upper middleclass cars' idling noise, ICA 2001] wurden die Außenstandgeräusche von verschiedenen Fahrzeugen der oberen Mittelklasse bezüglich ihrer psychoakustischen Empfindungsgrößen Lautheit, Schärfe, Rauhigkeit, Schwankungsstärke und Geräuschqualität untersucht Die Geräusche umfaßten ein mit Benzin angetriebenes Fahrzeug, vier mit Diesel angetriebene Fahrzeuge unterschiedlicher Hersteller und drei unterschiedliche Motoreinstellungen eines bestimmten Diesel angetriebenen Fahrzeugs. Diese Geräusche wurden in der vorliegenden Arbeit mittels der Meßmethode des Semantischen Differentials untersucht. Anhand einer Faktorenanalyse wurden die Adjektivpaare zu Clustern zusammengefaßt. Die Zusammenhänge zwischen den Ergebnissen der psychoakustischen Empfindungsgrößen einerseits und denen passender Adjektivpaare des Semantischen Differentials andererseits werden diskutiert.
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Darstellung und Beurteilung von Rollgeräusch- Anteilen [DAGA 2002 (Bochum)]
F. Nentwich, H. Finsterhölzl and H. Fastl
[A]
Das Fahrgeräusch trägt neben Schwingungskomfort und Fahrdynamik wesentlich zur Entstehung des subjektiven Fahrgefühls bei. Um das Fahrzeug-Innengeräusch zu gestalten, können eine Vielzahl konstruktiver Maßnahmen ergriffen werden. Um die meistversprechenste auszuwählen, muß ihre Wirkung auf Qualität und Effektivität hin abgeschätzt werden. Dazu empfiehlt es sich, das Innengeräusch im Zeitbereich nach seinen Quellen und Transferpfaden zu differenzieren. Die einzelnen Anteile können dann getrennt auralisiert werden und ermöglichen dadurch eine Untersuchung ihrer psychoakustischen Relevanz und Akzeptanz In dieser Arbeit werden Rollgeräusch-Anteile synthetisiert. Diese besitzen ausgeprägte Radordnungen, welche sich durch Frequenz, Amplitude und Phasenlage beschreiben lassen. Es wurden zwei Verfahren entwickelt, die ein Geräusch gleichen Leistungsspektrums erzeugen. Beide arbeiten mit einer Ersatzanregung und einem zeitvarianten Filter. Diese Filter werden aus den Spektren der Innengeräusch-Anteile abgeleitet. Die Filterkoeffizienten werden in Abhänigkeit vom Geschwindigkeits-Zeitverlauf ausgewechselt. Das erste Verfahren arbeitet mit weißem Rauschen. Sowohl die Frequenz- als auch die Amplitudeninformation ist im Filter enthalten. Im zweiten Verfahren beinhaltet das Filter die Amplitudeninformation, während die genaue Frequenzinformation in der Ersatzanregung enthalten ist. Dazu dient ein komplexer harmonischer Ton mit Zufallsphase. Zur Validierung wurden die Synthesen einer Messsung gegenübergestellt und exemplarisch nach objektiven und subjektiven Kriterien verglichen.
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Different implementations of a model for subjective duration [DAGA 2002 (Bochum)]
H. Fastl, R. Büeler and M. Fruhmann
[A]
The perceived duration of short sounds or pauses can differ considerably from their physical duration. For example, a sound burst of 100 ms duration can elicit the s a m e subjective duration as a pause of 380 ms. Hence, a factor of 1.0 in the subjective domain corresponds to a factor 3.8 in the physical domain. A model based on temporal masking patterns has been proposed (Fastl, ACUSTICA 32, 1975), which can account for the effects of subjective duration. In this paper, different simulations of temporal masking patterns are tested in view of their ability to predict subjective duration of sound bursts as well as pauses.
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Zur Ausgeprägtheit der Tonhöhe bei Wiederholungsrauschen [DAGA 2002 (Bochum)]
M. Fruhmann and H. Fastl
[A]
Rauschsignale, die mehrfach verzögert und zu sich selbst addiert werden, können eine Tonhöhenempfindung erzeugen. Diese lässt sich mit Hilfe eines Sinustons beschreiben, dessen Frequenz etwa dem Kehrwert der Verzögerungszeit entspricht. Die als Wiederholungsrauschen bzw. Iterated Rippled Noise (IRN) bezeichneten Schalle wurden bezüglich der Ausgeprägtheit ihrer Tonhöhe mit AABB-Rauschen verglichen. Dabei handelt es sich um Schalle, die aus Paaren wiederholter Segmente eines Rauschsignals zusammengesetzt sind. Parameter der Schalle waren die Verzögerungszeit bzw. die Segmentlänge, sowie die Mittenfrequenz einer Bandpassfilterung fester physikalischer Bandbreite. Die Zahl der Iterationen n = 16 sowie der Verstärkungsfaktor im Rückkopplungszweig des IRN g = 1 wurden konstant gehalten. Für den Vergleich wurde eine Größenschätzung mit Ankerschall durchgeführt, bei der jeweils Verzögerung und Mittenfrequenz von Anker- und Testschall übereinstimmten. Die Reproduzierbarkeit wurde durch Vertauschen von Anker- und Testschall überprüft. Die Ergebnisse aus Hin- und Rückversuch sind bei Anwendung des Spearmanschen Rang-Korrelationskoeffizienten auf einem Signifikanzniveau von 0.1% positiv korreliert. Es zeigte sich, dass mit größeren Verzögerungszeiten, und damit sinkender wahrgenommener Tonhöhe, die festgestellten Unterschiede zwischen den verwendeten Schallen kleiner werden. Erhöht man die Mittenfrequenz des Bandpasses, so verringert sich der Unterschied zwischen IRN- und AABB-Rauschen ebenfalls, was sich in einer um den Referenzwert angesiedelten relativen Ausgeprägtheit der Tonhöhe widerspiegelt.
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Psychoacoustics and Sound Quality [DAGA 2002 (Bochum)]
H. Fastl
[A]
The goal of psychoacoustics is to describe quantitatively the relations between stimuli, defined in the physical domain, and the related perceptual magnitudes, frequently called hearing sensations. With respect to sound quality, physical magnitudes like sound pressure level, spectral distribution, temporal envelope etc are of relevance. The related subjective magnitudes can be described by loudness, sharpness, fluctuation strength, roughness etc. Psychophysical methods used assess quantitative as well as qualitative features of sounds. Frequently applied methods are category scaling and magnitude estimation. Sometimes the frame of reference can considerably bias the results. For example, when evaluated on an e.g. seven point category scale, a ''soft'' aircraft, when compared to a ''soft'' hairdryer is still rather loud in absolute terms. In magnitude estimates, the choice of the reference sound (anchor) may significantly influence the rating. Therefore, usually at least two different anchors, which are typical for rather different values of the magnitude under consideration (e.g. loudness) are used. Despite this drawback, magnitude estimation has the advantage that it yields numerical relations, which are easily compared to physically measured data or cost-benefit analyses. For sound quality of products, frequently ranking procedures are applied. A method called random access, in which the subject actively selects the items to be compared and listens to them as long and as often as desired, has proven very time-efficient and accurate. The method of semantic differential is used to test, whether a specific sound is suitable for a specific purpose. With this method it can be predicted, whether a sound will be e.g. an efficient warning signal. In such applications, cross cultural differences may play an important part for a global economy. In addition to acoustic features, the meaning of a sound may considerably influence sound quality evaluation. Therefore, a procedure based on an FTT-analysis was developed, which allows to neutralize the meaning of sound and at the same time to keep the loudness-time function almost identical. Finally, when applying psychoacoustics to sound quality evaluation it has to be kept in mind that also other modalities like visual inputs can significantly modify the rating of acoustic stimuli.
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Zum Einfluss von Innenohrschwerhörigkeit auf die Lautheitssummation [DAGA 2003 (Aachen)]
M. Fruhmann, J. Chalupper and H. Fastl
[A]
Die Auswirkungen von Schwerhörigkeit spiegeln sich nicht nur in einer erhöhten Ruhehörschwelle wider, sondern auch in einer Veränderung weiterer psychoakustischer Größen. Neben einer steileren Pegel-Lautheitsfunktion (Rekruitment) und einer zum Normalhörenden veränderten zeitlichen Auflösung, verringert sich bei Vorhandensein einer Innenohrschwerhörigkeit zudem das Frequenzauflösungsvermögen des Gehörs. Deshalb fällt die Lautheitssummation, also das Ansteigen der wahrgenommenen Lautheit bei spektraler Verbreiterung des dargebotenen Schalls, bei hörgeschädigten Personen wesentlich geringer aus als bei Normalhörenden. Die Veränderung der spektralen Lautheitssummation wurde an 8 Normal- und 7 Schwerhörenden Probanden untersucht. Dabei wurden mit Hilfe eines adaptiven 2-AFC Verfahrens Schmalbandrauschen um eine Mittenfrequenz von 2 kHz mit verschiedenen Bandbreiten auf gleiche wahrgenommene Lautheit eingeregelt. Um eine mögliche Abhängigkeit von der Schalldauer zu erfassen, wurden Schalldauern von 10 msec und 1 sec verwendet. Mit dem Dynamic Loudness Modell (DLM) nach Chalupper wurde versucht, die ermittelten Versuchsdaten zu diesem Effekt für Normal- und Schwerhörende nachzuvollziehen. Im Rahmen des Vortrags werden sowohl die gewonnenen Daten als auch die Ergebnisse der Berechnungen vorgestellt und diskutiert.
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Mechanismen der Lokalisation mit bilateralem Cochlea Implantat [DAGA 2003 (Aachen)]
B. Seeber, H. Fastl and U. Baumann
[A]
Cochlea Implantate reizen die Spiralganglienzellen des Hörnerven in wenigen,breiten Bereichen mit zeitlich diskreten Stromimpulsen, deren Amplitude quantisiert ist. Dies führt zu einer gegenüber Normalhörenden verschlechterten Zeit-, Frequenz- und Intensitätsauflösung. Trotz dieses Informationsverlustes können bilateral Cochlea-implantierte Probanden akustische Signale mit hoher Genauigkeit orten (Seeber et al., DAGA 2001). Im Vortrag werden die Ursachen für dieses Lokalisationsvermögen anhand eines bilateral versorgten CI-Trägers erläutert. Die möglichen Lokalisationsgrundlagen, nämlich das monaurale Spektrum und die interauralen Zeit- und Pegeldifferenzen werden dabei gezielt auf ihren Beitrag zur Lokalisation hin untersucht. Die Ergebnisse belegen eindeutig, daß die hohe Lokalisationsgenauigkeit auf der Auswertung interauraler Pegeldifferenzen beruht. Interaurale Zeitdifferenzen tragen offensichtlich kaum zur Lokalisationsleistung bei.
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Berechnung der Geräuschqualität des Außenstandgeräusches Diesel angetriebener Fahrzeuge [DAGA 2003 (Aachen)]
C. Patsouras, H. Fastl, D. Patsouras and K. Pfaffelhuber
[A]
Neben der Lautstärke ist das typische Nageln eines Dieselfahrzeugs ausschlaggebend für die Beurteilung der Geräuschqualität desselben. Dementsprechend werden in der vorliegenden Studie in einem Berechnungsmodell für die Geräuschqualität des Außenstandgeräuschs Diesel angetriebener Fahrzeuge grundlegende psychoakustische Empfindungsgrößen und physikalische Parameter aus dem Zeitbereich zur Beschreibung des Diesel typischen Charakters verknüpft. Das so erlangte Berechnungsverfahren wird an zahlreichen Außenstandgeräuschen verifiziert. Die Ergebnisse werden mit anderen Verfahren, wie z.B. der Psychoakustischen Lästigkeit, verglichen.
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Methodenvergleich zur Beurteilung der Geräuschqualität: Random Access versus Größenschätzung mit Ankerschall [DAGA 2003 (Aachen)]
C. Patsouras, M. Böhm, H. Fastl, D. Patsouras and K. Pfaffelhuber
[A]
Die bereits in früheren Arbeiten (z.B. Euronoise 2001) vorgestellte Methode des ''Random Access'' läßt eine sehr benutzerfreundliche, also für die Versuchsperson angenehme, Beurteilung von Geräuschen zu. Insbesondere zur Beurteilung der Geräuschqualität wird diese Methode gerne verwendet. Dem gegenüber steht die Beurteilung von Geräuschen mit der psychometrischen Methode ''Größenschätzung mit Ankerschall'', womit quantitative Zusammenhänge bezüglich der interessierenden Größe erfaßt werden können. Inwiefern sich mit diesen beiden Methoden erzielte Ergebnisse bei der Beurteilung der Geräuschqualität von Außen- und auch Innenstandgeräuschen vergleichen lassen, soll in dieser Studie vorgestellt werden.
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Door sound and image of cars [DAGA 2003 (Aachen)]
T. Filippou, H. Fastl, S. Kuwano, S. Namba, S. Nakamura and H. Uchida
[A]
Door sound and image of cars Thomas G. Filippou, Hugo Fastl AG Technische Akustik, MMK, TU München Sonoko Kuwano Osaka University Seiichiro Namba Takarazuka University of Art and Design Seishi Nakamura Hiroshi Uchida Mazda Motor Co. Ltd. In a study of applied psychoacoustics, the sound quality of sounds produced by slaming doors of cars has been rated (Kuwano et al. SQS 2002). The subjects were asked to assign the door sounds to one of the following five categories: luxury sedan, expensive sporty car, economic sedan, pick up truck, others. In addition, the subjects should guess the brand name of the car. In the contribution, histograms are presented, which show the relations between categories and brand names. The ranking of brand names is compared to ratings of car manufacturers by the German Automobile Association (ADAC).
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Klingt ein Flügel bei 432 Hz-Stimmung besser als bei 440 Hz-Stimmung? [DAGA 2003 (Aachen)]
H. Fastl, C. Patsouras and T. Rader
[A]
Ein PC-basiertes Bekesy-Audiometer mit Bark-Skalierung H. Fastl, B. Seeber, V. Koci AG Technische Akustik, MMK, TU München Zur Messung der Hörschwelle werden in der Audiologie meist Audiometer mit Festfrequenzen eingesetzt, bei denen als Meßmethode die Abfragemethode zur Anwendung kommt. Im Gegensatz dazu werden in der Psychoakustik Hörschwellen oft mit Gleitfrequenzen nach der Methode des Pendelnden Einregelns bestimmt. Da dieses Verfahren vom Nobelpreisträger Georg von Bekesy häufig eingesetzt wurde, werden die zugehörigen Geräte oft als Bekesy-Audiometer bezeichnet. Im Poster werden die Elemente eines PC-basierten Bekesy-Audiometers mit Bark-Skalierung erläutert, und erste Meßergebnisse gezeigt.
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Einfluss der Bedeutung auf die Lautstärkebeurteilung von Umweltgeräuschen [DAGA 2003 (Aachen)]
A. Zeitler, H. Fastl and J. Hellbrück
[A]
Im Bereich des Sound Quality Engineering kommt dem Lautstärkeeindruck eine besondere Bedeutung zu. So kann insbesondere bei Geräuschen mit hohen Intensitäten bereits durch eine Reduzierung des Lautstärkepegels oftmals eine deutliche Verbesserung der Geräuschqualität und somit der Akzeptanz eines Produktes erreicht werden. Zur gehörrichtigen Bestimmung der Lautstärke empfiehlt sich die Lautheitsberechnung nach Zwicker (DIN 45631 bzw. ISO 532 B), die heute Bestandteil vieler kommerziell erhältlicher Schallanalyseprogramme ist. Von psychologischer Seite stellt sich die Frage, inwieweit die instrumentelle Lautheitsbestimmung mit dem tatsächlichen Wahrnehmungseindruck übereinstimmt, insbesondere wenn man davon ausgeht, dass die Bedeutung eines Schallereignisses für eine Person einen Einfluss auf deren Lautstärkeurteil haben kann. Um diese Frage empirisch zu untersuchen, wurde im Hörversuch die Lautstärke eine Serie von 25 Umweltgeräuschen verschiedenster Herkunft von zwei unabhängigen Versuchspersonenstichproben zum einen im Original und zum anderen in einer ''bedeutungsneutralen'' Version mittels Kategorienunterteilungs-Verfahren skaliert. Dafür wurde auf die Originalgeräusche eine kürzlich an der Technischen Universität München entwickelte Methode angewendet, bei der die Lautheits-Zeitfunktionen gleich bleiben, jedoch die Schallquellen infolge einer speziellen FTT-Prozedur (Fastl, 2001) nicht mehr identifiziert werden können. Die varianzanalytische Auswertung der Lautstärkeurteile erbrachte bei der überwiegenden Mehrzahl der Geräusche keinen signifikanten Effekt dieser Manipulation, bei den vier unterschiedlich bewerteten Geräuschen wurden jeweils die Originalversionen lauter beurteilt. Ferner zeigt sich erwartungsgemäß ein hoher korrelativer Zusammenhang zwischen den mittleren Lautstärkeurteilen und den berechneten Lautheitswerten.
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Einfluß einer optischen Komponente bei der Beurteilung der Lautheit von Fahrzeuginnengeräuschen bei Fahrt [DAGA 2003 (Aachen)]
C. Patsouras, M. Böhm, T. Filippou, H. Fastl and D. Patsouras
[A]
Bereits in früheren Untersuchungen konnte der Einfluß des zusätzlich optisch dargebotenen Stimulus auf das Lautheitsurteil nachgewiesen werden. Hierbei befand sich die Versuchsperson bei Darbietung der optischen Komponente (stehendes oder bewegtes Bild) jeweils in der Position eines ruhenden Beobachters, wie etwa bei der Darbietung einer Zugvorbeifahrt. Um eine stärkere Beeinflussung des optischen Reizes auf die auditive Wahrnehmung zu provozieren, wird in der hier vorgestellten Studie die Versuchsperson bei Darbietung des optischen Stimulus in die Position eines dynamischen Beobachtungspunkts versetzt. Dies wird erzielt, indem das Video einer Autofahrt bei unterschiedlichen Fahrsituationen (Autobahnfahrt, Landstraße oder Stadt) dargeboten wird. Die Darbietung des optischen Stimulus erfolgt in einer ersten Versuchsreihe zunächst über Videobrille, in einer weiteren Versuchsreihe wird der Hörversuch in einem Fahrzeugsimulator mit Projektion der Videosequenz über Beamer durchgeführt. Die jeweiligen akustischen Stimuli der Autofahrt werden bei beiden Versuchsreihen gleichermaßen über Kopfhörer eingespielt. Mittels der psychometrischen Methode Größenschätzung mit Ankerschall wird dann der Einfluß des jeweiligen optischen Reizes auf das Lautheitsurteil quantitativ erfaßt.
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Beeinflussung des Lautheitsurteils durch Stand- oder Bewegtbilder [DAGA 2003 (Aachen)]
M. Böhm, C. Patsouras and H. Fastl
[A]
Die Beurteilung der Lautheit in psychoakustischen Experimenten wird meist in einer neutralen Versuchsumgebung (Hörkabine) durchgeführt. Ob die auditive Wahrnehmung des zu beurteilenden Objekts durch Wahrnehmungen anderer Sinnesorgane mit beeinflußt wird, wurde in der Vergangenheit selten berücksichtigt. In der vorliegenden Studie wird der Einfluß des zusätzlich zum akustischen optisch dargebotenen Objekts untersucht. Hierzu dienen als Stimuli vorbeifahrende Züge unterschiedlichen Typs. Mittels der psychometrischen Methode Größenschätzung mit Ankerschall wird der Einfluß der optischen Darbietung des vorbeifahrenden Zuges, zum einen in Form eines stehenden Bildes (Foto) zum anderen in Form eines bewegten Bildes (Video) der Szene, auf das Lautheitsurteil quantitativ erfaßt.
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Ein PC-basiertes Békésy-Audiometer mit Bark-Skalierung [DAGA 2003 (Aachen)]
B. Seeber, H. Fastl and V. Koci
[A]
Ein PC-basiertes Bekesy-Audiometer mit Bark-Skalierung B. Seeber, H. Fastl, V. Koci AG Technische Akustik, MMK, TU München Zur Messung der Hörschwelle werden in der Audiologie meist Audiometer mit Festfrequenzen eingesetzt, bei denen als Meßmethode die Abfragemethode zur Anwendung kommt. Im Gegensatz dazu werden in der Psychoakustik Hörschwellen oft mit Gleitfrequenzen nach der Methode des Pendelnden Einregelns bestimmt. Da dieses Verfahren vom Nobelpreisträger Georg von Bekesy häufig eingesetzt wurde, werden die zugehörigen Geräte oft als Bekesy-Audiometer bezeichnet. Im Poster werden die Elemente eines PC-basierten Bekesy-Audiometers mit Bark-Skalierung erläutert, und erste Meßergebnisse gezeigt.
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Beeinflussung des Lautheitsurteils durch schallfremde, stehende Bilder [DAGA 2003 (Aachen)]
C. Patsouras, M. Böhm and H. Fastl
[A]
In dieser Studie wurde untersucht, ob die optische Präsentation einer Szene (als stehendes Bild), welche nicht in direktem Zusammenhang zum Gehörten steht, das Lautheitsurteil einer Zugvorbeifahrt beeinflussen kann. Mit der Methode Größenschätzung mit Ankerschall wurde ein möglicher Einfluß jahreszeit-typischer Abbildungen (Sommer- bzw. Winterlandschaft), der Abbildung einer unterschiedlich stark begrünten Straße oder von Abbildungen unterschiedlich dicht besiedelter Gebiete (spärliche, dichte oder industrielle Besiedlung) auf das Lautheitsurteil erfaßt. Bei der Darstellung der Ergebnisse wird insbesondere auf die individuelle Beeinflussung der Versuchspersonen durch schallfremde, visuelle Reize eingegangen. Des weiteren werden im Rahmen dieser Tagung weiterführende Studien zum Thema der audio-visuellen Interaktion beim Lautheitsurteil präsentiert (Beeinflussung des Lautheitsurteils durch Stand- oder Bewegtbilder, Einfluß einer optischen Komponente bei der Beurteilung der Lautheit von Fahrzeuginnengeräuschen bei Fahrt).
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Localization cues with bilateral cochlear implants investigated in virtual space - a case study [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
B. Seeber and H. Fastl
[A]
Cochlear implants stimulate spiral ganglion cells in few, wide areas using discrete, amplitude-quantized pulses. This results in reduced spectral, temporal, and amplitude resolution. Nevertheless, several studies could show outstanding localization ability with selected bilateral cochlear implant subjects. A previous free-field study showed that interaural time differences could not be evaluated for localization with low-frequency carriers (Seeber et al., DAGA 2003). As the relative weighting of interaural temporal and level cues for localization can not be tested for high-frequency carriers in the free-field, a study using virtual sound presentation was conducted. Interaural level cues (ILDs) were calculated from test stimuli, which incorporated the compressive pre-processing of the cochlear implant. Interaural temporal cues (ITDs) were deduced from directional transfer functions of the speech processor when being placed on a head. The ILD and ITD cues of the test stimuli were then independently modified. A localization test using these modified virtual stimuli showed high spacial sensitivity to changes in ILDs, but no or small sensitivity to ITD changes, even for high frequency carriers. It can thus be followed that interaural temporal cues are not used by this subject for localization. In opposite to normal hearing, localization is entirely based on monaural spectral cues and interaural level cues for our cochlear implant subject.
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Is the Railway Bonus influenced by the Directions of the Sound Sources? [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
H. Fastl, M. Fruhmann and S. Ache
[A]
At same energy equivalent A-weighted level LAeq, rail noise usually is judged less annoying than road
noise. This effect is called railway bonus. On the other hand, at same
LAeq aircraft noise frequently is judged more annoying than road noise,
an effect termed aircraft malus. As one reason for the aircraft malus it
is often assumed that sounds which come from above might be particularly
frightening. When accepting this argument it should be possible to
reduce the railway bonus by presenting the road noise in front of the
subjects, but the rail noise above them. Results of related experiments
with original as well as 'neutralized' sounds are presented and
discussed.
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Hörgeräte mit verschiedenen Regel-Zeiten bei Verständlichkeitsuntersuchungen [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
E. Hojan, J. Molenda, H. Fastl and D. Hojan-Jezierska
[A]
Bemerkenswert ist, das die getragene Hörgeräte, bei Schwerhörigen noch vorhandene - normale Gehöreigenschaften, verschlechtern können; es ist zu vermuten das es sich hier von allen um Zeitauflösungsvermögen handelt.
Es wird zu überprüfen sein, in wie weit diese Verschlechterung des Zeitauflösungsfaktors einhergeht und welche Sprachverständlichheit von Schwerhörigen Personen, insbesondere bei Verwendung von Hörgeräten mit einstellbaren Stell - und Regelschaltungen, erzielt werden kann.
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Significance of Meaning in Sound Quality Evaluation [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Zeitler, W. Ellermeier and H. Fastl
[A]
There is wide agreement that perceptually-adequate sound evaluation has to encompass not only the sensory domain but also cognitive and emotional aspects of the auditory event. In particular, the meaning of a sound has been identified as an important factor in sound quality evaluation. The current investigation inquires into the significance of this factor for sound-quality judgements of various environmental and product sounds using a new signal-processing method which reduces the identifiability of sound sources substantially while preserving the loudness-time function [H. Fastl, ICA, Rome, 2001]. In contrast to a previous investigation [A. Zeitler, J. Hellbrueck & H. Fastl, DAGA 2003] that focussed on the effect of this type of signal processing on perceived loudness, the present study investigated the issue for perceived annoyance as well. In the first part of the experiment, four independent groups of subjects (N=25 each) responded on category-subdivision scales of loudness or annoyance to either the original or processed version of the signals. In the second part, subjects provided ratings of the stimuli on a concept-specific Semantic Differential. Results include analyses of the impact of source identifiability on loudness and annoyance judgements as well as an investigation of these effects in terms of differences in the semantic profiles elicited by the sounds.
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Experimental investigations into the distance perception of nearby sound sources: Real vs. WFS virtual nearby sources [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Kerber, H. Wittek, H. Fastl and G. Theile
[A]
Wave field synthesis (WFS) is a technique which in principle is able to reproduce the temporal and spatial properties of a wavefield. Therefore, it should be possible to create exact interaural differences at a listener's head. They represent cues to near field distance perception, and should therefore lead to natural distance perception. This paper examines this assumption as follows: listening tests are performed in a non-reflecting room with virtual sound sources created by WFS, as well as with real loudspeakers at various distances (25cm to 190cm) from a person. The results confirm the suggestion described in the preceding companion paper that the direct sound rendered with a typical WFS setup does not create sufficient binaural cues for distance perception.
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Die Münchener Schule der Psychoakustik [DAGA 2005 (München)]
H. Fastl
[A]
Die Münchener Schule der Psychoakustik wurde 1967 von Professor Eberhard
Zwicker gegründet. Schwerpunkte der Forschung waren und sind
Untersuchungen von Hörempfindungen wie Tonhöhe, Lautheit, Schärfe,
Subjektive Dauer, Schwankungsstärke oder Rauhigkeit.
Mit Psychoakustischen Tuningkurven, Mithörschwellen-Periodenmustern,
Otoakustischen Emissionen sowie hydromechanischen, analogen und
digitalen Innenohrmodellen wurden Brücken zur Physiologie geschlagen.
Darüber hinaus wurden Algorithmen zur Berechnung der Lautheit oder der
Virtuellen Tonhöhe entwickelt. In den letzten Jahren wurden insbesondere
auch Anwendungen psychoakustischen Grundlagenwissens bei der
Geräuschbeurteilung oder dem sound quality design studiert. Jüngste Untersuchungen beziehen kognitive Effekte sowie audio-visuelle
Interaktionen mit ein.
Im Vortrag werden die Entwicklungsstufen anhand visueller, akustischer
sowie audio-visueller Darbietungen erläutert.
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Ein Anzeigeverfahren für psychoakustische Experimente zur Distanzwahrnehmung [DAGA 2005 (München)]
S. Kerber, H. Wittek and H. Fastl
[A]
Das Abfragen von Entfernungen bei psychoakustischen Experimenten zur Distanzwahrnehmung ist im allgemeinen sehr schwierig. Die realen Schallquellen müssen vor der Versuchsperson versteckt werden, da ansonsten durch den visuellen Einfluss der Hörereignisort immer mit der Position der Schallquelle übereinstimmen würde. Besondere Probleme ergeben sich, wenn die Quelle sehr nahe am Kopf des Hörers positioniert wird. Im Poster wird ein neuer Lösungsansatz für dieses Problem vorgestellt, bei welchem die Versuchsperson mit einem rechtwinklig zur Hörereignisrichtung platzierten ''Dummylautsprecher'' eine gehörte Entfernung anzeigen kann. Das System wurde in einer Versuchsreihe in Bezug auf seine Praxistauglichkeit evaluiert.
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Lästigkeit von Schienen- und Straßenverkehrslärm bei hohen Vorbeifahrhäufigkeiten – Ergebnisse einer Feld- und Laborstudie [DAGA 2005 (München)]
M. Liepert, U. Möhler, D. Schreckenberg, R. Schümer and H. Fastl
[A]
In der Öffentlichkeit wird die Anwendbarkeit des sog. Schienenbonus bei Planfeststellungsverfahren zum Neu- oder Ausbau von Schienenstrecken mit Hinweis auf hohe prognostizierte Verkehrsmengen in Frage gestellt. Es stellt sich dabei die Frage, ob ein Lästigkeitsunterschied auch bei einer Verringerung der Pausendauern zwischen Zugvorbeifahrten im bisher ermittelten Ausmaß weiterhin besteht.
Zur Untersuchung dieser Fragestellung wurde eine kombinierte Feld-/Laborstudie zur Lästigkeitswirkung von Schienen- und Straßenverkehrslärm bei hohen Verkehrsmengen durchgeführt. In der Feldstudie wurden die Ergebnisse akustischer Erhebungen und sozialwissenschaftlicher Befragungen in insgesamt 13 Gebieten mit Schienenverkehrslärm und 6 Gebieten mit Straßenverkehrslärm an Verkehrswegen unterschiedlicher Verkehrsmenge ausgewertet. Ein Großteil dieser Erhebungen wurde im Rahmen vorangehender Untersuchungen des Projektteams im Rahmen anderer Studien in den Jahren 1996 bis 2000 durchgeführt. Im Jahr 2002 wurden für die Studie in 3 weiteren Gebieten mit sehr hohen Verkehrmengen Befragungen durchgeführt.
Ein Teil dieser Probanden nahm zudem an einer darauf folgenden Laboruntersuchung teil. Die Lästigkeitsurteile der Probanden aus Schienengebieten und Straßengebieten zu beiden Verkehrslärmarten wurden verglichen.
Ein weiterer Schwerpunkt der Untersuchung war der Vergleich der Ergebnisse der Felduntersuchung und der Laborstudie.
Über die Durchführung und die Ergebnisse der Studie wird berichtet.
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Binaurale Raumsynthese mittels Wellenfeldsynthese - Realisierung und Evaluierung [DAGA 2006 (Braunschweig)]
D. Menzel, H. Wittek, H. Fastl and G. Theile
[A]
Durch Anwendung der binauralen Raumsynthese (BRS) kann bei Kopfhörerdarbietung die Wiedergabe von Sprache und Musik in verschiedenartigen Räumen bereits recht authentisch simuliert werden. Im Vortrag wird nun ein System vorgestellt, bei dem für die BRS-Wiedergabe ein ''virtueller Kopfhörer'' mittels Wellenfeldsynthese realisiert und evaluiert wird. Dabei werden durch ein kreisförmiges Array mit 23 Lautsprechern, das etwa 40 cm über dem Kopf der Versuchsperson angeordnet ist, fokussierte Quellen nahe den Ohren erzeugt. Die fokussierten Quellen werden mittels Headtracking so gesteuert, dass Ihre Positionen relativ zum Kopf stabil sind und damit die HRTFs unabhängig von der Kopfdrehung. Das System erlaubt eine nahezu perfekte raumbezogene Lokalisation von Schallquellen in der Horizontalebene, ist jedoch bezüglich der Abbildung der Elevation, insbesondere unterhalb der Ohrenhöhe, noch verbesserungsfähig. Für Quellen aus unterschiedlichen Richtungen sind Klangfarbenunterschiede zwar wahrnehmbar, aber nicht störend.
-
Entwicklung und Verifikation eines Lautheits-Thermometers [DAGA 2006 (Braunschweig)]
H. Fastl, D. Menzel and W. Maier
[A]
Um breiten Bevölkerungsschichten die Bedeutung von dB(A)-Werten näher zu
bringen, werden öfters Pegel-Thermometer verwendet, bei denen
dB(A)-Werten typische Geräusche zugeordnet sind. Beispielsweise werden
20 dB(A) durch Blätterrauschen dargestellt, während für 120 dB(A) ein
Preßlufthammer steht. Ein Vorteil dieser Pegel-Thermometer liegt in
ihrer Anschaulichkeit; als Nachteil ist jedoch festzuhalten, dass - trotz gleichem dB(A)-Wert - verschiedene Geräusche eine sehr unterschiedliche Lautstärke erzeugen können; die Differenzen im zugehörigen Lautheitswert können mehr als den Faktor 3 betragen.
Deshalb bietet es sich an, anstelle eines Pegel-Thermometers ein
Lautheits-Thermometer zu verwenden. Dies hat den Vorteil, dass durch die
lineare Lautheitsskale die Unterschiede in der Geräuschentwicklung durch
verschiedene Schallquellen besonders augenfällig veranschaulicht werden.
Darüber hinaus können mit dem Lautheits-Thermometer breite
Bevölkerungsschichten mit der Maßeinheit 'sone' der Lautheit
besser vertraut gemacht werden.
Dazu wurden zunächst Personen gebeten (ohne Darbietung von Schallen),
aus dem Gedächtnis verschiedene aus dem Alltag bekannte Geräusche auf
einem Lautheits-Thermometer anzuordnen. Die von den Personen genannten
Geräusche sowie zusätzliche, vom Versuchsleiter ausgewählte Geräusche
wurden auf DAT aufgezeichnet. Aus dem resultierenden Geräuschinventar
wurde von 13 Versuchspersonen in psychoakustischen Experimenten für 44
Alltagsgeräusche deren Lautheit mittels der Methode der Größenschätzung
bestimmt. Das dabei erarbeitete Lautheits-Thermometer wird vorgestellt
und diskutiert. Darüber hinaus werden die Beurteilungen
mit bzw. ohne Schalldarbietung miteinander verglichen. Schließlich
werden die subjektiven Lautheitsskalierungen instrumentellen
Messungen der Lautheit durch ein kommerzielles Lautheits-Analyse-System
gegenübergestellt.
-
Psychoakustische Untersuchungen zu Inharmonizitäten von Gitarrensaiten [DAGA 2006 (Braunschweig)]
F. Völk, H. Fastl, M. Fruhmann and S. Kerber
[A]
Gitarrenklänge weisen leicht inharmonische Spektren auf. In diesem
Beitrag wird dargestellt, welche Unterschiede zwischen rein harmonischen
und leicht inharmonischen Gitarrenklängen wahrnehmbar sind, und ob
Präferenzen auftreten. Zunächst wurden sowohl rein harmonische als auch
leicht inharmonische Gitarrenklänge mittels MATLAB synthetisiert. In
psychoakustischen Experimenten wurde dann ermittelt, dass
1)Gitarrenklänge mit harmonischen bzw. inharmonischen Spektren
unterschieden werden können,
2)Bei inharmonischen Gitarrenklängen die zugehörigen Schwebungen in der
Regel erkannt werden,
3) Kurze Melodien aus inharmonischem Tonmaterial etwas bevorzugt werden,
insbesondere von Musikern, die selbst ein Saiteninstrument spielen,
4)Harmonische und leicht inharmonische Gitarrenklänge die gleiche
Tonhöhe hervorrufen.
Die Ergebnisse werden im Poster visuell dargestellt sowie über Kopfhörer
hörbar gemacht.
-
Wann klingt ein Glockenklang nach Kirchenglocke? [DAGA 2007 (Stuttgart)]
H. Fleischer, H. Fastl and M. Sattler
[A]
Der Klang einer kleinen Kirchenglocke (37 kg; Moll-Oktav, Schlagton C6) wurde mittels FFT analysiert. Die Frequenzen, relativen Amplituden sowie die Zeitkonstanten des Abklingens der einzelnen Teiltöne wurden bestimmt. Auf der Basis dieser Daten wurde mit MATLAB ein synthetischer Klang hergestellt. Dessen Zusammensetzung konnte durch Weglassen von Teiltönen manipuliert werden.
In Hörversuchen hatten Testpersonen zu beurteilen, ob sich ein reduzierter Klang wie derjenige einer Kirchenglocke anhörte. Dazu wurde eine fünfteilige Skale verwendet. Die Ergebnisse lassen Rückschlüsse darauf zu, welche der zahlreichen Teiltöne den Klang der Glocke tatsächlich bestimmen. Damit geben sie Hinweise darauf, welche Schwingungsformen des Glockenkörpers ''klangbildend'' sind und welche zwar gemessen bzw. berechnet werden können, für die Funktion einer Glocke jedoch irrelevant sind.
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Design und Realisierung von virtueller Akustik für ein Augmented-Reality-Labor [DAGA 2007 (Stuttgart)]
F. Völk, S. Kerber, H. Fastl and S. Reifinger
[A]
In diesem Beitrag wird ein System vorgestellt, das es erlaubt, virtuelle akustische Umgebungen mit bis zu acht verschiedenen ruhenden oder bewegten Schallquellen zu generieren.
Dazu werden Quellsignale mit vorher in ähnlicher Konstellation gemessenen Raumimpulsantworten gefaltet und über Kopfhörer wiedergegeben. Die Auswahl der zur aktuellen Hörsituation passenden Impulsantworten geschieht dynamisch, wozu ein Trackingsystem ständig Position und Blickrichtung des Nutzers ermittelt.
Die Realisierung erfolgte auf Softwarebasis, um eine einfache Integration in Augmented-Reality-Umgebungen zu ermöglichen. Virtuelle akustische Szenen können entweder von einer graphischen Benutzeroberfläche aus oder mittels eines definierten Netzwerkbefehlssatzes über Ethernet zusammengestellt werden.
Das komplette System läuft als eigenständiges Modul und kann somit sowohl zur Generierung virtueller akustischer Umgebungen als auch zur Durchführung psychoakustischer Experimente unter Berücksichtigung von Kopfbewegungen benutzt werden.
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Untersuchungen zur aufschreckenden Wirkung (startling) synthetischer Geräusche [DAGA 2007 (Stuttgart)]
H. Fastl, S. Kerber and N. Guzsvany
[A]
In einer Pilotstudie wurde die aufschreckende Wirkung (startling) von
synthetischen Schallreizen untersucht. Dabei wurden bei Breitbandrauschen
folgende Reizparameter variiert:
1) Größe des Pegelanstiegs (5...40 dB) über einen Grundpegel von 45 dB bei 10 ms Anstiegszeit
2) Pegelanstieg um 30 dB für Grundpegel von 40...55 dB sowie Pegelanstieg um
20 dB für Grundpegel von 50...65 dB bei 10 ms Anstiegszeit
3) Anstiegszeit von 1...300 ms für 35 dB Pegelanstieg und 50 dB Grundpegel
Für die in der Pilotstudie gewählten Parametervariationen spielt die Größe
des Pegelanstiegs für die aufschreckende Wirkung die entscheidende Rolle.
Anstiegszeiten zwischen 1 und 10 ms führen zu recht ähnlichen
startling-Reaktionen, die bei etwa 200 ms Anstiegszeit nur mehr die Hälfte
betragen.
Als erster Ansatz für die Modellierung der aufschreckenden Wirkung von
Geräuschen scheint die Betrachtung des Hubs der Perzentillautheit N5
erfolgversprechend.
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Overall Loudness versus Average of Instantaneous Loudness for Excerpts of Music: Effects of Musical Style [DAGA 2007 (Stuttgart)]
K. Laumann, H. Fastl, S. Kuwano and S. Namba
[A]
When subjects track the instantaneous loudness of noise immissions of e.g. 5 minutes duration and are asked at the end of the experiment to rate the overall loudness of the preceeding 5 minutes, the following result is obtained: The value of overall loudness is usually higher than the average of the instantaneus loudness ratings. Obviously loud events significantly influence overall loudness rating.
Given this result, experiments with excerpts of music of 2 minutes duration were performed. A hypothesis was put forward as follows: If the subject dislikes the style of the music, i.e. interprets the presentation as 'noise', a large difference between overall loudness rating and the average of instantaneous loudness rating should show up. On the contrary, for music excerpts of preferred musical style, the difference between overall loudness rating and the average of instantaneous loudness rating should be small.
Results of corresponding experiments performed with Japanese subjects are presented in the poster. In addition, the experiment can be performed by interested parties themselves, using a laptop and headphones available in front of the poster.
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Mindestanforderungen an das Hörvermögen von angehenden Mediengestaltern Bild und Ton [DAGA 2008 (Dresden)]
F. Völk, H. Fastl, F. Lott, B. Hasford and A. Glink
[A]
Die Eignung des Gehörs von Kandidaten für den Beruf des Tonmeisters / Mediengestalters Bild und Ton wird unter anderem anhand einer Messung des Hörverlustes festgestellt. Allerdings existiert bislang keine Referenzkurve mit Toleranzangaben für maximal zulässige Hörverluste. Die Entscheidung für oder gegen Kandidatinnen oder Kandidaten wird vorwiegend anhand der Erfahrung des Untersuchers und durch Vergleich mit einer überschaubaren Anzahl bekannter Messungen getroffen.
Im vorliegenden Beitrag wird eine, mit statistischen Verfahren anhand einer großen Anzahl von Messergebnissen innerhalb der Zielgruppe, entwickelte Referenzkurve vorgestellt, die Minimalanforderung an das Hörvermögen angehender Tonmeister / Mediengestalter Bild und Ton festlegt. Um diese Referenzkurve wird ein Toleranzschlauch gelegt. Zunächst ist anzustreben, dass alle Messwerte innerhalb des Toleranzschlauches liegen. Bei Vorliegen von ''Ausreißern'' wird das endgültige Urteil durch fachkundiges Personal in Würdigung eventueller spezieller Gegebenheiten getroffen.
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Ein Algorithmus zur Vorhersage des Irrelevant Sound Effects [DAGA 2008 (Dresden)]
T. Weissgerber, S. Schlittmeier, S. Kerber, H. Fastl and J. Hellbrück
[A]
Die verbale Arbeitsgedächtnisleistung wird durch bestimmte
Hintergrundschalle signifikant gestört. Beispielsweise kann eine
Ziffernfolge unter Sprache oder Staccato-Musik wesentlich schlechter
behalten werden als in Ruhe, wohingegen beispielsweise Legato-Musik kaum stört.
Da die Hintergrundschalle für die Ziffernfolge keine Relevanz haben,
wird dieser Effekt häufig als Irrelevant Sound Effect (ISE) bezeichnet.
Zum ISE liegen zahlreiche Daten aus kognitionspsychologischen
Experimenten vor.
Im Poster wird - basierend auf der instrumentellen Messung der
Hörempfindung Schwankungsstärke - ein Algorithmus vorgestellt, der die
Ergebnisse der Experimente zum ISE, also die durch Hintergrundschalle
verminderte Behaltensleistung, nachbildet. Als Datenbasis dienten die
Leistungsdaten zu etwa 50 Hintergrundschallen, die in
kognitionspsychologischen Experimenten an der KU Eichstätt-Ingolstadt
gemessen wurden. In über 90% der Fälle kann der Algorithmus diese
Ergebnisse im Rahmen der Wahrscheinlichen Schwankungen nachvollziehen.
In einem live-Experiment können sich Besucher des Posters die
Versuchsanordnung zum Irrelevant Sound Effect in wenigen Minuten
erläutern lassen oder bei etwas mehr Zeit (15 Min) den ISE selbst erleben.
-
Untersuchung von Farbeinflüssen auf die Lautheit mit einem Einregelverfahren [DAGA 2008 (Dresden)]
D. Menzel, E. Faccinelli and H. Fastl
[A]
Der Einfluss visueller Reize auf die Lautheit wurde in früheren Experimenten anhand unterschiedlich eingefärbter Standbilder von Personenzügen und Sportwagen mittels freier Größenschätzung untersucht. Die Farbe rot ließ hierbei Geräusche als lauter erscheinen, während hellgrün die beurteilte Lautheit verringerte. Ziel der vorliegenden Studie war es, Farbeinflüsse auf die Lautheit mittels der psychoakustischen Methode des Einregelns genauer zu quantifizieren. Hierbei hatten die Versuchspersonen die Aufgabe, zwei breitbandige Rauschsignale auf gleiche Lautheit einzuregeln, während synchron rote bzw. grüne Farbflächen dargeboten wurden. Der eingestellte Rauschpegel erwies sich jedoch als unabhängig von der Farbe, was darauf hindeutet, dass während des Vorgangs des Einregelns die auditive Wahrnehmung dominiert. Eine zur Verifizierung unter gleichen Bedingungen durchgeführte Größenschätzung zeigte wiederum tendenziell die aus früheren Untersuchungen bekannten Ergebnisse.
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Crosscultural comparison of colour evaluation using semantic differential [DAGA 2008 (Dresden)]
H. Fastl, T. Rader, G. van den Boogaart, S. Kuwano and S. Namba
[A]
At same SPL, red trains can be perceived as louder than trains in light green colour (e.g. Fastl, ICA 2004). Since these effects are of importance for sound quality engineering, in a global market it is of vital interest, whether there exist crosscultural differences. Therefore, a basic study was performed both in Germany and Japan, using the method of semantic differential. Two sets of experiments were performed:
In one experiment, the subjects got a questionnaire with adjective pairs like beautiful/ugly, dark/bright, pleasant/unpleasant etc, and the name of a colour, e.g. ''red'', was written on top of the questionnaire. Thus, the subjects had to answer the semantic differential from their memory of the colour ''red''.
In a second experiment, the subjects were shown colour cards of different colour, and had to perform the semantic differential with the questionnaire again.
The results of both experiments were analyzed using factor analysis and cluster analysis, and are discussed in view of two main aspects:
1) Differences between ratings for words of colours versus colour cards, i.e. imaginated colours versus real colours.
2) Differences in the rating of German versus Japanese subjects .
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Modellierung der Dynamik der spektralen Lautheitssummation [DAGA 2008 (Dresden)]
J. Rennies, J.L. Verhey and H. Fastl
[A]
Die Lautheit stationärer Signale ist bereits intensiv untersucht worden und konnte erfolgreich modelliert werden. Natürliche Schalle zeichnen sich jedoch durch zeitliche Fluktuationen ihrer Intensität aus. Die für das Lautheitsempfinden solcher im Pegel schwankenden Signale maßgebenden Mechanismen sind bislang nicht vollständig verstanden. So zeigen neuere Messungen, dass der Anstieg der Lautheit mit der Bandbreite des Stimulus von der Stimulusdauer abhängt und bei kurzen Signalen stärker ausgeprägt ist als bei langen. Im vorliegenden Beitrag wird zunächst gezeigt, dass bestehende Modellansätze zur dynamischen Lautheit diesen Effekt nicht zufrieden stellend simulieren können. In einem zweiten Schritt werden verschiedene zur Dauerabhängigkeit der spektralen Lautheitssummation vorgeschlagene Mechanismen im Rahmen eines modifizierten dynamischen Lautheitsmodells durch Vergleich von Modellvorhersagen und Messdaten kritisch getestet. Von besonderer Bedeutung sind hierbei die auf der letzten DAGA vorgestellten Daten zur spektralen Lautheitssummation bei Pulsfolgen [Verhey, J.L. und Uhlemann, M., Spektrale Lautheitssummation von pulsierenden Geräuschen, Fortschritte der Akustik - DAGA 2007, S.847-848] zu, die eine Abschätzung der relevanten Zeitkonstanten erlauben.
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Prediction of perceptibility of vehicle exterior noise [DAGA 2008 (Dresden)]
S. Kerber and H. Fastl
[A]
In the past years the warning impact of vehicle exterior noise for other road users, especially pedestrians has been widely recognized. Earlier research [Kerber Stefan, Fortschritte der Akustik, DAGA 2007, Stuttgart] shows experimental results on perceptibility of different vehicle exterior noises in urban traffic, and demonstrates that a qualitative prediction of perceptibility is possible by just considering noise levels. The present paper aims to extend this approach so that correct quantitative predictions become possible. This can be achieved by considering masked threshold in addition to the vehicles' exterior noise levels. In the contribution the algorithm for calculation of perceptibility will be explained, and then a comparison will be made between calculated and experimental results. The presentation will be given in german.
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Oldenburger Satztest im 'Multi-Source Noise Field' mit unterschiedlichen Modulationscharakteristika [DAGA 2008 (Dresden)]
T. Rader, C. Schmiegelow, U. Baumann and H. Fastl
[A]
Der Oldenburger Satztest (OLSA) ist ein nützliches Werkzeug zur Ermittelung der Sprachverständlichkeitsschwelle im Störgeräusch (Wagener 1999). Der kommerziell erhältliche OLSA ermöglicht nur eine 2-kanalige Ausgabe der Signale. Eine Mehrkanalausgabe ist jedoch wünschenswert, um realistischere Störgeräusch-Szenarien zu gewährleisten. Der OLSA bietet die Möglichkeit eines geschlossenen Antwortmodus, bei dem der Proband die verstandenen Wörter aus einer Vielzahl von gegebenen Antwortmöglichkeiten selbstständig auswählt.
Zur Bestimmung von Referenzdaten mit einer Mehrkanal-Lautsprecheranordnung wurden zwanzig normalhörige erwachsene Probanden mit dem OLSA unter verschiedenen Störgeräuschbedingungen untersucht. Das Sprachsignal wurde frontal in einer Hörkabine über Lautsprecher zur Bestimmung der Sprachverständlichkeitsschwelle mit adaptiv gesteuertem Schallpegel und zur Bestimmung der Steigung der Diskriminationsfunktion mit zwei fest eingestellten Sprachpegeln dargeboten. Die diffuse Störgeräuschdarbietung erfolgte über vier getrennte, akustische Kanäle, wobei die Lautsprecher für das Störgeräusch in den Raumecken der Hörkabine angeordnet waren. Die Darbietung der verschiedenen Störgeräusche erfolgte unkorreliert über die Eck-Lautsprecher.
Es wurden die Sprachverständlichkeitsschwelle und die Steigung der Diskriminationsfunktionen im OLSA für das stark modulierte sprachsimulierende Rauschen nach Fastl und das im OLSA verwendete, modulationsarme Rauschen mit statistischen Verfahren untersucht und verglichen. Das diffuse Störschallfeld ermöglicht eine originalgetreuere Abbildung realer Geräuschsituationen und zeigt wesentlich deutlicher die Wirkung der binauralen Interaktion bei Trennung von Stör- und Nutzschallen aus verschiedenen Richtungen.
Faucon, G.
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Analysis of reproducibility in auditory evoked responses to amplitude modulation [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
B. Gourévitch, R. Le Bouquin Jeannès, G. Faucon and C. Liégeois-Chauvel
[A]
The reproducibility of cortical responses to acoustic stimuli is crucial in order to draw conclusions
from stereo-electroencephalographic (SEEG) studies. The present research focuses on the repeated responses
to amplitude-modulated noises. A database composed of responses recorded from 20 epileptic patients is used.
Preliminary analyses show that neural responses display oscillating features for different auditory cortical
areas, and that these oscillations occur at the stimulus' modulation frequency. Estimating parameters in
these signals (amplitude, phase, frequency...) depends on both mathematical estimator variance and biological
recording variance. More detailed analyses show that the variance observed when measuring amplitude, phase
or frequency of the oscillation for the repeated recordings depends only on the level of depth SEEG activity.
The recording procedure was such that two different stimuli were recorded in turn randomly. Additional
analyses show that the oscillation amplitude remains constant in the course of the recordings: for 16
patients out of 20, more than 50176f leads show a constant amplitude (for 11 patients, the percentage
reaches 80%). For the remaining patients, some decreasing linear trends are observed for 2010201431360 8027777743500f leads.
These results suggest that the auditory system generates reproducible oscillation amplitude, and that
envelopeprocessing time (from the external ear to the cortical areas) is identical for all recordings.
This justifies the usual averaging of auditory responses to obtain AEPs.
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Temporal envelope coding in the inferior colliculus. Evaluation of two computational models of octopus cells [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Guérin, R. Le Bouquin Jeannès and G. Faucon
[A]
Amplitude modulation (AM) is a common feature of sounds like speech, and plays an important role in intelligibility.
This paper presents two computational models of octopus cells of the inferior colliculus (IC), known to be involved
in the temporal coding of AM. These cells, characterized by onset responses, are respectively based on i) the
McGregor point neuron equations, ii) ion concentration gradient and Nernst equation. The evaluation is conducted
using a global auditory model of AM encoding, simulating processes taking place from the external ear to the IC.
The model includes a gammatone filterbank (cochlear stage), followed by a model of inner hair cells (transduction
stage) and a discharge generator (auditory nerve stage: AN). The resulting AN discharges correspond to the inputs
of a simplified cochlear nucleus, modeled as a bank of stellate cells (SC) with similar same Best Modulation
Frequencies (BMFs). Each SC neuron is implemented using modified Hodgkin-Huxley equations, with parameters tuned
to produce chopper responses with BMFs ranging from 60 to 200 Hz. The neuron axons project to the IC model where
octopus cell models enhance the synchronization to the stimulus AM by detecting the coincident activity in the SC
inputs. Simulations show that different types of temporal modulation transfer function (t-MTF) can be obtained with
a limited set of parameters and identical inputs. Measures of synchronization index show that the model based on
Nernst equation is able to synchronize over a wide range of modulation frequencies, exhibiting a lowpass t-MTF as
observed in the auditory cortex.
Faulhaber, P.
-
HEACE: Simulation von Schall und Vibrationen im Kabinensimulator [DAGA 2003 (Aachen)]
R. Weber, I. Baumann, M. Bellmann, S. Buss, P. Faulhaber, N. Freese, E. Groll-Knapp, S. Hallmann, C. König, R. Kruse, T. Leitmann, V. Mellert, H. Remmers, A. Röder, B. Schulte-Fortkamp and M. Trimmel
[A]
Gestiegene Kundenerwartungen an den möglichst unverwechselbaren Klang eines Fahrzeugs und an den akustischen Komfort im Innenraum machen eine aufwendige gehörbezogene Analyse der unterschiedlichsten Geräuschphänomene notwendig. Die akustischen Anforderungen variieren zwischen den verschiedenen Fahrzeugtypen und Klassen und haben längst im Zuge der Objektivierung von subjektiven Geräuschwahrnehmungen und -beurteilungen zu einer bedeutenden Nutzung psychoakustischen Know-Hows geführt. Das betrifft einerseits psychoakustische Messmethodik als auch die Anwendung psychoakustischer Signalparameter auf die Klassifizierung und Quantifizierung verschiedenster akustischer Geräusch- und Klangphänomene. Neben der Globalbeurteilung der Innenraumakustik fallen darunter auch die Bewertung einzelner Teilkomponenten, über deren Funktionsweise der Fahrer akustisch orientiert sein muss. Die Bestimmung der Sprachverständlichkeit im Innenraum bei verschienenen Betriebszuständen, der Klang der qualitätsvermittelnden Türschlaggeräusche, die Analyse der Reifengeräusche und der aerodynamischen Windgeräusche usw. verlangen gehörrichtige Bewertungen und Beurteilungskriterien, um bei der Fahrzeugentwicklung richtige Maßstäbe für die Güte des Modells einsetzen zu können.
-
Akustische Windkanaluntersuchungen und numerische Simulationen an einem Hochauftriebsflügel [DAGA 2006 (Braunschweig)]
A. Kolb, M. Schneider, P. Faulhaber, J. Reichenberger and M. Grünewald
[A]
Im Rahmen des laufenden Luftfahrtforschungsprogramms FREQUENZ (Forschung zur Reduzierung und Ermittlung des Quelllärms mittels Experiment und Numerik an Zivilverkehrsflugzeugen) werden lärmmindernde Maßnahmen mit numerischen Simulationen und Experimenten im Windkanal an einem modifizierten Hochauftriebsflügel untersucht.
Die experimentellen Untersuchungen dienen zur Ermittelung von detaillierten aerodynamischen und aeroakustischen Parametern von Strömungsquellen an neuen Hochauftriebssystemen, insbesondere mit adaptiven Komponenten. Anhand dieser Messdaten und deren parametrischen Abhängigkeiten können numerische Simulationen validiert werden, um in Zukunft die Entwicklung lärmarmer Hochauftriebskomponenten in der Designphase zu ermöglichen.
Die Reduzierung der Lärmemission von Verkehrsflugzeugen ist notwendig, um dem steigenden Fluglärm durch den kontinuierlichen Anstieg des Luftverkehrs entgegenzuwirken.
Im vorliegenden Beitrag werden auszugsweise akustische Windkanaluntersuchungen an verschiedenen zwei-dimensionalen Hochauftriebskomponenten vorgestellt, die im aeroakustischen Windkanal des DLR in Braunschweig durchgeführt wurden.
Die akustischen Untersuchungen an Hochauftriebssystemen wurden mit Fernfeldmikrofonen und im Modell integrierten Oberflächendruckaufnehmern durchgeführt. Das Quellgebiet wurde zusätzlich mit einem Mikrofon-Array zur Quelllokalisierung und Quellquantifizierung abgetastet.
Die verschiedenen Modifikationen am Hochauftriebsflügel können somit auf ihre aerodynamische und aeroakustische Wirksamkeit bewertet und parametrische Abhängigkeiten bestimmt werden.
Die, im Windkanal vermessenen, Hochauftriebskonfigurationen werden mit numerischen Simulationen verglichen und damit akustische Quellgenerierungsmodelle überprüft.
Faure, J.
-
Perception of Sounds Radiated From a Vibrating Plate : Comparison of Structural Parameters Influences [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J. Faure and C. Marquis-Favre
[A]
In previous studies, the effects of a plate structural parameters on sound perception have been assessed. These assessments have been achieved by studying each one of the structural parameters separately. For each parameter, a sound perception test with at least six stimuli submitted by pairs has been carried out. This test has led to the representation of the stimuli in their perceptual space and then to the identification of sound characteristics which have played a role on perception. It has also permitted one to calculate preference scores for each studied structural parameters value.
The main advantage of this approach is the good accuracy of the perceptual evaluation which has led to relevant conclusions to improve acoustic comfort. Its disadvantage is the difficulty of doing comparisons of the relative results obtained by the numerous sound perception tests and so the difficulty of concluding about the relative importance of structural parameters on sound perception.
The present paper shows how this kind of comparison can be possible. A synthesis of the effects of glass and steel plates structural parameters on sound perception will be given. These parameters will be classified in order of their importance on sound perception. This classification is helpful in the choice of relevant parameters in the framework of sound design or sound quality improvement.
Fausti, P.
Favre, B.
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Low Noise Urban Truck Project
L. Greverie and B. Favre
[A]
As regards environment, the reduction of noise in urban areas is one
of the major concerns of the European Union, and in particular of
France.
Michelin, in partnership with Renault Trucks, INSA and Marmonier
propose within the framework of a PREDIT project to work on noise
reduction of urban trucks.
The objective is to obtain, under urban use conditions, noise
characteristics
improved from at least 50% compared to existing situation. The
originality of this project is on the one hand the wish to treat all
the sources (driving, idle, tailgate, tailboard, shocks of handling,
refrigerating unit...) and on the other hand to be interested not
only
in the regulation levels but also in the quality of perceived sound
by
the residents. This project should end up in 3 years.
Within the framework of this conference, a presentation of the first
results, specially regarding the tire, will be made.
Fechler, J.
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Akustische Untersuchungen im Gesamtsystem Verbrennungsmotor-Getriebe [DAGA 2003 (Aachen)]
P.W. Gold, R. Schelenz and J. Fechler
[A]
Die akustische Optimierung der Einzelkomponenten von Maschinen und Aggregaten ist Gegenstand intensiver Forschung. Aus dem bisher erarbeiteten Kenntnisstand um die inneren Erregermechanismen, die Körperschallleitung und die Abstrahleigenschaften der Einzelaggregate sind Vorgehensweisen zur akustischen Optimierung und die hierfür benötigten Hilfsmittel und Rechenwerkzeuge abgeleitet worden. Deren erfolgreicher Einsatz zeigt sich in der industriellen Praxis durch den Bau immer geräuschärmerer Einzelaggregate. Die getrennte akustische Optimierung an den Einzelaggregaten wirkt sich positiv auf das Geräuschverhalten einer Maschinenanlage aus, die aus mehreren Einzelkomponenten zusammengesetzt ist. Zunehmend werden die Konstrukteure bei steigenden Forderungen an die Geräuschminimierung jedoch mit dem Phänomen konfrontiert, dass die als Einzelkomponenten getrennt entwickelten, optimierten und erprobten Baugruppen im Zusammenspiel unerwünschte bzw. unvorhergesehene Geräusche verursachen. Die Ursache ist darin zu suchen, dass alle Elemente der maschinenakustischen Übertragungskette nicht unabhängige Größen der Einzelaggregate, sondern abhängig von deren Zusammenwirken im Gesamtsystem sind. Für die beiden Teilsysteme Verbrennungsmotor und Getriebe liegt bei den Motoren- und Getriebeherstellern bereits ein umfassendes Wissen für die getrennte akustische Optimierung vor. Für den Gesamtverbund aus Motor und Getriebe, dem so genannten Powertrain, bestehen hingegen nur begrenzte Erkenntnisse im Hinblick auf die akustische Interaktion und das akustische Verhalten beider Komponenten. Der Vortrag stellt ein Verfahren vor, das die maschinenakustische Übertragungskette eines Verbrennungsmotor-Getriebe-Verbunds analysiert und diese Übertragungskette, bestehend aus den dynamischen Anregungen im Antriebsstrang, dem Körperschallverhalten und der Luftschallcharakteristik, rechnerisch abbildet. Gezeigt wird das Vorgehen am Beispiel eines Lkw-Motor-Getriebe-Verbunds sowie eines Pkw-Motor-Getriebe-Verbunds. Ausgehend von den Ergebnissen einer akustischen Vermessung der Versuchsträger werden die Simulationswerkzeuge, die Simulationstechniken und die Strategie aufgezeigt, die zur Abbildung des akustischen Verhaltens notwendig sind.
Fechner, H.
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Geräuschentstehung und Lärmminderung an Klimaleuchten [DAGA 2000 (Oldenburg)]
U. Ackermann, J. Homberg, M. Ringe, H. Fechner and A. Proswitz
[A]
Klimaleuchten dienen zur gleichzeitigen Beleuchtung und Belüftung von Räumen. Bei der Durchströmung der Leuchten entsteht Lärm, der die in den Räumen arbeitenden oder wohnenden Personen belästigt. Der A-bewertete Summenpegel LWA der Schalleistung des Geräuschs von Klimaleuchten ergibt sich aus der Beziehung: LWA = 70logQ - X dB(A), wie umfangreiche Untersuchungen zeigen. Q ist der Volumenstrom in m/h. Die Konstante X ist von der Gehäusegeometrie abhängig und wird im Klimaleuchtenprüfstand des LfL für jede Leuchte mit dem Vergleichsschallquellenverfahren bestimmt. Erste Ansätze zur Lärmminderung ergeben sich, wenn man die Strömung im Gehäuse und die Ausströmung der Luft in den Raum vergleichmäßigt. Da eine optimale Strömungsführung gleichzeitig den Druckverlust erniedrigt, ergibt sich zusätzlich zur Geräuschminderung eine Energieeinsparung. Wird außerdem die Anregung des Lampengehäuses durch Turbulenz verringert, läßt sich auch ohne Schallabsorber eine Lärmminderung von über 10dB(A) erreichen.
Fedtke, T.
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Einschätzung von Hörschäden durch Musikkonsum – Meßverfahren für die Immissionspegel von portablen Schallwiedergabegeräten [DAGA 2000 (Oldenburg)]
T. Fedtke
[A]
Gehörschädigender Lärm im Freizeitbereich ist häufig mit dem exzessiv lauten Hören von Musik verbunden. Die Lärmdosis, wird, vereinfacht dargestellt, durch den Lärmpegel und die Expositionszeit bestimmt. Wesentliche Quellen für die Lärmdosis aus lauter Musik sind neben der häuslichen Audioanlage, die meist einen Pegelbegrenzer in Form der Nachbarn hat, und der Beschallung in Clubs, Diskotheken und auf Konzerten, wo im allgemeinen der Geldbeutel die Expositionszeit gering hält, portable Audiogeräte in Form von tragbaren CD-Playern, Kassettenspielern und MP3-Playern. Hier wirken keine der o.g. ''natürlichen'' Begrenzungsfaktoren, so daß eine wirksame Dosisminderung, wenn möglich ohne merklichen Genußverzicht, außerordentlich wichtig ist. Voraussetzung dafür ist die Messung des freifeldbezogenen Immissionspegels dieser aus akustischer Sicht zu ''ohrnahen Schallqellen'' werdenden Wiedergabegeräte, um bekannte Kriterien für die mögliche Gehörschädigung anwenden zu können. Vorhandene Lösungen, insbesondere die Anwendung von Kunstköpfen, werden hinsichtlich ihrer Aussagefähigkeit und ihrer Anwendbarkeit für die verschiedenen Typen von Wiedergabegeräten diskutiert.
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Aspekte von Software und Schnittstellen bei der Bauartprüfung von Schallpegelmessern [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
T. Fedtke
[A]
Durch das System der PTB-Bauartzulassung und die Eichung der Schallpegelmesser durch die Eichämter wird in Deutschland die Meßrichtigkeit von Schallpegelmessungen garantiert. Bei den damit in Verbindung stehenden Überprüfungsmessungen ist es häufig erforderlich, die Anzeige der Geräte abzulesen um das Meßergebnis auswerten zu können. Zunehmend kommen jedoch Geräte auf den Markt, die selbst keine direkt ablesbare Anzeige mehr haben, sondern die Meßergebnisse nach einem definierten Protokoll auf einer Schnittstelle zur Verfügung stellen oder in denen nur ein Teil der Signalverarbeitung stattfindet, während der Meßwert erst per Software in einem mitgelieferten externen Rechner endgültig gebildet wird. Es wird diskutiert, welche Auswirkungen diese Fakten auf die Zulassungsprüfung und die Eichung von Schallpegelmessern haben.
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Neue Methoden für die individuelle Bestimmung der Schalldosis – Das DOSE Projekt [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
W. Krebber, A. Bronkhorst, P. Giua and T. Fedtke
[A]
Die individuelle Lärmbelastung im Alltag kann am besten mit einem Personenschallexposimeter (''Schalldosimeter'') bestimmt werden. Die zur Zeit gebräuchlichen Geräte messen den Schalldruck in der Regel auf der Schulter. Sowohl für die Schädigung des Gehörs als auch für die subjektiv empfundene Lästigkeit von Geräuschszenarien ist jedoch der Schalldruck im Gehörgang entscheidend. Im europäischen Verbundforschungsprojekt D.O.S.E. wird zur Zeit ein portables Schalldosimeter entwickelt, das basierend auf der binauralen Messung im Ohr eine Reihe von Effekten individuell berücksichtigt: (a) Einfluß des Körpers auf das Schallfeld im Ohr, (b) Richtungsabhängigkeit der Schallereignisse (insbesondere bei Impulsgeräuschen kann die Messung auf der Schulter zu erheblich abweichenden Ergebnissen führen), (c) Abschirmung des Ohren durch Kopfhörer oder Gehörschützer, (d) Signifikante Erhöhung der Schalldosis durch Kopfhörerwiedergabe, (e) Reduktion des für die Lästigkeit irrelevanten Beitrags durch die eigene Stimme. In Ergänzung zu den in der IEC 1252 spezifizierten Meßgrößen werden weitere (programmierbare) Parameter verfügbar sein, insbesondere für die Bewertung von Impulsgeräuschen. Das Projekt wird gefördert im EU Programm Standards, Measurement and Testing (SMT).
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Bestimmung der Bezugs-Schwellenschalldruckpegel von „Clicks“ [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
U. Richter and T. Fedtke
[A]
Zur Messung von evozierten Potentialen des Hirnstamms oder von evozierten oto-akustischen Emissionen gibt es seit 1994 (IEC 60645-3) genormte Kurzzeit-Testsignale: zum einen ''Bezugs-Clicks'' ( einphasige Rechtecksignale der Dauer 100 ms), zum anderen ''Bezugs-Kurztöne'' (Tonimpulse von 5 Sinusschwingungen mit Frequenzen zwischen 500 Hz und 8000 Hz). Die zuständige ISO-Arbeitsgruppe (TC43/WG1) hat dazu aufgerufen, zu diesen Signalen subjektive Hörschwellenpegel zu bestimmen, um damit einen Anschluss der objektiven Audiometrie an die subjektive Audiometrie zu schaffen. In der PTB wurden zu diesem Zweck Messungen mit großen Gruppen von Testpersonen durchgeführt und dabei zunächst die Hörschwellen der ''Clicks'' , ihre Abhängigkeit von der Wiederholfrequenz (5 Hz bis 30 Hz), der Polarisationsrichtung (Druck-, Sog- oder alternierende Impulse), dem Typ des benutzten Audiometrie-Kopfhörers (circumaural, supraaural, Einsteckhörer) sowie eine eventuelle Altersabhängigkeit bestimmt. Über die Ergebnisse wird berichtet.
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Untersuchungen zum Einfluss der räumlichen Schallfeldverteilung auf die Lästigkeit gleichzeitig präsenter Schallereignisse [DAGA 2002 (Bochum)]
T. Fedtke and J. Vos
[A]
In vielen Fällen setzen sich lästige Schallereignisse aus den Beiträgen mehrerer Quellen zusammen. Das können sowohl feststehende (z.B. Kettensäge) als auch sich bewegende (z.B. Straßenverkehr) Quellen sein. Es kann angenommen werden, daß die Lästigkeit solcher zusammengesetzter Schalle von der räumlichen Verteilung der Quellen abhängt. Beispielsweise könnten an verschiedenen Positionen (vorn und hinten oder rechts und links) befindliche Schallquellen lästiger erscheinen als an der selben Position konzentrierte Quellen. Um Aussagen zu dieser Hypothese zu erhalten, wurden in einer Labor-Untersuchung Versuchspersonen in einem synthetischen Schallfeld mit solchen räumlichen Schallereignissen konfrontiert und bezüglich ihrer Lästigkeitsbewertung befragt. Über die Ergebnisse wird berichtet.
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Schallabstrahlung von Ultraschall-Skalpellen in Luft [DAGA 2002 (Bochum)]
M. Borys, T. Fedtke, U. Richter and B. Pöhl
[A]
Ultraschall-Skalpelle, auch Ultraschall-Dissektoren genannt, werden in der offenen und endoskopischen Chirurgie in unterschiedlichen Bauarten sowohl zum Schneiden von Gewebe mit geringem Blutverlust als auch zur Koagulation eingesetzt. Hierbei wird das Operationsinstrument, meist verschieden geformte Klingen, zu longitudinalen Schwingungen mit Amplituden von bis zu 50 m und Frequenzen im Bereich des Ultraschalls (55,5 kHz) angeregt. Über die Luftschallabstrahlung dieser Instrumente ist bislang jedoch wenig bekannt. In diesem Beitrag werden Ergebnisse experimenteller Untersuchungen zur Bestimmung der von Ultraschall-Dissektoren in Luft abgegebenen Schalldruckpegel vorgestellt. Da während einer Operation sowohl der Patient als auch der Chirurg dem in Luft abgestrahlten Ultraschall ausgesetzt sind, wurden Messungen der Schalldruckpegel in unterschiedlichen Entfernungen zwischen der Schallquelle und dem Empfänger durchgeführt und die Richtcharakteristik bestimmt. Um die Belastung des menschlichen Ohres einschätzen zu können, erfolgten zusätzlich Messungen der Schalldruckpegel im Gehöreingang eines Kunstkopfes für verschiedene Positionen der Ultraschall-Dissektoren zum Kopf. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden zur Diskussion gestellt.
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Gehörschäden durch Kuscheltiere? Spielzeuge als 'ohrnahe Schallquellen' [DAGA 2003 (Aachen)]
T. Fedtke
[A]
Im Rahmen der Produktsicherheit von Spielzeugen gelangt auch eine mögliche Gehörgefährdung durch von ihnen ausgehende Schallemissionen in den Blickpunkt. Viele Spielzeuge sind vom akustischen Standpunkt aus als sog. 'ohrnahe Schallquellen' zu betrachten, bei denen die Interaktion zwischen dem Schallerzeuger und dem Ohr meßtechnisch berücksichtigt werden muß, um aussagekräftige Meßwerte zu erhalten. Ferner existieren verschiedene Bezüge für die zulässigen Immissionspegel (Trommelfellpegel, freifeldäquivalente Pegel, etc.) Stand und Tendenzen der Meßtechnik und des zugehörigen Normenwerkes werden an Hand von Beispielen erläutert.
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A Test Procedure for Sound Level Limiters in Toys [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
T. Fedtke
[A]
According to the standard DIN-EN 71:1998 on safety of toys the sound pressure level of toys which were 'obviously designed for generating sound' has to be limited in order to protect the hearing of the users - the children.
This standard specifies level limits for free-field measurements of the sound immission for toys which are designed to be used as a unit close to the ear as well as level limits for the sound immission at the eardrum for toys which are equipped with earphones.
If the acoustic output signal of the toy is generated by means of built-in program material, the maximum output level can be measured with test signals while the toy is working with full-on gain. If, however, the output signal depends on an acoustic input, eg a microphone, the performance of the level limitation has to be tested by suitable acoustic input signals and input levels.
A test procedure for toys with an acoustic input will be described in this paper.
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Feasibility study for a primary free-field microphone calibration technique in the frequency range 20 kHz to 200 kHz [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
N. Bouaoua, T. Fedtke and V. Mellert
[A]
Today ultrasound is extensively used in industrial and medical applications. Evidence on the harmful health effects of exposure to ultrasound suggests that caution should be taken in its use, but until now no internationally agreed limits exist. In order to establish appropriate limits and to test the output of ultrasound devices there is a need to develop reliable sound pressure measurements in air in the frequency range from 20 kHz to about 150 kHz.
This paper gives a preliminary study of a primary free-field calibration technique for quarter-inch microphones by using the reciprocity method. This method is based on the measurement of the electrical transfer impedance of a pair of microphones coupled in the free field, of the effective distance between the microphones, and of the air properties.
The first step in this work was the measurement of the output signal of a Brüel & Kjaer microphone type 4135 used as a sound source. In the measurement set-up two microphones 4135 were located face-to-face in an anechoic chamber. A comparison of the experimental difference between signals corresponding to two different distances (10 cm and 20 cm) and the difference predicted theoretically resulted in a good agreement. The measurements showed a good reproducibility and a sufficient signal to noise ratio. These results are encouraging to start the development of a suitable reciprocity calibration method.
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Bezugsschwellen für audiometrische Kurzzeitsignale – Messungen mit Kurztönen (Tonbursts) [DAGA 2005 (München)]
T. Fedtke and U. Richter
[A]
Für objektive Messungen des menschlichen Hörvermögens, wie z.B. solche mittels Hirnstammaudiometrie (BERA) oder otoakustischer Emissionen (OAE) sind in der Norm IEC 60645-3 zwei verschiedene Bezugssignale vorgesehen: Clicks und Kurztöne.
Um vergleichbare Hörschwellen zu messen und die entsprechenden Geräte kalibrieren zu können, sind Bezugs-Hörschwellen für mit diesen Signalen betriebene Schallwandler erforderlich. Während Bezugsschwellen für die Clicks bereits genormt werden (ISO/CD 389-6), gibt es bis jetzt noch keine entsprechenden Werte für Kurztöne. Der Hauptgrund dafür sind fehlende Messdaten. In der PTB laufen zur Zeit Messungen mit verschiedenen audiometrischen Wandlern unter Anwendung der von der ISO empfohlenen Prüfbedingungen. Ergebnisse für die ersten untersuchten Kopfhörer werden in dieser Arbeit vorgestellt.
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Die Behandlung der Messunsicherheit in der internationalen akustischen Normung [DAGA 2006 (Braunschweig)]
K. Brinkmann and T. Fedtke
[A]
Die 1999 erschienene internationale Norm ISO/IEC 17025 zur Kompetenz von Laboratorien fordert von allen Prüf- und Kalibrierlaboratorien, dass sie in der Lage sind, die Unsicherheit ihrer Messergebnisse abzuschätzen. Laboratorien, die international genormte akustische Messverfahren anwenden, erwarten aber mit Recht, dass diese Normen geeignete Informationen und Anleitungen zur Ermittlung der Messunsicherheit enthalten.
Diese Situation war 2003 der Anlass für das Technische Komitee ISO/TC 43 ''Acoustics'' und seines Unterkomitees 1 ''Noise'', eine Strategie zu beschließen, wie diesen Anwender-Erwartungen zukünftig in allen neuen oder revidierten Normen über akustische Messverfahren zu entsprechen sei. Grundsätzlich soll danach der ISO ''Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement'' (GUM) die Grundlage für alle zukünftigen Messunsicherheitsbetrachtungen in der Akustik sein. Nur in Fällen, in denen heute noch ausreichende Kenntnisse zur Anwendung des GUM fehlen, sind Übergangslösungen erlaubt, um laufende Normungsvorhaben nicht über Gebühr zu verzögern.
Inzwischen liegen umfangreiche Erfahrungen über die Umsetzung dieser Strategie in der Praxis vor, über die hier berichtet werden soll. Es zeigte sich, dass selbst bei scheinbar längst etablierten Messverfahren noch viel Forschungsarbeit zu leisten sein wird, um verlässliche Aussagen zur Messunsicherheit machen zu können.
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DKD-Akkreditierung als Kalibrierlaboratorium für akustische Messgrößen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
C. Schlums, W. Bosch and T. Fedtke
[A]
Der Deutsche Kalibrierdienst (DKD) ist ein Zusammenschluss von Kalibrierlaboratorien aus Industrieunternehmen, Forschungsinstituten, technischen Behörden, Überwachungs- und Prüfinstitutionen. Diese Laboratorien werden von der Akkreditierungsstelle des Deutschen Kalibrierdienstes akkreditiert und überwacht. Sie führen Kalibrierungen von Messgeräten und Maßverkörperungen für die bei der Akkreditierung festgelegten Messgrößen und Messbereiche durch. Die von ihnen aus
gestellten DKD-Kalibrierscheine sind ein Nachweis für die Rückführung auf nationale Normale, wie sie von der Normenfamilie DIN EN ISO 9000 und der DIN EN ISO/IEC 17025 gefordert werden.
Kalibrierungen durch DKD-Laboratorien geben dem Anwender Sicherheit für die Verlässlichkeit von Messergebnissen, erhöhen das Vertrauen der Kunden und die Wettbewerbsfähigkeit auf dem nationalen und internationalen Markt. Sie dienen als messtechnische Grundlage für die Mess- und Prüfmittelüberwachung im Rahmen des Qualitätsmanagements.
Auch im Bereich akustischer Messgrößen sind bereits seit mehreren Jahren Kalibrierlaboratorien im DKD akkreditiert. Druck- und Leerlaufübertragungsmaß von Messmikrophonen, Schalldruckpegel, Frequenz und Klirrfaktor von Pistonphonen und Schallkalibratoren können im DKD rückgeführt kalibriert werden. Der Vortrag erläutert die Voraussetzungen für eine Akkreditierung als Kalibrierlaboratorium und gibt einen Überblick über die bestehenden Akkreditierungen in diesem Bereich.
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Entwicklung eines Messverfahrens für die akustische Transferimpedanz künstlicher Ohren [DAGA 2006 (Braunschweig)]
T. Fedtke
[A]
Bezugshörschwellen für Audiometriekopfhörer werden unter Referenzbedingungen mittels subjektiver Messungen an otologisch normalen Versuchspersonen bestimmt. Die Weitergabe dieser Daten erfolgt über die Messung des schwellenbezogenen Ausgangsschalldruckpegels der Kopfhörer an künstlichen Ohren nach IEC 60318-1. Um dabei die Messsicherheit garantieren zu können, ist es vorgeschrieben, dass die künstlichen Ohren regelmäßig überprüft werden. Kriterium für ihre ordnungsgemäße Funktion ist die Einhaltung der Anforderungen an die akustische Transferimpedanz, die auch in der derzeitigen Fassung von IEC 60318-1 genormt sind. Allerdings fehlen dort Angaben über Toleranzen und die Festlegung eines Messverfahrens, so dass dieser Parameter nicht direkt von Prüflaboratorien verifiziert werden kann. In der zur Zeit durchgeführten Revision der Norm wird die Absicht verfolgt, diese Spezifikationen einzuarbeiten. Im Rahmen eines EUROMET-Projekts wird das im neuen Normentwurf vorgeschlagene Messverfahren erprobt. In dieser Arbeit wird die Umsetzung des Messverfahrens in der PTB vorgestellt, und es wird über Erfahrungen und Ergebnisse berichtet.
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Uncertainty in the Realization of the Standard of Sound Pressure in Low Ultrasonic Frequency Range by the Free-Field Reciprocity Technique [DAGA 2006 (Braunschweig)]
N. Bouaoua, T. Fedtke and V. Mellert
[A]
The standard of sound pressure in air up to 40 kHz is realized by means of the reciprocity calibration of half-inch laboratory standard microphones. In order to extend the frequency range towards higher frequencies a new automated measurement set-up for free-field reciprocity calibration of quarter-inch working standard microphones has been established [J. Acoust. Soc. Am. 118, 1944 (2005)]. This paper describes the measurement uncertainty associated with the realization of the standard of sound pressure in the low ultrasonic frequency range using quarter-inch working standard microphones. Measurement techniques and calculation procedures suited to minimize the uncertainty are described and components of uncertainty in the frequency range 20 kHz to 125 kHz are given. The uncertainty was calculated according to the guide to the expression of uncertainty in measurement, GUM.
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Influence of the static pressure on the sensitivity of quarter-inch condenser microphones [DAGA 2007 (Stuttgart)]
T. Fedtke, N. Bouaoua and M. Brandt
[A]
The sensitivity of condenser microphones depends on the environmental conditions (static pressure, temperature and humidity). They influence the acoustic properties of the air between the diaphragm and the back-plate of the condenser microphone. For a precise and repeatable free-field reciprocity calibration of condenser microphones, the measurements should be carried out in a controlled environment (23 C and 101.325 kPa). Because of the non-controlled static pressure inside the anechoic room, a microphone sensitivity correction for the changes in static pressure is required. Those corrections are a function of frequency. The pressure sensitivity coefficients for quarter-inch condenser microphones type Brüel and Kjær 4939 were determined inside a closed pressure vessel, over the barometric pressure range from 90 kPa to 106 kPa, by using the electrostatic actuator method. The maximum static pressure coefficient was 0.2 dB/kPa at 95 kHz. An empirical equation for the static pressure coefficient as a function of frequency for this type of microphone has been developed.
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Die Berücksichtigung von Messunsicherheit und Toleranzen bei Konformitätsaussagen nach akustischen Normen [DAGA 2008 (Dresden)]
T. Fedtke and D. Ratschko
[A]
Im Jahre 2003 wurde durch das Technische Komitee ISO/TC 43 ''Acoustics'' beschlossen, dass in seinen Bereich fallende Normen geeignete Informationen und Anleitungen zur Ermittlung der Messunsicherheit enthalten sollen. Damit wurde der Anforderung aus der Norm ISO/IEC 17025 zur Kompetenz von Laboratorien entsprochen, dass alle Prüf- und Kalibrierlaboratorien in der Lage sein müssen, die Unsicherheit ihrer Messergebnisse abzuschätzen. Grundsätzlich soll der ''Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement'' (GUM) für die Messunsicherheitsbetrachtungen herangezogen werden. Dieses Prinzip wurde auch in die einschlägigen Normen des Technischen Komitees IEC/TC 29 ''Electroacoustics'' übernommen. Weiterhin enthalten die aktuellen Akustik-Normen Angaben über höchstzulässige Messunsicherheiten, die für den Nachweis der Konformität mit der jeweiligen Norm von den Kalibrier- und Prüflaboratorien eingehalten werden müssen.
Bei Konformitätsaussagen entsteht damit ein kompliziertes Zusammenspiel von höchstzulässiger und tatsächlicher Messunsicherheit des Messprozesses mit den Toleranzen (Grenzabweichungen) für die zu testenden Eigenschaften eines Prüflings. Verschiedene Betrachtungsweisen können hier leicht zu Missverständnissen und Inkonsistenzen führen, insbesondere wenn eine solche Aussage in mehrstufigen Prüfverfahren, wie z.B. Baumusterprüfung und anschließender periodischer Test, verwendet wird, bei denen sich die tatsächlichen Messunsicherheiten unterscheiden.
Die Problematik wird an Beispielen aufgezeigt, und die Vor- und Nachteile verschiedener Herangehensweisen werden erläutert.
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Hörschwellen und AEP-Schwellen von Clicks und phasenkorrigierten Chirp-Signalen für verschiedene Audiometriehörer [DAGA 2008 (Dresden)]
J. Hensel, M. Cebulla, C. Elberling, T. Fedtke, K.-V. Jenderka, W. Köpke and E. Stürzebecher
[A]
Bekannt ist, dass Clicks für Tests des Innenohrs und der höheren Verarbeitungsebenen wegen der Frequenzdispersion auf der Basilarmembran nicht optimale Signale sind. Chirps mit ansteigender Momentanfrequenz dagegen können alle Orte der Basilarmembran gleichzeitig so anregen, dass die Nervenimpulse synchronisiert werden und eine wesentlich größere Summen-Antwort ergeben. Daraus folgen höhere Potentiale und daher größere Störabstände bei der Messung von frühen akustisch evozierten Potentialen (FAEP).
Es wurden Chirps und Clicks mit gleichem Energieinhalt, d. h. gleichem elektrischen Amplitudenspektrum definiert. Die Clicks entsprechen im Zeitbereich der Norm IEC 60645-3:2007. Für die Chirps wurden alle Frequenzlinien des Spektrums mit einer aus einem Basilarmembranmodell folgenden frequenzabhängigen Phasenvorverzerrung versehen [Elberling et al., JASA 122 (2007), S. 2772-2785], so dass eine aufwärts gleitende Momentanfrequenz entsteht.
Messungen an einer Gruppe von 25 normal hörenden jungen Erwachsenen zeigten, dass die Hörschwellen bei beiden Signaltypen und verschiedenen Audiometrie-Kopfhörern gleich sind. Es würde also genügen, die audiometrischen Geräte nur für einen Typ der Signale zu kalibrieren, sofern man für die Gleichheit der elektrischen Amplitudenspektren sorgt.
In Vorversuchen mit Pegelserien von BERA-Ableitungen zeigten sich beim Vergleich der beiden Signaltypen mit gleichem Hearing Level Vorteile der Chirps hinsichtlich Stärke und Rauschabstand der Potentiale. Über die Ergebnisse der vollständigen Gruppe wird berichtet.
Fehér, T.
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Vergleich akustischer Quellenortungsverfahren für Sprachsignale in Räumen [DAGA 2008 (Dresden)]
T. Fehér and M. Lippmann
[A]
In diesem Beitrag werden 3 verschiedene akustische Quellenortungsverfahren für mehrkanalige Mikrofonanordnungen in realen Räumen mit einander verglichen. Die verwendeten Verfahren sind Generalized Cross Correlation (GCC), Steered Response Power (SRP) und Multiple Signal Classification (MUSIC). Es werden verschiedene Szenarien simuliert und im Anschluss ein Vergleich der Algorithmen mit realen Signalen vorgenommen. Die Anordnung der Mikrofone ist bei Simulation und Messung gleich, um eine gute Vergleichbarkeit zu gewährleisten. Als Quellsignale kommen aufgezeichnete Sprachsignale zum Einsatz. Für die Messung wurden dieselben Sprachsignale mit gemessenen Raumimpulsantworten gefaltet.
Fehndrich, M.
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Bedämpfung von Rollgeräuschen mit Absorbern bei niedrigen Geschwindigkeiten [DAGA 2007 (Stuttgart)]
B. Engel, M. Fehndrich and F. Murawa
[A]
Absorber gegen Rollgeräusche werden bei Zügen mit hohen Geschwindigkeiten (200 km/h) mit großem Erfolg eingesetzt (ICE 1,2,3, ICE-T, usw.).
Auch bei niedrigen Geschwindigkeiten ergaben Rollgeräuschmessungen bei Vorbeifahrt (100-280 km/h) eine Dämpfung von 6 dB(A).
Ähnliche Ergebnisse liegen auch aus Validierungsmessungen des BMBF-Projektes ''Simtool Rollgeräusch'' vor, bei der die Pegeldifferenzen im Mittel bei 5 dB(A) lagen.
Im Rahmen dieser Fahrten konnten auch Nahfeldmessungen durchgeführt werden.
Es werden Ergebnisse von vergleichenden Schallmessungen im Nahfeld von Versuchsfahrten auf verschiedenen Trassen, die zeitgleich mit den Validierungsfahrten durchgeführt wurden, vorgestellt.
Diese bestätigen die o.g. Ergebnisse, daß sich auch bei Geschwindigkeiten von 80 und 120 km/h mit Absorberbedämpfung deutliche Pegelreduzierungen erreichen lassen.
Damit liefert die Anwendung der Absorbertechnologie auch einen wichtigen Beitrag zur Erfüllung der zukünftigen Lärmanforderungen im Rahmen der TSI Noise für Güterwagen.
Fehse, K.-R.
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Körperschallspezifische Berechnungen im vibro-akustischen Design-/Änderungs-Prozess von Schienenfahrzeugen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
K.-R. Fehse and T. Kohrs
[A]
Berechnungen für körperschallspezifische Aufgabenstellungen gehören zum systematischen, akustischen Design-Prozess von Schienenfahrzeugen ebenso wie zum -unerwünschten- 'Troubleshooting' am fertigen Schienenfahrzeug.
Zur Minderung der Körperschallanregung bieten Eingangsmobilitäts- und Quellenpositionierungs-Konzepte sowohl für die Design- als auch für die Troubleshooting - Phase einfache, effektive und kostengünstige Maßnahmen an, die rechnerisch ausgewählt bzw. überprüft werden müssen. An Hand von einfachen Beispielen (z.B. Design-Regeln für Zusatzmassen & -steifigkeiten) wird der Einsatz von Berechnungen zur Schallreduktion, zur Generierung komplexer schalltechnischer Informationen und zur Unterstützung des strukturdynamischen ,Konzept-Denkens' für Quell- und Empfangsstruktur diskutiert.
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Körperschallquellen-Charakterisierung, Positionierung und Interaktion mit Empfangsstrukturen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
K.-R. Fehse and T. Kohrs
[A]
Die eingespeiste Körperschalleistung setzt sich mehr und mehr als charakteristische Größe zur quantitativen Beschreibung des Körper-
schalls durch. Muss eine Körperschallquelle mit ihren dynamischen Eigenschaften und ihrer Aktivität als gegeben hingenommen werden,
besteht noch die Möglichkeit die Körperschall-Übertragung und
-Ausbreitung durch Änderung der Empfangsstruktur zu beeinflussen.
Wie bei der Reduzierung des Luftschalls wird eine Erhöhung der
Masse und/oder Dämpfung oft als Mittel erster Wahl betrachtet.
Ist dies die richtige und einzige Lösung? Was kann getan werden,
wenn beispielsweise keine Erhöhung der Masse möglich ist? Diese Fragestellungen werden mit Beispielen aus der Schienenfahrzeug-
praxis diskutiert.
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Sound Source - Visualization and -Quantification of stationary and moving Sources for Aircrafts & Railbound Vehicles [DAGA 2008 (Dresden)]
K.-R. Fehse and U. Orrenius
[A]
Bombardier setzt zur Ortung von Flugzeug- und Zug-Schallquellen Mikrophon-arrays ein. Quellenverständnis für ein effektives, geräuschreduziertes Fahrzeug-Design setzt neben der Ortung eine quantifizierte Beschreibung
der Einzelquellen und deren Interaktion voraus: d.h. die Schallkartierungen müssen durch geeignete Berechnungs-Methoden, Mikrophon- und/oder Array-Anordnungen zu einer quantitativen Abschätzung (skaliert/kalibriert)führen, deren methodische Schwächen und mögliche Fehler bekannt sind. Dabei wird die Objektivierung der Array-Performance durch geeignete Kenngrößen als wesentlicher Bestandteil auf dem Weg zu einer quantitativ eindeutigen
Interpretation betrachtet. Neben der prinzipiellen Vorgehensweise werden
erste Ergebnisse gezeigt.
Feickert, L.
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Untersuchungen zu Gehörgangsimpedanzen bei Kindern und Erwachsenen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
J. Fels, L. Feickert and J. Paprotny
[A]
Für die Messung und Entwicklung von Hörgeräten werden so genannte Kuppler verwendet. Messungen an diesen Kupplern sollen im Idealfall die gleichen Messergebnisse liefern, wie Messungen am Ohrkanaleingang. Für Erwachsenen gibt es standardisierte Kuppler, die für Anpassmessungen von Hörgeräten geeignet sind. Für Kinder gibt es dort bislang keine geeignete Lösung.
Um für Kinderohren adäquate Kuppler entwickeln zu können, ist die Kenntnis von Gehörgangsimpedanzen und -volumina nötig. In diesem Beitrag werden Verfahren vorgestellt, um Gehörgangimpedanzen von Kleinkindern wie auch Erwachsenen messtechnisch und durch Simulation bestimmen zu können.
Der messtechnische Ansatz besteht hierbei aus einer Messung mit einer Impedanzmesssonde am Ohrkanaleingang. Für die Simulation der Gehörgangsimpedanz wird die Geometrie der Gehörgänge aus CT-Daten gewonnen, aus denen dann CAD-Modelle erstellt werden, mit denen eine Simulation möglich ist. Erste Ergebnisse werden vorgestellt.
Fein, O.
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Ein Konzept zur Schwingungs- und Schallabstrahlreduktion unter Ausnutzung des direkten piezoelektrischen Effekts [DAGA 2003 (Aachen)]
O. Fein and L. Gaul
[A]
Die Leichtbauweise hat bereits in viele Ingenieurdisziplinen Einzug erhalten. Im Automotiv- sowie Luftfahrtsektor hat die Reduktion des Bauteilvolumens direkte Auswirkungen auf verschiedene Aspekte wie beispielsweise Energieverbrauch und Kostenreduktion. Andererseits treten bei Leichtbaustrukturen aufgrund der Reduktion der Masse bzw. Steifigkeit oftmals Schwingungsprobleme auf. Zur Reduktion der Strukturschwingungen werden bereits erfolgreich aktive Maßnahmen angewendet. Der Einsatz von Aktuatoren, Sensoren sowie einer Reglereinheit ist jedoch mit hohen Kosten verbunden. Alternativ zum aktiven Konzept stellt dieser Beitrag ein passives piezoelektrisches Konzept vor, welches den technologischen Aufwand signifikant reduziert. Hierzu wird piezoelektrisches Blei-Zirkonat-Titanat (PZT) auf die Strukturoberfläche appliziert. Durch sorgfältige Auswahl der Applikationsorte kann eine gezielte Reduktion bestimmter Schwingungsmoden erzielt werden. Aufgrund der Strukturschwingung erfährt das piezoelektrische Element eine Dehnung; dies führt zu einer Generierung von elektrischen Ladungen. Werden nun die Elektroden des PZTs über ein passives elektrisches Netzwerk kurzgeschlossen, so kommt es zum Stromfluß. Die im Netzwerk integrierte Ohmsche Last stellt eine Energiesenke dar, so daß dieses Konzept aufgrund der Energiedissipation zu einer Schwingungsreduktion führt. Das Konzept ist im Experiment verifiziert worden. Hierzu wurden PZT-Elemente auf eine Platte appliziert. Damit wird eine gezielte Erhöhung der Strukturdämpfung für bestimmte Moden erreicht. Messungen zeigen eine signifikante Reduktion der Strukturschwingung, die mit der Minderung des abgestrahlten Schalls einhergeht.
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Vibration Reduction of a Car Component by a Semi-Passive Piezoelectric Concept [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
L. Gaul, O. Fein and A. Siefert
[A]
Lightweight structural design is often accompanied with a reduction in structural stiffness. This can result in an increase of structural vibrations. Viscoelastic damping layers can be efficiently applied to reduce these unwanted vibrations. However, such a measure adds significant mass per area to the structure. Alternatively, a semi-passive concept, realized by piezoceramics with an impedance in parallel, can be employed. This measure is also known as 'shunted piezo technique'.
The paper at hand investigates the implementation of the semi-passive technique to a hood of a car. Piezoceramic patches (PZT) are applied at positions, which yield high strain energy. A passive electrical network (PEN) is implemented and connected to the electrodes of all PZT components. The resulting damping capability is similar to that of viscoelastic material. Thus, the generated electrical energy is partially dissipated as heat. By shifting the resistor value of the PEN the dissipated energy can be maximized. The modal parameters of the car structure are determined from experimental modal analysis. Cubic splines are used to interpolate the resulting eigenforms to allow for continuous differentiation in order to determine the strain distribution. The positions of the PZTs are optimized by taking into account the ratio of strain energy of all PZTs to the total strain energy. Finally, experiments are conducted to investigate this concept; structural response with semi-passive damping is compared to the response without.
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Finite-Element Based Design of Structures with Shunted Piezoelectric Patches for Structural Vibration Damping [DAGA 2005 (München)]
J. Becker, M. Maess, O. Fein and L. Gaul
[A]
Piezoelektrische Patches, die parallel mit einem passiven elektrischen Netzwerk beschaltet sind,
werden oft zur Schwingungsreduktion an flexible Strukturen angebracht.
Dieses Konzept, kurz 'shunted piezo'-Konzept genannt, hat gegenüber aktiven Regelungskonzepten den grossen Vorteil der garantierter Stabilität im regelungstechnischen Sinn und der Einfachheit in der Anwendung.
Zur effizienten numerischen Behandlung solcher gekoppelter Strukturen auf Basis von Finite-Elemente-Modellen werden reduzierte Strukturmodelle hergeleitet, die sowohl die piezoelektrischen Kopplungseffekte als auch die zustätzliche elektrische Dynamik der anschlossenen passiven elektrischen Netzwerke berücksichtigen.
Die durch die Anbringung passiv beschalteter Patches erhaltene Erhöhung der modalen Dämpfungswerte kann durch Lösen des zugehörigen Eigenwertproblems direkt bestimmt werden. Diese stellen die wichtigen Kriterien im Entwurfsprozess der Schwingungsdämpfung dar.
Durch flexible Kopplungsalgorithmen ist es möglich, Ort und Größe der piezoelektrische Patches sowie die Bauteilparameter des elektrischen Netzwerkes flexibel zu variieren.
Im Gegensatz zu analytischen oder halbanalytischen Ansätzen werden dabei auch lokale Versteifungseffekte der Basisstruktur durch die aufgebrachten Patches berücksichtigt, wodurch eine exakte Vorhersage der Eigenfrequenzen und der zugeordneten modalen Dämpfungen möglich ist.
Auch das Dämpfungsverhalten piezoelektrischer Strukturen mit komplexer Geometrie kann durch die Finite-Elemente basierte Methode leicht modelliert und berechnet werden.
Insbesondere sind Modifikationen an der Struktur und systematische Untersuchung von Parameterabhängigkeiten der erreichbaren Dämpfung leicht möglich, wie z.B. die Abhängigkeit bestimmter modalen Dämpfungswerte von der Dicke des angebrachten piezoelektrischen Patches.
Zur Validierung wird die vorgestellte Methodik anhand einer Beispielstruktur mit dem bekannten Verzerrungsenergie-Ansatz verglichen. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse wurden experimentell überprüft. Die experimentell bestimmten modalen Dämpfungswerte stimmen gut den numerisch berechneten Werten überein und demonstrieren den Nutzen der vorgestellten Methode auf.
Feiss, C.
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Sound radiation from railway tunnel openings [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
K. Heutschi, R. Bayer and C. Feiss
[A]
More and more often railway tunnel openings can be found in the vicinity of inhabited areas. Whereas for road traffic tunnels it is standard to make the segment close to the opening from absorbing material railway tunnels are usually built without any absorber. For lack of knowledge on the significance of the sound radiation from railway tunnel openings this part is usually ignored. For that reason the Swiss Agency for the Environment, Forests and Landscape (BUWAL) initiated a research project to quantify the tunnel effect for railway lines. As the ratios of cross sectional areas for railway tunnels differ strongly from road tunnels the experiences from roads can not be transferred easily to railways. The problem was tackled by three different methods: theoretical investigations and calculations, real-life measurements at existing railway tunnel openings and 1:16 scale-model experiments. Results (tunnel amplification and radiation directivity) are presented for different tunnel sections, different train types and different conditions of absorbing material close to the tunnel opening.
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Wirksamkeit von Massnahmen zur Rollgeräuschreduktion am Fahrweg [DAGA 2006 (Braunschweig)]
A. Gross-Thebing, H. Zimmer, F. Fischer and C. Feiss
[A]
Maßnahmen zur Rollgeräuschreduktion (Schienenstegbedämpfung, diskret an der Schiene befestigte Schwingungsabsorber, kontinuierlich an der Schiene befestigte Schwingungsabsorber) werden mit dem rechnergestützten Prognoseverfahren SFE AKUSRAIL bewertet. Die Wirkungsmechanismen aller Maßnahmen und die Randbedingungen für einen wirksamen Einsatz werden aufgezeigt und das Potential zur Rollgeräuschminderung anhand einer Parametervariation überprüft.
Die Bewertungsgröße ist die Minderung des A-bewerteten Schalldruckpegels in 7.5 m und 1,2 m Höhe über SO. Die Minderung berücksichtigt dabei die Ergebnisverbesserung gegenüber einem Referenzzustand, in dem alle Parameter bis auf dem Einsatz der Maßnahme identisch sind.
Um die Prognosefähigkeit zu gewährleisten, werden die Minderungsmaßnahmen sehr detailliert in einem FE-Modell abgebildet, so dass die dynamischen Auswirkungen der Maßnahmen physikalisch zum Tragen kommen. Weiterhin werden durch Messungen validierte Referenzmodelle des Schotteroberbaus und der Betriebszustände aus dem BMBF-Projekt ''Entwicklung SIMTool-Rollgeräusche für Schienenfahrzeuge und Fahrwege und seine meßtechnische Validierung'' verwendet.
Die Minderungsmaßnahmen werden in einem Schotteroberbau mit unterschiedlich hohen Zwischenlagensteifigkeiten eingesetzt, auf dem Güterzüge mit Rädern verschiedener Bauarten verkehren.
Die Rollgeräuschminderung einer Maßnahme hängt stark von dem auf dem Gleis verkehrenden Betrieb ab, der wesentlich durch die Bauart des Rades und die Radrauheit definiert wird. Der kontinuierlich auf der Schiene einwirkende Tilger zeigte sich dabei für die meisten Betriebszustände am wirksamsten.
Feist, N.
Feistel, S.
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Grundlagen raumakustischer Rechenverfahren und ihre Validie-rung [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
O. Schmitz, M. Vorländer, S. Feistel and W. Ahnert
[A]
Raumakustische Simulationsprogramme werden zunehmend tagtäglich bei der Arbeit eines beratenden Akustik-Ingenieurs verwendet. Der Nut-zen dieser Programme steht und fällt aber mit der Qualität und der Ver-läßlichkeit der gelieferten Ergebnisse. Diese sind natürlich von ver-schiedenen Faktoren abhängig. Neben der Qualifikation des Benutzers, die eine notwendige Voraussetzung für eine sinnvolle Anwendung sol-cher Systeme ist, sind die zugrundeliegenden akustischen Modelle und deren Umsetzung in Algorithmen entscheidend. Im Rahmen dieses Vor-trages werden daher zunächst die Grundlagen der raumakustischen Simulation kurz zusammengefaßt. Damit werden den Anwendern die notwendigen Entscheidungskriterien für die Bewertung der Simulati-onsergebnisse an die Hand gegeben.Dank der von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braun-schweig in den letzten Jahren durchgeführten Ringvergleiche stehen jetzt zwei Räume verschiedener Größe zur Verfügung, für die sowohl Messungen als auch Simulationsdaten vorhanden sind. Mit Hilfe dieser Daten können nun raumakustische Simulationsprogramme validiert werden.Das am Institut für Technische Akustik in den letzten 15 Jahren entwi-ckelte Simulationsprogramm CAESAR hat bei den bisherigen Ringver-gleichen gut abgeschnitten. Im Rahmen einer Kooperation mit ADA A-coustic Design Ahnert wurden die in CAESAR verwendeten Algorith-men nun als Windows DLL für das weltweit verbreitete Softwaresystem EASE zur Stärkung der raumakustischen Komponente neu implemen-tiert. Zur Verifikation des neuen EASE Raumakustik-Moduls gegenüber den bisherigen CAESAR-Ergebnissen und den Meßergebnissen wur-den nun die Daten der PTB verwendet. Über die Vorteile dieser Imple-mentation und über die Ergebnisse der Vergleichsrechnungen wird in diesem Beitrag berichtet.
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Wellenfeldsynthese für einen großen Hörsaal [DAGA 2007 (Stuttgart)]
C. Moldrzyk, A. Goertz, M. Makarski, S. Feistel, W. Ahnert and S. Weinzierl
[A]
In Berlin wurde ein großer Hörsaal mit 700 Plätzen und einem horizontalen Umfang von etwa 100 m mit einem umlaufenden Lautsprecherarray ausgestattet. 840 Audiokanäle werden über 105 achtkanalige Lautsprechermodule wiedergegeben. Passend zur Raumgröße und dem Nutzungsprofil des Hörsaals entsprechend wurde ein neues Lautsprechersystem entworfen, das durch die Verwendung eines 2-Wege Systems und einer zusätzlichen Bündelung des Richtverhaltens durch je drei in vertikaler Richtung übereinander angeordnete Breitbänder einen hohen Direktschallpegel anstrebt. Die Schallpegelverteilung im Raum und das Aliasing des Arrays wurde durch eine Simulation mit 3D-Lautsprecherdaten im raumakustischen Modell (EASE) berechnet und durch Messungen vor Ort überprüft.
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Klassische oder komplexe Datenpräsentation von Lautsprechern? [DAGA 2008 (Dresden)]
W. Ahnert and S. Feistel
[A]
Lautsprecher werden in Spezifikationen und Simulationsprogrammen zumeist noch als Punktquellen geführt und ihre Richtdaten in Tabellen aufgelistet. Ähnlich wird sogar für einfache Schallzeilen vorgegangen. Aber wie ist das mit modernen Line Arrays, die heutzutage von vielen Herstellern angeboten werden? Der Beitrag beschreibt zunächst, wie sie Schall abstrahlen und wie man dieses Verhalten mit einfachen zweidimensionalen Tools grob simulieren kann.
Der Schwerpunkt des Beitrags zeigt einen Weg, dreidimensionale Parameter von Lautsprecheranordnungen zu beschreiben, aus einer neuartigen Perspektive. Komplexe Daten nach Betrag und Phase werden verwendet, um eine sogenannte GLL (Generic Loudspeaker Library) zu erzeugen, die das wahre Abstrahlverhalten solcher Anordnungen viel realistischer beschreibt als eine einfache Punktquelle (letztere leider oft noch bei Verwendung von ausschließlich Amplitudendaten). Bei der Erzeugung einer solchen GLL wird berücksichtigt, daß ein Lautsprecher zumeist aus einzelnen Quellen (Hochtöner, Tieftöner etc.) aufgebaut ist, die elektrisch über Crossover und Filter verbunden sind. Auch mechanische Rigging-Bedingungen werden einbezogen.
Die notwendige Meßtechnologie zum Erhalt der richtigen Daten für die in der Lautsprecheranordnung enthaltenen Quellen wird erläutert. Schließlich erfolgt ein Ausblick zur erweiterten Interaktion zwischen Software Design und Hardware Ansteuerung von Lautsprecherinstallationen.
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Gittererzeugung für die FEM Analyse von akustischen Innenraummodellen 'Mesh generation for FEM calculations in Closed Acoustical Spaces' [DAGA 2008 (Dresden)]
M. Bansal, S. Feistel, W. Ahnert and M. Möser
[A]
Die Lösung von Differentialgleichungen mit FEM erfordert die Diskretisierung oder das ''Meshing'' der zunächst kontinuierlich definierten geometrischen Raumdaten. Verschiedene Algorithmen wurden entwickelt, um diesen Prozess der Gittererzeugung zu automatisieren. Allerdings können die meisten dieser Algorithmen keine Aussagen über die Qualität des resultierenden Gitters treffen.
Mit dieser Arbeit wird ein neuer Algorithmus vorgestellt, der sogenannte Schnittebenenalgorithmus (Cutting Plane Algorithm) zur Erzeugung eines Gitters, das vollständig aus Hexaedern besteht. Schwerpunkt dieses Beitrags ist die Untersuchung der praktischen Anwendbarkeit dieses Verfahrens auf akustische Innenraummodelle. Der Algorithmus basiert auf der Zerlegung komplexer konkaver Polyeder in konvexe Teilpolyeder durch eine Serie von Schnitten. Die konvexen Teilkörper können in einem weiteren Bearbeitungsschritt schließlich in konvexe, trivalente Hexaeder überführt werden. Die räumliche Auflösung des Gitters kann dabei durch Mid-Point Subdivision den Rechenanforderungen angepasst werden.
In diesem Zusammenhang werden spezielle Schnittverfahren für Innenraummodelle vorgeschlagen und anhand verschiedener Beispiele demonstriert. Insbesondere wird die Gitterqualität für typische Modelle mit Balkonen, Kuppeln, Treppen und Säulen betrachtet. Für gekrümmte Oberflächen wird ein angepasster Projektionsalgorithmus eingeführt. Abschließend wird nachgewiesen, dass durch die richtige Kombination dieser Schnitt- und Projektionsschritte eine gute Gitterqualität erreicht werden kann.
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Software-basierte Live Sound Messungen [DAGA 2008 (Dresden)]
E. Finder, W. Ahnert, S. Feistel and R. Miron
[A]
Nach einer kurzen Einführung der Meßsoftware EASERA wird eine neue Meßmethode dargestellt, bei der zur Anregung des Meßobjektes nicht nur klassische Sweep- oder MLS-Signale, sondern Sprach- und Musiksignale zur Anwendung kommen.
Durch Verwendung eines solchen neuen Tools wird es möglich, auch mit externen Anregungen im Live-Modus zu arbeiten. Dabei werden Referenzsignale direkt von einem Ausgang eines Wiedergabegerätes, aber alternativ auch von einem Referenzmikrofon abgenommen. Das Meßsignal wird dann einer Echtzeitentfaltung RTD mit hoher Aktualisierungsrate unterzogen, so daß Impulsantworten oder komplexe Übertragungsfunktionen direkt erhalten werden. Neuartige Rauschunterdrückungsalgorithmen erlauben es, daß Impulsantworten bis zu 10s Länge auch in besetzten Hallen oder Stadien abgeleitet werden können. Als Beispiele werden Falluntersuchungen in einem Stadion und in der Frauenkirche Dresden erläutert. Die notwendigen Meßbedingungen und die Grenzen des Verfahrens werden dargelegt.
Felbel, S.
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Hörschwellen von Jugendlichen und Geräuschbelastungen in der Freizeit [DAGA 2007 (Stuttgart)]
D. Schulz, K. Künzel, M. Schlaffke and S. Felbel
[A]
Vor allem während der letzten zwei Jahrzehnte wird in einer großen Anzahl von Studien über eine Verschlechterung der Hörfähigkeit schon bei jungen Menschen berichtet. Diese Erscheinungen werden vor allem mit veränderten Lebensbedingungen und Lebensgewohnheiten in Verbindung gebracht, bei Jugendlichen speziell mit Schallbelastungen im Freizeitbereich. In diesem Zusammenhang diskutiert man insbesondere den Einfluss von Diskothek- und Konzertbesuchen sowie das laute Musikhören über Kopfhörer, zum Teil auch mit kontroversen Ergebnissen und Schlussfolgerungen.
Diese Aspekte waren auch Teil einer 1996 bis 2005 durchgeführten Längsschnittstudie mit Schülern der 7. - 10. Klasse einer Mittelschule. Mit Hilfe eines Hochtonaudiometers wurde jährlich die Entwicklung des Hörvermögens untersucht. Daneben sind mittels Befragung geräuschrelevante Aspekte des Freizeitverhaltens erhoben sowie Tendenzen und Zusammenhänge ermittelt worden.
Diese Untersuchungen werden durch ein derzeit laufendes studentisches Projekt ergänzt, bei welchem die Häufigkeit und die typischen Schalldruckpegel bei der Nutzung tragbarer Wiedergabegeräte bei Schülern und Studenten erfasst werden sollen.
Felchlin, I.
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Wie laut soll Musik sein? [DAGA 2000 (Oldenburg)]
V. Mercier, I. Felchlin and B.W. Hohmann
[A]
Anlässlich einer Präventionsaktion zum Thema ''Hören'' der Gewerblichen Berufsschule Luzern konnten 700 Lehrlinge (24% Frauen) mit einem Durchschnittsalter von 17,3 Jahren eingehend befragt werden, u. a. zum eigenen Hörvermögen, zum Auftreten von Ohrgeräuschen, zur Häufigkeit und Dauer des Besuches von Musikveranstaltungen, zur Einschätzung der Lautstärke an solchen Veranstaltungen und zum individuellen Musikkonsum über Kopfhörer. Zudem wurde der bevorzugte Schallpegel bei der Musikwiedergabe im Kopfhörer bestimmt und ein Hörtest ab CD durchgeführt. Für jeden Lehrling wurde aufgrund der angegebenen Expositionszeiten und des individuellen Wiedergabepegels die gesamte Schallbelastung errechnet. Als Schallpegel für die öffentlichen Veranstaltungen wurden die Grenzwerte der Schall- und Laserverordnung eingesetzt. Bei der Auswertung zeigen sich wesentliche Unterschiede zwischen Männern und Frauen, sowohl beim individuell bevorzugten Wiedergabepegel [91 bzw. 81 dB(A)] wie auch bei der Beurteilung der Lautstärke von Musikveranstaltungen. Die Lautstärke in Diskotheken wird von 39% der Männer und von 51 % der Frauen als zu hoch beurteilt, die Lautstärke an Rock-/Pop-Konzerten von 31% der Männer und von 46% der Frauen, und die Lautstärke an Technoparties von 38% bzw. 40%. Betrachtet man nur jene Lehrlinge, die über eigene Erfahrungen mit den betreffenden Veranstaltungen verfügen, so beurteilt eine Mehrheit die Lautstärke als zu hoch. Es fragt sich also, ob die Veranstalter mit überhöhten Lautstärken nicht an den Wünschen der Besucher vorbeizielen oder gar einen Teil des Zielpublikums - vor allem Frauen - fernhalten. Die Berechnung der Schallbelastung durch Musik zeigt aber auch, dass der Dauerschallpegel LEQ bei 58% der jungen Männer und bei 41% der jungen Frauen 87 dB(A) überschreitet - dies trotz der in der Schweiz seit 1996 eingeführten Schallgrenzwerte für Musikveranstaltungen und ohne berufliche Lärmbelastung.
Feldmann, J.
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Tieffrequenter Wohnlärm - Ursachen, Auswirkungen und Minderungsmöglichkeiten [DAGA 2006 (Braunschweig)]
J. Feldmann and A. Jakob
[A]
Umweltschall in Wohnräumen durchläuft auf seinem Weg von der Quelle zum Empfänger mindestens zweimal ein physikalisches Tiefpassfilter: durch die Ausbreitungsdämpfung der Luft bei hohen Frequenzen, sowie durch die mangelnde Schalldämmung gängiger Baukonstruktionen bei tiefen Frequenzen. Hinzu kann bei älteren Menschen noch ein dritter Effekt, nämlich eine Filterung durch den Einfluss des Lebensalters auf das Hören hoher Frequenzen kommen. Die dadurch auftretende Reduzierung und damit starke Verfremdung eines im subjektiven Erfahrungsschatz bekannten Geräusches zu tiefen Frequenzen hin, könnte Ursache zu einer besonderen Lärmbelästigung sein. Hinzu kommen in vielen Fällen noch Vibrationen und Pulsationen, die die Wahrnehmung auch niedrigerer Schallpegel verstärken können, sowie starke örtliche Schallfeldschwankungen durch stehende Wellen in geschlossenen Räumen. Der Vortrag fasst den Kenntnisstand der Problematik tieffrequenten Lärms in Wohnräumen zusammen und zeigt technische Lösungen auf, wie man zumindest die Schalldämmung bei tiefen Frequenzen, insbesondere bei Fassadenschwachstellen, wie Fenster, verbessern kann. Dabei zeigt sich auch, dass zwar die Spektrumsanpassungswerte der ISO verändert werden können, das bewertete Schalldämmmaß aber relativ unbeeinflusst bleibt und somit keine geeignete Größe darstellt, die beschriebenen, deutlich hörbaren Effekte zu repräsentieren.
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Verbesserung der Schalldämmung eines gekippten Fensters durch schallabsorbierende Laibungsverkleidung [DAGA 2006 (Braunschweig)]
T. Ahlefeldt, A. Jakob, M. Möser and J. Feldmann
[A]
Fenster in Kippstellung besitzen im Allgemeinen nur ein Schalldämm-Maß von ca. 10 dB. In der Vergangenheit sind durch Verkleidungsmaßnahmen an der oberen und seitlichen Laibung Verbesserungen des Schalldämm-Maßes von ca. 3 dB bei angekippten Fenstern (Schlitzbreiten ab 12 cm) erreicht worden. Zur Verkleidung wurden z.B. Holzspan-Akustikplatten von 40 mm Dicke eingesetzt. In der hier vorgestellten Arbeit wurden Messungen zu der Maßnahme schallabsorbierender Laibungsverkleidungen unter Verwendung verschiedener Absorbertypen durchgeführt. Hierbei wurden als verbessernde Maßahmen sowohl einfache Absorbermaterialien als auch
/4-Resonatoren und Lochplattenabsorber eingesetzt. Die Resonanzabsorber wurden dabei auf eine Resonanzfrequenz von 500 Hz abgestimmt. Insbesondere mit den Lochplattenabsorbern wurde eine Verbesserung des bewerteten Schalldämm-Maßes von 4 dB für eine Schlitzöffnung von 155mm erreicht, wobei sich in den ''besten'' Terzbändern Verbesserungen von ca. 10 dB ergaben. Auch die Betrachtung des Einflusses verschiedener Abstände vom Fenstersturz zum Fenster wurde vorgenommen um die notwendige Referenz für die jeweilige Maßnahme zu erhalten sowie deren Einfluss zu untersuchen.
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Luft- und Körperschallmessungen am Fahrweg von Straßenbahnen bei Kurvenfahrt (Kurvenquietschen) [DAGA 2007 (Stuttgart)]
R. Volz and J. Feldmann
[A]
Im Rahmen des vom BMBF geförderten Forschungsvorhabens 'Leiser Verkehr - Kurvengeräusche: Entwicklung von anwendungsreifen und wirksamen Maßnahmen zur Reduzierung von Kurvenquietschen an Rad und Schiene' wurden umfangreiche Messungen an Straßenbahnzügen durchgeführt.
Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines validierten Simulationstools zur Berechnung von Kurvengeräuschen (Kurvenkreischen, Quietschen, Spurkranzlauf) beim Rad-Schiene-System. Damit sollen neben dem Erkenntnisgewinn über die wichtigsten Einflussgrößen und Mechanismen, Parameterstudien und Prognoserechnungen möglich sein. Die Ergebnisse sollen in ein Handbuch 'Kurvengeräusche' einfließen, mit dessen Hilfe insbesondere die Betreiber spurgebundener Verkehrssysteme in die Lage versetzt werden sollen, Maßnahmen zur nachhaltigen Minderung von Kurvengeräuschen abzuleiten.
Das Institut für Strömungsmechanik und Technische Akustik (Fachgebiet Signale und Systeme der Akustik) hatte dabei die Aufgabe Luft- und Körperschallmessungen am Fahrweg durchzuführen. Dazu wurden in verschiedenen Abständen des Gleises der Luftschall erfasst und an mehreren Punkten an der Schiene die Beschleunigungen gemessen. Die Signale wurden bei Zugvorbeifahrten mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten aufgezeichnet. Die Messungen fanden sowohl auf dem geraden Teilstück sowie in der sich anschließenden Kurve statt.
Die Messergebnisse werden dargestellt und ausführlich diskutiert.
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Zur Berechnung der Schalldämmung von Gebäude-Außenfassaden und der Schallpegeldifferenz „außen/innen“ bei Fluglärm [DAGA 2007 (Stuttgart)]
E. Augustin, J. Feldmann and C. Maschke
[A]
In Analogie zu Berechnungen der Schalldämmung von Gebäude-Außenbauelementen gegenüber einer Schalleinwirkung durch Straßenverkehr wurden methodisch vergleichbare Berechnungen durchgeführt, um die Schalldämmung von Gebäude-Außenbauelementen bei Flugverkehr zu beschreiben. Aus den Ergebnissen lassen sich die jeweiligen Schallpegeldifferenzen ''außen-innen'' ermitteln.
Während beim Straßenverkehr zur Bestimmung der Schallpegeldifferenz ''außen/innen'' ein Zuschlag von 3 dB(A) zum berechneten oder gemessenen äußeren Freifeldpegel notwendig ist, muss im Falle des Flugverkehrs in Abhängigkeit von der Sichtentfernung und dem Schall-Einfallswinkel zwischen Immissionsort und Schallquelle ein Zuschlag von bis zu 6 dB(A) vorgesehen werden, der bei vergleichbarem Einfallswinkel stets um 2 dB(A) höher anzusetzen ist, als beim Straßenverkehr.
In Anwendung der Erkenntnisse auf ein gekippt geöffnetes Fenster kann mit Hilfe von Modelrechnungen gezeigt werden, dass bei Fluglärm typische Schallpegeldifferenzen ''außen/innen'' unterhalb von 15 dB(A), d.h. bei etwa 13 dB(A) (Medianwert) liegen.
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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.
Feldmann, U.
-
HMM-basierte Klassifikation von Musikinstrumenten des gleichen Typs [DAGA 2007 (Stuttgart)]
M. Eichner and U. Feldmann
[A]
In unserem Beitrag stellen wir ein Verfahren zur automatischen Klassifikation von Musikinstrumenten vor. Im Gegensatz zu anderen Arbeiten auf diesem Gebiet beschäftigen wir uns nicht mit der Bestimmung des Instrumententyps, sondern versuchen ein bestimmtes Instrument innerhalb einer Gruppe von Instrumenten desselben Typs zu identifizieren. Zu diesem Zweck haben wir einen HMM-basierten Erkenner mit verschiedenen Soloanspielen der zu klassifizierenden Instrumente trainiert. Mögliche Anwendungen des Verfahrens sehen wir u. a. in der Qualitätsüberwachung bei der Fertigung von Musikinstrumenten. Ausgangsbasis für diese Untersuchungen bildet eine im Vorfeld erstellte Datenbasis, welche aus Aufnahmen von Solomusikstücken für die Instrumente Konzertgitarre, Geige, Trompete und Klarinette besteht. Für jeden Instrumententyp haben wir 600 Aufnahmen unter den folgenden variierenden Bedingungen durchgeführt: (a) 10 Instrumente, (b) 2 Räume (reflexionsarmer und halliger Raum), (c) 3 Solomusikstücke, (d) 5 Spieler und (e) 2 Wiederholungen. Die Stücke haben eine Länge von ca. 30 sek. und enthalten nur wenige polyphone Stellen. Mit dieser Datenbasis wurden ebenfalls Experimente zur subjektiven Qualitätsbeurteilung von Instrumenten durchgeführt, um die Urteile von Hörern und instrumentell ermittelte Maße in Beziehung setzen zu können. Die HMM-basierte Identifikation eines Instruments aus einer Gruppe von 10
gleichartigen Instrumenten liefert für Gitarren eine Erkennungsrate von ca. 99%, für die Identifikation einer Geige aus zehn Geigen 96%.
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Simulation des vibroakustischen Verhaltens einer Geige mit Hilfe von Finite-Elemente- und Boundary-Elemente-Methoden [DAGA 2008 (Dresden)]
K. Hoge, U. Feldmann, W.-C. von Karstedt and O. von Estorff
[A]
Der heutige Geigenbau gründet hauptsächlich auf Tradition und Handwerk, wobei die Meinungsbildung über die Güte eines Instruments vor allem auf subjektive Faktoren zurückzuführen ist. Mit der Entwicklung leistungsfähiger Rechenanlagen und -programme besteht seit einiger Zeit die Möglichkeit, auch numerische Berechnungsmethoden beim Instrumentenbau einzusetzen. Diese ermöglichen schon in einem sehr frühen Entwurfsstadium grundlegende Parameter zu bestimmen und physikalische Zusammenhänge gezielt zu erforschen.
In dem gegenwärtigen Beitrag soll die Simulation der vibroakustischen Eigenschaften einer Mustergeige mittels gekoppelter Finite-Elemente- und Boundary-Elemente-Methoden vorgestellt werden. Dabei wird bewusst der Einfluss des Spielers vernachlässigt und an übliche Herangehensweisen der Geigenbauer angeknüpft.
Eine gängige Untersuchungsmethode ist die Ermittlung von Übertragungsfunktionen. Als Eingang in das System dienen hier die auf den Steg wirkenden Kräfte (durch Impulshammeranregung des Stegs, sowie Zupf- und Streichanregung der Saiten) und als Ausgangssignal fungiert der Schalldruck an drei Positionen auf einer Kugeloberfläche (Radius 1 m) über dem Stegmittelpunkt. Diese Übertragungsfunktionen wurden sowohl berechnet als auch im Rahmen von Messungen am Institut für Musikinstrumentenbau Zwota, ermittelt. Ziel der Untersuchungen ist es, ein validiertes numerisches Modell zu erarbeiten, mit dem zukünftig die Einflüsse z.B. der verwendeten Materialien, der Vorspannungskräfte oder der Wanddicken effizient untersucht werden können.
Fellah, M.
-
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.
Fellah, Z.E.A.
-
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.
-
The dynamic acoustic radiation force on cylinders: theory and simulations [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
F.G. Mitri, S. Chen, Z.E.A. Fellah, P. Trompette and J.Y. Chapelon
[A]
The theory of the dynamic radiation force Yd experienced by an infinite cylinder is presented. Analytical solutions of the equations for the dynamic radiation force are derived. The equations enable analytical radiation force dependencies on the acoustic field and medium parameters. The case of compressional and shear waves absorption in the solid material of the cylinder is also discussed. The results of numerical calculations are presented, indicating the ways in which the form of the frequency dependence of the dynamic radiation force function Yd for cylindrical targets is affected by variations in the material parameters of the cylinder. The case of lossless and lossy materials is considered. The results are of interest in view of the dynamic radiation force to determine the vibrating velocity of a cylinder immersed in water or embedded in any lossy medium in order to determine its local visco-elastic parameters.
Fellner, M.
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Visualisierung von akustischen Mess- und Analyseergebnissen durch interaktive 3D-Darstellung [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
M. Fellner and M. Pflüger
[A]
Um die Abstrahlung von Schallquellen, wie beispielsweise Fahrzeugen, Flugzeugen oder industriellen Maschinen, effizient reduzieren zu können, werden unterschiedliche Arten von akustischen Messungen durchgeführt. Es handelt sich dabei sowohl um Luft- als auch um Körperschallmessungen. Aus diesen Messungen ergeben sich verschiedenste Datenmaterialien, die sich sowohl in der Formatierung als auch in der analytischen Aussage unterscheiden. Eine bislang nicht gelöste Aufgabenstellung besteht darin, diese Daten gesammelt weiter zu verarbeiten und auf einer einheitlichen Plattform zu vereinen. Zu diesem Thema werden verschiedene Lösungsmöglichkeiten untersucht. Es werden Möglichkeiten für eine interaktive 3D-Visualisierung gemessener akustischer Signale aufgezeigt, mit dem Ziel, die Ergenbisse besser vergleichend analysieren zu können. Mit den vorgestellten computerunterstützten Darstellungsmethoden soll ein rascheres Verständnis der meist sehr komplexen Zusammenhänge zwischen akustischen Ursachen und Wirkungen erreicht werden.
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Measurements of room acoustic parameters in auditoriums by simulating the audience by molton cloth [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Birnstingl, M. Fellner and F. Graf
[A]
Until now several measurements of room acoustic parameters have been published, where concert halls with and without audience have been measured. Hidaka/Nishishara/Beranek (JASA 2001) and Lorenz/Breuer (DAGA 2003) additionally have used a special japanese cloth covering the seats for simulation of the occupied state.
In this poster similar measurements using another cloth named molton are published. This cloth is often used for example in theatre and stage design, it is very easy to get and reasonably priced. Room acoustic measurements are made in auditoriums, music rehearsal rooms and concert halls. Results of the occupied, the unoccupied and the ''audience simulated'' state are compared.
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Zur Akustik im Dom zu St. Stephan in Wien [DAGA 2006 (Braunschweig)]
M. Fellner, F. Graf, G. Graber, J. Egger and T. Rohde
[A]
Akustik und Aufführungspraxis im Dom zu St. Stephan erfuhren im Laufe der Geschichte einige Veränderungen, die u.a. durch verschiedene musik- und baugeschichtliche Aspekte geprägt sind. Dies führte dazu, dass sich der Liturgiemusizierplatz heute im Friedrichsschiff nahe der Rieger-Orgel befindet. In der Regel ist bei Konzerten der Platz für Chor und Orchester ebenfalls im Friedrichsschiff vorgesehen. Selten wird bei Konzerten vor dem Volksaltar musiziert. Bei kleineren Konzerten ohne Orgel wird auch im Wr. Neustädterschiff musiziert.
Die akustische Situation im Friedrichsschiff ist insofern problematisch, als die Schallabstrahlung sowohl für die Ausführenden als auch für die Zuhörenden durch die räumliche Anordnung zu einer ungünstigen Hörsituation führt, da die Klangausbreitung durch Säulen u.ä. stark beeinflusst wird. Dadurch wird sowohl die subjektive Wahrnehmung von Chor, Orchester und Solisten während des Musizierens als auch das Klangerlebnis der Zuhörenden mitunter stark beeinträchtigt.
Dir vorgestellten Arbeiten dienten zur wissenschaftlichen Bearbeitung und Dokumentation der gegenwärtigen akustischen Situation im Dom zu St. Stephan, in dem die wissenschaftlichen Grundlagen für eine Verbesserung der akustischen Situation im Dom erarbeitet wurden. Dazu gehört u.a. die Erhebung der verschiedenen Anforderungen sowie eine umfassende musikalisch-akustisch-technische Bestandsaufnahme zur Erfassung der Feinstruktur des Schallfeldes. Dazu wurde ein eigenes Visualisierungs-Tool zum visuellen Vergleich der großen Datenmengen entwickelt. Die Elektroakustik wurde im Projekt nicht betrachtet.
Mit Hilfe von akustischen Simulationen wurden Möglichkeiten zur Optimierung der Musizier- und Hörsituation im Dom zu St. Stephan erarbeitet, insbesondere die Musiziersituation im Friedrichschiff.
Ziel war die Untersuchung von Maßnahmen für eine bessere Klangabstrahlung. Dazu wurden vorwiegend unterschiedliche Varianten von Podestformen und Podestaufstellungen untersucht.
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Die Nachhallakustik großer langgestreckter Räume [DAGA 2006 (Braunschweig)]
G. Graber, P. Gutmann, M. Fellner, F. Graf, T. Rohde and J. Egger
[A]
Im Rahmen des Projekts 'Zur Akustik des Doms zu St. Stephan in Wien' wurden umfangreiche raumakustische Messungen durchgeführt. Für die im Projekt notwendige ortsabhängige Darstellung der unterschiedlichen akustischen Parameter wurde eigens ein Visualisierungstool entwickelt.
Bei der ortsabhängigen Darstellung der Nahhallzeit ist aufgefallen, dass diese nicht wie erwartet mehr oder weniger im gesamten Kirchenschiff konstant ist - so wie es auch die erste raumakustische Simulation vermuten ließ - sondern dass mit zunehmender Entfernung von der Schallquelle ein gleichmäßiges Ansteigen der Nachhallzeit zu beobachten war. Der Vortrag zeigt mit den umfangreichen Möglichkeiten des Visualisierungstools wie dieses Phänomen zustande kommt und erklärt werden kann.
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Vibroakustisches System zur automatischen Bestimmung der Achszahl von vorbeifahrenden Kraftfahrzeugen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
H. Rainer, M. Fellner, B. Rettenbacher, H. Wenzel and G. Gutenbrunner
[A]
In diesem Beitrag werden die Grundlagen für ein System
zur automatischen Bestimmung der Achszahl von vorbeifahrenden
Kraftfahrzeugen im höherrangigen Straßennetz mittels vibroakustischer
Messmethoden erarbeitet. Die Fahrbahnvibrationen, hervorgerufen durch
vorbeifahrende Kraftfahrzeuge, stellen eine überaus wichtige physikalische
Messgröße dar. Diese Vibrationen werden als Informationsquelle angesehen,
deren Charakteristik von der Achszahl und weiteren fahrzeugspezifischen
Merkmalen wie etwa der Achslast geprägt wird. Für die Messungen wurde ein Laservibrometer als Sensor
verwendet, dass den enormen Vorteil einer berührungslosen Messung in sich birgt.
Die Messung selbst erfolgt von Überkopfbrücken aus, kann auch im mehrspurigen Betrieb durchgeführt werden und führt damit zu keiner Beeinträchtigung des Verkehrsflusses. Zusätzlich zum Laservibrometer wurden seismische Beschleunigungsaufnehmer am
Fahrbahnrand positioniert und die Messergebnisse der beiden unterschiedlichen
Sensortypen am Beispiel von unterschiedlichen Fahrbahnkonstruktionen (Asphalt- und Betondecke) zu validieren.
Die sichere Identifizierung der Achsfolge des Schwerverkehrs kann zur Komplettierung von Daten bezüglich der Zusammensetzung des Verkehrs in einem Untersuchungsstreckenabschnitt dienen und liefert somit Basismaterial für Studien über die Verursachung von z.B. Lärmimmission durch die Interaktion Reifen-Fahrbahn.
Fels, J.
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Zur Berechnung psychoakustischer Größen mehrerer Schallquellen [DAGA 2002 (Bochum)]
M. Klemenz and J. Fels
[A]
Die Lästigkeit eines Geräuschs lässt sich zwar nicht hinreichend, aber zumindest näherungsweise durch psychoakustische Größen beschreiben, z.B. durch Lautheit, Schärfe, Rauigkeit und Tonhaltigkeit, wobei diese Größen nur die physikalisch messbare, nicht aber die kognitive Dimension eines Geräuschs repräsentieren. Eine wichtige Frage ist hierbei, wie sich diese Größen bei einer Ansammlung mehrerer Signale verhalten. So ist zu klären, ob für die Addition zweier Mono-Signale mit gleicher Lautheit, aber z.B. unterschiedlicher Schärfe ein Erwartungswert für die Gesamtschärfe formuliert werden kann. In diesem Zusammenhang wurden Simulationen mit einer Vielzahl von synthetischen stationären Geräuschen durchgeführt. Die Ergebnisse lassen sich in vielen Fällen anhand von signaltheoretischen Parametern erklären. Ebenso wurden Hörversuche durchgeführt, um den Einfluss der räumlichen Position zu diskutieren. So können zwei eng nebeneinander liegende Quellen noch als Mono-Summensignal aufgefasst werden; bei größeren Positionsunterschieden ist jedoch zu erwarten, dass die Gesamtlästigkeit eher anhand der Einzelsignale beurteilt wird.
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Ermittlung von geometrischen Daten für die Entwicklung von Kinderkunstköpfen [DAGA 2003 (Aachen)]
J. Fels
[A]
Zusammenhänge zwischen dem kindlichen Wachstum und den für das räumliche Hören maßgeblichen Außenohrübertragungsfunktionen wurden bislang nur unzureichend untersucht. Dadurch bestehen Unsicherheiten bei audiologischen Untersuchungen sowie in der klinischen Anwendung kopfbezogener Verfahren bis hin zur Hörgeräteanpassung. Ein Problem stellt die Erfassung der Kopfabmessungen kleiner Kinder dar. Mit einem photogrammetrischem System wurden die zur Rekonstruktion eines Kunstkopfes notwendigen Maße mittels Stereo-Fotos von Kindern verschiedenen Alters entnommen. Ziele dieser Studie sind die Messung und die Berechnung von Außenohrübertragungsfunktionen auf Grundlage einer Geometriedatenbank der Kopfabmessungen von Kindern unterschiedlichen Alters, die Auswertung hinsichtlich unterschiedlicher Altersgruppen und somit die Schaffung von Grundlagen für einen oder mehrere Kinderkunstköpfe. In diesem Beitrag werden erste Ergebnisse vorgestellt.
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How do Head-Related Transfer Functions of Children depend on Growth? [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J. Fels
[A]
In many standards for development and measurement of hearing aids (for example DIN EN 60 118) an artificial head is used. This artificial head (KEMAR), however, is based on anthropometrical data of adult heads.
Head-related transfer functions (HRTF) of children differ from adult ones. Consequently, there are still uncertainties in the development of dummy heads and proper hearing aids for children.
On the DAGA'03 a system has been introduced which makes possible to obtain the HRTF even for very young children with the use of a photogrammetrical system and the calculation of the HRTF with BEM out of CAD-Models. Very first results showed that there is a big difference between HRTFs of infants and of adults. Even a scaled adult head yields big differences in the HRTF in comparison to an infant or child.
The geometrical data needed for the CAD-Models have been optimised for children producing a database that allows statistical analysis of different groups of ages. Hence, corresponding heads can be created and computed.
The results will be presented and discussed.
-
Wachstumsabhängigkeit der HRTF: Parameterstudien von Kopfgeometrien [DAGA 2005 (München)]
J. Fels
[A]
In vielen Bereichen werden heutzutage Kunstköpfe eingesetzt. So werden zum Beispiel für die Messung und Entwicklung von Hörgeräten die Außenohrübertragungseigenschaften immer wichtiger. Eines der wichtigsten Merkmale für die Ortung von Schallquellen ist die ''Interaural Time Difference'' (ITD) - dieses Merkmal ist stark abhängig von der Kopfgröße.
In einigen Untersuchungen hat sich gezeigt, dass es bei Kopfgeometrien von Erwachsenen zahlreiche individuelle Unterschiede gibt. Viel gravierender, auch im Hinblick auf die HRTF, ITD und weitere akustische Merkmale sind allerdings Unterschiede in den geometrischen Daten von Kinderköpfen unterschiedlichen Alters. Auf der letzten DAGA wurde gezeigt, dass die HRTF eines Kleinkindes und auch von Kindern im Kindergartenalter erheblich in ihrer Struktur von einer typischen Erwachsenen-HRTF abweichen. Zahlreiche Kopfgeometrien für ein parametrisches Modell, welches sowohl für Kinder als auch für Erwachsene geeignet ist, sind in einer Datenbank erfasst worden. Auf der Basis dieser Datenbank mit Kopfgeometrien von 6-Monate alten Kindern bis hin zum Erwachsenenalter wird der Einfluss verschiedener Parameter untersucht.
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Untersuchungen zum Einfluss des Wachstums der Pinna auf die HRTF [DAGA 2006 (Braunschweig)]
J. Fels
[A]
Im Laufe des Wachstums vom Kleinkind bis ins hohe Alter ändert sich das Ohr in seiner Größe und Form kontinuierlich. Auf der DAGA 2005 wurden die wichtigsten Parameter, die einen Kopf und Torso beschreiben, auf ihre Auswirkung auf die Außenohrübertragungsfunktion (Head-Related Transfer Function - HRTF) hin untersucht. Dabei stellten sich einige Parameter als sehr signifikant heraus - andere Parameter zeigten aber nur wenig Einfluss auf die HRTF.
In diesem Beitrag wird der Einfluss speziell der Ohrmuschel näher diskutiert. Anhand eines parametrischen Modells wird der Einfluss von Ohrlänge und -breite, die Breite, Länge und Tiefe der Cavum Conchae, sowie der Winkel des Ohres zum Kopf untersucht. Die Maße der Ohrparameter variieren hierbei von Daten von sechs Monate alten Kindern bis hin zu Daten von 18-Jährigen. Der Einfluss der einzelnen Ohrparameter auf die HRTF und somit auch auf das binaurale Hören wird mittels Simulation mit der Boundary Element Methode berechnet.
Des Weiteren wird der Einfluss der geometrischen Daten auf die ITD (interaural time difference) und auf die ILD (interaural level difference) näher beleuchtet. Anhand der gewonnenen Erkenntnisse ist es nun möglich, bei der zukünftigen Entwicklung von Kinderkunstköpfen oder auch Erwachsenenkunstköpfen auf besonders wichtige geometrische Daten gezielt Rücksicht zu nehmen.
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Kann man in Klassenräumen mit Kunstköpfen messen? [DAGA 2007 (Stuttgart)]
M. Vorländer, J. Fels, D. Schröder and T. Lentz
[A]
Zur Bewertung der akustischen Qualität von Klassenräumen sind mehrere Ansätze, die über die Angabe der Nachhallzeit und des Störpegels, hinausgehen, im Gespräch. Bei der Diskussion der akustischen Planung und Verbesserung von Klassenräumen müssen die Wahl der Lehrsituation und die Art der Kommunikation (Frontalunterricht oder Kleingruppenarbeit) berücksichtigt werden. Aus akustischer Sicht ist dabei die Sprachwahrnehmung unter Störschall und Nachhall relevant, und zwar unter verschiedenen Bedingungen der räumlichen Konfigurationen von Sprecher und Störquellen. Die einzig konsequente Vorgehensweise besteht in der Aufnahme und Bewertung der binauralen raumakustischen Situation. Es werden experimentelle und numerische Untersuchungen zum Einfluss spezifischer HRTF von Schulkindern und Erwachsenen vorgestellt. Ziel dieser Arbeit ist die Klärung der Frage, ob die heute verfügbaren (erwachsenen) Standard-Kunstköpfe überhaupt für Untersuchungen in Klassenräumen sinnvoll verwendbar sind.
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Untersuchungen zu Gehörgangsimpedanzen bei Kindern und Erwachsenen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
J. Fels, L. Feickert and J. Paprotny
[A]
Für die Messung und Entwicklung von Hörgeräten werden so genannte Kuppler verwendet. Messungen an diesen Kupplern sollen im Idealfall die gleichen Messergebnisse liefern, wie Messungen am Ohrkanaleingang. Für Erwachsenen gibt es standardisierte Kuppler, die für Anpassmessungen von Hörgeräten geeignet sind. Für Kinder gibt es dort bislang keine geeignete Lösung.
Um für Kinderohren adäquate Kuppler entwickeln zu können, ist die Kenntnis von Gehörgangsimpedanzen und -volumina nötig. In diesem Beitrag werden Verfahren vorgestellt, um Gehörgangimpedanzen von Kleinkindern wie auch Erwachsenen messtechnisch und durch Simulation bestimmen zu können.
Der messtechnische Ansatz besteht hierbei aus einer Messung mit einer Impedanzmesssonde am Ohrkanaleingang. Für die Simulation der Gehörgangsimpedanz wird die Geometrie der Gehörgänge aus CT-Daten gewonnen, aus denen dann CAD-Modelle erstellt werden, mit denen eine Simulation möglich ist. Erste Ergebnisse werden vorgestellt.
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Neue Kunstköpfe [DAGA 2008 (Dresden)]
M. Vorländer and J. Fels
[A]
Standardisierte Kunstköpfe sind ein unverzichtbares Werkzeug zur Charakterisierung der binauralen Übertragung aus dem Schallfeld in den Gehörgang bzw. an das Trommelfell. Auf Grundlage der Kopfgeometrie in IEC TR 959, ursprünglich für Untersuchungen an Hörgeräten konzipiert, wurden in den letzten Jahren zahlreiche andere Anwendungen entwickelt, wie beispielsweise in der Raumakustik, dem Produkt Sound-Design und der Telekommunikation. Nun ist seit einiger Zeit bekannt, dass a) Standard-Kunstköpfe speziellen Abhörköpfen in Bezug auf die Qualität des räumlichen Hörens unterlegen sind, und b) die Köpfe nicht mit den Abmessungen einer mittleren Population im Einklang sind (die Standard-Köpfe sind zu klein).
In diesem Beitrag wird von einer Bestandsaufnahme ausgehend eine Planung entwickelt, mit welcher eine neue internationale Kunstkopf-Norm geschaffen werden kann. Dies umfasst eine bessere Abbildung einer Population von Erwachsenen, aber auch neue Ansätze wie Kinder-Kunstköpfe zur Messung und Anpassung von Hörgeräten und zur Messung der Akustik von Klassenräumen.
Felscher-Suhr, U.
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Beeinflussung der Wirksamkeit von Schallschutzmaßnahmen durch visuelle und psychologische Faktoren [DAGA 2000 (Oldenburg)]
U. Felscher-Suhr and D. Schreckenberg
[A]
In der Lärmwirkungsforschung gilt die Erkenntnis als gesichert, dass nur ein relativ geringer Teil der Reaktionsvarianz durch physikalisch beschreibbare Aspekte der akustischen Belastungssituation bestimmt wird. Für die Praxis der Lärmbekämpfung bedeutet dies, dass die ausschließliche Orientierung an Pegelminderungen noch keine gesicherte Aussage darüber gestattet, ob die ergriffenen Maßnahmen langfristig auch Lärmwirkungen beim Menschen reduzieren. Um weitere Einflussfaktoren auf diese langfristige Wirkung identifizieren zu können, wurde in einem ersten Schritt die Literatur dahingehend ausgewertet, welche Einflüsse akustischer und nicht-akustischer Faktoren unter statischen Bedingungen und bei Veränderungen durch Lärmschutzmaßnahmen zu erwarten sind. In einem zweiten Schritt fließen die Ergebnisse dieser Literaturauswertung in ein Labor-Experiment ein, in dem lärmbetroffene Personen, die derzeit in ihrem Wohngebiet keinen Lärmschutz genießen, Fotos und Geräusche aus ihrem Wohngebiet beurteilen. Die Wohngebiete werden so ausgewählt, dass sie sich hinsichtlich ihrer visuellen Qualität unterscheiden. Diese Unterscheidung wird mittels eines Beurteilungsinstruments von unabhängigen Beobachtern vorgenommen. Die zu beurteilenden Fotos enthalten nachträglich einmontierte Lärmschutzwände, die verschieden gestaltet sind. Die Geräusche sind so verändert, wie es der Wirkung der entsprechenden Schallschutzmaßnahme entspricht. Zusätzlich werden die Untersuchungspersonen aufgefordert, sich verschiedene Szenarien, wie sie im Alltag auftreten können, vorzustellen und dahingehend zu beurteilen, inwiefern sie sich dabei durch die aktuelle Lärmsituation beeinträchtigt fühlen. Die Wahlmöglichkeiten der Untersuchungspersonen hinsichtlich der Gestaltung der Schallschutzmauer werden variiert. Es wird erwartet, dass (a) die Art der Lärmschutzwand und (b) das Ausmaß der Wahlmöglichkeit bzgl. der implementierten Lärmschutzwand unabhängig von der tatsächlich erzielten Lärmreduktion einen Einfluss auf das Lärmbelästigungsurteil hat.
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Vergleich unterschiedlicher Antwortformate zur Erhebung der Lärmbelästigung [DAGA 2000 (Oldenburg)]
D. Schreckenberg and U. Felscher-Suhr
[A]
In einer repräsentativen Befragung in Baden-Württemberg wurde bei 3005 Befragten die Lärmbelästi-gung hinsichtlich Frageformulierung und Antwortformats gemäß der Vereinbarungen der International Commission on the Biological Effects of Noise (ICBEN) erhoben. Dazu gehört die Verwendung einer fünfstufigen, äquidistanten Antwortskala zur Erfassung des Ausmaßes der Lärmbelästigung (= ICBEN-Skala). Damit die Daten dieser Untersuchung mit bundesdeutschen Lärmbelästigungsdaten verglichen werden können, wurde bei einem Teil der Befragten (n= 1000) die Lärmbelästigung zusätzlich auch mit einer dreistufigen Antwortskala (IPOS-Skala) erfaßt. Diese wurde in den vergangenen Jahren in den Unter-suchungen zur Lärmbelästigung in der bundesdeutschen Bevölkerung im Auftrag des Umweltbundes-amtes verwendet. Um eine Zuordnungsregel für die Transformation der fünfstufigen ICBEN-Skala in ein der IPOS-Skala entsprechendes dreistufiges Antwortformat zu finden, wurde folgendes Vorgehen gewählt: - Zunächst wurde die Antwortverteilungen bei den beiden verwendeten Skalen einander gegenüberge-stellt. - Anschließend wurde aus den Antwortverteilungen eine Transformationsregel zur Überführung der ICBEN-Skala in eine dreistufige Skala herausgearbeitet. - Schließlich wurde die auf drei Stufen transformierte ICBEN-Skala hinsichtlich der Anpassungsgüte an die IPOS-Skala überprüft und mit der Anpassungsgüte alternativer Transformationen verglichen. Somit konnte eine Transformationsregel gefunden werden, die die ICBEN-Skala gut an die IPOS-Skala anpaßt. Allerdings zeigen die Daten auch, welcher Informationsverlust sich bei der Verwendung eines im Vergleich zur ICBEN-Skala weniger differenzierten Antwortformats ergibt. Für künftige Untersuchungen wird daher die Erhebung der Lärmbelästigung nach Vereinbarung der ICBEN inklu-sive Verwendung der fünfstufigen ICBEN-Skala empfohlen. Dafür spricht, neben der in Skalenexpe-rimenten überprüften metrischen Eigenschaften der ICBEN-Skala die internationale Vergleichbarkeit von nach ICBEN-Standard erhobenen Lärmbelästigungsdaten.
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Vertrauensbildung als flankierende Maßnahme zur Lärmbelästigungsminderung? Ein Vorschlag für eine interdisziplinäre Umsetzung in der Praxis [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
U. Felscher-Suhr, D. Schreckenberg, R. Schümer and U. Möhler
[A]
Verschiedene Studien zur Wirkung von Lärm auf den Menschen kommen zu dem Ergebnis, dass das Ausmaß der Lärmbelästigung u.a. auch davon abhängt, wie sehr die Lärmbetroffenen davon überzeugt sind, dass die Lärmverantwortlichen alles tun, um ihre Belastung so gering wie möglich zu halten. Dieser Sachverhalt wird in der englischsprachigen Literatur als ''misfeasance'' (Misstrauen) bezeichnet. Im deutschsprachigen Raum wird derselbe Effekt häufig positiv mit ''Vertrauen in die Verantwortlichen'' beschrieben. Eine eigene Untersuchung zur Lärmbelästigung der Bevölkerung Baden-Württembergs hat gezeigt, dass neben dem Ausmaß an Vertrauen auch die Art der Maßnahmen, die die Lärmbetroffenen ergreifen, um die Lärmsituation zu bewältigen, mit höherer oder geringerer Lärmbelästigung einhergehen. Es lassen sich langfristig-strategische Maßnahmen (Engagement in Bürgerinitiativen u.ä. ) von kurzfristig wirkungsbezogenen Maßnahmen (Fenster schliessen, lauter sprechen u.ä.) unterscheiden, wobei die ersten mit positiv, die zweiten negativ mit der Lärmbelästigung korreliert sind. Ansätze zur Bürgerbeteiligung bei der Umsetzung von Lärmminderungsmaßnahmen zeigen, dass die Anwohner nicht zwangsläufig diejenigen Vorschläge präferieren, die aus akustischer Sicht die wirksamsten sind. Um Lärmminderung möglichst effektiv zu gestalten, d.h. bei so geringen Kosten wie möglich die Lärmbelästigung maximal zu reduzieren wird ein interdisziplinärer Ansatz vorgeschlagen, der die oben genannten Aspekte integriert und der in der Praxis der Lärmminderung angewandt werden kann.
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Befragungen als Hilfsmittel bei der Aufstellung von Lärmminderungsplänen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
U. Möhler, U. Felscher-Suhr and R. Wieringer
[A]
Die Landeshauptstadt München stellt derzeit in einer Pilotuntersuchung für ein Teilgebiet einen Lärmminde-rungsplan auf. Vor der Aufstellung des Maßnahmenplanes wurde im Pilotgebiet eine Befragung bei ca. 300 An-wohnern durchgeführt, um Informationen über das Ausmaß der Lärmbelastung im Gebiet und um eine Einschät-zung der Wirksamkeit möglicher Schallschutzmaßnahmen zu erhalten. Durch die Befragung ergaben sich wert-volle Hinweise auf die Störwirkung einzelner Lärmquellen im Gebiet; bei der Einschätzung von Schallschutz-maßnahmen zeigte sich teilweise ein deutlicher Unterschied zwischen der akustisch ermittelten Pegelminderung und der von den Befragten subjektiv erwarteten Auswirkung der Maßnahmen.
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Wird die Wirksamkeit von Schallschutzmaßnahmen durch nicht-akustische Faktoren beeinflusst? [DAGA 2002 (Bochum)]
U. Felscher-Suhr and R. Höger
[A]
Die Praxis der Lärmbekämpfung hat schon vielfach gezeigt, dass bei der Implementierung von Lärmschutzmaßnahmen eine alleinige Orientierung an Pegelminderungen noch keine sichere Aussage darüber gestattet, ob die ergriffene Maßnahme langfristig auch eine Wirkung im Sinne einer Reduktion der erlebten Belästigung zeigt. Um zukünftig Lärmminderungsmaßnahmen in diesem Sinne wirkungsgerechter gestalten zu können, wurde im Rahmen eines Laborexperiments geprüft, ob ausgewählte nicht-akustische Faktoren einen Einfluss auf die Wirksamkeit von Schallschutzwänden haben. Dazu wurden 92 lärmbetroffene Bürger/innen der Stadt Bochum gebeten, ihre Lärmbelästigung, so wie sie sie zu Hause in verschiedenen Alltagssituationen erleben, einzuschätzen. Gleichzeitig wurde den Probanden der in ihrem Wohngebiet aufgenommene Straßenverkehrslärm über Lautsprecher eingespielt. Im nächsten Schritt wurde dieselbe Situation nach virtueller Errichtung einer Schallschutzwand mit geminderten Schallpegeln dargeboten. Eine Subgruppe an Probanden konnte die zu errichtende Schallschutzwand aus einer vorbereiteten Broschüre mit Abbildungen und Erläuterungen auswählen. Eine weitere Subgruppe erhielt die so ausgewählte Wand des Vorgängers gezeigt, während eine letzte Subgruppe eine Standardwand aus Beton dargeboten bekam. So wurden die nicht akustischen Faktoren ''Partizipation'' sowie ''Art der Schallschutzwand'' variiert und im Hinblick auf eine mögliche Beeinflussung der erlebten Belästigungsreduktion geprüft. Zusätzlich wurde die Höhe der Wand und damit die Minderungsleistung in zwei Stufen dargeboten, um zu prüfen, ob das Ausmaß an Schallpegelreduktion ebenfalls einen Einfluss auf die Belästigungsminderung hat. Die Ergebnisse zeigen einen klaren Effekt der Wandhöhe sowie eine tendenzielle Wirkung des Partizipationsfaktors, während die Art der Schallschutzwand hier keinen nennnenswerten Einfluss auf die belästigungsreduzierende Wirkung hat.
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Auswirkungen von Fluglärm auf das Sozial- und Kommunikationsverhalten betroffener Anwohner [DAGA 2002 (Bochum)]
I. Schmaus, R. Höger, U. Felscher-Suhr and D. Schreckenberg
[A]
Im Rahmen einer Machbarkeitsstudie zu Fluglärmwirkungen am Frankfurter Flughafen wird die Beziehung zwischen physikalischen Belastungen und verschiedenen Aspekten interpersonellen Verhaltens untersucht. Hierzu werden für drei Teilprojekte Beobachtungs- sowie Befragungs- instrumente entwickelt und auf Anwendbarkeit und Messgenauigkeit im Feld geprüft. In der sozialpsychologischen Literatur werden Befunde berichtet, wonach Lärm die Aggressions- bereitschaft erhöht und die Auftretenswahrscheinlichkeit prosozialen Verhaltens verringert. Größtenteils stammen diese Ergebnisse aus Laborexperimenten und standen nicht im Zusammenhang mit Fluglärm. Im ersten Teilprojekt werden Art und Häufigkeit prosozialen als auch aggressiven Verhaltens von Schulkindern unterschiedlich lärmbelasteter, aber ansonsten vergleichbarer Schulen verglichen. Im zweiten Teilprojekt soll der Einfluss von Fluglärm auf die nachbarschaftliche Kommunikation und Interaktion ermittelt werden. Vereinzelte Befunde weisen darauf hin, dass in dichter besiedelten und stärker befahrenen Straßenzügen eine größere nachbarschaftliche Distanz besteht. Im Zusammenhang mit Fluglärm interessiert neben der Distanz-Nähe-Problematik auch das Auftreten von Kommunikationsstörungen bei aktuellen Überflugereignissen sowie deren kurz- und längerfristige Auswirkungen auf die sozial-interaktive Struktur des Wohngebiets. Im letzten Teilprojekt wird die Bedeutung von fluglärmbedingten Kommunikationsstörungen für die Kommunikation und Interaktion zwischen Kleinkind und Aufsichtsperson untersucht. Neben Art, Dauer und Auftretenshäufigkeit von Kommunikationsanlässen wird die prosodische Struktur der Sprache analysiert, um lärmbedingte Veränderungen des Sprechens zu identifizieren. Im vorliegenden Beitrag wird über den Stand der Untersuchungen, das Untersuchungsdesign sowie Probleme bei der Auswahl der Untersuchungsgebiete berichtet.
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Tageszeitsbezogene Belästigung durch Straßen- und Schienenverkehrslärm - Methode und empirische Ergebnisse [DAGA 2005 (München)]
U. Felscher-Suhr, D. Schreckenberg and U. Möhler
[A]
Mit den tagesperiodisch variierenden Aktivitäten ändert sich das Bedürfnis nach Ruhe bzw. die Empfindlichkeit gegenüber der Einwirkung von Umweltgeräuschen. Gewichtungen der Tageszeit, wie sie z.B. in den USA (Pegelmaß Ldn) üblich oder im europäischen Pegelmaß Lden verankert sind, entsprechen eher normativen Setzungen als empirischen Forschungsergebnissen. In einer Querschnitts-Felduntersuchung wurde im Rahmen des BMbF-Forschungsverbunds ''Leiser Verkehr'' geprüft, inwiefern sich Lärmbelästigungsurteile von Anwohnern von Straßen- und Schienenverkehrsgebieten (N= 1127) im Tagesgang unterscheiden. Um diese retrospektiv erfassten Daten zu validieren, und um die tatsächliche akustische Belastung den Stundenurteilen gegenüber zu stellen, schloss sich ergänzend an die Befragungsstudie eine weitere Erhebung an einer Teilstichprobe (n= 131) an: Mittels tragbarer Datenerfassungsgeräte sollten Lärmbelästigungsurteile sowie aktuell ausgeübte Tätigkeiten stündlich an vier aufeinanderfolgeden Tagen angegeben werden. Zugleich wurden Messungen an gebietsrepräsentativen Messpunkten vorgenommen und darauf aufbauend individuelle Pegel für alle Befragten errechnet. Es zeigten sich quellenspezifische Belästigungsprofile: Die Belästigung durch Straßenverkehrslärm ist am Morgen sowie am frühen Abend erhöht, während die Belästigung durch Schienenverkehrslärm - bei gleichem Pegel - in den Abendstunden ansteigt. Die Fragebogendaten zeigen insgesamt einen glatteren Profilverlauf, während die Daten aus der Vertiefungsstudie vor allem bei Schienenverkehrslärm stärker dem Pegel folgen und einzelne Schallereignisse in das Belästigungsurteil integrieren.
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Lärmbelästigung und Lebensqualität im Umfeld des Frankfurter Flughafens [DAGA 2007 (Stuttgart)]
D. Schreckenberg, U. Felscher-Suhr and M. Meis
[A]
Im Zug der Ausbauplanungen des Frankfurter Flughafens wurden die Auswirkungen von Flugverkehrsgeräuschen auf Belästigung, Wohn-, und Umweltqualität sowie gesundheitsbezogener Lebensqualität im Umfeld des Frankfurter Flughafens untersucht. Die Feldstudie wurde im Auftrag des Regionalen Dialogforums Flughafen Frankfurt durchgeführt. Zu den untersuchten Fragestellungen zählen die Auswirkungen des Fluglärms auf diese Variablenkomplexe im Sinne von Dosis-Wirkungs-Beziehungen; der Einfluss des Berechnungsverfahrens (100/100-Methode vs. Realverteilung) auf die Pegel-Belästigungsbeziehung; die Identifikation lärmsensibler Tageszeiten und die Erwartungen zum Flughafenausbau.
2312 Anwohner des Frankfurter Flughafens wurden im Zeitraum April bis Jahresende 2005 in persönlichen Interviews zu ihren Wohn- und Lebensbedingungen befragt. Ein Teilsample von 200 Probanden nahm an einer ''Vertiefungsstudie'' teil, in der vier Tage mehrmals am Tag die Fluglärmbelästigung und jeden Morgen die Schlafqualität protokolliert wurde. Für alle Probanden wurden individuelle Immissionspegel durch Flug-, Straßen- und Schienenverkehrsgeräusche bestimmt.
Es konnten Unterschiede in Abhängigkeit der Flugverkehrsgeräuschbelastung im psychischen Wohlbefinden und dem Beschwerdedruck gefunden werden, die aber nicht im Sinne von Dosis-Wirkungs-Beziehungen zu interpretieren sind. Der nächtliche Fluglärm hingegen beeinflusst pegelabhängig die subjektive Schlafqualität und Einschlafdauer.
Die für die Lärmbelästigung aufgestellte Dosis-Wirkungskurve liegt über der metaanalytisch gewonnenen Dosis-Wirkungskurve von Miedema & Oudshoorn (2001), entspricht aber Ergebnissen neuerer Lärmwirkungsstudien. Eine erhöhte Lärmbelästigung bei gleichem Pegel konnte für Nachtrandzeiten ermittelt werden. Die erwarteten Veränderungen durch den Flughafenausbau hängen eng mit der aktuellen Lebensqualität und der Fluglärmbelästigung zusammen. Je nach verwendetem Berechnungsverfahren unterscheiden sich die Pegel-Belästigungsbeziehungen statistisch signifikant bei allerdings geringer Effektstärke. Insgesamt können beide Verfahren (100/100-Methode vs. Realverteilungsverfahren) nicht als ungeeignet zur Beschreibung von Dosis-Wirkungsbeziehungen verworfen werden.
Fend, C.
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Geräusche von Skateanlagen - Beurteilungshinweise und Lärminderungsmaßnahmen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
A. Wellhöfer and C. Fend
[A]
Durch den Betrieb von Skateanlagen entstehen, ähnlich wie bei anderen Sport- und Freizeitanlagen, oft beträchtliche Geräusche. Damit sie in der Nachbarschaft nicht zu unverträglichen Immissionen führen, sind bereits im Planungsstadium Prognoseberechnungen erforderlich. Das schalltechnische Beratungsbüro ACCON GmbH hat dafür im Auftrag des Bayerischen Landsamtes für Umwelt und mit Finanzierung durch das Bayerische Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz die Geräuschemissionen und -immissionen untersucht. Dazu wurden Messungen an 15 Skateanlagen mit variierenden Einzeleinrichtungen wie Bank, Funbox, Coping Ramp, Minipipe, Olliebox, usw. vorgenommen und deren Emissionskennwerte ermittelt.
Im Rahmen der Untersuchungen hat es sich herauskristallisiert, dass die Skate-Einrichtungen zwei unterschiedlichen Nutzungsarten zuzuordnen sind. Das sind zum einen Einrichtungen, auf denen einzelne abgeschlossene Manöver (einzelner Sprung auf Funbox) ausgeführt werden (Fall 1) und zum anderen Einrichtungen, auf denen ein länger andauerndes Skaten (Fall 2) erfolgt. Dies ist bei der Ermittlung der Ausgangsdaten zur Ausbreitungsrechnung zu berücksichtigen.
Hinsichtlich Lärmminderung wird eine Einschränkung der Nutzergruppe -Inliner- oder Skateboard-FahrerInnen- nicht als sinnvolle Lärmminderungsmaßnahme angesehen. Am Besten sind ausreichende Abstände zur Wohnbebauung. Es gibt aber auch Möglichkeiten der Anordnung, der Bauweise und des Materials von Skate-Einrichtungen sowie organisatorische Maßnahmen, die zu einer Verminderung der Geräusche beitragen.
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Geräusche von Skateanlagen - Messungen, Erhebungen und Auswertung [DAGA 2006 (Braunschweig)]
C. Fend and A. Wellhöfer
[A]
Skateanlagen verursachen erhebliche Geräusche. Damit sie in der Nachbarschaft nicht zu unverträglichen Immissionen führen, sind bereits im Planungsstadium schalltechnische Prognoseberechnungen notwendig. Im Auftrag des Bayerischen Landesamtes für Umwelt und mit Finanzierung durch das Bayerische Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz wurden die Geräuschemissionen und -immissionen untersucht.
Das Untersuchungsvorhaben wird vorgestellt. Zunächst werden die Skateanlagen und deren Nutzer beschrieben sowie die verschiedenen Skate-Einrichtungen und für Skateanlagen spezifische Begriffe erklärt. Die Messungen, Erhebungen und Auswertungen werden erläutert und die ermittelten Emissionskennwerte und deren maßgebliche Einflussgrößen vorgestellt. An Beispielen werden Berechnungen, die auf den ermittelten Emissionsdaten basieren, mit Ergebnissen aus Langzeitmessungen verglichen.
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Geräusche von Trendsportanlagen – Beachvolleyball, Bolzplätze, Inline-Skaterhockey und Streetball [DAGA 2007 (Stuttgart)]
C. Fend and A. Wellhöfer
[A]
Immer wieder entwickeln sich neue Sportarten. Städte und Gemeinden wollen diesen Trends folgen und ihren Jugendlichen entsprechende Sportplätze zur Verfügung stellen. Damit diese Anlagen in der Nachbarschaft nicht zu unverträglichen Immissionen führen, sind bereits im Planungsstadium schalltechnische Prognose-berechnungen notwendig. Häufig gibt es dafür jedoch keine oder nur wenige Angaben zu Geräuschemissionen. Daher wurden im Auftrag des Bayerischen Landesamtes für Umwelt und mit Finanzierung durch das Bayerische Staats-ministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz die Geräuschemissionen für verschiedene Trendsportarten ermittelt.
Das Untersuchungsvorhaben wird vorgestellt. Die Messungen, Erhebungen und Auswertungen werden erläutert und die ermittelten Emissionskennwerte und deren maßgebliche Einflussgrößen diskutiert. Eine Vorgehensweise zur Ermittlung eines effektiven Impuls-haltigkeits-zuschlags KI* wird vorgestellt, die die bei Messungen nach 18. BImSchV in der Praxis auftretenden Schwierigkeiten (kein Impulshaltigkeitszuschlag für die Geräusche der menschlichen Stimme) umgehen kann. Abschließend werden Hinweise für die Beurteilung gegeben und mögliche Lärmschutz-maßnahmen aufgezeigt.
Feneberg, G.
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Telefonieren im Kraftfahrzeug – nicht nur ein akustisches Problem [DAGA 2000 (Oldenburg)]
G. Feneberg
[A]
Im Rahmen einer praxisnahen Untersuchung zur mobilen Kommunikation in Kraft-fahrzeugen wurden insgesamt 16 Produkte folgender Gerätegattungen einem pra-xisnahen vergleichenden Test unterzogen: Mobiltelefone (Handy) am Ohr, portable und schnell zu montierende Freisprechanla-gen mit Anschluß an Zigarettenanzündern sowie fest mit Radio und Antenne instal-lierte Freisprechlösungen mit und ohne Sprachsteuerung (Voice Dial). Ein Schwerpunkt der Untersuchung lag auf der Bewertung der Übertragungsqualität in unterschiedlichen Fahrzeugen bei zunehmenden Fahrgeschwindigkeiten. Diese Tests wurden sowohl in einem Fahrzeug als auch mit simulierten Fahrgeräuschen durchgeführt. Nach der Vorstellung dieser Ergebnisse werden unterschiedliche Mikrofonkonzepte und -abstände zum Fahrer, grundlegende Mängel von verschiede-nen Freisprechern vorwiegend im Duplex Verhalten und spezifische Gesprächssitua-tionen im Fahrzeug und - meist - einem Festtelefon am fernen Ende diskutiert. Weiterhin wurden über die reine Akustik aber auch Aspekte wie der Einfluß der Antennenversorgung auf die Gesprächssituation, die Ablenkung des Fahrers bei ver-schiedenen Wählvorgängen sowie der Grad der Anspannung bei Telefonaten wäh-rend der Fahrt untersucht. Denn neben der oft unbefriedigenden Sprachqualität vie-ler Freisprechlösungen geben gerade die Auswirkungen von Wählen und Telefonie-ren während der Fahrt auf die Fahrsicherheit Anlaß, um nach Verbesserungsmög-lichkeiten zu suchen.
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Aktive Störgeräuschbefreiung für Freisprecheinrichtungen in Kfz [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
G. Feneberg, R. Schirmacher and C. Zerbs
[A]
Vom deutschen Gesetzgeber wird für Fahrer von Kraftfahrzeugen ein Verbot des Betriebs von Mobiltelefonen ''am Ohr'' während der Fahrt angestrebt. Allerdings ist die Sprachverständlichkeit beim Einsatz von Freisprecheinrichtungen oft nicht zufriedenstellend. In diesem Beitrag wird ein Verfahren zur Störgeräuschunterdrückung und damit zur Verbesserung der Sprachverständlichkeit bei motordominierten Fahrzeuginnengeräuschen vorgestellt. Das Schallfeld im Fahrzeuginnenraum besitzt bis zu einer Frequenz von etwa 1 kHz eine ausgeprägte Modenstruktur. Das Innengeräusch wird hier typisch von ganz- und halbzahligen Motorordnungen dominiert. Da kein statistisches Schallfeld vorliegt, ist für diesen Frequenzbereich eine korrelationsbasierende Störgeräuschunterdrückung nicht möglich. Einen Ausweg bietet die aktive Kompensation drehzahlabhängiger Störgeräuschkomponenten mit Verfahren, wie sie bereits zur aktiven Störgeräuschbefreiung im Fahrzeuginnenraum eingesetzt werden. Im Vergleich zur akustischen Störgeräuschbefreiung, die ja möglichst global im gesamten Innenraum wirksam sein soll, ist die hier zu lösende Aufgabe jedoch wesentlich einfacher. Es treten keine elektroakustischen Übertragungsstrecken auf und es sind nur einzelne Mikrofonsignale zu bearbeiten. Damit sind echtzeitfähige Lösungen geringer numerischer Komplexität bis in den kHz-Bereich realisierbar. Weiterhin zielt das vorgestellte Verfahren ausschließlich auf drehzahlabhängige Störgeräusche und ist daher mit beliebigen anderen Verfahren wie z.B. mehrkanaligen, korrelationsbasierenden Ansätzen für höhere Frequenzen kombinierbar. Im Beitrag werden das Verfahren zur drehzahlgesteuerten Störgeräuschbefreiung vorgestellt und der verwendete Algorithmus skizziert. Verschiedene Anwendungen werden aufgezeigt und durch Ergebnisse und Beispiele ergänzt.
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Qualität akustischer Kommunikationssysteme im Einsatz in Call Center und Büros [DAGA 2002 (Bochum)]
G. Feneberg
[A]
Im Rahmen einer Forschungsarbeit für die Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin wird die ergonomische Qualität verschiedener Kommunikationssysteme geprüft. Am Beispiel von Headsets für Call Center und schnurloser Telefone für den Büroeinsatz werden Zwischenergebnisse dieser Arbeit vorgestellt. Insbesondere der Einsatz von sogenannten Headsets (Hör- und Sprechgarnituren) in Call Centern unterliegen sehr unterschiedlichen Anforderungen. Bedingt durch die vergleichsweise lange Tragezeit in einer angespannten Arbeitssituation ist der Tragekomfort neben der akustischen Qualität eine sehr wichtige Beurteilungsgröße. Darüber hinaus spielen raumakustische Gegebenheiten sowie die Anordnung der Arbeitsplätze zueinander eine große Rolle. Im Vortrag werden exemplarisch Headsets und Telefone verschiedener Systeme vorgestellt, die hinsichtlich der Kriterien Sprachübertragungsqualität, Ergonomie und Interaktion mit der akustischen Umgebung gemessen, beurteilt und bewertet wurden. Dabei wird auch die Wechselwirkung zwischen akustischer Qualität und Bedienungsaspekten beleuchtet.
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Rasche auditive Beurteilungsmethode am Beispiel der Klangqualität von portablen CD Spielern [DAGA 2003 (Aachen)]
G. Feneberg
[A]
Im Rahmen von Vergleichsprüfungen an Audio-Geräte-Sets (z.B. CD, MD oder MP3 Spieler) werden in der Regel umfangreiche Hörprüfungen zur Ermittlung der Klangqualität durchgeführt. Der Klang als wichtiges Indiz zur Gesamtqualität wird oft durch die Qualität des beiliegenden Ohrhörers, aber auch durch systembedingte Unzulänglichkeiten begrenzt. Messungen des Frequenzganges oder der Verzerrungen liefern deshalb nur unzureichende Indizien, die mit den subjektiv ermittelten Daten nicht hinreichend korrelieren. Üblich ist deshalb, dass sich Versuchspersonen die Ohrhörer einlegen, eine Reihe von Musikstücken anhören und parallel die Klangqualität bewerten. Diese setzt sich meist aus Klangaspekten (Frequenzgang), Störgeräuschen, Verzerrungen sowie Artefakten durch das verwendete Datenreduktionssystem zusammen, wird aber auch durch die individuelle Form der Pinna und den Sitz geprägt. Vorgestellt wird nun ein ebenfalls subjektives, jedoch zeitlich gestrafftes Verfahren, bei dem kurze künstlich generierte und natürliche Audiosequenzen über einen geeigneten Kunstkopf in einen Rechner eingespielt und Testhörern zur schnellen Beurteilung dargeboten werden. Wichtig hierbei ist die Möglichkeit des raschen Umschaltens zum Vergleich und eine standardisierungsfähige Auswahl von Audio - Testsequenzen. Es werden die Auswahl der Testgeräte, die Ergebnisse beider Methoden gegenübergestellt, verglichen und anschließend die Vor- und Nachteile aufgezeigt.
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Einfluss des Telefon-Übertragungssystems auf das Sprachverstehen von Schwerhörigen [DAGA 2003 (Aachen)]
G. Feneberg and H. Geier
[A]
Moderne Übertragungsverfahren für Sprache verwenden verstärkt Verfahren zur Datenreduktion, insbesondere bei der mobilen Telekommunikation. Eines der effektivsten Verfahren sind die bei der GSM-Übertragung eingesetzten CELP Codec Standards. Zu deren Auslegung wurden u.a. die Eigenschaften des (gesunden) menschlichen Gehörs und psychoakustische Grundlagen herangezogen. Die Fragestellung zur vorgestellten Untersuchung lautete nun, inwieweit auch schwerhörige Menschen mit unterschiedlichen Telefonsystemen gleichwertig telefonieren können. Es wurden hierzu eine digitale Fernsprechverbindung (ISDN) sowie eine Mobiltelefonverbindung (GSM 900 MHz mit Enhanced Full Rate) vergleichend untersucht. Insgesamt 27 Probanden mit normalem Gehör sowie mit unterschiedlichen Arten und Graden von Schwerhörigkeit nahmen an der Untersuchung zur Bestimmung der Sprachverständlichkeit teil. Weiterhin beurteilten die Testpersonen die subjektiv empfundene Sprachqualität. Es werden Methoden, die Durchführung der Untersuchung und die Ergebnisse vorgestellt und diskutiert. Darüber hinaus werden Aspekte zur Kompatibilität von Hörgeräten mit GSM oder DECT Telefonen behandelt.
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Sprachqualität von Mobiltelefonen - welchen Einfluss hat die Gehäuseform? [DAGA 2005 (München)]
G. Feneberg
[A]
Die Gehäuseform moderner Mobiltelefone wird neben den zwei typischen Vertretern ''Riegel'' und Klappgehäuse weiterhin von Modeschwankungen sowie durch Multimedia-Funktionen (Kamera, Spiele, Organizer) beeinflusst.
Bei Untersuchungen an einer Vielzahl von GSM und WCDMA Mobiltelefonen in den vergangenen Jahren für Verbraucherorganisationen wurde durch objektive und subjektive Tests die Sprachqualität vergleichend ermittelt. Hierbei kamen sowohl Standardmessungen wie RLR/SLR (Receiving- und Sending Loudness Rate), Grundgeräuschpegel und Übertragungsfrequenzgänge, als auch sende- und empfangsseitige Hörtests in Ruhe sowie in geräuscherfüllter Umgebung mit echtem Sprachmaterial zur Anwendung. Weiterhin aufgenommen wurden die Bauform der Telefone, der Abstand Mund - Mikrofon sowie ergänzende Aspekte zur Gehäuseform.
Anhand von statistischen Auswertungen werden Fragestellungen wie der generelle Einfluss der Gehäusegestalt, herstellertypische Eigenschaften oder etwa die Preis-Qualitätsrelation behandelt.
Ferekidis, C.
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Interpolation of complex frequency response curves [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J. Panzer and C. Ferekidis
[A]
The interpolation between two complex frequency response curves, such as obtained from turntable directivity measurements is investigated. The direct application of interpolation algorithms to response data, either in frequency or time domain, may cause interference patterns and, due to this, does not yield the expected result. This paper demonstrates the problem and offers a solution, which takes into account the multi-valued property of the exponential function of the phase term.
Ferekidis, L.
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Theoretische und praktische Aspekte für den Entwurf von Dipollautsprechern [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
L. Ferekidis
[A]
Schallwandler, die nach dem Dipolprinzip arbeiten besitzen immer noch Exotenstatus. Dabei vereint diese Bauform eine Reihe von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Lautsprechern. Ziel des Vortrags ist es daher, sowohl die theoretischen Grundlagen von Dipolwandlern zu erläutern, als auch praktische, für den Entwurf relevante, Aspekte vorzustellen. Ausgehend vom Model zweier gegenphasig pulsierender Punktstrahler werden die Abstrahleigenschaften von Dipolwandlern hergeleitet. Anhand von Messungen werden die praktische Grenzen des Models erläutert und Richtlinien für den Entwurf diskutiert. Abschließend werden die Erfahrungen mit diffusen Dipol-Schallquellen geschildert.
Ferrazzini, M.
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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.
Feuillard, G.
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Radiation resistance of a transducer: application to transducer calibration [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
V. Loyau and G. Feuillard
[A]
Functional characterisation of electro-acoustic transducer is generally carried by the measurements of the pulse echo response, 50 Ohm loop sensitivity, electrical input impedance and when necessary radiation pattern. Little attention was paid to experimental measurements of the acoustical radiation resistance. However this property appears very appropriate for the determination of the noise factor or the efficiency of a piezo-electric transducer. This concept is also suitable to easily make an absolute self-calibration of hydrophone or contact transducer in pulse echo mode.
Thanks to energy consideration and to thermal noise analysis in piezoelectric transducer, theoretical formulas are calculated that show that the radiation resistance can be experimentally determined on the basis of pulse-echo and electrical input impedance measurements.
Experimental measurements are reported in the case of immersion and contact transducer in the mega Herzt range. They allow to deduce the noise factor, the efficiency and the absolute sensitivity of transducers. These results of the experimental self calibration are compared to absolute displacements measured by a laser interferometer. Furthermore, several methods including direct current or impedance analyser measurements are compared. The precision of each method is discussed.
Finally, the approach based on the radiation resistance where few calculations are need, can be generalised to the other kind of acoustical transduction phenomenon such as capacitive transduction, because only universal physical variables are used in the calculations.
Fey, U.
-
Modell zur Berechnung der subjektiven Rauhigkeit von drehzahlabhängigen Geräuschen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
C. Zerbs, O. Martner, U. Fey and R. Kragl
[A]
Zur Berechnung der psychoakustischen Rauhigkeit von Geräuschen liefern existierende Modelle für viele synthetische und technische Schalle gute Vorhersagen für die subjektiv empfundene Rauhigkeit. Bei der Anwendung auf Fahrzeuginnengeräusche weisen die Vorhersagen jedoch nur geringe Übereinstimmung mit subjektiven Hörempfindungen auf. Basierend auf umfangreichen Hörversuchen sowohl mit ''`Experten''' als auch mit ''`Laien''' wurde eine neues Modell zur Berechnung der Motorrauhigkeit implementiert, das erheblich verbesserte Vorhersagen der Rauhigkeit ermöglicht. Das Modell berücksichtigt zum einem die Ordnungsstruktur der Geräusche von Verbrennungsmotoren. Das akustische Signal wird nicht mehr mit einer Filterbank aus Filtern fester Mittenfrequenz zerlegt, sondern die Mittenfrequenzen werden dynamisch aus der Motordrehzahl berechnet. Dadurch können die im Signal enthaltenen und für die Rauhigkeitsempfindung wichtigen Amplitudenmodulationen vollständig ausgewertet und für die Berechnung der Gesamtrauhigkeit verwendet werden. Zum anderen ist diese auditorische spektrale Zerlegung im Zeitbereich implementiert und nicht, wie für herkömmliche Rauhigkeitsmodelle, FFT-basierend. Im Beitrag wird die Modellstruktur beschrieben und die Ergebnisse aus Hörversuchen und Berechnungen werden miteinander verglichen.
Fichtel, C.
-
Untersuchungen zur Messung der Schallabsorption in einer Hallkabine [DAGA 2005 (München)]
E. Mommertz, C. Fichtel and E. Schröder
[A]
Die Messung der Schallabsorption im Hallraum nach ISO 354 erfordert i.d.R. Materialmuster mit einer Fläche von 10-12 m. Für Untersuchungen im Rahmen von Produktentwicklungen von schallabsorbierenden Materialien oder auch für ingenieurmäßige Abschätzungen im Zuge von raumakustischen Planungen kann es wünschenswert sein, den Aufwand für die Musterherstellung zu reduzieren. Aus diesem Grund wurde von Müller-BBM eine Hallkabine (Volumen 6,35 m) entwickelt, die Messungen an ca. 1 m großen Proben ermöglicht.
In diesem Beitrag wird anhand theoretischer Überlegungen und praktischer Untersuchungen gezeigt, welche Unterschiede im Vergleich zu Messungen an großen Materialmustern auftreten. Es wird diskutiert, für welche Aufbauten und Anwendungen die Messung an kleinen Proben sinnvoll eingesetzt werden kann.
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Einfaches Prognosemodell zur Berechung der Trittschalldämmung von Leichtbautreppen im Massivbau [DAGA 2006 (Braunschweig)]
C. Fichtel, J. Scheck and R. Kurz
[A]
In DIN 4109 finden sich keine Angaben zur Trittschalldämmung von Leichtbautreppen, so dass in der Praxis große Planungsunsicherheit herrscht und es häufig zu Rechtstreitigkeiten kommt. Zur orientierenden Abschätzung der zu erwartenden Trittschalldämmung von verschiedenen Treppenkonstruktionen am Bau wird ein einfaches Prognosemodell vorgestellt und mit Baumessungen verglichen.
Neben dieser Planungsgrundlage wird ein Ausblick gegeben auf die Möglichkeit einer schalltechnischen Qualitätssicherung und -überwachung von Treppen am Bau. Ferner wird ein Vorschlag für ein neues Bewertungskonzept zum Schallschutz von Treppen vorgestellt.
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Ein neues Hammerwerk für Geh- und Trittschallmessungen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
C. Fichtel, J. Scheck and R. Kurz
[A]
Seit nunmehr über 50 Jahren wird das Norm-Hammerwerk zur Messung und Beurteilung der Trittschalldämmung von Bauteilen verwendet und der ''Ruhestand'' ist noch in weiter Ferne. Auch in der neuen DIN 4109 hat das (Norm-) Hammerwerk einen festen Platz trotz bekannter Probleme mit der standardisierten Körperschallquelle durch eine nicht gehgerechte Anregung, die Unhandlichkeit und ein hohes Eigengeräusch, das vor allem bei Gehschallmessungen problematisch ist. Vor diesem Hintergrund wurde ein neues Hammerwerk entwickelt, welches elektrodynamisch angetrieben wird und dadurch eine Viel-zahl zusätzlicher neuer Möglichkeiten bietet. Diese werden anhand praktischer Anwendungen vorgestellt.
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Untersuchungen zur Schallübertragung von Massivtreppen [DAGA 2008 (Dresden)]
C. Fichtel, J. Scheck and H.-M. Fischer
[A]
In der aktuellen Fassung der DIN 4109 sind für den zu erwartenden Norm-Trittschallpegel für Massivtreppen nur für einige wenige und zum Teil nicht mehr dem Stand der Technik entsprechende Konstruktionen und Entkopplungsvarianten Tabellenwerte angegeben. Eine Berechnung des Norm-Trittschallpegels von elastisch gelagerten Massivtreppen ist nach DIN 4109 - Beiblatt 1 nicht möglich. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens, in Zusammenarbeit mit einem Hersteller für Entkopplungselemente, sollen die Körperschallübertragungswege analysiert und den beteiligten Komponenten (Treppenläufe, Podeste, Entkopplungselemente) für die Implementierung in ein bestehendes Rechenmodel z. B. nach DIN EN ISO 12354 geeignete akustische Parameter zugeordnet werden. Im Beitrag wird das Forschungsvorhaben vorgestellt und erste Ergebnisse aus den laufenden Untersuchungen vorgestellt.
Fiebig, A.
-
The Importance of the Grounded Theory with Respect to Soundscape Evaluation [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Fiebig and B. Schulte-Fortkamp
[A]
The perception of sound for human beings is a really complex phenomenon. For example acoustical, psychoacoustical, visual parameters influence the sound perception in a confusing way. Especially in urban environments almost every sound is unwanted and would be interpreted as annoyance.
This study aims at clarifying and improving the comprehension between assessment, response and attitude of inhabitants in urban environments regarding their urban soundscapes. Narrative and issue-centered interviews were carried out to identify common perceptive patterns in the process of judging urban soundscapes. At the same time acoustic measurements were conducted. This work employs the methodology of qualitative-interpretative research since perception is constantly embedded in social contexts. Therefore the analytical basis of the interpretation should be the ?Grounded Theory? approach, a general methodology of qualitative social analysis (developed by Anselm Strauss and Barney Glaser).
It is expected to descry fresh relations between grounded categories which improve previous perception models and add further aspects to theories of multidimensional perception.
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„Subjektive Evaluierung hat Methode“ [DAGA 2005 (München)]
A. Fiebig, M. Bless, B. Schulte-Fortkamp and K. Genuit
[A]
Es wird eine neue Methode vorgestellt und diskutiert, die sich bekannter qualitativer Verfahren aus den Sozialwissenschaften bedient und diese auf das Gebiet der angewandten Psychoakustik transferiert. Die Adaptation qualitativer Verfahren an die Anforderungen einer speziellen Fragestellung im Bereich der Akustik, an die Zusammensetzung des Versuchsklientels und an die Reproduzierbarkeit der Forschungsergebnisse steht dabei im Vordergrund. Durch ein spezielles Analyseverfahren konnten subjektive Aussagen objektiviert und auf eine allgemeingültige Ebene gehoben werden. Mit Hilfe der Genese von speziell auf eine Fragestellung bezogenen Zuordnungsmatrizen, in denen die qualitativ erhobenen Daten mit den physikalischen und psychoakustischen Deskriptoren verknüpft werden, kann die qualitative Analyse untermauert werden. Darüber hinaus eröffnet diese Vorgehensweise die Möglichkeit des Entwurfes situationsbezogener Wahrnehmungsmodelle, die über die rein akustische Wahrnehmung hinausgehen, und liefert umfangreiches Wissen bezüglich der Gestaltung von Geräuschen bzw. umfassender Geräuschszenarien.
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Möglichkeiten zur (akustischen) Beschreibung von Geräuschmustern und die Bedeutung für die Bewertung von Umweltgeräuschen [DAGA 2008 (Dresden)]
A. Fiebig and K. Genuit
[A]
Die Beurteilung von Schallereignissen hinsichtlich spezieller Bewertungskriterien wie Lästigkeit, Unangehmheit, Angenehmheit, hängt von verschiedenen Eigenschaften des Geräusches ab. Hörversuche, in denen die Lästigkeit von Fahrzeugaußengeräuschen beurteilt wurde, zeigten die Relevanz verschiedener Geräuschcharakteristika für die Geräuschbewertung neben dem Schalldruckpegel oder der Lautheit. Eine wesentliche Geräuscheigenschaft, die signifikanten Einfluss auf die Urteile hat, ist das Merkmal der Musterhaftigkeit.
Muster, die im Zeit- wie auch Frequenzbereich vorliegen können, lassen sich aus akustisch-analytischer Sicht unterschiedlich bestimmen und interpretieren. Vom einfachen Zählen der Einzelevents, die definierte Schwellwerte überschreiten, über Perzentilangaben, um zeitabhängige Wahrnehmungseffekte zu berücksichtigen, über die Bestimmung von auffälligen Modulationen oder über Angaben zu Fluktuationen im Kurzzeitbereich sind verschiedene Parameter zur Beschreibung der Musterhaftigkeit eines Geräusches anwendbar. Zur Identifikation wahrnehmungsrelevanter Muster werden Modelle zur Signalverarbeitung des menschlichen Gehörs herangezogen. Der vorliegende Beitrag thematisiert die Möglichkeiten der Schallanalyse hinsichtlich von Geräuschmustern, die für die Bewertung von Geräuschen relevant sind. Dabei sollen Ergebnisse aus Hörversuchen hinsichtlich der dargestellten Fragestellung vorgestellt werden.
Fiederer, D.
Fiedler, C.
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Target strength of objects in a stochastic multipath environment [DAGA 2002 (Bochum)]
H.G. Schneider and C. Fiedler
[A]
The definition of the acoustic target strength generally implies an ideal medium and a CW signal and is given as a function of frequency and incident angle relative to the object. However, for sound transmission in the ocean over large distances the medium is neither time invariant nor spatially homogeneous. While the changes in time occur slowly and the conditions can be taken as frozen in for the time of the transmission of a short sound signal, the spatial sound speed structure has to be considered explicitly .This structure causes in shallow or coastal waters a multipath sound transmission, where each path has a different travel time and a different elevation angle (in the vertical) relatively to the object. The angular variation in the horizontal is generally small and can be disregarded. The monostatic target strength is then given by the integral involving all sound paths to the target and back to the receiver and the bistatic target strengths for all the combinations of incident and scattering angles. The numerical modelling of this effective TS requires therefore sound propagation models capable to compute for each soundpath the traveltime, incident angle, pressure and phase at the target. For two objects the ideal target strength will be compared to the effective target strength resulting from sound propagation in a stochastic shallow water environment.
Fiedler, J.
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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.
Figula, U.
-
Untersuchungen zur Wahrnehmung von psychoakustischer Rauhigkeit und Diffusität in realen Instrumentenanspielen [DAGA 2008 (Dresden)]
G. Ziegenhals and U. Figula
[A]
Ziel des Projektes ''Psychoakustik-Messsystem'', das vom Institut für Musikinstrumentenbau (IfM) Zwota und der Sinus Messtechnik GmbH bearbeitet wird, ist die Entwicklung eines Messsystems, das es dem Anwender ermöglicht, verschiedene Schalle zu beurteilen. Modelle zur Berechnung psychoakustischer Größen sollen die Beurteilung verschiedener Schallsignale, so auch solcher mit transientem Anteil, möglich machen.
In Zusammenhang mit diesem Projekt wurden vorhandene Instrumentenaufnahmen mithilfe von Hörtests auf die wahrgenommene psychoakustische Rauhigkeit untersucht.
Das Institut geht von einer Unterteilung der Rauhigkeit in zwei Teilaspekte aus. Einer dieser Teilaspekte wurde mit Diffusität bezeichnet und mit einer stärkeren ''Durchmischung'' im Signal beschrieben. Weitere Hörtests sollten Aufschluss geben, ob diese Diffusität in realen Instrumentenanspielen und in synthetischen Signalen wahrnehmbar ist und ob eine Abhängigkeit dieses Merkmals von der Rauhigkeit vorliegt.
Die durchgeführten Hörversuche sollten eine Datenbasis schaffen, um ein im IfM entwickeltes Berechnungsmodell zur Bestimmung der Diffusität überprüfen zu können.
Filbert, D.
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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.
-
Acoustic Source Separation using Geometrically Constraint ICA [DAGA 2003 (Aachen)]
M. Knaak and D. Filbert
[A]
For many signal processing tasks, a very good reconstruction of the target signal is essential when the target signal is disturbed by other sources. Adaptive beamformers (ABF) and Independent Component Analysis (ICA) are effective tools for multichannel signal reconstruction. The well established ABFs have limited robustness against erroneous parameters. This is troublesome since the steering vector is always roughly estimated in a reverberant environment even when the look direction is precise, as is shown in this paper. The methods used to overcome this sensitivity mostly broaden the directivity pattern, resulting in a trade-off between the signal suppression performance and the parameter sensitivity. ICA is theoretically able to blindly recovering multiple sources from their linear mixture if the sources are independent. When separating acoustical mixtures, it faces the permutation problem. There are several approaches to overcome this problem, however, they are restricted to two sources. Hence, the number of real-world applications in acoustics is still limited, and the separation performance is mostly insufficient. This contribution introduces a new algorithm using independent component analysis (FastICA) with a geometrical constraint. The new algorithm solves the permutation problem, and it is significantly less sensitive to the precision of the geometrical constraint than an ABF. It is theoretically and experimentally analyzed with respect to the roughness of the steering vector estimation by using impulse responses of a real room. The effectiveness of the algorithm for real-world mixtures is also shown in the case of three sources and three microphones.
Filipczynski, L.
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Determination of nonlinearities produced by strong focused beams [DAGA 2002 (Bochum)]
J. Litniewski, J. Wojcik and L. Filipczynski
[A]
Propagation of acoustic waves in scanning acoustic microscopy (SAM) is a complex problem due to finite amplitude distortions. Non-linear effects produced by strong focused beams with half angle apertures exceeding 160 can not be described by existing theories. Non-linear effects were determined using two methods: an exact numerical and an experimental. Numerical calculations were performed basing on the non-linear propagation procedures derived before by one of the authors. The measurements were based on the 100 MHz PVDF probe constructed with the active probe diameter of 1 mm, SAM system constructed in our department, Panametric pulsar/receiver system 5900PR and HP 54810A sampling oscilloscope. Acoustic pulses of four periods duration with the frequency of 34 MHz were focused by a glass spherical lens filled with water and with the focal length of 3 mm and the aperture half angle of 500. The probe was placed in the focal region. After detecting by the probe and after wide band amplification the signals were sampled and stored by a digital oscilloscope. The signal amplitude spectra were obtained and compensated for the frequency characteristic of the probe The computed spectra were in a good agreement with experiments up to the 5-th harmonic. The results present actual state and further possibilities of the applied numerical method for the detail investigations of nonlinearities in the ultrasonic microscopy.
Filippi, P.
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Time Response of a Plate excited by a short-duration Point Force [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
D. Habault and P. Filippi
[A]
The paper presents a comparison between experimental and numerical results obtained in the case of a baffled clamped plate excited by a short duration point force.
The plate is a homogeneous steel plate, placed between two anechoic rooms. The excitation force is provided by a hammer. The hammer can be equipped with three types of heads made of rubber, plastic or metal.
The following measurements were taken: excitation force at the head of the hammer, acceleration at one corner of the plate, sound pressure at two microphones situated at 0.5 and 1.5m from the plate.
The theoretical results were computed by a method which consists in expressing the plate displacement as a series of the resonance modes of the coupled fluid/plate system. In particular, this method provides a straightforward way to describe the decreasing behaviour of the sound pressure versus time, due to the fluid/plate coupling. For the excitation force, an analytical model was chosen in order to describe as closely as possible the measured force; the same model was used for the three heads, with different values of the parameters. The smoothest curves were obtained for the rubber and the plastic heads.
Comparisons have been made for the first 60 ms of the acceleration and pressure signals. The best agreement between computed and measured sound pressure has been obtained for the rubber head.
Further comments will be also made on the comparison between these numerical and experimental results, based on perceptive criteria.
Filippou, T.
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Semantisches Differential versus psychoakustische Empfindungsgrößen bei Außenstandgeräuschen von Fahrzeugen der oberen Mittelklasse [DAGA 2002 (Bochum)]
C. Patsouras, T. Filippou, H. Fastl, D. Patsouras and K. Pfaffelhuber
[A]
In einer früheren Arbeit [Psychoacoustic sensation magnitudes and sound quality ratings of upper middleclass cars' idling noise, ICA 2001] wurden die Außenstandgeräusche von verschiedenen Fahrzeugen der oberen Mittelklasse bezüglich ihrer psychoakustischen Empfindungsgrößen Lautheit, Schärfe, Rauhigkeit, Schwankungsstärke und Geräuschqualität untersucht Die Geräusche umfaßten ein mit Benzin angetriebenes Fahrzeug, vier mit Diesel angetriebene Fahrzeuge unterschiedlicher Hersteller und drei unterschiedliche Motoreinstellungen eines bestimmten Diesel angetriebenen Fahrzeugs. Diese Geräusche wurden in der vorliegenden Arbeit mittels der Meßmethode des Semantischen Differentials untersucht. Anhand einer Faktorenanalyse wurden die Adjektivpaare zu Clustern zusammengefaßt. Die Zusammenhänge zwischen den Ergebnissen der psychoakustischen Empfindungsgrößen einerseits und denen passender Adjektivpaare des Semantischen Differentials andererseits werden diskutiert.
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Door sound and image of cars [DAGA 2003 (Aachen)]
T. Filippou, H. Fastl, S. Kuwano, S. Namba, S. Nakamura and H. Uchida
[A]
Door sound and image of cars Thomas G. Filippou, Hugo Fastl AG Technische Akustik, MMK, TU München Sonoko Kuwano Osaka University Seiichiro Namba Takarazuka University of Art and Design Seishi Nakamura Hiroshi Uchida Mazda Motor Co. Ltd. In a study of applied psychoacoustics, the sound quality of sounds produced by slaming doors of cars has been rated (Kuwano et al. SQS 2002). The subjects were asked to assign the door sounds to one of the following five categories: luxury sedan, expensive sporty car, economic sedan, pick up truck, others. In addition, the subjects should guess the brand name of the car. In the contribution, histograms are presented, which show the relations between categories and brand names. The ranking of brand names is compared to ratings of car manufacturers by the German Automobile Association (ADAC).
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Einfluß einer optischen Komponente bei der Beurteilung der Lautheit von Fahrzeuginnengeräuschen bei Fahrt [DAGA 2003 (Aachen)]
C. Patsouras, M. Böhm, T. Filippou, H. Fastl and D. Patsouras
[A]
Bereits in früheren Untersuchungen konnte der Einfluß des zusätzlich optisch dargebotenen Stimulus auf das Lautheitsurteil nachgewiesen werden. Hierbei befand sich die Versuchsperson bei Darbietung der optischen Komponente (stehendes oder bewegtes Bild) jeweils in der Position eines ruhenden Beobachters, wie etwa bei der Darbietung einer Zugvorbeifahrt. Um eine stärkere Beeinflussung des optischen Reizes auf die auditive Wahrnehmung zu provozieren, wird in der hier vorgestellten Studie die Versuchsperson bei Darbietung des optischen Stimulus in die Position eines dynamischen Beobachtungspunkts versetzt. Dies wird erzielt, indem das Video einer Autofahrt bei unterschiedlichen Fahrsituationen (Autobahnfahrt, Landstraße oder Stadt) dargeboten wird. Die Darbietung des optischen Stimulus erfolgt in einer ersten Versuchsreihe zunächst über Videobrille, in einer weiteren Versuchsreihe wird der Hörversuch in einem Fahrzeugsimulator mit Projektion der Videosequenz über Beamer durchgeführt. Die jeweiligen akustischen Stimuli der Autofahrt werden bei beiden Versuchsreihen gleichermaßen über Kopfhörer eingespielt. Mittels der psychometrischen Methode Größenschätzung mit Ankerschall wird dann der Einfluß des jeweiligen optischen Reizes auf das Lautheitsurteil quantitativ erfaßt.
Filz, M.
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Akustisch optimierte Zusatzmaßnahmen auf einer blasgeformten Motorkapsel
M. Filz and H. Bugge
[A]
In der heutigen Zeit spielt die Kapselung des Motorraums eine bedeutende Rolle für das Außengeräusch.
Die dadurch bedingte Zunahme des Geräuschpegels im Motorraum mit ihrer negativen Auswirkung auf den Innengeräuschpegel kann mit Hilfe absorbierender Maßnahmen auf der Motorkapsel erfolgreich (über-)kompensiert werden.
Das Blasformkonzept bietet hier unter Berücksichtigung von Bauraumgegebenheiten die kostengünstige Möglichkeit, mit Hilfe von Resonanzabsorbern eine an die Kundenanforderungen angepasste Absorption in die Motorkapsel zu integrieren.
Erweiterten akustischen Anforderungen insbesondere im hochfrequenten Bereich sowie zur Bekämpfung tonaler Effekte (zum Beispiel Nebenaggregate im Motorraum) kann durch akustisch optimierte Zusatzmaßnahmen begegnet werden.
Im Hinblick auf thermische Anforderungen ist die Belegung mit mikroperforiertem Aluminium interessant. Hierbei ist man durch Simulation in der Lage, die zusätzliche Absorption des Materials zu optimieren.
Bei geringeren thermischen Anforderungen kann alternativ die Gesamtabsorption durch motorseitig aufgebrachte, strömungsoptimierte Zusatzmaßnahmen signifikant verbessert werden.
Dieser Beitrag beschreibt die Maßnahmen und stellt deren akustische Wirkung dar.
Finder, E.
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Software-basierte Live Sound Messungen [DAGA 2008 (Dresden)]
E. Finder, W. Ahnert, S. Feistel and R. Miron
[A]
Nach einer kurzen Einführung der Meßsoftware EASERA wird eine neue Meßmethode dargestellt, bei der zur Anregung des Meßobjektes nicht nur klassische Sweep- oder MLS-Signale, sondern Sprach- und Musiksignale zur Anwendung kommen.
Durch Verwendung eines solchen neuen Tools wird es möglich, auch mit externen Anregungen im Live-Modus zu arbeiten. Dabei werden Referenzsignale direkt von einem Ausgang eines Wiedergabegerätes, aber alternativ auch von einem Referenzmikrofon abgenommen. Das Meßsignal wird dann einer Echtzeitentfaltung RTD mit hoher Aktualisierungsrate unterzogen, so daß Impulsantworten oder komplexe Übertragungsfunktionen direkt erhalten werden. Neuartige Rauschunterdrückungsalgorithmen erlauben es, daß Impulsantworten bis zu 10s Länge auch in besetzten Hallen oder Stadien abgeleitet werden können. Als Beispiele werden Falluntersuchungen in einem Stadion und in der Frauenkirche Dresden erläutert. Die notwendigen Meßbedingungen und die Grenzen des Verfahrens werden dargelegt.
Fingerhut, H.-P.
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Teilschallquellenermittlung aus Außengeräuschmessungen, Analyse und Simulation [DAGA 2002 (Bochum)]
A. Gruber and H.-P. Fingerhut
[A]
Im Rahmen einer Teilschallquellen-Analyse hatten wir uns das Ziel gesetzt, die Anteile der einzelnen Teilschallquellen am Gesamtgeräusch eines schweren Lastkraftwagens zu ermitteln und die Auswirkungen einzelner Maßnahmen auf die Gesamtgeräuschemission zu simulieren. Die Untersuchungen bezogen sich immer auf die ''Beschleunigte Vorbeifahrt'' mit Meßanordnung entsprechend ISO R 362. Es wurde ein Lkw mit einem Höchstgewicht von 18 Tonnen und einer Motorleistung von 280 PS abgasarm nach EURO2 verwendet. Untersucht wurden sowohl das derzeit gültige Meßverfahren 99/101/EG als auch der aktuell diskutierte Vorschlag für ein neues Geräuschmessverfahren, der eine Geräuschmessung bei beladenem Fahrzeug in nur einem Getriebegang vorsieht. Bei dieser Teilschallquellenanalyse gingen wir nach der sogenannten ''Fenstermethode'' vor, bei der sich aus der Differenz der Pegel von ''aufgedeckter'' und ''abgedeckter'' Teilschallquelle der sogenannte ''Teilschallpegel'' (entlang der Wegstrecke des Lkw)ergibt. Es zeigt sich, daß im lautesten Getriebegang die Anteile von Getriebe und Schalldämpferanlage höher liegen als diejenigen des Motors. Für jede Teilschallquelle läßt sich ein ''Theoretisches Geräuschminderungspotential'' definieren als Differenz zwischen ''offener'' und ''abgedeckter'' Teilschallquelle. Für Aussagen bezüglich des Gesamtpegels wird das Geräuschminderungspotential an der Stelle des Maximums des Gesamtpegels als Addition der einzelnen Teilpegel entlang der Meßstrecke betrachtet. Auf Basis der gemessenen Pegelverläufe über der Meßstrecke läßt sich simulieren, wie sich beispielsweise eine Absenkung einer Teilschallquelle oder deren Ersatz durch ein leiseres Aggregat auf die Gesamtgeräuschemission auswirkt. Weiters werden sowohl Szenarios dargestellt, die den erreichbaren Gesamtpegel bei Absenken mehrerer oder aller Quellen entsprechend ihrem gemessenen Geräuschminderungspotential zeigen als auch z.B. die Auswirkungen bei Verwendung eines lauteren Reifens.
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Reifen/Fahrbahngeräusche bei schweren Lkw auf ISO- und SMA-Fahrbahnen - Bewertung nach aktuellen Messvorschriften 92/23/EG und ECE R51.3 [DAGA 2008 (Dresden)]
H.-P. Fingerhut
[A]
In einem Forschungsvorhaben der FAT (Forschungsvereinigung Automobiltechnik, AK12) wurde unter Beteiligung der BASt sowie der Reifen- und Fahrzeugindustrie eine Alternative der heutigen ISO-Prüffahrbahn (ISO 10844) zur Ermittlung von Reifen- und Fahrzeuggeräuschen untersucht. Dazu wurde auf einem Flugfeld ein Splittmastixasphalt (SMA 0/8S) mit Maximalkorngröße 8mm eingebaut, der einerseits in der heutigen Anwendung in der Praxis gebräuchlich und häufig ist, andererseits aufgrund der Oberflächen-Struktur ein relativ niedriges Geräuschniveau erwarten lässt. Parallel dazu wurde ein neuer ISO-Belag gem. der derzeitigen Vorschrift verlegt, der als Referenz dienen sollte.
In diesem Beitrag wird über Reifen/Fahrbahngeräusche sowohl beim Rollen (nach der EG-Prüfvorschrift für Reifen) als auch unter Drehmoment bei beschleunigter Vorbeifahrt (entsprechend der zukünftigen Messvorschrift für Lkw) eines geräuscharmen Experimental-Lkw mit hoher Motorleistung, jeweils durchgeführt mit Lenkachsreifen und Traktionsreifen auf der zwillingsbereiften Antriebsachse, auf den neuen Fahrbahnbelägen berichtet.
Zumindest für Lkw scheint ein SMA-Belag mit der Größtkörnung 8 mm eine mögliche Alternative für den heutigen Normbelag (ISO 10844), der wiederum sehr empfindlich auf Einbaufehler reagiert, darzustellen.
Fingerhuth, S.
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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.
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Psychoacoustic Properties of Fibonacci Sequences [DAGA 2007 (Stuttgart)]
J. Sokoll and S. Fingerhuth
[A]
Die im Jahre 1202 von Fibonacci aufgestellte Zahlenfolge ist eine der interessantesten Sequenzen der Zahlentheorie. Die Folge kann dann durch die so genannten Fibonacci-Zahlen und durch eine binäre Folge von Nullen und Einsen dargestellt werden. Wenn solch eine Fibonacci-Sequenz als Audio-Datei abgespielt wird, ergibt sich ein sehr disharmonischer Klang. Dies ist begründet durch die 'fastperiodische', 'selbstähnliche' Eigenschaft der Binärfolge. Das Verhältnis der Nullen und Einsen konvergiert gegen den Goldenen Schnitt, ebenso die spektralen Haupt- und Außenlinien in ihren Frequenzen und ihren Amplituden.
Durch einen Wavetable Synthesizer können die Fibonacci-Folgen mit verschiedenen Abtastraten abgespielt werden. Die subjektiven Tonhöhenempfindungen der resultierenden Klangereignisse wurden mittels Hörversuchen unter psychoakustischen Aspekten charakterisiert.
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Abstrahlrichtcharakteristik einer Geschalteten Reluktanzmaschine [DAGA 2007 (Stuttgart)]
S. Fingerhuth and K. Kasper
[A]
Bei elektrischen Antrieben können, abhängig vom Typ, der Stator und das Gehäuse stark schwingen. Bei 'Geschalteten Reluktanzmaschinen'(GRM) ist besonders der Stator starken radialen Kräften ausgesetzt die aufgrund des Ein- und Ausschaltens der unterschiedlichen Phasen verursacht werden. So schwingt der Stator mit Frequenzen und Modenformen, die abhängig sind von Drehzahl, Zahnkonfiguration und Phasenzahl. An einer GRM mit einer Leistung von ca. 2,7 kW wurde eine Messung der Abstrahlrichtcharakteristik durchgeführt. In 10 Schritten (Azimutwinkel) bzw. 5 Schritten (Elevation) wurde die Maschine vermessen. Die Abstrahlrichtcharakteristik wird in dieser Arbeit vorgestellt und analytischen bzw. numerischen Berechnung gegenübergestellt. Dies ist ein erster Schritt, die Abstrahlung der GRM zu analysieren und daraus die Schwingungen zu rekonstruieren, um die Abstrahlung ins Freifeld und eine Ankopplung an das Gehäuse sowie weitere Schritte berechnen zu können.
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Tonhaltigkeit von harmonisch komplexen Tönen mittels Größenschätzung [DAGA 2008 (Dresden)]
S. Fingerhuth and E. Parizet
[A]
Viele alltägliche Geräusche haben einen mehr oder weniger ausgeprägten tonalen Charakter. Ursache ist in vielen Fällen ein sich ein periodisch wiederholendes Ereignis (wie z.B. bei drehenden Maschinen oder bei Musikinstrumenten), wodurch Spitzen im Spektrum erzeugt werden. Die Tonhaltigkeitswahrnehmung ist seit langem ein Forschungsthema, ist aber weiterhin noch ein aktuelles Thema wie z.B. bei der Entwicklung von Berechnungsalgorithmen (DIN45681 für Geräuschimmission).
In dieser Arbeit präsentieren wir das Ergebnisse eines Hörversuches zur Tonhaltigkeitsempfindung von harmonisch komplexen Tönen. Im Gegensatz zu einem einzelnen Ton hat ein harmonisch komplexer Ton mehrere Töne in einer harmonischen Reihe. Ausgehend von einem Referenzsignal wurden die Stimuli erzeugt, in dem einige Parameter geändert wurden, um die Tonhaltigkeit zu modifizieren. Geändert wurden: der Ton- zu Rauschanteil, der Rauschpegel, die Anzahl der Harmonischen und die spektrale Gewichtung der Harmonischen. Die Versuchsmethode für die Bewertung der Tonhaltigkeit der Stimuli war die Größenschätzung (Magnitude Estimation) mit einer Referenz. Die empfundene Tonhaltigkeit wurde mit Berechnungen aus Aures' Modell und mit der Berechnung aus DIN45681 verglichen.
Fingscheidt, T.
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Graceful Degradation in ADPCM Speech Transmission [DAGA 2003 (Aachen)]
T. Fingscheidt
[A]
Speech transmission in digital cordless telephony standards like DECT, PHS, and PACS employ the 32 kbit/s G.726 ADPCM speech codec. In case of adverse channel conditions an error concealment technique must be applied to guarantee an acceptable speech quality. The standards do not specify a mandatory error concealment mechanism, accordingly there is room for new solutions to improve the decoding process of disturbed speech frames. We propose to use the softbit speech decoding framework for error concealment purposes. It requires a frame reliability information from the demodulator giving an estimate of the mean bit error probability in the current frame of 10 ms. Since entropy measurements of the 4-bit ADPCM speech codec parameter yield H = 3.62 bit, there is a redundancy of R = 4 bit - H = 0.38 bit that can be exploited as so-called a priori knowledge in the softbit decoder. Application of softbit decoding minimizes the mean squared error of the ADPCM residual signal. Its performance however is also very sensitive to a proper value of a scale factor. Because the scale factor itself depends on previously received ADPCM parameters, it must be estimated as well using a backward adaptation. The robustness of the ADPCM softbit speech decoder outperforms state of the art mechanisms to conceal bit errors in cordless telephony systems. The new algorithm encloses an inherent muting mechanism leading to a graceful degradation of speech quality in case of adverse transmission conditions. If the channel is error free, bit exactness as required by the standards can be preserved.
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Approaches to Robust Speech Recognition in Mobile Devices [DAGA 2005 (München)]
T. Fingscheidt, P. Setiawan and S. Stan
[A]
Automatic speech recognition in mobile devices has to cope with varying acoustical
background noises in potentially low SNR situations. Therefore, techniques such as noise
reduction are required to ensure the accuracy of the speech recognition process.
This paper compares different kinds of environment compensation techniques, all operating frame-wise,
either in the spectral or in the log-spectral domain. We report on word recognition rate as well
as on word accuracy, the later also being a performance measure in absence of speech
(i.e. only background noise) cases.
As a classical technique, we first investigate Wiener filtering using a voice-activity-driven
noise power spectral density (psd) estimation. Then we perform a comparison with the more
advanced recursive least squares (RLS) weighting rule for speech enhancement, as well as with
the use of minimum statistics as noise psd estimation. Finally, simulation results with the
S-IMM (sequential interacting multiple models) approach are shown. It turns out that approaches
known from speech enhancement perform very well also for speech recognition. This allows the use
of the specific noise reduction function in a mobile device for speech telephony on the one hand,
and for robust speech recognition on the other hand.
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Overcoming the Statistical Independence Assumption w.r.t. Frequency in Speech Enhancement [DAGA 2005 (München)]
T. Fingscheidt, C. Beaugeant and S. Suhadi
[A]
In this paper we give a solution on how to overcome the assumption
of statistical independence of adjacent frequency bins in noise
reduction techniques. We show that under relaxed assumptions the
problem results in an a-priori SNR estimation problem, where all
available noisy speech spectral amplitudes (observations) are
exploited. Any state-of-the-art noise power spectral density
(psd) estimation and weighting rule can be used - they do not
need to be restated. In order to solve for an estimator well
suited for real-time applications, we model the a-priori SNR
values as Markov processes w.r.t. frequency. On the basis of the
formulation by Ephraim and Malah, this leads to a new a-priori
SNR estimator that proves to yield significantly less musical
tones.
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Experiments on Speech, Noise, and Echo Separation for Quality Assessment of Hands-free Systems [DAGA 2007 (Stuttgart)]
T. Fingscheidt and S. Suhadi
[A]
Improved quality assessment methods for hands-free systems become more and more important, since system integrators need fast and reliable means
to decide among suppliers, considering the hands-free system as a black box.
In science, a comfortable way to evaluate speech enhancement algorithms is to digitally add near-end speech and noise to the echo signal and thereby construct the microphone signal. During the uplink processing of the hands-free system the operational influence on the noisy microphone signal is then to be logged, and later applied individually to the speech, echo, and noise
components of the microphone signal. The strength of such method is that one achieves three separate signals: The (slightly) distorted near-end talker's speech signal, the suppressed echo signal, and the residual noise signal, respectively.
This however is an intrusive approach, which requires access to the internal processing of the hands-free system. As this is totally undesirable for practical situations, we propose digital access only to the input and output of the hands-free system. We present some encouraging experiments on how such a black box test allows for separation of the enhanced speech signal into the speech signal portion, and the residual noise and echo signals. This allows then for independent judgment of speech degradation and of noise and echo attenuation/degradation, which we expect to yield a more reliable analysis in shorter time compared to the analysis of the enhanced speech signal (which is an additive mixture of all three signals).
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Speaker- and Language Dependency of Artificial Bandwidth Extension [DAGA 2008 (Dresden)]
P. Bauer and T. Fingscheidt
[A]
Artificial bandwidth extension techniques can be employed in mobile terminals to improve the intelligibility and quality of the far-end speaker's speech signal at the receiver. To accomplish this, usually statistical models are trained requiring wideband speech material from the conversational partner, or at least from the language that is expected to be used in the conversation. In practice however, both, the speaker and language of a certain phone conversation are not known to the user equipment. Therefore we investigated the performance of an HMM-based multilingually trained artificial bandwidth extension on speech signals of which the speaker and language were unseen in training. The cross-language training and test turned out to cause only minor degradations compared to the use of monolingually trained acoustic models of the language used in test. The experimental results further showed that both of these speaker-independent methods could even keep up with the speaker-dependent technique to a large extent. Our findings indicate that artificial bandwidth extension can be efficiently trained with speaker- and language-independent speech data without significant losses in speech intelligibility and quality.
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A New Methodology for Objective Performance Assessment of Hands-free Systems in Double-Talk [DAGA 2008 (Dresden)]
K. Steinert, S. Suhadi, M. Schönle and T. Fingscheidt
[A]
Speech quality evaluation of hands-free terminals is a complex task. Several aspects have to be taken into account such as the various conversational situations and a possibly nonlinear and time-variant system behavior. The lack of access to the internal signal processing of black-box systems complicates a separate assessment of the processed clean speech, echo, and noise. In this paper we present an objective evaluation of the performance of two hands-free systems in terms of echo attenuation and speech distortion during double-talk. Based on an earlier published signal separation method, we consider the processed echo and the processed clean speech relative to the respective unprocessed signal individually. Our findings are compared with the results of a subjective listening test.
Fink, G.
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Experiments in Distant Talking Speech Recognition Using a Standard Database [DAGA 2005 (München)]
G. Fink and S. Hohenner
[A]
Distant talking speech recognition is applied where the
use of close-talking microphones is not feasible, e.g. when communicating with a mobile robot. The acoustic data that are
captured with multiple microphones from some distance to the talker
are corrupted by interfering sounds and echoes.
Therefore, a degradation in recognition quality compared to results obtained on 'clean' speech can be observed. Various methods (e.g. beam-forming, adaptation) have been proposed for improving recognition
quality in such adverse environments. However, direct comparisons
of results are usually not possible as speech databases recorded
in both distant talking and clean-speech configurations are not available.
In order to clearly assess the performance of our approach for
distant talking speech recognition developed for our mobile robot BIRON with respect to the ideal close-talking scenario, we decided to
make a 'standard' speech database (namely the WSJ0 corpus) usable for
a comparative study. We simulated a talker using a high-quality
studio loudspeaker set up at an appropriate distance to our robot for re-playing the complete corpus. This data was then recorded via the stereo-microphones of the robot yielding a distant talking version of the original corpus.
In first recognition experiments we observed that the word error rate approx. triples when training on clean and testing (5k lexicon) on
distant speech, a figure which could be reduced to some extent using
filter-and-sum beam-forming. However, when training on the distant
talking version of the corpus the word error rate only increased
about 84% relative.
Fink, M.
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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.
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An overview of time-reversed acoustics
M. Fink
[A]
Time-reversal invariance is a very powerful concept in physics. In the field of acoustics, where time-reversal invariance also occurs, time-reversal experiments may be achieved simply with arrays of transmit-receive transducers, allowing an incident acoustic field to be sampled, recorded, time-reversed, and re-emitted. The time-reversal mirrors (TRMs) are innovative tools in the field of fundamental physics. They may be used to study random media, multiple scattering processes, chaotic scattering, inverse scattering problems, dissipation effects, and diffraction limits. They open the way to new signal processing. An overview of these fields will be presented. Applications of TRMs will also be described, including underwater acoustics, medical applications, telecommunications, as well as nondestructive testing.
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Elastic Nonlinearity of Soft Solids Using Transient Elastography [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Catheline, J.-L. Gennisson, X. Jacob, C. Barrière, D. Royer and M. Fink
[A]
If nonlinearity has long been studied in metals, crystals or rocks, almost no experimental works is found in the literature concerning soft tissues. Thanks to the ultrafast scanner, we present in this paper an overview of three transient elastography experiments that quantify the nonlinear behavior of a soft tissue phantom. In the first one, a static stress is applied on a phantom. The change on the shear wave speed characterizes the nonlinear elastic Landau moduli. The surprising difference found between these constants are thought to be closely related to the huge difference between the linear Lamé coefficients (l ). It is the acoustoelasticity experiment. In the second one, we present the first experimental observation of a shock shear wave. The very weak Young's modulus of the tissue phantom allows one to generate plane shear wave with a Mach number as high as unity. In this extreme configuration, the agreement with the theoretical prediction of the modified Burgers equation is remarkable. It is the finite-amplitude shear wave experiment. At last, the interaction between two plane transverse waves with frequencies w1 and w2 is carefully studied. Harmonics are created during the propagation at the frequencies (3w1, 3w2, w1+2w2, w1-2w2, w2+2w1, w2-2w1). It is the parametric interaction experiment. This set of three experiments involves plane transverse waves. The feasibility of measuring the nonlinear elastic coefficient with non plane shear wave is discussed in the last section.
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Quantitative Measurements of Ultrasonic Shock Waves Using a Standard Optical Interferometer [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
C. Barrière, G. Montaldo, X. Jacob, D. Royer and M. Fink
[A]
In order to measure acoustic shock waves generating pressures of some tens of MPa in water, an ideal sensor has to be calibrated, wide-band and sufficiently robust to support acoustic cavitation. We measure high intensity ultrasonic displacements and shock waves in water, using the phase modulation of an optical beam reflected from a thin immersed membrane materialising moving particles. With a digital demodulation process, a 4.5-m ultrasonic transient displacement (corresponding to a 21.5-MPa acoustic pressure in water) has been measured with a standard heterodyne interferometer. Results are in good agreement with those given by an hydrophone designed to measure high pressure wave. This sensitive optical method provides absolute measurements with a 50-m lateral resolution, in a large bandwidth (from 20 kHz to 50 MHz). If the low cost membrane used in the experimental set-up is damaged by the acoustic cavitation, it can be replaced very easily, without changing the calibration factor of the interferometer. The maximum measurable displacement is limited by the frequency bandwidth of the instrument. Since the photodiode cuts off frequencies higher than 120 MHz, the interferometer is able to measure 22-MPa peak acoustic pressures in water. This performance can be improved by increasing the Bragg cell frequency, to obtain a wider bandwidth. We are now conceiving an interferometer working at 140-MHz carrier frequency, to measure pressures up to 45 MPa.
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Characterization of subwavelength elastic cylinders with the Decomposition of the Time Reversal Operator : Theory and Experiment [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J.-G. Minonzio, C. Prada, D. Chambers, D. Clorennec and M. Fink
[A]
We propose to use the D.O.R.T. method to improve characterization of sub-wavelength scatterers with conventional transmit receive arrays like those used for medical imaging.
The D.O.R.T. method consists in the measurement of the array response matrix K, and the diagonalization of the corresponding time reversal operator KK*. In most former studies, a one to one correspondence between the eigenvectors of the time reversal operator and the scatterers in the medium was shown. This correspondence, valid in most experiment, is only true for isotropic scatterers, that is for point like inhomogeneities of compressibility.
The question we now try to answer is : can we observe several eigenvalues for sub-wavelength object? From the associated eigenvectors, can we get information on the physical parameters of the object as the size, the compressibility, or the density?
Simulations taking into account the contribution of the different vibrations modes of the object have improved the understanding of the eigenvectors of the time reversal operator for the small object. For an elastic very thin cylinder, monopole and dipole scattering terms are the two significant ones, it is then possible to calculate analytically the eigenvectors of the TRO for a linear array.
We will present experimental results obtained with the 128 channels electronic device, using a 1.5 MHz 128 elements array and 0.2 to 0.4 mm cylindrical nylon or steel wires. A good agreement between results and simulations is shown.
(1) french acronym for Décompostion de l'Opérateur de Retournement Temporel
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The Time Reversal Kaleidoscope: a New Concept of Smart Transducers for 3D Imaging [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
D. Palacio, G. Montaldo, M. Tanter and M. Fink
[A]
In real time 3D echographic imaging, the acquisition of volumic data set requires the recordingof an echo from all the 3D region of interest. Traditionally, two dimensional arrays composed of several thousand of transducers are used to obtain the beam focusing and steering in the volume. However, the design, the connections and the multiplexing required by these 2D arrays are technically complex to realize. Here we present a completely new approach to achieve 3D images with a very small number of transducers using the coupling concepts of time reversal mirrors and chaotic reverberating cavities. The small number of transducers (typically 32) are glued on one surface of the solid cavity, an other face is in contact with the imaged fluid medium (like the body). Thanks to hundred of reverberations inside the cavity, the ultrasonic waves emitted by the transducers are able to focus in any point of the volumic fluid by using time reversal techniques. At each reflection, 'virtual' transducers, images of the real ones by the reflection on the surface of the cavity, are created. As a result, a kaleidoscopic transducer array is obtained from a small number of transducer used in a time reversal mode, and allows equivalent performances than conventional 2D matrices made of thousands of transducers. The coupling of chaotic reverberating cavities with times reversal techniques leads to the concept of a 'smart' transducer. First experimental 3d images obtained with a pioneer prototype will be presented.
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Real time beam steering using a one channel time-reversal mirror coupled to a solid cavity [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
N. Quieffin, S. Catheline, R.K. Ing and M. Fink
[A]
Beam steering and beam forming is achieved using a time-reversal process and a unique transducer coupled to a solid cavity. This low cost technique allows one to focus acoustic energy anywhere on a 3-D domain with a spatio-temporal resolution comparable to multiple transducers array. We first record the signal emitted by the transducer and detected by a hydrophone needle at a reference point. The signal received is then time-reversed and remitted using the same transducer. At the reference point one can observes a spatio-temporal recompression. More over, it is shown how the experimental Green's functions at the surface of the cavity can be used to control the emitting ultrasonic field. A careful study of this phenomena leads us to better understand the resolution of the focusing system: the side-lobe level as well as the focal width are no more dependent on the transducer aperture but on the dimensions of the solid cavity. The signal-to-noise ratio of such a system is explained by a modal theoy and leads to define four influencing parameters: the frequency bandwidth, the number of transducers, the geometry of the cavity and the time reversed signal duration. Frequency analyse allows to define a one channel Inverse filter: its efficiency is compared to the time reversal one and linked to the modal theory.
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Time Reversal of Ultrasonic Waves through Phononic Crystals [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
F. Van Der Biest, G. Boccara, A. Tourin and M. Fink
[A]
Phononic band gap crystals are periodic structures, analogous to photonic crystals for electromagnetic waves, that forbid propagation of acoustic waves for a certain range of frequencies. We present here time-reversal experiments performed through 2D phononic crystals consisting of periodic square arrangements of steel rods immersed in water. The rod diameter is 0.8 mm while the lattice constant is 1.5 mm. Such crystals exhibit a stop band around 500 KHz in the [10] direction. Using a transducer working around 500 kHz, we send a short pulse into such a crystal. Inside the stop band, no propagating modes exists but tunneling is involved. Thus using a receiving transducer array with the same central frequency as the source, it is possible to measure a transmitted wave which comes from the conversion of the evanescent waves into propagating modes at the output of the sample. This wave is then time-reversed and back-propagated. Both time compression and spatial focusing are quantified.
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Suppression of intra-plate echoes induced by a titanium Fabry Perot: the Stokes equations linking time-reversal and the inverse filter [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
F. Vignon, J.F. Aubry, A. Saez, M. Tanter, D. Cassereau and M. Fink
[A]
When focusing through plates or tubes the presence of multiple interfaces induces reflected wave fronts that follow the main wave front. Adaptive focusing techniques can be used to cancel the echoes. For that purpose, two linear arrays of transducers have been placed on each side of a titanium plate acting like an ultrasonic Fabry-Perot. Three propagation operators have been acquired: the transmission H from one array to the other and the two reflection operators K1 and K2 acquired by each array.
Theoretically, the echoes can be suppressed by using a complete cavity with transducers surrounding the plate. In this experiment, the two arrays are recording the field along a sufficient surface to cancel the echoes (20dB decrease). Parallel to this work, thanks to the inversion of the H matrix, the echoes have been cancelled by using the inverse filter technique. Thus, the inverse filter achieves echoes cancellation by using only the transmitted fields, whereas time reversal also needs the reflected fields. Signals emitted with both techniques are compared in order to explain how the focusing is achieved in both cases. In fact, transmit and reflected wave fronts are related by the Stokes relations, explaining how the transmitted wavefront includes information on the reflected one.
Thanks to finite differences simulations, the experiment has been numerically modeled. The reconstructed movie of the propagation of the emitted wave fronts inside the plate gives a clear illustration of the focusing techniques.
Finsterhölzl, H.
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Darstellung und Beurteilung von Rollgeräusch- Anteilen [DAGA 2002 (Bochum)]
F. Nentwich, H. Finsterhölzl and H. Fastl
[A]
Das Fahrgeräusch trägt neben Schwingungskomfort und Fahrdynamik wesentlich zur Entstehung des subjektiven Fahrgefühls bei. Um das Fahrzeug-Innengeräusch zu gestalten, können eine Vielzahl konstruktiver Maßnahmen ergriffen werden. Um die meistversprechenste auszuwählen, muß ihre Wirkung auf Qualität und Effektivität hin abgeschätzt werden. Dazu empfiehlt es sich, das Innengeräusch im Zeitbereich nach seinen Quellen und Transferpfaden zu differenzieren. Die einzelnen Anteile können dann getrennt auralisiert werden und ermöglichen dadurch eine Untersuchung ihrer psychoakustischen Relevanz und Akzeptanz In dieser Arbeit werden Rollgeräusch-Anteile synthetisiert. Diese besitzen ausgeprägte Radordnungen, welche sich durch Frequenz, Amplitude und Phasenlage beschreiben lassen. Es wurden zwei Verfahren entwickelt, die ein Geräusch gleichen Leistungsspektrums erzeugen. Beide arbeiten mit einer Ersatzanregung und einem zeitvarianten Filter. Diese Filter werden aus den Spektren der Innengeräusch-Anteile abgeleitet. Die Filterkoeffizienten werden in Abhänigkeit vom Geschwindigkeits-Zeitverlauf ausgewechselt. Das erste Verfahren arbeitet mit weißem Rauschen. Sowohl die Frequenz- als auch die Amplitudeninformation ist im Filter enthalten. Im zweiten Verfahren beinhaltet das Filter die Amplitudeninformation, während die genaue Frequenzinformation in der Ersatzanregung enthalten ist. Dazu dient ein komplexer harmonischer Ton mit Zufallsphase. Zur Validierung wurden die Synthesen einer Messsung gegenübergestellt und exemplarisch nach objektiven und subjektiven Kriterien verglichen.
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Prüftechnik in der Außengeräuschentwicklung [DAGA 2008 (Dresden)]
H. Finsterhölzl
[A]
In der Außengeräuschentwicklung ist der Einsatz aufwändiger Mess- und Prüftechnik, darunter auch die Nutzung von Außengeräuschprüfständen, üblich. Mit diesen qualifizierten Hilfsmitteln gelingt es Fahrzeugherstellern heute, selbst bei wachsender Komplexität der Anforderungen an Fahrzeugentwicklungen die gesetzlichen Vorgaben sicher zu erfüllen.
Künftige gesetzliche Anforderungen an Geräuschemissionen eines Fahrzeugs werden Anstrengungen zur weiteren Reduzierung des Außengeräusches von Fahrzeugen auslösen. Dabei stellt die Reduktion des Beitrags des Antriebsgeräusches bei Typprüfungsmessungen nach den beiden Messverfahren A und B der ECE-R51 eine besondere Herausforderung dar. Lösungsanforderungen und -massnahmen an den fahrdynamischen und akustischen Stellhebeln sind mit Präzision zu bewerten, um Bauteile im Rahmen aller weiteren Entwicklungsanforderungen optimal auslegen zu können.
Dies verlangt nach verlässlichen und vertieften Simulationsmethoden für die Pegel in der gesetzlichen Vorbeifahrt. Hierzu können Analysen des Antriebsgeräusches von Fahrzeugen im Außengeräuschprüfstand unter Normbedingungen und mit hoher Reproduzierbarkeit erfolgen. Aufbauend darauf muss die rechnerischen Prognose des Pegelverlaufs unter Bedingungen der realen Vorbeifahrt auf einer Außengeräuschmessstrecke in der erforderlichen Güte gelingen.
Aus diesen Motiven werden heute leistungsgesteigerte Infrastrukturen der Mess- und Prüftechnik errichtet und Entwicklungsmethoden zur Nutzung dieser Potentiale erschlossen. Die moderne Prüftechnik muss sich an dem Anspruch messen lassen, das Potential für Simulation in der Absicherung des Antriebsgeräusches bei ISO362-Vorbeifahrten zu erschließen.
Firszt, F.
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Thermal diffusivity measurements of Zn1-x-yBexMnySe mixed crystals by photoacoustic method [DAGA 2002 (Bochum)]
J. Zakrzewski, F. Firszt, S. Legowski, H. Meczynska and M. Pawlak
[A]
The Mn-based diluted magnetic semiconductors have recently received the great attention. Zn1-x-yBexMnySe has been successfully used as spin aligner with injection efficiency of 90 % spin polarized current into nonmagnetic semiconductor light emitting diodes [1]. This paper deals with the investigations of thermal properties of Zn1-x-yBexMnySe bulk crystals by photoacoustic method. The investigated crystals were grown by high pressure Bridgman method under argon overpressure using a powder mixture of ZnSe, Be and Mn as a starting material . The obtained crystals were cut into 1-1.5 mm thick plates and mechanically polished. Some plates were annealed in zinc atmosphere. For investigation of continuos wave photoacoustic spectra a piezoelectric transducer (PZT) and an open cell were used. The absorption coefficients for crystals with different x and y have been derived from appropriate photoacoustic spectra and the band gap energies were determined. Quantitative analysis of the photoacoustic spectra were performed using Jackson-Amer model. A single signal method with piezoelectric detection has been used for determining the thermal diffusivity. The samples were irradiated with modulated light in the strong absorption region. Following Blonskij et. al. [2] the dependence of amplitude and phase of PA signal versus light modulation frequency was examined. The thermal diffusivity was determined as a fitting parameter to the phase as well as to the amplitude of the signal for different concentrations of Be and Mn. [1] R. Fiederling, M. Keim, G. Reuscher, W. Ossau, G. Schmidt, A. Waag, L. W. Molenkamp, Nature 402, 787 (1999) [2] I. V. Blonskij, V. A. Thoryk, M. L. Shendeleva, J. Appl. Phys. 79, p 3512 (1996)
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Photoacoustic study of Zn1-xBexTe mixed crystals [DAGA 2002 (Bochum)]
J. Zakrzewski, F. Firszt, S. Legowski, H. Meczynska and A. Marasek
[A]
The physical properties of mixed crystals II-VI of binary compounds with Be chalcodenides are of significant interest for their potential applications in technology of green semiconductor laser [1]. Zn1-xBexTe mixed alloy is very attractive among these materials for p-cladding layers of ZnCdSe/MgZnCdSe lasers on InP. ZnTe has the band gap of
2,26eV at room temperature and its band structure is of direct optical transition type, BeTe has band gap
4,1eV and high energy for defect generation. Mixed Zn1-xBexTe (0x
Fischer, André
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Schallschnellemessung mit akustischem PIV am Beispiel einer Lochplatte [DAGA 2008 (Dresden)]
A. Fischer, L. Enghardt and I. Röhle
[A]
Durch phasensynchronisierte PIV-Messungen (Particle Image Velocimetry) wurde das Schallschnellefeld an einer einseitig beschallten Lochplatte vermessen. Diese Messung dient als Voruntersuchung für die Bestimmung akustischer Eigenschaften von Linern (akustisch dämpfende Wandauskleidung). Es konnte die Wechselwirkung zwischen Schall- und Sekundärströmungsfeld am Loch in Abhängigkeit von Anregungsamplitude sowie Anregungsfrequenz untersucht werden. Das Schallschnellefeld wurde mit Hilfe von phasensynchronisierten PIV-Messungen bezüglich der monofrequenten Anregung bestimmt. Dazu wurden zwei um 180 phasenversetzte Geschwindigkeitsvektorfelder aufgenommen, in denen die Schallschnelle ein entgegengesetztes Vorzeichen besitzt. Da die gemessen Geschwindigkeitsvektoren sich aus den Komponenten der mittleren Geschwindigkeit, den turbulenten Schwankungen sowie der Schallschnelle zusammensetzen, lässt sich durch Subtraktion beider Geschwindigkeitsvektorfelder das Schallschnellefeld berechnen.
Akustische Untersuchungen wurden bisher meist mit Druckaufnehmern wie Mikrofonen durchgeführt. Für die Impedanzbestimmung von z.B. durchströmten Rohren, Düsen oder Linern sind der akustische Druck sowie die Schallschnelle als Funktion von Raum und Zeit notwendig. Eine Bestimmung der Schallschnelle erfolgt beispielsweise durch die gleichzeitige Messung des Druckes an benachbarten Orten und berechnet sich über eine verknüpfte Gleichung von Schnelle und Druck. Das hier vorgestellte so genannte ''Akustische PIV'' bietet eine berührungslose Möglichkeit zur direkten Messung der Schallschnelle bei gleichzeitiger Bestimmung des Geschwindigkeitsfeldes und ermöglicht zusammen mit wandbündig eingebauten Mikrofonen eine Bestimmung der Impedanz.
Fischer, Andreas
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Open-Air Konzerte und Lärmschutz - ein Widerspruch ? [DAGA 2003 (Aachen)]
A. Fischer
[A]
Der Veranstalter von (Open-Air-) Konzerten hat hinsichtlich des Schallschutzes eine Reihe von Pflichten und Verantwortung. Hinsichtlich des Schallimmissionsschutzes für die Nachbarschaft sind länderspezifische Vorschriften mit zum Teil deutlich unterschiedlichen Richtwerten zu berücksichtigen. Im Rahmen seiner Verkehrssicherungspflicht ist der Veranstalter zudem verpflichtet, die Besucher vor schädigendem Lärm zu schützen. Gerichtsurteile zeigen, dass diese Pflichten nicht nur erfüllt werden müssen, sondern auch ein geeigneter Nachweis notwendig ist. Dem gegenüber stehen die Vorstellungen der Besucher und Künstler hinsichtlich des Höreindrucks und der dazu notwendigen Beschallung. Am Beispiel von Open-Air-Konzerten in einem Fussballstadion (ca. 29.000 Zuschauern) mit eng benachbarter Wohnbebauung wird dargestellt, wie diese gegensätzlichen Interessen in der Praxis weitestgehend in Einklang gebracht werden können. Hierzu werden Genehmigungssituation sowie Planung, Ausführung und Überwachung erläutert.
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Vereinfachte Verfahren zur Schallleistungsbestimmung für die routinemäßige Überwachung von Anlagen – Kann eine höhere Wirtschaftlichkeit ohne zu hohen Qualitätsverlust erreicht werden? [DAGA 2006 (Braunschweig)]
L. Schmidt and A. Fischer
[A]
Vielfach wird gefordert, die Schallimmission von Industrie- und Gewerbeanlagen in regelmäßigen Abständen zu überprüfen. Dies kann in der Regel nur durch Bestimmung der Schallleistung der relevanten Schallquellen und anschließende Ausbreitungsrechnung erfolgen. Neben Intensitätsmessungen nach DIN EN ISO 9614 beschreiben im Wesentlichen die Normen DIN EN ISO 3740 ff sowie die maschinenspezifischen Folgeteile der DIN 45635 Verfahren, die auf der Messung des Schalldruckpegels basieren. Alle genannten Verfahren sind mit erheblichem Aufwand verbunden. Neben dem Widerstand der Anlagenbetreiber, die entsprechenden Kosten zu tragen, muss man sich die Frage stellen, ob hier Aufwand und Nutzen in einem angemessenen Verhältnis stehen. Dieser Frage wird durch Vergleich der mit verschiedenen Verfahren bestimmten Schallleistungspegel nachgegangen.
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Lokalisation von Bremsgeräuschen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
N. Madhu, R. Martin, H.-W. Rehn and A. Fischer
[A]
Die Lokalisation von Bremsenquietschen ist eine anspruchsvolle Aufgabenstellung. Standardalgorithmen zur Quellenlokalisation (GCC usw.) scheitern hier aufgrund der schmalen Bandbreite des Bremsenquietschens und der komplizierten akustischen Umgebung unterhalb eines Fahrzeugs. Diese Arbeit präsentiert einen Ansatz zur Lösung dieses Problems mit Hilfe von Mikrofon-Arrays, die an den Rand des Unterbodens eines Fahrzeugs montiert worden sind. Lokalisiert wird mit einer gewichteten ``steered-response-power'' (SRP) Kostenfunktion in einem zweidimensionalen Suchfeld. Der Aufbau enthält vier Arrays mit insgesamt 31
Eingangskanälen. Jedes der linearen Arrays besteht aus in logarithmischen Abstand angeordneten Mikrofonen um das breite Spektrum möglicher Quietsch-Frequenzen zu berücksichtigen. Der Algorithmus geht in zwei Schritten vor: als erstes werden die aktiven Frequenzbänder durch eine Schätzung des Schmalbandrauschens ermittelt. Im Anschluss wird das Bremsgeräusch mit einer über Kohärenz und SNR berechneten, gewichteten Kostenfunktion der/den aktiven Bremse/n zugeordnet. Das Verfahren wurde bei Messungen an einem fahrenden Automobil erfolgreich eingesetzt.
Fischer, D.
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Anwendung der Ultraschalldämpfungsspektroskopie zur Prozessüberwachung in der Kunststoffverarbeitung [DAGA 2008 (Dresden)]
J. Müller, S. Kummer and D. Fischer
[A]
In der kunststoffverarbeitenden Industrie kommt der Prozessüberwachung von Synthese- und Verarbeitungsprozessen eine stetig wachsende Bedeutung zu. Eine Vielzahl an für die finalen Produkteigenschaften relevanten Informationen muss direkt im Schmelzezustand während der laufenden Verarbeitung echtzeitnah bestimmt werden. Hierfür wurde ein in-und on-line Ultraschall-Messsystem entwickelt, mit dem mittels zweier Transmissionssonden die Ultraschallgeschwindigkeit und -dämpfung bestimmt werden. Insbesondere erwies sich die Auswertung von Ultraschalldämpfungsspektren im Bereich von 1 bis 8 MHz als gut anwendbare Auswertemethode. Durch die Verwendung multivariater Verfahren (Partial-Least-Square-Verfahren) können nach vorheriger Kalibrierung sowohl eine quantitative Bestimmung der Zusammensetzung als auch Aussagen zur Morphologie (Partikelgröße und -verteilung) von Polymerblends und Polymer/Füllstoffsystemen gemacht werden. Bei der in-line Analyse von Kompositmaterialien während der Verarbeitung konnten aus den gemessenen Dämpfungsspektren die Konzentrationen unterschiedlicher Füllstoffe mit hoher Genauigkeit berechnet werden.
Fischer, E.
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Vergleich von Störreduktionsverfahren für Hörgeräte [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
V. Hamacher and E. Fischer
[A]
Das Sprachverstehen in störschallerfüllter Umgebung ist eines der am häufigsten genannten Probleme von Schwerhörigen. Somit sollte die Rehabilitation mit Hörgeräten nicht nur die individuelle Kompensation des Hörverlustes sondern auch die Reduktion von Störgeräuschen umfassen. Moderne digitale Hörgeräte haben inzwischen einen Entwicklungsstand erreicht, der neben den etablierten konventionellen Richtmikrofonen die Realisierung komplexer Störreduktionsalgorithmen gestattet. Diese Algorithmen unterscheiden sich sowohl in der Anzahl benötigter Mikrofone und deren Anordnung, als auch in den Annahmen, die bezüglich der Hörsituation getroffen werden, wie beispielsweise die Eigenschaften des Störschallfeldes, die Störsignalstatistik und die Position der Nutzschallquelle. Folglich kann ein Vergleich dieser Verfahren nur aussagekräftig sein, wenn er auf mehreren unterschiedlichen alltagsrelevanten Hörsituationen beruht und sich einer einheitlichen Datenbasis bedient. In diesem Beitrag werden verschiedene Störreduktionsalgorithmen mit ein und zwei Mikrofonen vorgestellt und einem systematischen Vergleich unterzogen. Der Vergleich erfolgt anhand geeigneter objektiver Kriterien. Als Datenbasis dienen in verschiedenen Hörsituationen aufgezeichnete kunstkopfbezogene Hörgerätemikrofonsignale. Von besonderem Interesse ist die Frage, welche Verbesserungen mit den Mehrmikrofonansätzen gegenüber den Einmikrofonverfahren erzielbar sind. Darüberhinaus werden Kombinationsmöglichkeiten der verschiedenen Algorithmen diskutiert.
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Temporal-envelope based related processing in advanced digital hearing aids [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
V. Hamacher, E. Fischer and H. Puder
[A]
Noise reduction, compression and classification algorithms have become standard features in advanced digital hearing aids. In this paper it will be illustrated that analysis and appropriate processing of the signal envelope play an important part in designing these algorithms.
In the field of compression algorithms the appropriate speed of gain adaptation is still the subject of discussion. From a physiological point of view, compression algorithms should act as fast as possible to restore the loss of compression due to the damage of outer hair cells. Fast compression strongly affects the signal envelope. However, in listenings tests hearing impaired subjects often prefer slow compression systems, which do not affect the signal envelope. This indicates that the appropriate ''transmission'' of the signal envelope is a crucial point in compression algorithms.
In respect of noise reduction algorithms, it will be shown that an early group of approaches exploits the specific envelope properties of speech and noise to slowly adapt the frequency response of the hearing aid to the noisy condition. Moreover, it will be demonstrated that the processing of state-of-the-art procedures like spectral subtraction or Wiener filtering can be interpreted as the frequency-specific restauration of the temporal envelope of the (undisturbed) speech in each frequency band.
Some hearing aids already offer classification systems which automatically enable the optimal hearing aid setting. It will be demonstrated that robust classification systems capable of distinguishing between ''Speech'', ''Speech in Noise'' and ''Noise'' situations can be developed mainly based on the analysis of the signal envelope.
Fischer, F.
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Akzeptanz von baulichen Lärmschutzmassnahmen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
F. Fischer, T. Meloni and T. Kuentz
[A]
F. Fischer, T. Meloni, T Kuentz Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft (BUWAL) Abteilung Lärmbekämpfung CH-3003 Bern Akzeptanz von baulichen Lärmschutzmassnahmen In einer Feldstudie wird der Einfluss von baulichen Lärmschutzmassnahmen auf die Belästigungsreaktion der Anwohner untersucht. Als bauliche Lärmschutzmassnahmen definieren wir Einrichtungen, welche die direkte Schallausbreitung zwischen der Lärmquelle und dem Wohnhaus unterbrechen. Neben ihrem Hauptzweck, der Schallreduktion, wirken sie über nicht-akustische Effekte indirekt auf das subjektive Erleben der Lärmsituation. Ziel dieser Untersuchung ist, die unterschiedlichen Faktoren in Bezug auf die erlebte Lärmminderung der baulichen Lärmschutzmassnahmen zu vergleichen und zu quantifizieren. Damit eingeschlossen ist die Diskussion der Akzeptanz von baulichen Lärmschutzmassnahmen. Anhand 17 verschiedenen Kombi-nationen aus baulichen Lärmschutzmassnahmen und Siedlungstypen werden für Strassenverkehrs- und Eisenbahnlärm die Belästigungs- respektive Störungsreaktionen in telefonischen Interviews erhoben. Erste Resultate weisen darauf hin, dass das subjektive Erleben entscheidend durch die nicht-akustischen Einflüsse der baulichen Lärmschutzmassnahmen mitbestimmt wird. 11. Oktober 1999/FF/Mel/Kz
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Wenn Grenzwerte nicht greifen: eine Lösung für Baulärm [DAGA 2000 (Oldenburg)]
T. Meloni and F. Fischer
[A]
Zum Schutz des Menschen werden meist Grenzwerte gefordert, welche die Betroffenen vor starken Störungen schützen sollen. Ein Grenzwertkonzept fordert allerdings einige Voraussetzungen, u.a. muss die Lärmbelastung einen universellen Charakter haben und muss auf einfache Weise durch akustische Beschreibungsgrössen erfassbar sein. Viele Facetten dagegen trägt der Baulärm, bedingt durch die Vielfalt der Bauprozesse, der Arten der Baumaschinen und der Zeitmuster der Bauabläufe. Wegen dem individuellen Charakter und der problematischen Erfassung von Baulärmsituationen wird zum Schutz des Menschen kein Verfahren über Grenzwerte eingesetzt, sondern es werden direkt Massnahmen angewendet. Ansatzweise wird dabei nach den selben Kriterien wie beim Grenzwertkonzept beurteilt, ob Massnahmen getroffen werden müssen oder nicht. In der Baulärmrichtlinie des Schweizerischen Bundesamtes für Umwelt Wald und Landschaft, die kürzlich aus dem Stadium des Entwurfes herausgewachsen ist, wird eine Massnahmenliste den Bauherren und damit auch allen Fachleuten an der Front als Wegleitung beim Planen und Bauen dienen. Die Massnahmen umfassen Planung, Projektierung, Bauausführung und lärmminderndes Verhalten. Je lärmempfindlicher das betroffene Gebiet und je länger die Lärmeinwirkung dauert, desto strenger sollen die Anforderungen an die zu treffenden Lärmschutz-Massnahmen sein.
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Lärmsanierung der Eisenbahnen in der Schweiz [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
F. Fischer
[A]
Lärmsanierung der Eisenbahnen in der Schweiz F. FISCHER Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft, Abteilung Lärmbekämpfung CH-3003 Bern Gesetzliche Grundlage für die Begrenzung der Lärmimmissionen bilden das Umweltschutzgesetz (USG) und die Lärmschutz-Verordnung (LSV) als dessen Ausführungsbestimmung. Aufgrund dieser Vorschriften sind bestehende Anlagen zwingend zu sanieren, sofern sie erheblich störende Lärmimmissionen verursachen. Damit soll die Bevölkerung vor schädlichen und lästigen Lärmimmissionen geschützt werden. Rund 265'000 Personen in der Schweiz sind übermässigem Eisenbahnlärm ausgesetzt. Zu ihrem Schutz soll bis ins Jahr 2015 auf Kosten des Bundes ein umfassendes Konzept zur Lärmreduktion realisiert werden. Geplant sind folgende Massnahmen: ? Rollmaterial: Zurzeit zeichnet sich als Lösung der Ersatz der Grauguss- Bremsklötze durch Kunststoff-Bremsklötze und der heute eingesetzten Räder durch sogenannte eigenspannungsarme Monoblocräder ab. ? Bauliche Massnahmen: Hier steht die Realisierung von Lärmschutzwänden im Vordergrund. Es ist vorgesehen, deren Höhe in der Regel auf 2 Meter ab der Schienenoberkante zu begrenzen. Beim Vorliegen besonderer Umstände soll diese Regelwandhöhe auf maximal 4 Meter erhöht werden können. Das Kosten-Nutzen Verhältnis ist mit einem speziell dazu entwickelten Index zu überprüfen. Zur Festsetzung der Dringlichkeit von baulichen Massnahmen wird das gesamte Streckennetz in Realisierungseinheiten aufgeteilt. Für jede dieser Einheiten erfolgt eine Berechnung der spezifischen Lärmbetroffenheit, woraus sich eine objektivierte Sanierungsdringlichkeit ergibt. Das Sanierungskonzept sieht vor, bei Abschluss der Arbeiten (2015) mindestens zwei Drittel der betroffenen Bevölkerung durch Massnahmen ausserhalb der Gebäude zu schützen. Der verbleibende Anteil ungenügend oder nicht geschützter Personen soll durch den Einbau von Schallschutzfenstern geschützt werden können.
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Räumliche und zeitliche Bedingungen der Belästigungswirkung von Verkehrslärm – Untersuchungsergebnisse aus Deutschland und der Schweiz [DAGA 2002 (Bochum)]
J. Kastka, T. Meloni, F. Fischer, J. Münch and E. Borsch-Galetke
[A]
Das Konzept der globalen Belästigung, mit dem Anwohner undifferenziert mit einer einzigen Angabe ihre Beeinträchtigung durch eine Lärmquelle beschreiben, berücksichtigt nicht Unterschiede in der Störempfindlichkeit von Anwohnern gegenüber dem Lärm nach Ort und Zeit und möglichen Schutzeffekten wie dem Schließen von Fenstern. In zwei Untersuchungen - einer Schweizer zur Wirkung von Straßen- und Eisenbahnlärm und einer Deutschen zur Wirkung von Fluglärm am Flughafen München - wurde die Frage behandelt, ob und in welchem Umfang Unterschiede der Belästigungswirkung im Innen- und Aussenbereich der Wohnung tags und nachts vorliegen. Für den Wohnbereich wurde außerdem untersucht, welchen Einfluß die Fensterstellung auf die Belästigung durch Lärm hat, und wie diese Unterschiede Tags und Nachts ausfallen. In der Schweizer Studie wurden zur Wirkung von Schallschutzwänden und Fenstern 504 Anwohner aus 17 Untersuchungsgebieten der deutsch- und französischsprachigen Schweiz telephonisch befragt. Berechnet wurden die individuellen Belastungen zu jeder Wohnung mit und ohne Lärmschutzwände und die Dämmleistung der Wände für Tag- und Nachtverkehr. Das Pegelmittel betrug tags nach dem Bau der Lärmschutzwände 58 dB(A) Leq, vor dem Bau 64 dB(A). Die Dämmleistung der Anlagen lag im Mittel bei 6 dB(A, (Range 0 -17dB(A). Die Belastung nachts lag durchschnittlich um 8 dB(A) tiefer. Das Pegelmittel der Kontrollstichprobe lag bei 63 dB(A). In einer Untersuchung am Flughafen München wurden 775 Anwohner an 25 Untersuchungspunkten an allen Flugrouten, die Siedlungsgebiete tangieren, befragt. Die Pegel wurden mit einem Rechenmodel als Leq für Tag- und Nachtbelastung durch Fluglärm bestimmt. Tags waren die Anwohner im Mittel über alle Stichproben mit 46 dB(A), nachts mit 36 dB(A) Fluglärm belastet. Ergebnisse beider Untersuchungen: Die Gesamtbelästigung der Anwohner wird beherrscht durch die Belästigung im Aussenbereich und die Innenraumsituation bei offenem Fenster tags. Bei geschlossenen Fenstern liegt in allen Gebieten die Belästigung unter 10 % HA. Erst ab 5 dB(A) Dämmleistung der Wände ist eine Verminderung der Belästigung nachweisbar, ab 10 dB(A) und mehr ist eine starke Verbesserung der Wohnsituation beobachtbar: Als Folge der Dämmleistung der Wände wird die Belästigung bei offenen Fenstern tags und nachts stark reduziert, ebenso die Belästigung im Aussenbereich (Balkon, Garten). Die Gestaltung der Wände spielt keine wesentliche Rolle, die Zweckerfüllung ist in den Augen der Anwohner durch starke Dämmleistung gegeben. In beiden Studien zeigt sich eine Differenz von etwa 10 dB(A) Leq bzgl. der Tag- Nachtempfindlichkeit der Anwohner gegenüber Lärm.
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Noise abatement in Switzerland: Present projects and perspectives [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
H. Bögli, I. Schlachter, M.-H. Schaffner, J.-D. Liengme and F. Fischer
[A]
Noise abatement has a long history in Switzerland. The recognition of noise as a public health problem led to a parliamentary report in the sixties and finally to a noise policy which was laid down in the Environmental Protection Law (1983) and in the Noise abatement ordinance (1986). The policy contains plans to study dose-effect relationships, to introduce limiting values and to apply measures, focusing on reducing noise mainly at the source. Costs are handled according to the polluter-pays principle and prevention measures to avoid future noise problems as well as improvement measures for existing noisy installation have been stipulated.
A critical review of 15 years of noise abatement published in 2002 proposed further actions to improve the strategy. In particular, the report recommended a better monitoring of noise abatement, concerning noise exposure and improvement projects. It also suggested a closer collaboration with international noise policies, especially with view to ongoing EU-activities. The report concluded that supplementary measures were needed in order to effectively protect the population from hazardous or undesirable effects of noise.
Some of the proposed measures are presently being implemented. It concerns the introduction of a national monitoring system of noise exposure, a stricter control over the slowly-progressing improvement projects as well as tighter regulations to monitor noisy installation. Further projects deal with the quantification of noise effects on health by means of the DALY-principle (disability adjusted life years) and its monetisation in order to cover the external costs of noise.
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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.
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Lärmdatenbank Schweiz - Pilotprojekt für ein nationales Monitoring der Lärmbelastung in der Schweiz [DAGA 2005 (München)]
K. Ingold, H. Bögli, F. Fischer and M.-H. Schaffner
[A]
Trotz grossen Anstrengungen der Lärmbekämpfung der letzten zwanzig Jahre - insbesondere bei der Sanierung von bestehenden lärmigen Anlagen - ist das Wissen über die Lärmbelastung in der Schweiz lückenhaft. Zwar ist für Strassen, Eisenbahnen und Flugplätzen eine Darstellung der Lärmbelastungen mittels Lärmbelastungskataster (LBK) vorgeschrieben. Doch sind die LBK primär ein lokales Mittel zur Sanierung und die akustischen Informationen beschränken sich aufgrund der gesetzlichen Vorgaben auf die Angabe von Grenzwertüberschreitungen.
Das BUWAL als Fachstelle des Bundes für Umweltfragen in der Schweiz hat daher ein neues Projekt mit dem Ziel initiiert, ein Lärmdatenbank für die gesamte Schweiz auf Basis eines Geographischen Informationssystems (GIS) zur erstellen. Neben der Lärmbelastung aus Strassen, Eisenbahnen und Flugplätzen sollen damit auch wichtige Informationen über getätigte und geplante Lärmschutzmassnahmen sowie Aussagen zu den gesundheitlichen und wirtschaftlichen Auswirkungen von Lärm möglich sein. Das System wird sodann eine wichtige Rolle bei der Evaluation von Kosten und Nutzen zukünftiger Lärmschutzszenarien spielen. Gleichzeitig ist die EU-kompatible Erhebung und Verarbeitung von Daten geplant, welche die Vergleichbarkeit mit anderen Staaten gemäss der EU-Umgebungslärmrichtlinie 2002/49/EG ermöglichen wird.
Das Vorgehenskonzept zur Erstellung der Lärmdatenbank Schweiz besteht aus zwei Varianten unterschiedlicher Genauigkeitsstufen (GS): Eine Uebersichtsvariante (GS1) soll für die Gesamtschweiz anhand von Modellberechnungen und schnell zugänglichen Daten globale Aussagen zur Lärmbelastung liefern. Mit einer Detailvariante (GS2) werden von ausgewählten Gebieten in der Schweiz genauere Daten erhoben, womit die Genauigkeit der gesamtschweizerischen Aussagen weiter gesteigert werden kann.
Das Projekt erstreckt sich über einen Realisierungshorizont von rund drei Jahren. Nach Projektabschluss im Jahre 2007 sind Erweiterungen und weitere Detaillierungen vorgesehen.
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Beurteilung von sekundärem Luftschall [DAGA 2005 (München)]
T. Meloni, P. Billeter and F. Fischer
[A]
Sekundärer Luftschall wird in Räumen von Gebäuden als dumpfes Grollen erlebt. Belastungsseitige Voraussetzung dazu ist eine schwingende Gebäudestruktur. Aspekte der Belastungssituation wie auch der Wahrnehmung und Empfindung des sekundären Luftschalls führen dazu, dass die Beurteilung anhand der Schwingungsgrösse in den Räumen gerechtfertigt und auch praktikabel ist. Dieses Vorgehen setzt die Kenntnis eines charakteristischen Wertes der Schwinggeschwindigkeit auf der Raumhülle voraus, so dass der gehörte Luftschall schutzgerecht beurteilt werden kann. Implizit ist in diesem charakteristischen Wert resp. dieser bewerteten Schwingstärke eine Übertragungsfunktion integriert. Diese beschreibt den Zusammenhang zwischen der Schwinggeschwindigkeit auf der Raumhülle und der Körperschallabstrahlung in den Raum in Abhängigkeit der Gebäudesituation. Die gesamte Beurteilungsprozedur für den sekundären Luftschall mitsamt dieser Übertragungsfunktion wird in diesem Beitrag diskutiert und auch der Beurteilung von taktil erlebten Schwingungen (Erschütterungen) gegenübergestellt.
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Wirksamkeit von Massnahmen zur Rollgeräuschreduktion am Fahrweg [DAGA 2006 (Braunschweig)]
A. Gross-Thebing, H. Zimmer, F. Fischer and C. Feiss
[A]
Maßnahmen zur Rollgeräuschreduktion (Schienenstegbedämpfung, diskret an der Schiene befestigte Schwingungsabsorber, kontinuierlich an der Schiene befestigte Schwingungsabsorber) werden mit dem rechnergestützten Prognoseverfahren SFE AKUSRAIL bewertet. Die Wirkungsmechanismen aller Maßnahmen und die Randbedingungen für einen wirksamen Einsatz werden aufgezeigt und das Potential zur Rollgeräuschminderung anhand einer Parametervariation überprüft.
Die Bewertungsgröße ist die Minderung des A-bewerteten Schalldruckpegels in 7.5 m und 1,2 m Höhe über SO. Die Minderung berücksichtigt dabei die Ergebnisverbesserung gegenüber einem Referenzzustand, in dem alle Parameter bis auf dem Einsatz der Maßnahme identisch sind.
Um die Prognosefähigkeit zu gewährleisten, werden die Minderungsmaßnahmen sehr detailliert in einem FE-Modell abgebildet, so dass die dynamischen Auswirkungen der Maßnahmen physikalisch zum Tragen kommen. Weiterhin werden durch Messungen validierte Referenzmodelle des Schotteroberbaus und der Betriebszustände aus dem BMBF-Projekt ''Entwicklung SIMTool-Rollgeräusche für Schienenfahrzeuge und Fahrwege und seine meßtechnische Validierung'' verwendet.
Die Minderungsmaßnahmen werden in einem Schotteroberbau mit unterschiedlich hohen Zwischenlagensteifigkeiten eingesetzt, auf dem Güterzüge mit Rädern verschiedener Bauarten verkehren.
Die Rollgeräuschminderung einer Maßnahme hängt stark von dem auf dem Gleis verkehrenden Betrieb ab, der wesentlich durch die Bauart des Rades und die Radrauheit definiert wird. Der kontinuierlich auf der Schiene einwirkende Tilger zeigte sich dabei für die meisten Betriebszustände am wirksamsten.
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Lärmdatenbank Schweiz (LDBS) - Flächendeckendes Monitoring der Lärmbelastung in der Schweiz [DAGA 2007 (Stuttgart)]
K. Ingold, T. Meloni, M. Balmer, H. Bögli and F. Fischer
[A]
Die Lärmbekämpfung in der Schweiz hat über die letzten zwanzig Jahre grosse Anstrengungen unternommen, um übermässig lärmige Anlagen zu sanieren. Trotzdem ist das Wissen über die Lärmbelastung in der Schweiz lückenhaft. Zwar ist für Strassen, Eisenbahnen und Flugplätzen eine Darstellung der Lärmbelastungen mittels Lärmbelastungskataster vorgeschrieben, doch sind diese primär ein Arbeitsmittel zur Lärmsanierung und die Informationen beschränken sich aufgrund der gesetzlichen Vorgaben auf die Angabe von Grenzwertüberschreitungen.
Das Bundesamt für Umwelt hat daher im Jahre 2002 ein Pilotprojekt mit dem Ziel initiiert, eine Lärmdatenbank für die gesamte Schweiz (LDBS) auf Basis eines Geographischen Informationssystems zur erstellen. Neben der Lärmbelastung aus Strassen, Eisenbahnen und Flugplätzen können damit auch Informationen über getätigte und geplante Lärmschutzmassnahmen sowie Aussagen zu den gesundheitlichen und wirtschaftlichen Auswirkungen von Lärm gemacht werden. Das System wird sodann eine wichtige Rolle bei der Evaluation von Kosten und Nutzen zukünftiger Lärmschutzszenarien spielen. Daneben ist die LDBS EU-kompatible, da Erhebung und Verarbeitung von Daten gemäss der EU-Umgebungslärmrichtlinie 2002/49/EG möglich sind.
Die LDBS enthält zwei Genauigkeitsstufen (GS): Eine Übersichtsvariante (GS1) liefert für die Gesamtschweiz anhand von schnell zugänglichen Daten des Bundes globale Aussagen zur Lärmbelastung. Die Detailvariante (GS2) erhebt von ausgewählten Gebieten in der Schweiz genauere Daten, womit die Genauigkeit der gesamtschweizerischen Aussagen weiter gesteigert werden kann.
Das Pilotprojekt wurde im März 2007 erfolgreich abgeschlossen und erste statistische Auswertungen über die Lärmbelastung in der Schweiz liegen vor. Neben weiteren Analysen ist geplant, das Projekt in einer zweiten Phase weiter zu entwickeln, um die Datengenauigkeit zu erhöhen und weitere Lärmarten zu berücksichtigen
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Machbarkeitsstudie Ruhelabel [DAGA 2008 (Dresden)]
I. Schlachter, F. Fischer and U. Hausmann
[A]
Der Vollzug der gesetzlichen Grundlagen zur Lärmverminderung und zur Sanierung von Anlagen mit übermässiger Lärmbelastung schreitet nur zögerlich voran - Anreize zur Lärmverminderung unter die Immissionsgrenzwerte sind trotz dem in der Umweltschutzgesetzgebung verankerten Vorsorgeprinzip kaum vorhanden. Die Analyse zum Stand der Lärmbekämpfung in der Schweiz weist denn auch ein differenziertes Bild aus: Zwar ist 20 Jahre nach Inkrafttreten der Lärmschutzverordnung viel erzielt worden, es zeigt sich aber deutlich, dass der Schutz der Bevölkerung vor schädlichem oder lästigem Lärm nur teilweise erreicht wurde und sich viele Menschen auch nach Abschluss der Sanierungen weiterhin von Lärm belästigt fühlen. Zur weiteren Lärmreduktion sind deshalb zusätzliche Instrumente nötig.
Als mögliches Anreizsystem zur Lärmverminderung prüft das Bundesamt für Umwelt die Einführung eines sog. Ruhelabels. Das Ruhelabel hat zum Ziel, der Bevölkerung die Lärmbelastungssituation durch die Hauptlärmarten an ihrem Wohnort auf einfache Art ins Bewusstsein zu rufen. Der Lärmsituation kommt beim Wohnen eine grosse Bedeutung zu und der Wert einer Liegenschaft steigt indirekt proportional mit der Lärmbelastung. Durch das Aufzeigen der Belastungssituation einer Liegenschaft soll der Druck auf Politik und Behörden verstärkt werden, die Lärmsituation im Bereich Wohnnutzung in der Schweiz zu verbessern.
Fischer, G.
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Ein alternatives Konzept zur Realisierung eines wetterfesten digitalen Messmikrofons mit hoher Dynamik [DAGA 2003 (Aachen)]
R. Müller, P. Holstein and G. Fischer
[A]
Hochwertige Messmikrofone basieren heute üblicherweise auf Kondensator-Mikrofonkapseln in der seit Jahrzehnten bewährten Niederfrequenzschaltung. Übliche Kapazitäten der Mikrofonkapseln in der Größenordnung von höchstens einigen zehn pF erfordern den Einsatz von Impedanzwandlern mit Eingangswiderständen im Gigaohm-Bereich, um eine genügend tiefe untere Grenzfrequenz zu erreichen und die elektrischen Verzerrungen zu minimieren. Bereits geringste Verschmutzungen und Feuchtigkeit können somit erhebliche Messfehler verursachen. Das hier vorgeschlagene Konzept verfolgt einen anderen Ansatz, der die Digitalisierung der Messwerte prinzipiell einschließt. Obwohl weiterhin konventionelle Mikrofonkapseln verwendet werden, treten keine hohen Impedanzen auf. Daraus folgt die verbesserte Resistenz gegenüber Umwelteinflüssen, die dadurch weit weniger in das Ergebnis eingehen. Es bietet sich besonders der Einsatz im Außenbereich an. Eine weitere Motivation besteht darin, dass die vorgeschlagene Lösung einen großen Dynamikbereich ermöglicht. Die Notwendigkeit einer Messbereichsumschaltung entfällt. Anhand von Simulationen werden die theoretisch erreichbaren Eigenschaften gezeigt und der Einfluss von Bauelementetoleranzen und Drift diskutiert. Erste Messergebnisse vervollständigen die Darstellung. Die praktische Ausführung nach AES42 ist unproblematisch.
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Noise reduction at heating system exhaust pipes [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
P. Brandstätt, K. Bay and G. Fischer
[A]
New burner technologies in house heating systems and power stations have increased the efficiency of gas and oil consumption but also led to an increase of the noise levels in the exhaust pipes, mainly in the low and mid frequency range. As new regulations for noise in the neighborhood are discussed, silencers gain increasing importance. The paper will present the working principle of various new silencer developments together with measurements and installation examples at existing systems.
Fischer, H.-M.
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In-situ-Korrektur für Bauteile im Massivbau [DAGA 2000 (Oldenburg)]
S. Blessing, H.-M. Fischer, M. Schneider, M. Späh and B. Zobec
[A]
Im Rahmen des europäischen Berechnungsmodells zur Vorhersage der Schalldämmung nach prEN 12354-1 wird eine sogenannte In-situ-Korrektur durchgeführt. Dabei wird beispielsweise das Labor-Schalldämm-Maß eines Bauteils durch den Bezug des Labor-Verlustfaktors auf den in-situ-Verlustfaktor korrigiert, um das sich in der konkreten Bausituation einstellende Schalldämm-Maß zu erhalten. Die Notwendigkeit dieser Korrektur beruht auf dem veränderten Gesamtverlustfaktor des Bauteils zwischen der Labor- und der Bausituation. Der Gesamtverlustfaktor wird dabei im Wesentlichen durch die Energieableitung über die Ränder der Bauteile bestimmt. Es werden verschiedenen Berechnungsmethoden zur Bestimmung des in-situ-Verlustfaktors bzw. der Körperschallnachhallzeit vorgestellt. Im Rahmen mehrerer Forschungsvorhaben na der FH Stuttgart - Hochschule für Technik wurden zahlreiche Messungen des Verlustfaktors in ausgeführten Bauten durchgeführt. Die berechneten Verlustfaktoren werden mit den Messergebnissen verglichen. Über die Ergebnisse dieser Untersuchung wird berichtet.
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Anwendung der Reziprozität zur Kalibrierung von Messwänden [DAGA 2000 (Oldenburg)]
H.-M. Fischer
[A]
Im für die europäische bauakustische Normung zuständigen Komitee CEN/TC126 wurde ein Labor-Prüfverfahren zur Beschreibung der von Abwasserleitungen erzeugten Geräusche erarbeitet. Der Normentwurf soll in Kürze erscheinen. Bei diesem Prüfverfahren ist vorgesehen, daß ein komplettes Abwassersystem an einer Messwand im Labor befestigt wird und unter definierten Bedingungen praxisgerecht betrieben wird. Neben dem direkt vom Rohrsystem abgestrahlten Luftschall wird im genannten Verfahren auch der über Befestigungselemente auf eine Wand (Messwand) übertragene Körperschall, der von der Wand als Luftschall abgestrahlt wird, zur Beurteilung herangezogen. Da der abgestrahlte Luftschall nicht nur von den Eigenschaften des Abwassersystems sondern auch vom akustischen Verhalten der verwendeten Wand abhängt, müssen deren spezifische Eigenschaften aus dem Messergebnis eliminiert werden (''Kalibrierung der Messwand''). Die Lösung dieser Frage stellte ein Hauptproblem bei der Erarbeitung der genannten Messnorm dar. Wie dies mit Hilfe einer auf der Reziprozität beruhenden Messmethode geschehen kann, wird mit Hinblick auf den Normenentwurf erläutert.
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Erprobung eines Messverfahrens zur Kennzeichnung von Körperschallquellen unter Anwendung der Reziprozität [DAGA 2000 (Oldenburg)]
K. Focke and H.-M. Fischer
[A]
Das Labor-Prüfverfahren zur Beschreibung von Abwassersystemen
[1] macht sich das Reziprozitätsprinzip
und die Körperschallempfindlichkeit nach Buhlert [2]
zu Nutze. Diese Sachverhalte werden in ihren Grundzügen
in [3] beschrieben. Im Weiteren werden die Verifizierung
des Reziprozitätsprinzips, das Verhalten der
Körperschallempfindlichkeit, die Definition der Referenzwand
und das in [4] vorgeschlagene Messverfahren
beschrieben.
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Luftschalldämmung im Massivbau – Vergleich zwischen Berechnungen nach EN 12354 und Meßergebnissen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
B. Zobec, H.-M. Fischer, S. Blessing, M. Schneider and M. Späh
[A]
Die Schalldämmung von massiven Trennbauteilen hängt bekanntermaßen von ver-schiedenen Einflüssen (z.B. Masse-, Flächenverhältnisse der Bauteile, Einbaubedin-gungen Randanbindung etc.) ab. In verschiedenen Rechenmodellen werden diese Parameter mehr oder weniger detailiert berücksichtigt. Im Zuge der europäischen Normung (prEN 12354 ''Bauakustik - Berechnung der akustischen Eigenschaften von Gebäuden aus den Bauteileigenschaften) wurden zwei Berechnungsverfahren vorgestellt mit denen die physikalischen Verhältnisse der Luftschalldämmung erfaßt werden sollen. Mit Hilfe eines detailierten Berechnungsverfahrens, dem ''detailed model'' wird die Schalldämmung von Bauteilen frequenzabhängig berechnet. Hier werden u.a. die Direktschalldämmung R, die Stoßstellendämm-Maße Kij und die In-Situ-Korrektur der Bausituation berücksichtigt. Ein vereinfachtes Verfahren (''simplified model'') liefert das bewertete Schalldämm-Maß auf der Basis von Einzahlwerten. Im Rahmen mehrerer Forschungsvorhaben an der HFT Stuttgart wurden meßtechni-sche Untersuchungen an Gebäuden in Massivbauweise durchgeführt. Mit Hilfe der Meßergebnisse sollen die Rechenmodelle bzgl. ihrer Genauigkeit überprüft und op-timiert werden. Im Vortrag werden Ergebnisse dieser Untersuchungen vorgestellt
-
Bestimmung des Stoßstellendämm-Maßes Kij in Gebäuden aus Massivbauweise als Eingangsgröße für EN 12354 [DAGA 2000 (Oldenburg)]
M. Späh, H.-M. Fischer, S. Blessing, M. Schneider and B. Zobec
[A]
Die Qualität der Europäischen Berechnungsverfahren der prEN 12354 (''Bauakustik - Berechnung der akustischen Eigenschaften von Gebäuden aus den Bauteileigenschaften'') hängt wesentlich von der Qualität der Eingangsdaten ab. Eine wichtige Größe bei der Berechnung der Luftschalldämmung (prEN 12354-1) ist das Stoßstellendämm-Maß kij. Im Informativen Anhang E wird eine einfache Rechenmethode angegeben, mit der sich für starre Bauteilverbindungendas Stoßstellendämm-Maß als frequenzunabhängige Größe in Abhängigkeit von den flächenbezogenen Massen der beteiligten Bauteile berechnen läßt. Im Rahmen mehrerer Forschungsvorhaben an der HFT wurde in einer größeren Anzahl von ausgeführten Bauten eine Vielzahl von Stoßstellendämm-Maßen aus unterschiedlichsten massiven Baustoffen gemessen. Durch Mittelung der Meßwerte wird eine frequenzunabhängige Größe ermittelt, die mit dem Wert nach Anhang E verglichen wird. Durch einen modifizierten Ansatz für die Berechnung des Stoßstellendämm-Maßes wird versucht eine bessere Übereinstimmung von Messung und Rechnung zu erzielen.
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Messung des Stoßstellendämm-Maßes Kij an Wänden aus Mauerwerk im Labor [DAGA 2000 (Oldenburg)]
M. Schneider and H.-M. Fischer
[A]
In den europäischen Rechenmodellen EN12354 wird zur Berechnung der Luft- und Trittschalldämmung das Stoßstellendämm-Maß kij benötigt. Das Stoßstellendämm-Maß kij kann einerseits berechnet, z.B. aus der flächenbezogenen Masse der beteiligte Bauteile nach Anhang E zu EN12354-1, andererseits im Labor meßtechnisch bestimmt werden. Die meßtechnische Bestimmung des Stoßstellendämm-Maßes erfolgt gemäß Normentwurf pr EN 10848. Da die Arbeiten an diesem Normentwurf noch nicht abgeschlossen sind und außerdem bislang kaum Erfahrungen mit den vorgesehenen Meßmethoden vorliegen, wurden im Rahmen eines an der HfT Stuttgart durchgeführten BMBau-Forschungsvorhabens im Labor Messungen an 3 für den Mauerwerksbau typischen Stoßstellen durchgeführt. Der Einfluß von Putzschichten, der Bauteilgröße, des Wandalters und unterschiedlicher Anschlußbedingungen des Prüfobjektes an den Prüfstand auf die Schnellepegeldifferenz und Körperschall-Nachhallzeit werden untersucht. Zur Bestimmung des Stoßstellendämm-Maßes wird die Körperschall-Nachhallzeit auf den Bauteilen sowie die Schnellepegeldifferenz zwischen Sendebauteil und Empfangsbauteil gemessen. Neben diesen Standardmessungen wurde z.B. eine Pegelverteilung auf den untersuchten Mauerwerkswänden bestimmt. Hierbei wurde festgestellt, daß sowohl bei tiefen als auch bei höheren Frequenzen kein diffuses Körperschallfeld vorhanden ist. Mit Hilfe von Modalanalysen wurde an ausgewählten Wänden Modendichte und ''modal overlap'', sowie der Einfluß dieser Größen auf das Stoßstellendämm-Maß bestimmt. Aufgrund der Untersuchungen können allgemeine Kriterien für die Handhabung des Meßverfahrens und mauerwerksspezifische Eigenheiten definiert werden.
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Einheitliches Konzept zur Berücksichtigung des Verlustfaktors bei Messung und Berechnung der Schalldämmung massiver Wände [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
H.-M. Fischer, M. Schneider and S. Blessing
[A]
Bei der Messung der Luftschalldämmung massiver Bauteile im Labor wird bislang die Messung des Verlustfaktors nicht verbindlich gefordert, in DIN EN 20 140-3 aber als zusätzliche Messung vorgeschlagen. Prüfstandsuntersuchungen der letzten Zeit haben bestätigt, dass die Erfassung des Gesamtverlustfaktors wichtige Zusatzinformationen über die Einbausituation des geprüften massiven Bauteils und die Energieweiterleitung auf benachbarte Bauteile liefert. Ein von der PTB durchgeführter Ringversuch zeigte, dass die Vergleichbarkeit von Schalldämm-Maßen, die für denselben Aufbau in unterschiedlichen Prüfständen gewonnen wurden, mit Bezug auf den Verlustfaktor deutlich verbessert werden konnte. Andererseits wird der Verlustfaktor massiver Bauteile von den europäischen Berechnungsverfahren (DIN EN 12354-1 und -2) bei der Berechnung des Schallschutzes in Gebäuden für die sog. In-situ-Anpassung herangezogen. Dabei werden die im Prüfstand gewonnenen Schalldämm-Maße auf die im realen Gebäude zu erwartenden Schalldämm-Maße transformiert. Im Rahmen umfangreicher Untersuchungen, die im Auftrag der Mauerwerksindustrie durchgeführt wurden, konnte für viele massive Bauteile der Gesamtverlustfaktor in Gebäuden ermittelt werden. Die Untersuchungen führen zu einer einfachen Beschreibung des In-situ-Verhaltens massiver Bauteile. Der vorliegende Beitrag zeigt, dass mit dem vorgeschlagenen Ansatz nicht nur die Berechnung des Schallschutzes im Rahmen der europäischen Berechnungsverfahren deutlich vereinfacht werden kann sondern gleichzeitig auch die Berechnungsgenauigkeit verbessert wird. Wird dieser Ansatz zugleich für die im Labor-Prüfverfahren zu erfassenden Verlustfaktoren herangezogen, kann ein direkter Zusammenhang zwischen Meßverfahren und Berechnungsmodell hergestellt werden. Dadurch kann der Messung der Schalldämmung im Prüfstand und der Berechnung des Schallschutzes in Gebäuden ein einheitliches Konzept zugrunde gelegt werden.
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Schalltechnisches Verhalten von Montagetreppen - Ein neuer Treppenprüfstand für Prüfung, Forschung und Entwicklung [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
T. Möck, H.-M. Fischer, R. Kurz and H. Lammers
[A]
Es ist bekannt, dass der Trittschall von Montagetreppen trotz Einhaltung der schalltechnischen Anforderungen (oftmals sogar des erhöhten Schallschutzes) immer wieder zu Beschwerden führt. Da das Verhalten der Treppe nicht vom Verhalten des angekoppelten Baukörpers getrennt wer-den kann, wurde zur Entwicklung trittschalloptimierter Treppen und zur Vorabbeurteilung der schalltechnischen Eigenschaften von Montagetreppen deshalb ein neuer Treppenprüfstand kon-zipiert und gebaut. Der Prüfstand ist so konzipiert, dass den üblichen baulichen Umgebungsbe-dingungen Rechnung getragen wird: In einem Teil des Prüfstandes kann die Treppe in einer typi-schen Massivbausituation eingebaut werden, wobei die Treppenwand variabel an die geforderte Situation angepasst werden kann. Im anderen Teil des Prüfstandes können Leicht- und Holzbau-bedingungen realisiert werden, wobei beliebige Kombinationen von Treppenwand und Decke variabel eingebaut werden können. So bietet dieser Prüfstand den Treppenherstellern die Mög-lichkeit, Montagetreppen unter praxisgerechten Baubedingungen schalltechnisch zu untersuchen und gezielt eigene Produktentwicklung zu betreiben. Im vorliegenden Beitrag wird der neue Prüfstand vorgestellt und über erste Ergebnisse an darin untersuchten Montagetreppen berichtet.
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Anregevorgänge bei leichten Treppenkonstruktionen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
J. Scheck, H.-M. Fischer and R. Kurz
[A]
Immer wieder kommt es zu Beschwerden über den von Montagetreppen erzeugten Trittschall. Neben den Eigenschaften der Treppe selbst sind bei der Analyse der Ursachen auch die Eigen-schaften des Gebäudes zu berücksichtigen. Im Rahmen der vorliegenden Untersuchungen wurde in verschiedenen Gebäuden und in einem neuen Treppenprüfstand die Trittschallübertragung über trennende und flankierende Bauteile analysiert. Ermittelt wurden dabei auch mit Hilfe der Reziprozitätsmethode die interessierenden Übertragungsfunktionen zur Kennzeichnung der Kör-perschallempfindlichkeit einzelner Bauteile. Anhand der Untersuchungen wird für ausgewählte Beispiele gezeigt, in welchem Maße trennende und flankierende Bauteile an der Trittschallüber-tragung der Treppe beteiligt sind.
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Schalldämmung von Mauerwerk aus Lochsteinen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
M. Schneider and H.-M. Fischer
[A]
Der Luftschallschutz zwischen Räumen wird im Massivbau häufig durch die Schallübertragung der flankierenden Bauteilen bestimmt. Die Flankendämmung ergibt sich aus Direktschalldämmung und Stoßstellendämmung der an der Schallübertragung beteiligten Bauteile. Bei flankierendem Mauerwerk aus Lochsteinen wurde in der Vergangenheit häufig ein verminderter Schallschutz, hervorgerufen durch eine erhöhte Flankenübertragung, festgestellt. Ursache hierfür ist häufig eine gegenüber dem aus der flächenbezogenen Masse zu erwartenden Rechenwert verminderte Schalldämmung. Das Beiblatt 1 zur DIN 4109 weist darauf hin, daß bei ''ungünstiger Lochung'' die Schalldämmung nicht nach Tabelle 1 berechnet werden darf. Durch eine Vielzahl an Formaten, Lochbildern, Rohdichten etc. ergibt sich eine sehr unübersichtliche Bandbreite an unterschiedlichem Mauerwerk. Aus diesem Grund scheint es nicht zielführend, die Schalldämmung für jede Mauerwerksvariante zu überprüfen. Frühere Untersuchungen zeigen aber auch, daß die flächenbezogene Masse bei bestimmten Lochsteinen kein geeigneter Indikator für die Schalldämmung ist. Deshalb wurden im Laboratorium der Fachhochschule Stuttgart- Hochschule für Technik an mehreren Wänden aus Hochlochziegelmauerwerk Messungen zur Direktschalldämmung durchgeführt. Hierbei wurde in einem ersten Schritt der Einfluß der Parameter Lochbild und Vermörtelung auf die Schalldämmung untersucht. Weitere die Schalldämmung beeinflussende Faktoren wie Rohdichte, Putz, Format des Steines, und Scherbenmaterial wurden bei den Versuchen konstant gehalten. Bei diesen Versuchen zeigte sich, daß das Lochbild einen deutlich kleineren Einfluß auf die Direktschalldämmung hat als bisher angenommen.
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Verifizierung des Rechenverfahrens für die Luftschalldämmung nach EN 12354-1 für den Massivbau; Teil 1: Einfluß von Eingangsgrößen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
M. Späh, S. Blessing and H.-M. Fischer
[A]
Die Qualität des Rechenverfahrens EN 12354 (Bauakustik - Berechnung der akustischen Eigenschaften von Gebäuden aus den Bauteileigenschaften) hängt wesentlich von der Qualität der Eingangsdaten ab. Um den Teil 1 - Luftschalldämmung zwischen Räumen - für den Massivbau zu verifizieren wurden im Rahmen mehrerer Forschungsvorhaben eine Vielzahl an Messungen in ausgeführten Bauten durchgeführt, die mit den Berechnungen verglichen werden können. Dabei stehen neben den Werten des Schalldämm-Maßes auch die für die Berechnung notwendigen Werte des Stoßstellendämm-Maßes und des Verlustfaktors zur Verfügung. Aufgrund der durchgeführten Messungen lassen sich Angaben ableiten, welche Eingangsdaten verwendet werden sollten und wie bestimmte in-situ anzutreffende Situationen bei der Berechnung berücksichtigt werden können. Diese Angaben bilden die Grundlage für den 2. Teil des Vortrags, welcher unter der Berücksichtigung der hier vorgestellten Ergebnisse Aussagen über die Genauigkeit des gesamten Rechenverfahrens macht.
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Verifizierung des Rechenverfahrens für die Luftschalldämmung nach EN 12354-1 für den Massivbau; Teil 2: erreichbare Genauigkeit [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
S. Blessing, M. Späh, H.-M. Fischer and M. Schneider
[A]
Aufbauend auf dem vorhergehenden Vortrag sollen verschiedene auf EN 12354 basierende Berechnungsvarianten verglichen werden. Dies geschieht dadurch, daß im Rahmen von verschiedenen Forschungsprojekten, welche an der FH Stuttgart durchgeführt werden, gemessene Bausituationen mit diesen Berechnungsverfahren nachgerechnet werden. Ein wichtiger Unterschied gegenüber früheren Untersuchungen dieser Art besteht darin, daß die messtechnische Bestimmung des Schallschutzes im Bau von uns selbst durchgeführt wurden und die nachzurechnenden Situationen somit auch ausreichend genau dokumentiert sind. Für die Untersuchung stehen etwa 60 überprüfte Bausituationen zur Verfügung. Zusätzlich zu den gemessenen Werten des Schalldämm-Maßes stehen auch zahlreiche Ergebnisse zur flankierenden Schallübertragung zur Verfügung. Der Vergleich zwischen den verschiedenen Berechnungsvarianten und den gemessenen Ergebnissen lässt Aussagen über die mögliche Genauigkeit der Berechnung mit den unterschiedlichen Verfahren zu.
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Besonderheiten bei der Berücksichtigung von Stoßstellen im Massivbau [DAGA 2002 (Bochum)]
S. Blessing, H.-M. Fischer, M. Schneider and M. Späh
[A]
Zukünftig spielen bei der Vorrausberechnung des Schallschutzes in Gebäuden (z. B. nach EN 12354) die Stoßstellendämm-Maße eine wesentliche Rolle. Der Wert dieser Größe beeinflußt direkt die Flankendämmung auf den einzelnen Übertragungswegen. Im Anhang E zur EN 12354 Teil 1 werden Angaben gemacht, wie das Stoßstellendämm-Maß, im wesentlichen abhängig von der flächenbezogenen Masse der beteiligten Bauteile, für ver-schiedene Typen von Stoßstellen berechnet werden kann. Die Messung des Stoßstellendämm-Maßes erfolgt nach der Norm EN ISO 10848 ''Messung der Flankenübertragung von Luftschall und Trittschall zwischen benachbarten Räumen in Prüf-ständen'' (zur Zeit Entwurf). Führt man Messungen des Schalldämm-Maßes, der Flankendämmung und des Stoßstellen-dämm-Maßes in ausgeführten Gebäuden durch und berechnet diese Werte ebenfalls aufgrund der Angaben in Anhang E zur EN 12354-1 oder mittels Meßwerten des Stoßstellendämm-Maßes, so stellt am fest, daß einige Punkte zu beachten sind, um Messwerte und Rechenwerte in Einklang zu bringen.
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Wie können Messungen im Treppenprüfstand auf konkrete Bausituationen übertragen werden? [DAGA 2002 (Bochum)]
T. Möck, H.-M. Fischer, J. Scheck and E. Petzold
[A]
Es ist bekannt, dass es bei leichten Treppenkonstruktionen immer wieder zu Beschwer-den aufgrund einer zu hohen Trittschallübertragung vor allem im tiefen Frequenzbereich kommt. Da es für Hersteller von Treppen bisher fast keine Möglichkeiten zur schalltechni-schen Optimierung und Abnahme ihrer Produkte - außer im eingebauten Zustand am Bau - gab, wurde ein speziell für die schalltechnische Prüfung von Treppen ausgelegter Prüf-stand konzipiert und gebaut. Darüber wurde bereits auf der DAGA 2001 ausführlich be-richtet. Eine wesentliche Frage, die es in diesem Zusammenhang zu klären gilt, ist die Übertrag-barkeit der Messungen im Prüfstand auf konkrete Bausituationen. Bereits in der Pla-nungsphase dieses Prüfstandes wurde darauf geachtet, entsprechende Randbedingun-gen so zu wählen, dass sie möglichst realitätsnah sind, eine situationsbezogene Anpas-sung ist dennoch unumgänglich. Als Grundlage hierfür wird zur Zeit an einem Berechnungsmodell gearbeitet, über dessen grundlegende Ansätze und erste Erfahrungen damit hier berichtet wird. Das beschriebene Verfahren soll sowohl Messergebnisse aus Prüfstandsmessungen als auch unterschiedliche Randbedingungen, wie beispielsweise den Einfluss flankierender Bauteile und die unterschiedliche Ausbildung der Trennwand, berücksichtigen. Anmerkung: Dieser Vortrag steht in engem inhaltlichem Zusammenhang mit den Vorträgen von Frau Evi Petzold und Herrn Jochen Scheck. Aus diesem Grund sollten diese Beiträge nach Möglichkeit unmittelbar hintereinander eingeplant werden. Folgende Reihenfolge ist vor-gesehen: 1. Beitrag Petzold, 2. Beitrag Scheck, 3. Beitrag Möck
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Charakterisierung von Körperschallquellen im Zusammenhang mit der Anregung von leichten Treppen [DAGA 2002 (Bochum)]
E. Petzold, H.-M. Fischer, J. Scheck and T. Möck
[A]
Aus Untersuchungen an leichten Deckenkonstruktionen und insbesondere am Modellauf-bau einer einzelnen Treppenstufe ist bekannt, dass die Anregung mit dem Norm-Hammerwerk bei weitem nicht der Anregung mit Gehen entspricht. Im folgenden wurden die Anregevorgänge von unterschiedlichen Körperschallquellen sowie verschiedenen Ge-hern mit unterschiedlichem Schuhwerk auf leichten Montagetreppen im Treppenprüfstand untersucht. Auf Grundlage dieser Untersuchungen soll ein charakteristischer Anregevor-gang definiert werden, mit dessen Hilfe eine vernünftige Beschreibung der Verhältnisse besonders im problematischen tiefen Frequenzbereich berücksichtigt wird. Anmerkung: Dieser Vortrag steht in engem inhaltlichem Zusammenhang mit den Vorträgen von Herrn Thomas Möck und Herrn Jochen Scheck. Aus diesem Grund sollten diese Beiträge nach Möglichkeit unmittelbar hintereinander eingeplant werden. Folgende Reihenfolge ist vor-gesehen: 1. Beitrag: Petzold, 2. Beitrag: Scheck, 3. Beitrag: Möck
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Analyse des Schwingungsverhaltens von Montagetreppen mit Hilfe der Modalanalyse [DAGA 2002 (Bochum)]
J. Scheck, H.-M. Fischer, E. Petzold and T. Möck
[A]
Um wirksame und situationsbezogene Verbesserungsmaßnahmen für die Trittschallüber-tragung von Montagetreppen zu konzipieren, ist eine detaillierte Analyse des Übertra-gungsmechanismus erforderlich, die eine Quantifizierung der Einflussgrößen auf die Tritt-schallübertragung ermöglicht. Große Bedeutung hat hierbei die Analyse des Schwin-gungsverhaltens des Gesamtsystems, bestehend aus Treppe und Gebäude. Um den Kenntnisstand diesbezüglich zu erweitern, wurden in einem neugebauten Treppenprüf-stand Untersuchungen angestellt, deren Schwerpunkte die Bestimmung von Übertra-gungsfunktionen sowie Modalanalysen sind. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sol-len die Grundlage für anschließende schalltechnische Verbesserungsmaßnahmen darstel-len. Anmerkung: Dieser Vortrag steht in engem inhaltlichem Zusammenhang mit den Vorträgen von Frau Evi Petzold und Herrn Thomas Möck. Aus diesem Grund sollten diese Beiträge nach Mög-lichkeit unmittelbar hintereinander eingeplant werden. Folgende Reihenfolge ist vorgese-hen: 1. Beitrag: Petzold, 2. Beitrag: Scheck, 3. Beitrag: Möck
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Probleme bei der in-situ-Korrektur nach EN 12354 [DAGA 2002 (Bochum)]
M. Schneider and H.-M. Fischer
[A]
Das Schalldämm-Maß R eines Bauteils wird im Massivbau durch Energieverluste des Bauteils an benachbarte Bauteile beeinflußt. Für jede Einbausituation kann sich damit ein unterschiedlicher Zahlenwert des Schalldämm-Maßes ergeben. Das Stoßstellendämm-Maß Kij dient in den europäischen Rechenmodellen nach EN 12354 als invariante Größe zur Beschreibung der akustischen Eigenschaft einer bestimmten Bauteilverbindung. Für die Berechnung der Flankendämmung wird das Stoßstellendämm-Maß Kij durch Korrektur über die Randverluste in die der jeweiligen Bausituation entsprechende Schnellepegeldifferenz umgerechnet. Für beide Größen erfolgt die Umrechnung unter Berücksichtigung der im Gebäude (In-Situ) zu erwartenden Körperschall-Nachhallzeit. Das am Bau zu erwartende Schalldämm-Maß wird aus dem Laborwert und einer Korrektur aus dem Verhältnis der im Labor gemessenen Nachhallzeit zu der am Bau zu erwartenden Nachhallzeit berechnet. Neben der Schwierigkeit, die Körperschall-Nachhallzeit genau vorherzuberechnen, ergeben sich weitere Probleme. Eine Abhängigkeit der Schalldämmung vom Verlustfaktor ist unterhalb der Grenzfrequenz nur für freien Biegewellen gegeben. Wird die Korrektur gemäß Rechenmodell im gesamten Frequenzbereich angewendet, so ergeben sich Fehler. Weitere Fehler durch die In-Situ Korrektur entstehen, wenn andere Übertragungsmechanismen (z.B. bei resonanzbehafteten Systemen) die Luftschalldämmung des Bauteils bestimmen.
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Prognose der Flankendämm- Maße bei der Berechnung der Schalldämmung nach DIN EN 12354-1 und Vergleich mit Messwerten [DAGA 2002 (Bochum)]
M. Späh, S. Blessing, M. Schneider and H.-M. Fischer
[A]
Die resultierende Schalldämmung, berechnet nach DIN EN 12354-1, basiert auf der Berechnung der einzelnen Übertragungswege. Hierbei wird die Übertragung über das Trennbauteil sowie die Übertragungswege von Flanken erster Ordnung (d.h. mit einer Stoßstelle) berücksichtigt. Dies führt bei benachbarten Rechteckräumen zur Berücksichtigung von insgesamt 13 Einzelwegen. Diese Einzelwege lassen sich zusammenfassen zu der Flankendämmung von 4 flankierenden Bauteilen und des Trennbauteils (z.B. im Empfangsraum). Damit prognostiziert das Berechungsmodell nicht nur die Schalldämmung der gesamten Übertragungssituation, sondern auch die Anteile der an der Schallübertragung beteiligten Bauteile. In einer Vielzahl von Bausituationen wurden die Schalldämmung sowie die Flankendämm-Maße der Bauteile gemessen, so daß ein Vergleich der Meß- und Rechenwerte möglich ist.
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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.
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Neue Prüfräume für Bauakustik an der Fachhochschule Stuttgart [DAGA 2003 (Aachen)]
M. Schneider and H.-M. Fischer
[A]
Am 14.10.2002 wurde das neue Laborgebäude der Fachhochschule Stuttgart in Stuttgart-Vaihingen offiziell eingeweiht. In diesem Laborgebäude sind die Akustik- und Wärmelabors des Studiengangs Bauphysik der Fachhochschule Stuttgart untergebracht. Die Akustik-Prüfstände sind ein Wandprüfstand nach ISO 140, Teil1, ein Flankenprüfstand nach prEN 10848 für horizontale Schallübertragung, ein Hallraum und ein Kombinationsprüfstand. Vorgesehen ist des weiteren ein reflexionsarmer Raum. Der Kombinationsprüfstand besteht aus 3 übereinanderliegenden Raumpaaren mit der Möglichkeit zur Bestimmung des Schalldämm-Maßes von Türen, Fenster und Decken sowie der Bestimmung des Verbesserungsmaßes von Fußbodenbelägen. Ein Vielzahl weiterer akustischer Prüfungen wie die Bestimmung des Stoßstellendämm-Maßes an Decken, die Messung von Installationsgeräuschen können in diesem Kombiprüfstand durchgeführt werden. Im Rahmen des Vortrages werden die Prüfmöglichkeiten, die Konstruktion und die zum Teil einmaligen Besonderheiten der Prüfstände vorgestellt.
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Einfluss der Einbaubedingungen auf die Schalldämmung ein- und zweischaliger Massivwände [DAGA 2003 (Aachen)]
J. Scheck, H.-M. Fischer and M. Schneider
[A]
Die Schalldämmung massiver Wände hängt außer von konstruktiven Parametern von der Einbausituation ab. Je nach Einbausituation ändert sich die Energieableitung in benachbarte Strukturen, sowie das Schwingungs- und Abstrahlungsverhalten. Der neugebaute Wandprüfstand der Fachhochschule Stuttgart bietet durch seine einzigartige Konzeption neue Möglichkeiten, obige Einflüsse näher zu untersuchen. Im Beitrag wird über derartige Untersuchungen im Zusammenhang mit der Schalldämmung einschaliger und zweischaliger Wände berichtet.
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Zum Stand des Schallschutzes bei Treppen in Massiv- und Leichtbauweise [DAGA 2003 (Aachen)]
T. Möck, H.-M. Fischer, J. Scheck and R. Kurz
[A]
Im Zusammenhang mit bauakustischen Güteprüfungen von Treppen ergibt sich häufig die Frage nach dem Stand des Schallschutzes bei Treppenkonstruktionen. Dies veranlasste uns im Rahmen eines Forschungsprojektes zur Erstellung eines Fragebogens zur Erhebung des aktuellen Standes des Schallschutzes bei Treppen sowohl in Massiv- als auch in Leichtbauweise. Dieser wurde an alle bei der VMPA eingetragenen Güteprüfstellen verschickt. Neben den Messwerten für den Norm-Trittschallpegel der Treppenkonstruktionen wurden auch die technischen Daten der untersuchten Treppen und der Gebäude, in denen die Untersuchungen durchgeführt wurden, erfragt. Wesentliche Parameter waren: Gebäudetyp (Reihenhaus, Doppelhaus...), Trennwandkonstruktion (einschalig, zweischalig...) und Übertragungssituation (horizontal, diagonal...). Desweiteren wurde nach subjektiven Eindrücken der Bewohner, sofern Störungen vorlagen, gefragt. Im Zeitraum des vergangenen Jahres sind weit über 200 Ergebnisse von bauakustischen Messungen an Treppen zusammengetragen worden. Über die Auswertungen der Datensammlung wird in diesem Beitrag berichtet.
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Untersuchungen zur Prognose der Trittschallübertragung leichter Montagetreppen [DAGA 2003 (Aachen)]
T. Alber, H. Haubensak, J. Scheck and H.-M. Fischer
[A]
Während für die Prognose der Trittschallübertragung von massiven Trenndecken in DIN EN 12354-2 ein Berechnungsverfahren beschrieben ist, existiert für leichte Montagetrep-pen kein solches Rechenmodell. Das erwähnte Prognoseverfahren für Massivdecken ist bei Montagetreppen zunächst nicht unmittelbar anwendbar, da es von einer vertikalen Körperschalleinleitung in die Trenndecke ausgeht, während bei leichten Treppen die Krafteinleitung nicht vertikal zum Trennbauteil erfolgt. Die physikalisch exakte Beschreibung der Körperschallübertragung von der leichten Trep-pe auf die Trennwand erscheint ausgesprochen schwierig. Eine Möglichkeit, dies im Rahmen eines Prognoseverfahrens zu umgehen, besteht in der messtechnischen Be-stimmung einer sog. äquivalenten Kraft. Im Beitrag wird über derartige Untersuchungen und über die gewonnenen Erfahrungen bei einer Bolzentreppe berichtet.
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Charakterisierung von technischen Installationen als Körperschallquellen [DAGA 2003 (Aachen)]
M. Späh, H.-M. Fischer and B. Gibbs
[A]
Die Normenreihe der DIN EN 12354 liefert inzwischen in ihren Teilen 1 und 2 ein erprobtes Prognosemodell für die Vorausberechnung der Luftschall- und Trittschalldämmung im (Massiv-) Bau. Dagegen bestehen bis dato für die Prognose von Schallpegeln, die durch technische Installationen in Gebäuden hervorgerufen werden, keine aussagekräftigen erprobten Verfahren. In den normengebenden Gremien bei CEN werden zur Zeit Ideen entwickelt, die auf ihre Anwendbarkeit und Leistungsfähigkeit sowie gegebenenfalls auf Einschränkungen untersucht und evaluiert werden müssen. In einem vom BBR geförderten Forschungsvorhaben werden an Installationen, z.B. Whirlpools und Spülkästen, Untersuchungen durchgeführt, die zu einer Charakterisierung der Körperschallquellen führen sollen. Die erhobenen Daten sollen in Prognosemodellen , z.B. das der DIN EN 12354 Teil 5, Verwendung finden können, so daß auch für die Körperschalleinleitung von Installationen verlässlichere Prognosen der erzeugten Schallpegel im Gebäude möglich werden.
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A new method to describe valve noise [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
T. Alber, M. Yankonis, H.-M. Fischer and B. Gibbs
[A]
Commonly valves, especially water taps, are regarded exclusively as fluid-borne sound sources. Based on this assumption, an ISO standard 3822 has been established, which has led to considerable improvements regarding fluid-borne sound emission of valves. However the reduction in fluid-borne sound in part contributed to the finding, that structure-borne sound cannot be neglected a priori. In practice valves like water taps are sources of air-, structure- and fluid-borne sound simultaneously.
Generally measurements of airborne sound power are relatively straightforward and can be conducted using standardized methods. However the procedures are more complicated if structure- and fluid-borne sound power are to be considered, as a means to predict the acoustical performance of valves in-situ.
A current research project, at the Fachhochschule Stuttgart in co-operation with the University of Liverpool, is concerned with the sound emission of valves on a power basis, including fluid- and structure-borne sound. Preliminary results of this research project are presented.
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Measurement of Structure-borne Sound Power of Mechanical Installations [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Späh, H.-M. Fischer and B. Gibbs
[A]
The standard EN 12354 Part 5 is being developed to allow prediction of the sound generated by active building components found in mechanical services in buildings. It is recognised that much of the noise generated by vibrating components transmits as structure-borne sound before radiating as perceived noise in other rooms. However, there are not yet available appropriate laboratory test methods for sources of structure-borne sound and therefore there is not reliable input data for the predictive models being developed. The structure-borne power of a source can be calculated by considering the mobilities of the source, the receiver and the free velocity or blocked force of the source at the contact points. This requires a great amount of data which cannot be obtained for most mechanical installations sources. A reception plate method is investigated as a way of reducing the required data set and simplifying data acquisition. As installations can introduce structure-borne sound into more than one surface simultaneously, a test rig is proposed with three resiliently supported mutually perpendicular plates. The structure-borne power into each plate can be measured separately. The validity of this approach is investigated by comparison of the test-rig results with predicted powers obtained by mobility methods. A case study of a whirlpool bath is presented.
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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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Investigation of the Sound Transmission through Double-leaf Separating Walls with respect to Incomplete Separation [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J. Scheck, H.-M. Fischer and M. Schneider
[A]
The separating walls between attached row and twin houses usually are of heavyweight cavity construction. For stability reasons the two leaves of the wall in most cases are structurally linked, particularly through the ground plate. This bridging increases the sound transmission of the cavity wall and also the flanking transmission. However, the international standard ISO 12354-1 offers no prediction methods for such cases. In order to investigate the direct and flanking transmission of heavyweight cavity walls, field measurements have been carried out at various building situations. The presentation contains the latest results of the survey.
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Influence of Flanking Transmission on Impact Sound Insulation in solid Multi-Dwellings [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Schneider, K. Kohler and H.-M. Fischer
[A]
In solid multi-dwellings the airborne sound insulation between adjacent dwellings is often reduced by transmission of lightweight solid flanking walls. The transmission of these walls is not clearly taken into consideration, predicting the impact sound insulation according to the German standard DIN 4109, Beiblatt 1 (1989).
Author:
However, the calculation procedure according to the European standard DIN EN 12354-2 Simplified Model considers the flanking transmission globally using the averaged mass per unit area of the flanking walls in the receiving room. The Detailed Model of DIN EN 12354-2 considers the flanking transmission calculating the sum of the transmitted energy via the separating and the flanking elements.
Within a research project at the Fachhochschule Stuttgart- Hochschule für Technik the predictions of the impact sound insulation using Simplified and Detailed Model of EN 12354-2 will be compared. The calculated weighted normalized impact sound pressure level will be compared with measured in-situ data.
Further investigations will be predicting the influence of the flanking transmission on impact sound insulation. Therefore structure borne sound measurements were carried out to determine the individual flanking transmission on each path. Using calculated and measured data the influence of lightweight solid flanking walls on impact sound insulation will be discussed.
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Akustische Holographie und Rekonstruktion akustischer Wellenfelder aus Hologrammen [DAGA 2005 (München)]
H.-M. Fischer and R. Tutsch
[A]
Im Gegensatz zur heute vielfach zum Zwecke der Schallquellencharakterisierung bzw. -lokalisierung von aktiven Objekten eingesetzten akustischen Nahfeld-Holographie, soll durch Anwendung der klassischen akustischen Holographie die Konturerfassung von passiven, also beschallten Objekten durch Auswerten der in einem Hologramm gespeicherten Amplituden- und Phasenverteilungen erreicht werden. Die Holographie ist dabei ein zweistufiger Prozess, bei dem es zunächst in einem ersten Schritt der Aufzeichnung des Hologramms in einer Abtastebene bedarf, in einem zweiten Schritt erfolgt dann die Rekonstruktion des eigentlichen Objektbildes.
In diesem Beitrag wird neben einem Überblick über das holographische Messprinzip auf die numerische Rekonstruktion von durch Schallfeldsimulationen erzeugten synthetischen Hologrammen eingegangen. Zur Verdeutlichung des Einflusses verschiedener Rekonstruktionsparameter werden einige Beispiele gezeigt.
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New Laboratory for Measurement of Structure-Borne Sound Power of Sanitary Installations [DAGA 2005 (München)]
M. Späh, H.-M. Fischer and B. Gibbs
[A]
Komponenten der Sanitärinstallation können neben dem direkt abgestrahlten Luftschall auch Körperschall in die Gebäudestruktur einleiten. Die dadurch verursachten Schallpegel in angrenzenden (fremden) Räumen sind in der Regel deutlich größer als die durch Luftschallübertragung erzeugten. Die Normenreihe EN 12354 liefert in ihrem Teil 5 (z.Zt. Entwurf) ein Berechnungsmodell, das die durch Körperschallübertragung erzeugten Luftschallpegel in angrenzenden Räumen prognostiziert. Als Eingangsgröße des Modells wird die Körperschall-Leistung der betrachteten Installation benötigt.
Zur Charakterisierung von Installationen als Körperschallquelle wird ein einfaches Laborverfahren vorgestellt, bei dem durch Messung an bis zu 3 Empfangsplatten die Körperschall-Leistung von Installationen unter massivbauspezifischen Bedingungen bestimmt werden kann. Diese Daten können in Eingangswerte für das Prognoseverfahren aus EN 12354-5 umgerechnet werden. Damit wird erstmals im Rahmen eines genormten Berechnungsverfahrens die Prognose von Schallpegeln im Bau, die von Körperschallquellen verursacht werden, möglich.
Beispielhaft werden Messungen an einem Whirlpool sowie an einem WC-Spülkasten gezeigt und der Vergleich zwischen prognostizierten und gemessenen Schallpegeln in einer bauähnlichen Gebäudesituation vorgestellt.
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Determination of the fluid-borne sound power of valves using intensity techniques [DAGA 2005 (München)]
T. Alber, H.-M. Fischer and B. Gibbs
[A]
Momentan werden Armaturen der Wasserinstallation auf Basis der Norm ISO 3822 hinsichtlich ihrer akustischen Eigenschaften geprüft. Die Norm stützt sich auf die Anwendung des Vergleichsschallquellenverfahrens, wobei als Vergleichsschallquelle eine sogenanntes Installationsgeräusch-Normal (IGN) eingesetzt wird. Während der DAGA 2004 wurde gezeigt, dass die physikalischen Annahmen zur Anwendung dieses Verfahrens unvermeidlich zu Einschränkungen hinsichtlich der Vergleichbarkeit der Ergebnisse zwischen verschiedenen Prüfständen führen kann und die Messgröße Lap in vielen Fällen keine ausreichende Beschreibung der akustischen Eigenschaften der Armaturen liefert.
Aufgrund der beschriebenen Probleme soll im Rahmen eines Forschungsprojektes der Fachhochschule Stuttgart in Kooperation mit der University of Liverpool die Schallerzeugung von Armaturen untersucht werden und letztlich die Bestimmung der Körper- und Wasserschallemission in Form einer Leistungsgröße ermöglicht werden. Zur Bestimmung der Wasserschallemission wird dabei auf die Messung der Intensität zurückgegriffen. Der Vortrag beschreibt die Untersuchungen zur Bestimmung der Fluidschalleistung von Armaturen mit Hilfe der Intensitätsmesstechnik. Dabei werden verschiedene Prüfaufbauten und Messtechniken eingesetzt sowie deren Grundlagen diskutiert. Das Messverfahren kann für diverse Schallquellen, welche Schallenergie in flüssigkeitsgefüllte Rohre einleiten, angewendet werden.
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Verminderung der Schallübertragung leichter flankierender Bauteile durch Entkopplung über elastische Zwischenschichten [DAGA 2005 (München)]
M. Schneider and H.-M. Fischer
[A]
Vor allem im Geschosswohnungsbau kommen leichte, nichttragende Massivwände als Raumtrennwände innerhalb der eigenen Wohnung zum Einsatz, an die als trennende Bauteile aus akustischer Sicht keine oder nur geringe Anforderungen gestellt werden. Diese in der Regel statisch nichttragenden Wände, werden aufgrund flexibel gewünschter Grundrissgestaltung erst in der Ausbauphase der Gebäude aufgestellt. Bei der Erstellung der Schallschutznachweise bleiben sie oft unberücksichtig und können dann nach Bezug der Gebäude durch eine hohe Flankenübertragung zu einem verminderten Schallschutz zwischen den Wohnungen führen.
Messungen an einem Kleinprüfstand und an einem 1:1 Stoß zeigen, dass durch das Entkoppeln über elastische Zwischenschichten die flankierende Übertragung über leichten Bauteile vermindert werden kann. Die Steifigkeit der Entkopplungsschicht (sowohl Material- als auch Kontaktsteife) bestimmt hierbei im wesentlichen die akustische Wirkung. Weiter zeigen Messungen, dass durch das Überputzen der elastischen Zwischenschichten, deren akustische Wirkung deutlich vermindert wird.
Die Berechnungen der resultierenden Schalldämmung zwischen Wohnräumen nach EN 12354-1 zeigen einerseits den Einfluss der flankierenden Übertragung, andererseits auch das Verbesserungspotential der elastischen Zwischenschichten.
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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.
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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.
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Verbesserung der Schalldämmung von Holzständerwänden bei punktförmiger Anregung durch Verwendung von Metall-Feder-Profilen [DAGA 2005 (München)]
A.R. Mayr, T. Nightingale and H.-M. Fischer
[A]
Metall-Feder-Elemente, im englischen Sprachgebrauch unter ''resilient metal channels (RC's)'' bekannt, werden in Nordamerika sehr oft für einfache Holzständerwände und Holzbalkendecken verwendet, um Körperschallübertragung zwischen den Holzrahmen-Bauteilen und den damit verbundenen Gipskartonplatten zu reduzieren. Allerdings gibt es keine systematische Untersuchung dieser Elemente hinsichtlich ihrer Einflussfaktoren auf die Körperschallübertragung.
In diesem Beitrag werden mit Hinblick auf die relative Körperschalltransmission die beiden für die Holzständer in Frage kommenden Bewegungsmechanismen, Auslenkung normal zur Anregekraft und Rotation um eine Mittelachse, untersucht und Aussagen zu der oft verwendeten Annahme, dass Energieübertragung durch eine Rotationsbewegung des Holzständers vernachlässigbar ist, getroffen.
Um die Effektivität der Metall-Feder-Profile aufzuzeigen, werden Messungen mit und ohne Abstandshalter verglichen. Dabei ist berücksichtigt, dass diese Profile die Transmissionskette zwischen den schwingenden Holzständern und dem Schalldruckpegel im Empfangsraum zum einen durch die Körperschallübertragung von den Holzständern zur Gipskartonplatte und zum anderen durch das Abstrahlverhalten der Gipskartonplatte beeinflussen. Der kombinierte Effekt für Körperschallanregung resultiert in einer Reduzierung der in den Raum abgestrahlten Schallleistung von wenigstens 10-15 dB im bauakustischen Frequenzbereich.
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Geräusche haustechnischer Anlagen in Normung und Forschung [DAGA 2006 (Braunschweig)]
H.-M. Fischer
[A]
Die Geräusche haustechnischer Anlagen sind durch die Behandlung in den neuen europäischen Normen wieder in den Blickpunkt geraten. Messtechnische Normen (DIN EN 16 032, DIN EN 10 052, DIN EN 14 366, Normentwurf zur Charakterisierung der Körperschallerzeugung haustechnischer Anlagen) und neue Berechnungsansätze (prEN 12354-5) ermöglichen eine weit umfassendere Behandlung als dies im derzeitigen Rahmen der DIN 4109 und deren Umfeld möglich ist. Neu ist dabei nicht nur der Anspruch, neben der Luftschallerzeugung auch die Körperschallerzeugung der Anlagen zu erfassen, sondern auch den Körperschall in die Prognose der Geräusche haustechnischer Anlagen einzubeziehen. Neu ist auch der Ansatz, die in den Laborverfahren ermittelten Kennwerte als Eingangsdaten für die Berechnung der Geräuschimmission der Anlagen zu verwenden. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick über die aktuelle Normungssituation, geht auf die wesentlichen Fragestellungen und Lösungsansätze ein und zeigt die Auswirkungen auf die nationale Normung auf. Beispiele aus der aktuellen Forschung ergänzen die Darstellung.
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Berechnung des Stoßstellendämm-Maßes an Mauerwerkswänden mittels FEM [DAGA 2006 (Braunschweig)]
M. Schneider, R. Schatz and H.-M. Fischer
[A]
Das Stoßstellendämm-Maß von Bauteilstößen wird üblicherweise nach EN 12354-1 Anhang E aus den flächenbezogenen Massen der Bauteile bestimmt. Häufig kommen jedoch auch im Mauerwerksbau Stöße zur Ausführung, deren Stoßstellendämm-Maß aufgrund ihrer konstruktiven oder geometrischen Ausführung nicht vereinfacht berechnet werden können. Im Rahmen einer an der HfT durchgeführten Diplomarbeit wurde überprüft, inwieweit mittels eines Finiten Elemente Programms die akustischen Eigenschaften dieser Stöße nachgebildet werden können.
Hierzu wurde in einem ersten Schritt die Schnellepegeldifferenz und daraus die Stoßstellendämmung eines einfacher T-Stoß aus Mauerwerk unter verschiedenen Randbedingungen (Einspannung, Dämpfung, ...), berechnet. In einem weiteren Schritt wurde ein ausgeführter Stoß mittels Modalanalyse messtechnisch erfasst und mit den Ergebnissen der FEM Berechnungen abgeglichen.
Nach der Validierung der FEM-Berechnungen an einfachen Strukturen wird der Einfluss elastischer Zwischenschichten auf die Stoßstellendämmung untersucht. Weiterhin werden Ergebnisse der FEM-Berechnungen für unterschiedlicher Mauerwerksstöße z.B.: 2-schalige Haustrennwand auf gemeinsamer/getrennter Bodenplatte/Fundament oder Außenwand- Decke mit Deckenabmauerung vorgestellt.
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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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Akustisches Reflexionsverhalten unter Luftultraschalleinwirkung [DAGA 2006 (Braunschweig)]
H.-M. Fischer and R. Tutsch
[A]
Ein aktuelles Arbeitsgebiet der Akustik besteht in der Erfassung der Position und der geometrischen Kenndaten von Objekten durch Beschallung und anschließender Erfassung der von diesen Objekten reflektierten Schallfelder. Neben der eigentlichen Aufgabe, die Objekte in ihrer Form und Lage zu erfassen, kann es von besonderem Interesse sein, aus den aufgenommenen Messdaten bzw. unter Verwendung des gleichen Messaufbaus aber angepasster Anregungssignale und entsprechender Messsignalauswertung zusätzliche, die jeweiligen Objekte charakterisierende, Informationen zu gewinnen.
In diesem Beitrag wird untersucht, wie sich verschiedene Materialien durch ihr Reflexionsverhalten unter niederfrequenter Luftultraschalleinwirkung klassifizieren lassen. Es wird eine Übersicht gegeben, wie sich die Variation verschiedener Parameter bei der Versuchsdurchführung, z.B. die geometrische Anordnung von Sender, Reflektor und Empfänger oder die Art der ausgesendeten Signale auf die Klassifizierung auswirken. Die Untersuchungen beschränken sich dabei zunächst auf ebene Reflektoren, deren Größe einheitlich vorgegeben wird. Zum Einsatz kommen handelsübliche Ultraschallwandler und Messmikrophone sowie eine Verfahreinheit für die räumliche Positionierung der Mikrophone.
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Erfahrungen mit dem Empfangsplattenprüfstand zur Ermittlung der Körperschall-Leistung von Körperschallquellen in Gebäuden [DAGA 2006 (Braunschweig)]
M. Späh and H.-M. Fischer
[A]
Haustechnische Anlagen leiten neben dem direkt abgestrahlten Luftschall in vielen Fällen auch Körperschall in die Gebäudestruktur einleiten. Die dadurch verursachten Schallpegel in angrenzenden (fremden) Räumen sind in der Regel deutlich größer als die durch Luftschallübertragung erzeugten. Die Normenreihe EN 12354 liefert in ihrem Teil 5 (z.Zt. Entwurf) ein Berechnungsmodell, das die durch Körperschallübertragung erzeugten Luftschallpegel in angrenzenden Räumen prognostiziert. Als Eingangsgröße des Modells wird die Körperschall-Leistung von haustechnischen Anlagen benötigt.
In den vergangenen Jahren wurde ein einfaches Laborverfahren entwickelt und auf der DAGA vorgestellt, bei dem durch Messung an bis zu 3 Empfangsplatten die Körperschall-Leistung von Installationen unter massivbauspezifischen Bedingungen bestimmt werden kann. Diese Daten können in Eingangswerte für das Prognoseverfahren aus EN 12354-5 umgerechnet werden. Damit wird erstmals im Rahmen eines genormten Berechnungsverfahrens die Prognose von Schallpegeln im Bau, die von Körperschallquellen verursacht werden, möglich.
In diesem Vortrag wird der Prüfstand vorgestellt, über Erfahrungen bei der Messung der Körperschall-Leistung am Prüfstand berichtet und Untersuchungen an verschiedenen Körperschallquellen gezeigt.
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Körperschall in Gebäuden - eine Übersicht zum aktuellen Stand [DAGA 2007 (Stuttgart)]
H.-M. Fischer
[A]
In der Bauakustik zählt die Behandlung von Körperschallproblemen zu den großen Aufgabengebieten und Herausforderungen. Das zu betrachtende Gebiet umfasst unter anderem die Geräusche haustechnischer Anlagen und reicht über den Trittschall bis zu den sog. Nutzergeräuschen. Die aktuellen Entwicklungen in Forschung und Normung verdeutlichen, dass intensiv an der Behebung der vorhandenen Lücken gearbeitet wird. Dabei geht es insbesondere um die Charakterisierung von Körperschallquellen, die Prognose der Körperschallausbreitung in Gebäuden und die Beurteilung der verursachten Geräuscheinwirkung. Der vorliegende Beitrag ist als einführende Übersicht zur strukturierten Sitzung 'Körperschall in Gebäuden' vorgesehen und versteht sich als eine Bestandsaufnahme zu dieser Thematik.
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Characterisation of a Wooden Stair as Structure-borne Sound Source [DAGA 2007 (Stuttgart)]
J. Scheck, B. Gibbs and H.-M. Fischer
[A]
A characterisation of lightweight stairs as structure-borne sound sources is needed to predict the sound transmission in building situations. An approach is followed where a stair is treated as an active component, in a similar manner to that used for vibrating machines. The power flow from a lightweight wooden stair through a single contact into a separating wall was investigated using direct and indirect methods. The components of excitation (forces and moments) could be identified as will be illustrated in the contribution.
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Structure-borne sound transmission in lightweight buildings: Consideration of an equivalent single receiver mobility [DAGA 2007 (Stuttgart)]
A.R. Mayr, B. Gibbs and H.-M. Fischer
[A]
Recent work, conducted at the University for Applied Sciences Stuttgart and the University of Liverpool, has shown that for heavyweight buildings the structure-borne sound power from a wide range of mechanical installations can be obtained using a single value of source power obtained by a laboratory reception plate method. This value, in combination with a single value of the receiver mobility (the characteristic mobility) gives the predicted power when the machine is installed in the building. However, for other building structures, particularly lightweight framed constructions, such as gypsum board walls and timber joist floors, the point mobility will vary significantly with location. Therefore the equivalent single receiver mobility is considered, which is the average of the effective point mobilities. The equivalent mobility preserves the clarity of a single point excitation even for sources with multiple contact points with the receiving structure. Measurements of point- and effective receiver mobilities are shown and compared for several typical lightweight building constructions.
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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.
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Fluid-structure interaction in domestic piping systems [DAGA 2007 (Stuttgart)]
T. Alber, H.-M. Fischer and B. Gibbs
[A]
Valves like water taps are sources of air-, structure- and fluid-borne sound simultaneously. All of these source components can contribute to the resultant sound pressure generated in the room containing the valve. Importantly, the structure- and fluid-borne components are the dominant contributions to the sound pressure in rooms removed from the source.
Although the fluid-borne emission of water taps is of interest for manufacturers in the design process, it is the structure-borne sound emitted into the building structure that can cause annoyance of residents.
This paper reports on a research project, at the University of Applied Sciences Stuttgart, in co-operation with the University of Liverpool. The aim of the project is to develop procedures for predicting the sound pressure level of water appliances when installed in buildings, using as input data laboratory measurements of the fluid-borne sound emission into pipe systems.
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Einfluss des Scherbens auf die Schalldämmung von Mauerwerk [DAGA 2007 (Stuttgart)]
M. Schneider and H.-M. Fischer
[A]
Die Schalldämmung von Mauerwerk wird in aller Regel aus der flächenbezogenen Masse des Bauteils berechnet. In den letzten Jahren sind immer wieder Fälle bekannt geworden bei denen die Schalldämmung homogener massiver Wände zum Teil deutlich unter dem rechnerisch zu erwartenden Schalldämm-Maß liegt. Als Ursache für die verminderte Schalldämmung wird eine geringe Biegesteifigkeit der Wand vermutet. Um Unterschiede in der Steifigkeit verschiedener Mauerwerksmaterialien messtechnisch zu ermitteln wurde in einem ersten Schritt der E-Modul aus der Lage der ersten Eigenfrequenz der Longitudinal- und Biegeschwingung von Stabproben aus typischem Mauerwerksmaterialien (Kalksandstein, Ziegel, Poren- und Leichtbeton) bestimmt. In einem zweiten Schritt wurde der E-Modul aus der Laufzeitdifferenz an kleinen Wandscheiben aus Mauerwerk ermittelt. Das untersuchte Mauerwerk unterschied sich dabei in Material, Format und der Vermörtelung. Weiterhin wurde die Eigenschwingungsformen der Wandscheiben durch eine Modalanalyse ermittelt. Wird der an den Wandscheiben gemessene E-Modul bei einer FEM-Berechnung verwendet, ergibt sich eine gute Übereinstimmung mit den messtechnisch ermittelten Eigenschwingungsformen. Weiterhin werden Berechnungen zur Schalldämmung von Mauerwerkswänden unter Berücksichtigung des ermittelten E-Moduls, mit Messungen im Prüfstand verglichen.
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Flankendämmung von elastisch entkoppelten Gipswandbauplatten [DAGA 2007 (Stuttgart)]
A. Ruff, M. Schneider and H.-M. Fischer
[A]
Im modernen Geschosswohnungsbau werden vielfach Gipswandbauplatten für nicht tragende massive Innenwände verwendet. Betrachtet man das Verhalten der Gipswände als flankierende Bauteile, dann ist aufgrund ihrer relativ geringen flächenbezogenen Masse mit einer geringen Direktschalldämmung und damit verbunden mit einer verminderten Schall-Längsdämmung zu rechnen. Allerdings werden die Gipswände nicht starr mit dem Baukörper verbunden, sondern durch elastische Randstreifen, zum Beispiel aus Kork oder Bitumen, von den Trennbauteilen entkoppelt. Der Einbau der Randstreifen erfolgt umlaufend an allen Anschlusskanten der Wände und soll vor allem die Rissbildung an den Wandanschlüssen verhindern. Durch diese Entkopplung ergibt sich allerdings gegenüber dem massiven Stoß eine höhere Stoßstellendämmung und damit auch eine höhere Flankendämmung der Gipswände.
Im Rahmen eines an der Hochschule für Technik, Stuttgart, laufenden Forschungsprojekts wurden Schallmessungen in einem Mehrfamilienhaus mit elastisch entkoppelten Innenwänden aus Gipswandbauplatten durchgeführt. Die Gipswandbauplatten hatten eine flächenbezogene Masse von 90 kg/m und waren mit Kork-Randstreifen entkoppelt. Bei den Messungen wurde in horizontaler und vertikaler Richtung die resultierende Schalldämmung zwischen den Räumen, die Flankendämmung der an der Schallübertragung beteiligten Bauteile sowie die Stoßstellendämmung ermittelt. Parallel hierzu wurden vergleichbare Aufbauten im Labor der HfT für die horizontale Übertragung im Flankenprüfstand und für die vertikale Übertragung im Kombiprüfstand realisiert. Die resultierenden Schalldämm-Maße der Trennbauteile, die Flankendämm-Maße der Gipswände und die Stoßstellendämm-Maße konnten hierbei unter Laborbedingungen untersucht werden.
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Akustisch reflexionsholographische Luftultraschallinterferometrie [DAGA 2007 (Stuttgart)]
H.-M. Fischer and R. Tutsch
[A]
Da in einem akustischen Hologramm neben den Amplituden auch die Phaseninformationen von Schallwellen aufgezeichnet werden, ist eine logische Weiterentwicklung in der Anwendung der Holographie die sogenannte Interferenzholographie, oder wie diese auch oft bezeichnet wird, die holographische Interferometrie, mit welcher Verformungen eines Objekts erfasst werden können. Das Prinzip der Interferenzholographie basiert auf der Tatsache, dass über die Phasenaufzeichnung der augenblickliche, dreidimensionale Zustand eines Objekts bei der Aufnahme eines Hologramms konserviert wird. Man ist somit in der Lage, den Zustand eines Objekts mit denjenigen zu anderen Zeitpunkten durch eine Überlagerung der Objektwellen direkt zu vergleichen und etwaige Zustandsänderungen zu erfassen.
In diesem Beitrag wird eine Versuchsanordnung vorgestellt, mit der akustische Hologramme im niederfrequenten Ultraschallbereich aufgenommen werden können und die Ergebnisse der interferometrischen Deformationserfassung präsentiert. Der Versuchsaufbau besteht dabei aus einem Ultraschallwandler, einem Reflektor einfacher Geometrie und einem Messmikrophon, dass sich über eine Positioniereinheit in einer Abtastebene verschieben lässt.
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Structure-borne sound power from vibrating sources into building elements [DAGA 2008 (Dresden)]
J. Scheck, B. Gibbs and H.-M. Fischer
[A]
The reception plate method is used to characterise structure-borne sound sources in laboratories. The source power is obtained in terms of the spatial average plate velocity, plate mass and loss factor. The source data then can be used to predict the sound transmission in buildings using parts of EN 12354. The advantage, of the reception plate method, when compared to other methods such as the free velocity and mobility method, is the easy application and handling of the data. So far, reception plates with free edges have been used in laboratories. In the case considered here, the vibrating sources are lightweight stairs. The receiving system was a masonry wall in a special staircase test facility. The wall edges are bonded into surrounding walls and floors to simulate the real building situation. The power into the wall was obtained directly and the wall power was estimated from spatial average velocity. The relationship between the source power and the wall power is investigated in terms of a simplified Statistical Energy Analysis (SEA) model and conditions identified where source and receiver powers can be assumed equal. The presentation will be given in German.
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Spatial variation of the point mobility of a timber joist floor [DAGA 2008 (Dresden)]
A.R. Mayr, B. Gibbs and H.-M. Fischer
[A]
In wood framed buildings, floors are formed by fastening wood sheathing to joists spaced at a regular interval. The sheathing is typically fastened to the joist using screws so the resulting system is a complicated periodic point-connected plate-rib structure. The point mobility will be expected to vary significantly with location. This paper presents measured and predicted mobilities for a point-excited timber joist floor where a single layer of chipboard forms the sheathing and where the joists are screwed at 350 mm intervals. It is shown that the spatial variation in point mobility is bounded. The characteristic plate mobility (i.e. that of an infinite plate of same material and thickness as the chipboard) defines the upper bound while the characteristic beam mobility (corresponding to a joist of infinite length) defines the lower bound. The plate-rib structure is modelled using the analytical formulation for an assembly of finite-sized plate strips coupled at a series of parallel junctions. Experimental results indicate a general behaviour with respect to the distance to the nearest screw position, normalised with the governing bending wavelength. A master mobility curve is proposed, which is based on infinite beam and infinite plate behaviour, useful for simple prediction of floor response.
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Direkt- und Flankendämmung massiver Innenwände aus Gips-Wandbauplatten - praktische Erfahrungen und rechnerische Prognose [DAGA 2008 (Dresden)]
A. Ruff and H.-M. Fischer
[A]
Massive Gips-Wandbauplatten werden im Geschosswohnungsbau häufig zur Erstellung von nicht tragenden Innenwänden verwendet. Wände aus Gips-Wandbauplatten werden dabei jedoch nicht starr an den Baukörper angeschlossen, sondern durch elastische Randstreifen entkoppelt. Diese Randstreifen haben großen Einfluss auf die Direkt- und Flankendämmung der Gipswände und müssen in ihrer schalltechnischen Funktion deshalb besonders beachtet werden.
Im Rahmen eines laufenden Forschungsprojekts wurden in Prüfständen der Hochschule für Technik Stuttgart und in ausgeführten Gebäuden umfangreiche Untersuchungen der Direkt- und Flankendämmung von Gipswänden für unterschiedliche Randstreifenvarianten durchgeführt. Erste Ergebnisse zur Flankendämmung wurden bereits auf der DAGA 2007 vorgestellt. Diese Thematik soll nun weiter vertieft werden. Ausgehend von den umfangreichen Messdaten soll das europäische Berechnungsverfahren nach EN 12354-1 speziell für die konstruktiven Besonderheiten der Gipswände verifiziert werden. Hierzu gehört auch die Ermittlung geeigneter Daten, die für die Berechnung des Schallschutzes im Gebäude benötigt werden. Der Beitrag gibt einen Überblick über den aktuellen Stand der Untersuchungen.
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Verlustfaktorkorrektur des Laborschalldämm-Maßes bei Lochsteinmauerwerk [DAGA 2008 (Dresden)]
M. Schneider and H.-M. Fischer
[A]
Das Schalldämm-Maß eines massiven Bauteils wird durch die Energieverluste des Bauteils beeinflusst. Für jede Einbausituation am Bau und für verschiedene Prüfsituationen kann sich aufgrund unterschiedlicher Energieableitung in die angrenzenden Bauteile ein unterschiedlicher Zahlenwert des Schalldämm-Maßes ergeben. Der Verlustfaktor als hinweisende Größe für diese Energieableitung wird inzwischen standardmäßig bei Schalldämmprüfungen von Massivbauteilen im Labor durch die Messung der Körperschall-Nachhallzeit erfasst. Durch den Bezug des Verlustfaktors auf einen Referenzwert kann die Vergleichbarkeit des Schalldämm-Maßes aus Prüfständen erhöht werden. Bei einer geeigneten Wahl des Referenzwertes entspricht das korrigierte Laborschalldämm-Maß des Bauteils zahlenmäßig dem im üblichen Massivbau für dieses Bauteil im Mittel zu erwartenden Wert.
Dieses Vorgehen gilt nur für die Übertragung freier Biegewellen und wenn die Energieableitung den Gesamtverlustfaktor dominiert. Der für Lochsteinmauerwerk typische Dämmungseinbruch wird jedoch nicht durch Biegewellen verursacht. Um den Einfluss der Randanbindung auf die Energieableitung und damit auf die Schalldämmung von Lochsteinwänden zu klären, wurden mehrere dieser Wände im Wandprüfstand der HfT aufgebaut. Durch das nachträgliche Trennen der massiv an den Prüfstand angeschlossenen Wand vom Prüfstand konnten unterschiedliche Einbausituationen der gleichen Wand im gleichen Prüfstand realisiert werden. Damit wurden das modale Schallfeld auf der Wand, die Energieableitung der Wand in den Prüfstand und somit auch die Schalldämmung verändert.
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Untersuchungen zur Schallübertragung von Massivtreppen [DAGA 2008 (Dresden)]
C. Fichtel, J. Scheck and H.-M. Fischer
[A]
In der aktuellen Fassung der DIN 4109 sind für den zu erwartenden Norm-Trittschallpegel für Massivtreppen nur für einige wenige und zum Teil nicht mehr dem Stand der Technik entsprechende Konstruktionen und Entkopplungsvarianten Tabellenwerte angegeben. Eine Berechnung des Norm-Trittschallpegels von elastisch gelagerten Massivtreppen ist nach DIN 4109 - Beiblatt 1 nicht möglich. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens, in Zusammenarbeit mit einem Hersteller für Entkopplungselemente, sollen die Körperschallübertragungswege analysiert und den beteiligten Komponenten (Treppenläufe, Podeste, Entkopplungselemente) für die Implementierung in ein bestehendes Rechenmodel z. B. nach DIN EN ISO 12354 geeignete akustische Parameter zugeordnet werden. Im Beitrag wird das Forschungsvorhaben vorgestellt und erste Ergebnisse aus den laufenden Untersuchungen vorgestellt.
Fischer, Marc
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Piezoelektrischer Schallwandler auf der Basis von Silizium- Mikromechanik [DAGA 2000 (Oldenburg)]
M. Fischer and T. Niederdränk
[A]
In diesem Beitrag wird ein Konzept eines mikromechanischen Schallwandlers präsentiert. Das Funktionsprinzip ist das eines piezoelektrischen Biegewandlers. Die elastische Schicht dieser Monomorphanordnung bildet eine etwa 1m dicke Membran aus Polysilizium. Auf diese Membran wurde eine strukturierte und mit Elektroden versehene selbstausrichtende PZT Schicht aufgebracht. Die untersuchten Membranen sind quadratisch und haben eine Kantenlänge zwischen 1mm und 3 mm. Diese Wandler sind bei gutem akustischen Wirkungsgrad reversibel. Daher können diese sowohl als Schallempfänger wie auch als Schallsender benutzt werden. Vor dem Herstellungsprozeß wurden zur Abschätzung des Wandlerverhaltens umfangreiche Simulationen durchgeführt. Aufgrund der komplexen mechanischen Struktur der Wandler ist eine analytische Beschreibung nicht oder nur mit größtem Aufwand durchführbar. Daher wurden 3-dimensionale gekoppelte Analysen mit der FEM Software ANSYS durchgeführt. Erste Simulationen prognostizieren Auslenkungen im Aktorbetrieb bei einer Spannung von 1V von über einem 1 m. Diese Eigenschaft erschließt die Möglichkeit, den Wandler z.B. als Schallsender für Hörgeräte einzusetzen.
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Poröse Polypropylen-Folien als elektroakustische Wandler [DAGA 2000 (Oldenburg)]
R. Kressmann, M. Fischer and H. Berger
[A]
In akustischen Sensoren und Aktoren spielen Polymere bisher als Elektret (Teflon) oder Piezoelektrikum (Polyvinylidenfluorid) eine Rolle. Ein Material mit höherem piezoelektrischen Kopplungsfaktor ist die sog. EMFi-Folie (electromechanical film), die von VTT Chemical Technology, Tampere, Finnland, vertrieben wird. Diese Folien bestehen aus Polypropylen, in das beim Herstellungsprozeß gezielt Luftblasen eingebracht werden, die beim nachfolgenden Verstrecken vergrößert werden. Entscheidend für die piezoelektrischen Eigenschaften ist auch die nachfolgende Korona-Polung. Die dabei eingefangenen Ladungen erzeugen in der Probe ein elektrisches Feld. ${rm 3 times 3, mm^ 2}$ große EMFi-Folien wurden auf Leiterplatten geklebt, kontaktiert und als akustische Sensoren und Aktoren eingesetzt. Durch eine geeignete Elektrodenstruktur auf der Leiterplatte wurde darüber hinaus ein Array aus fünf Teilelementen realisiert. Die Sensoren weisen zwischen 100 Hz und 70 kHz eine akustische Empfindlichkeit von etwa 0.5 mV/Pa auf. Der Frequenzgang der Aktoren steigt zwischen 1 und 100 kHz mit dem Quadrat der Frequenz an, da die Richtcharakteristik des Aktors immer schmaler wird. Bei den Aktoren wurde darüber hinaus eine starke zweite Harmonische gemessen. Die akustische Empfindlichkeit in einem Meter Abstand beträgt bei 100 kHz etwa 3 mPa/V. Die Messungen können durch ein Modell erklärt werden, in dem die Probe als gepolter Kondensator, der Dickenschwingungen ausführt, angenommen wird. Die überlagerte Gleichspannung entsteht durch die Koronapolung und führt zur Linearisierung des nichtlinearen Kraft-Spannung-Gesetzes. Es werden also Grund- und Oberwelle erzeugt. Die longitudinale Wandlerkonstante ($d_{33}$) beträgt etwa 200 pC/N und ist damit deutlich höher als in polymeren Piezoelektrika. Allerdings setzt ab etwa 60 C irreversible Entladung ein.
Fischer, Matthias
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Mikromechanische piezoelektrische Schallwandler für Hörgeräteanwendungen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
M. Fischer and T. Niederdränk
[A]
Mikromechanik ist eine etablierte Technik zur Herstellung von Sensoren. Silizium-Mikrofone haben das Forschungsstadium verlassen und werden in den kommenden Jahren kommerziell verfügbar sein. Auf dem Gebiet der mikromechanischen Schallsender für den Audiofrequenzbereich ist die Entwicklung bei weitem nicht soweit fortgeschritten. Das Problem liegt hierbei in der Schwierigkeit, mit den geringen Wandlergrößen große Volumenschnellen und somit nutzbare Schalldrücke zu erzeugen. Dieser Beitrag beschäftigt sich mit piezoelektrischen Schallwandlern, die mit Hilfe von Bulk-Mikromechanik hergestellt wurden. Sie bestehen aus einer allseitig eingespannten Silizium-Membran, auf die eine piezoelektrische Schicht aus PZT mit den entsprechenden Elektroden aufgesputtert worden ist. Durch Ausnutzung des inversen piezoelektrischen Transversaleffektes werden die zwischen 1mm und 9 mm großen Membranen ausgelenkt. Bei den Wandlern mit 3x3 mm großen Membranen konnten Auslenkungen von ca. 60 nm/V gemessen werden. Diese Wandlern besitzen bei ca. 15 kHz eine Resonanz hoher Güte. Wirken die hergestellten Wandlern auf ein abgeschlossenes Volumen von ca 2ccm, so können Schalldruckamplituden von ca. 60 dB SPL/V unterhalb der Resonanz und 95 dB SPL/V in Resonanz erzielt werden.
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Fast BEM - FEM Coupling for the Simulation of Acoustic-Structure Interaction [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Fischer and L. Gaul
[A]
BEM-FEM coupling is widely used for the simulation of the interaction between structural vibrations and radiated acoustic fields. Employing the FEM for the structure and the BEM for the acoustic field, exploits the specific advantages of the two methods. However, the efficiency of BEM-FEM simulations suffers from the fully populated BEM matrices. In recent years, fast algorithms have been developed that allow a sparse representation of the BEM systems. In the presented paper, the fast multipole BEM is outlined and a coupling scheme is developed that accounts for the properties of the fast BEM. The coupling algorithm is based on Lagrange multipliers and provides high flexibility in the choice of discretizations. For the solution of the resulting saddle point problem, an approximate Uzawa algorithm is employed. Simulations in the medium frequency range require an adapted preconditioning of the system. Numerical examples show the performance of a multilevel preconditioner as well as of the entire coupling algorithm.
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Application of Laser-Scanning Interferometry on Aeroacoustic Problems [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Fischer and M. Zucchini
[A]
Prediction of flow-induced noise is an object of intensive ongoing research. Statistical properties of pressure fluctuations of the unsteady fluid flow or of sound waves can be mapped by means of laser-scanning interferometry. External microphones or flow probes can serve as reference sensors. Animation of interesting turbulent flow events and of the generated and propagating sound waves leads to a deeper understanding of aeroacoustic sound generation. Besides this qualitative analysis the fluctuating pressures can be evaluated quantitatively in the case of symmetrical flow configurations. The experimental data sets obtained by means of laser-scanning interferometry are useful for comparison with numerically modelled sound fields based on CFD-data. In this way, CAE tools for the prediction of flow-induced sound can be calibrated. The application of this new method is shown for different elementary and technically relevant sound sources.
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Schnelle Multipol-Randelementmethode für Akustiksimulationen [DAGA 2005 (München)]
M. Fischer and L. Gaul
[A]
Die Multipol-Randelementmethode ist ein effizientes Simulationswerkzeug für die Berechnung der Schallabstrahlung von schwingenden Strukturen. Der große Vorteil der Randelementmethode (BEM) für Akustiksimulationen ist die einfache Behandlung von Außenraumproblemen. Es muss nur die Oberfläche der schallstrahlenden Struktur diskretisiert werden, was einen sehr geringen Aufwand für die Netzerstellung bedeutet. Die Anwendung der BEM für große Modelle wird jedoch durch die vollbesetzten Systemmatrizen beschränkt, da die Rechenzeit und der Speicheraufwand quadratisch mit der Anzahl der Randelemente ansteigen.
Die schnelle Multipol-BEM ermöglicht die Auswertung der Matrix-Vektor-Produkte der BEM mit einem quasi-linearen Aufwand. Diese Effizienzsteigerung wird durch ein hierarchisches Cluster-Verfahren und die Multipol-Entwicklung der Fundamentallösung erreicht. In Zusammenspiel mit einem iterativen Löser können so BEM-Simulationen mit mehr als 100.000 Elementen durchgeführt werden. Die Generalized Minimal Residual (GMRES) Methode und Mehrgitter-Verfahren sind sehr geeignet für die Lösung der BEM-Gleichungssysteme. Ein Approximate Inverse Vorkonditionierer wird für beide Ansätze entwickelt und reduziert die benötigte Anzahl von Iterationen. Durch die Vorkonditionierung kann die Multipol-BEM effizient für Simulationen bei hohen Frequenzen und auf feinen Diskretisierungen angewendet werden.
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Acoustic Simulation of an Idealized Exhaust System by Coupled FEM and Fast Multipole BEM [DAGA 2005 (München)]
M. Junge, M. Fischer, M. Maess and L. Gaul
[A]
Abgasanlagen und Belüftungskanäle sind mitunter starken Druckpulsationen ausgesetzt. Diese können trotz des hohen Impedanzunterschiedes zwischen der ausströmenden Luft und den Wänden der Abgasleitungen zu Strukturschwingungen der Abgasleitungen führen. Der dadurch entstehende Körperschall trägt daher neben der Endöffnung der Abgasleitung mit zur Schallabstrahlung des gesamten Abgassystems bei. Zudem kann die Übertragung des Körperschalls in den Rohrleitungswänden die Effektivität von in der Abgasleitung eingebauten Schalldämpfern merklich mindern.
In dieser Arbeit wird das Schallabstrahlverhalten einer idealisierten Abgasrohrstruktur analysiert. Dazu wird ein FE-Modell der Abgasanlage verwendet, in der das akustische Innenraumproblem über ein Fluid-Struktur-Interface an die Struktur der Abgasanlage gekoppelt ist. Die Schnelle auf dem Rand der Abgasanlage wird in einer nachgeschalteten Berechnung als Randbedingung für das akustische Außenraumproblem genutzt. Eine sehr schnelle und effiziente Berechnung ist hierbei mit Hilfe der 'Fast Multipole Boundary Element Method' möglich. Insbesondere wird der Einfluss der Schallabstrahlung der schwingenden Rohrstruktur gegenüber der Abstrahlung der Endöffnung betrachtet.
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The Numerical Investigation of Flow-Induced Sound Generation from a Simplified Alternator Geometry [DAGA 2005 (München)]
M. Wasko and M. Fischer
[A]
At high revolution speeds, the noise from vehicle alternators is dominated by the interaction between the unsteady flow field and solid surfaces. The noise generated from these aerodynamic sources can be a significant contributor to total vehicle drive-by noise. We carry out a numerical investigation into the flow-induced noise generating mechanisms of a simplified, alternator-based geometry. This geometry is designed such that it includes the components that have an impact on the flow and acoustic field of a real alternator geometry. These include the front shield, struts, bearings, fan assembly, claw pole assembly and copper windings with ventilation slots. Subsequently we use the blade surface pressure fluctuations determined from an unsteady RANS (Reynolds-averaged Navier-Stokes) fluid dynamics solution as input into Lowson's equation for rotating acoustic sources. We compare the solution to experimental results obtained in a semi-anechoic chamber from an equivalent physical model at various speeds.
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Experimentelle und numerische Untersuchung der strömungsinduzierten Schallentstehung an 2D-Geometrien auf Oberflächen [DAGA 2005 (München)]
M. Zucchini and M. Fischer
[A]
Die Schallemission bei der turbulenten Anströmung geneigter Oberflächen wird durch die Gegenwart von Objekten auf der Oberfläche verstärkt und verändert. So erhöht beispielsweise die Wechselwirkung des Scheibenwischers mit dem Fahrtwind an der Windschutzscheibe den Geräuschpegel im Inneren von Fahrzeugkabinen. Im vorliegenden Beitrag analysieren wir die Mechanismen der Schallentstehung mit experimentellen und numerischen Methoden anhand von vereinfachten 2D-Geometrien. Hierbei nutzen wir stationäre bzw. instationäre Strömungsberechnungen als Grundlage für verschiedene numerische Verfahren der Schallquellen-Modellierung (Expansion about Incompressible Flow, Stochastic Noise Generation and Radiation). Die Ergebnisse aus der numerischen Vorhersage stellen wir eigenen Messungen (Laser-Doppler-Interferometrie und Hitzdrahtanemometrie) im neuen aeroakustischen Windkanal von BOSCH gegenüber und diskutieren die Übereinstimmung zwischen Numerik und Experiment.
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Luftschallmessungen zur Schallerzeugung mit Hilfe eines parametrischen Ultraschalllautsprechers [DAGA 2005 (München)]
A. Gerlach and M. Fischer
[A]
Bei einem parametrischen Ultraschalllautsprecher wird ein Audio-Nutzsignal einem Ultraschallträger aufmoduliert und abgestrahlt. In der Luft findet durch die für hohe Schalldrücke zunehmend nichtlineare Druck-Dichte-Relation eine Demodulation statt und das Nutzsignal im Audio-Frequenzbereich wird erzeugt. Ein parametrischer Lautsprecher wurde in Bezug auf den Schalldruckabfall des Nutzsignals mit der Entfernung und die Richtcharakteristik messtechnisch untersucht. Eine erste Messung ermittelte im Vergleich mit der Theorie deutlich zu große Schalldruckpegel. Bei näherer Untersuchung stellte sich heraus, dass es durch die Anwesenheit des Messmikrofons im Schallfeld zu einer zusätzlichen Demodulation kommt, die an der Mikrofonmembran einen erhöhten Schalldruck erzeugt. Verschiedene Maßnahmen wurden untersucht, um auch in einem solchen Schallfeld die Schalldrücke korrekt messen zu können. Ergebnisse der Messung werden beispielhaft angegeben.
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Räumliche dynamische Simulation von Leitungssystemen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
M. Maess, L. Gaul, M. Fischer and H.-G. Horst
[A]
Durch gestiegene Anforderungen an das akustische Verhalten von Fahrzeugen rücken auch verstärkt Einzelkomponenten in das Blickfeld der dynamischen Untersuchungen. Leitungen von hydraulischen Systemen im Fahrzeug stellen hierbei mögliche Übertragungspfade dar. Durch Ventilbetätigung oder Pumpenbetrieb breiten sich stark gekoppelte Wellen im Fluid und in der Leitungsstruktur aus, die auch angrenzende Strukturkomponenten zu unerwünschten Schwingungen anregen können. Bei der Berechnung der Leitungsdynamik werden prinzipiell zwei Anforderungen an eine Simulationsmethode gestellt: Zum einen sollen transiente Analysen ermöglicht werden. Außerdem sollen räumliche Berechnungen bei möglichst hohen Frequenzen erfolgen, was die üblichen Probleme eines Diskretisierungsverfahrens in 3D nach sich zieht. Um diese Anforderungen zu erfüllen, wird eine Substrukturtechnik vorgeschlagen, bei der typische fluidbefüllte Leitungskomponenten als reduzierte dynamische Modelle im Zeitbereich aus vollen 3D-FE-Modellen erstellt werden. Diese Vorgehensweise gestattet es, neben den Leitungskomponenten auch geometrisch komplexere Komponenten wie Lager und angrenzende Strukturkomponenten in die Leitungsmodelle einheitlich zu integrieren. Außerdem können mehrfach existierende Substrukturen wiederholt eingebaut werden. Diese neue Simulationsmethode wird zur Zeit zur dynamischen Analyse von Benchmarks verwendet. In Zukunft soll das Tool insbesondere gezielte Transferpfadanalysen an fluidbefüllten Leitungen unterstützen. Darüber hinaus sollen effizientere Variantenrechnungen und Optimierungsstrategien vor dem Hintergrund der passiven Schallminderung ermöglicht werden.
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Experimentelle und numerische Untersuchung der strömungsinduzierten Schallentstehung an 3D-Geometrien auf Oberflächen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
M. Zucchini and M. Fischer
[A]
Die Schallemission bei der turbulenten Anströmung geneigter Oberflächen wird durch die Gegenwart von Objekten auf der Oberfläche verstärkt und verändert. So erhöht beispielsweise die Wechselwirkung des Scheibenwischers mit dem Fahrtwind an der Windschutzscheibe den Geräuschpegel im Inneren von Fahrzeugkabinen. Zur Weiterführung der bei der DAGA 2005 gezeigten Ergebnisse werden hier strömungsakustische Berechnungen mit Lattice-Boltzmann Verfahren für einen 3D-Testfall mit vereinfachten Scheibengeometrien durchgeführt. Die Ergebnisse aus der numerischen Vorhersage stellen wir Messungen (Laser-Doppler-Interferometrie, Hitzdrahtanemometrie) im eigenen aeroakustischen Windkanal gegenüber und diskutieren die Übereinstimmung zwischen Numerik und Experiment.
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The effect of underwater noise radiation on ship vibration [DAGA 2007 (Stuttgart)]
M. Wilken, M. Maess, M. Junge, M. Fischer and C. Cabos
[A]
The vibration of floating ships is considerably affected by the surrounding sea water. Today, it is current practice to include the so-called hydrodynamic masses in a simulation model by adding them to the structural mass of the vessel. The hydrodynamic masses represent the effect of the inertia of the water on the ship's hull. The compressibility of the water (i.e. underwater noise radiation) is neglected due to high computational effort and low availability of appropriate simulation codes.
A fast multilevel multipole boundary element method program has been developed to solve the Helmholtz equation, which allows the computation of the sound pressure field in the water due to a structural acceleration field on the hull surface. Using the dry hull vibration modes as boundary conditions on the structure, the influence of both underwater noise radiation and inertia of the water on structural vibration can be estimated.
The present work reports on this procedure and the numerical results obtained for a container ship in the low frequency range.
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Full Coupling of the Finite Element and Fast Boundary Element Method for Structural-Acoustic Problems [DAGA 2007 (Stuttgart)]
D. Brunner, M. Fischer, C. Cabos and L. Gaul
[A]
Structural vibrations lead to the emission of acoustic sound resulting in a significant reduction of comfort during the use of a product. Therefore the simulation of structural-acoustic behavior is of great importance to predict the vibro-acoustic behavior of the system. In this contribution, thin structures are modelled by means of the finite element method (FEM). The system matrices are set up by a commercial finite element program and are then automatically imported into the research code Calsonitus, where the surrounding fluid, which is governed by the Helmholtz equation, is modelled by the boundary element method (BEM).
In case of thin and flexible structures and fluids with high densities, the influence of the acoustic pressure on the excited structure must not be neglected. In such applications the acoustic field must be fully coupled to the vibrating structure. The total system matrix, containing both the FE- and BE-matrices is solved with an iterative GMRES solver, which is accelerated by a block preconditioner. The main bottleneck in terms of memory and computing time is the BE matrix, which for standard BEM is fully populated. To overcome this restriction the fast multilevel multipole algorithm is used to compute the matrix-vector product required by the solver. The applicability of the proposed method is discussed by an example problem comparing the simulated results with an analytical solution.
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Fast Multipole BEM for Acoustics in Automotive Applications [DAGA 2007 (Stuttgart)]
M. Fischer, D. Brunner, M. Junge and L. Gaul
[A]
Numerical simulation is essential for acoustic optimization of products in early development phases. In automotive industry, challenging targets very often require to simulate acoustics on a system level. For example, sound radiation from engine block and oil pan including high frequency excitation by the fuel system. The classical boundary element method (BEM) is not applicable to such large models due to its fully populated matrices. The fast multipole boundary element method reduces the cost of the BEM to quasi-linear in the number of degrees of freedom, allowing simulations with more than 100k boundary elements on standard desktop computers. In the presented paper, efficiency of the fast multipole boundary element method in combination with a preconditioned iterative solver is ilustrated on the simulation of sound radiation from an engine structure.The boundary element model of the engine is provided by LMS as a real-world benchmark example. The simulations demonstrate the straigt-forward usability of the fast multipole boundary elment method to engineering applications.
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Minischallschutzwände - Ökologischer Vergleich von Systemen aus Kunststoff und Beton [DAGA 2007 (Stuttgart)]
S. Albrecht, B. Wittstock and M. Fischer
[A]
Lärmschutzmaßnahmen sind aufwendig und ziehen häufig Beeinträchtigungen, wie die Abschattung von Grundstücken, nach sich. Um diese Beeinträchtigungen gering zu halten werden im Bereich des Schienenverkehrs Minischallschutzwände eingesetzt und weiterentwickelt.
Ziel ist, die Lärmemissionen direkt an der Entstehungsstelle, dem Rad-Schiene-Bereich, zu mindern. Die Minischallschutzwand ist direkt neben dem Gleiskörper montiert und soll möglichst viel des im unteren Zugteil entstehenden Luftschalls absorbieren.
Sie bietet auf Grund ihrer geringen Höhe von ca. 50 cm zudem die Möglichkeit neben schweren Werkstoffen wie Beton oder Glas, wie sie bei herkömmlichen Schallschutzwänden eingesetzt werden, Kunststoff als Konstruktionsmaterial einzusetzen.
Ein weit verbreiteter Einsatz bedingt einen hohen Material- und Energieeinsatz durch Herstellung, Montage, Transport und Verwertung, was neben der Reduktion der Schallemissionen andere Einflüsse auf die Umwelt mit sich bringt. Diese Einflüsse können mit der Methode der Ökobilanz quantifiziert werden.
Die Abteilung Ganzheitliche Bilanzierung vergleicht zwei Systeme aus Beton und Kunststoff mit der Methode der Ökobilanz durch ökologische Analyse der Herstellungsphase, der Transporte, der Montage, der Nutzungsphase sowie der Verwertungsphase hinsichtlich der ökologisch relevanten Wirkungskategorien Treibhauspotential, Versauerungspotential, Überdüngungspotential, Chemisches Photooxidantienbildungspotential (''Sommersmog'') sowie des Primärenergieverbrauchs, um die umweltlichen Vor- und Nachteile der konkurrierenden Systeme beurteilen zu können.
Der Vergleich wird dabei gemäß der Ökobilanzrichtlinie bezogen auf die Erfüllung derselben Funktion, die im Lastenheft mit der Reduktion des Luftschalls um mindestens 5 dB(A) angegeben ist, geführt. Dies bildet die Grundvoraussetzung für den objektiven umweltlichen Vergleich.
Der Vortrag beschreibt die methodische Vorgehensweise sowie die umweltrelevanten Aufwendungen und die resultierenden Umweltauswirkungen der beiden Schallschutzsysteme im Vergleich.
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Integration von Lärmwirkungen in umweltliche Lebenszyklusanalysen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
B. Wittstock, S. Albrecht, M. Fischer and J. Pflieger
[A]
Die Umwelt als Lebensgrundlage und Basis einer Gesellschaft und Wirtschaft wird durch vielfältige Effekte beeinflusst und verändert. Mit der Methode der Lebenszyklusanalyse bzw. Ökobilanz werden Umwelteffekte eines Produktes, eines Prozesses oder einer Dienstleistung quantitativ über den gesamten Lebensweg von der Rohstoffgewinnung über die Produktion und Nutzung bis zur Verwertung dargestellt.
Lärm stellt einen bedeutenden Umwelteffekt dar, der in Lebenszyklusanalysen bis heute nur in wenigen Einzelfällen berücksichtigt wird. Bestehende Ansätze zur Integration von Lärmwirkungen in Lebenszyklusanalysen beschränken sich auf die Berücksichtigung von Straßenverkehrslärm als gesundheitliche Belastung für betroffene Personen, ausgedrückt durch eine zusätzliche Lärmbelastung je gefahrenem Transportkilometer. Die Lärmwirkungen werden hierbei häufig als ''verlorene Lebensjahre'' durch frühzeitigen Tod, Krankheit oder Unfall angegeben.
Umweltwirkungen durch Lärm entstammen jedoch nicht ausschließlich dem Straßenverkehrslärm, sondern können Wirkungen durch eine Vielzahl nebeneinander bestehender Lärmquellen umfassen. Diese Wirkungen beschränken sich nicht auf Gesundheitsschädigungen, sondern stellen Störungen für Ökosysteme und für den Menschen ohne direkte (Gesundheits-) Schädigung dar. Eine große Herausforderung in der Quantifizierung und Bewertung von Umweltwirkungen durch Lärm stellt zum einen die starke Abhängigkeit des Schallereignisses von Ort und Zeit, zum anderen die Nichtlinearität des Schalls dar. Dies erschwert die Aggregation von Umweltwirkungen durch Lärm.
Der Vortrag stellt dar, dass Lärm aufgrund seiner großen, auch volkswirtschaftlichen Bedeutung als Umwelteffekt auf einer allgemeingültigen Basis in die Methode der Lebenszyklusanalyse integriert werden sollte. Hierzu ist bestehendes Wissen aus dem Bereich der Lärmbewertung mit Wissen aus dem Bereich der Lebenszyklusanalyse zusammenzuführen.
Fischer, R.-L.
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Wahrnehmung akustischer Bewegungen und visueller Positionen - ein Fall audiovisueller Integration? [DAGA 2008 (Dresden)]
R.-L. Fischer and S. Getzmann
[A]
Ausgangspunkt dieser Arbeit waren Untersuchungen zu unimodalen Positions- und Bewegungsnacheffekten und zu cross-modalen Wahrnehmungsphänomenen. Es wurde untersucht, ob die Wahrnehmung visueller Positionen durch adaptive Prozesse - hervorgerufen durch eine akustische Bewegung - verändert wird.
Dazu wurden Versuchspersonen in Dunkelheit zuerst bewegte Schallreize und anschließend statische visuelle Reize dargeboten. Nach Erlöschen der visuellen Reize sollten die Probanden deren Positionen manuell lokalisieren.
Im ersten Experiment trat eine Positionsverschiebung der visuellen Stimuli entgegen der Richtung der akustischen Bewegung ähnlich dem bekannten unimodalen Positionsnacheffekt auf.
In weiteren Experimenten wurde der Einfluss von Augenbewegungen auf diesen Effekt untersucht.
Es konnte gezeigt werden, dass die Postionsverschiebungen deutlich stärker auftraten, wenn die Versuchspersonen die akustischen Bewegungen mit den Augen verfolgten.
Sie traten nicht mehr auf, wenn die Bewegung nicht verfolgt, sondern die Augen bei der Lokalisation der visuellen Stimuli auf diese ausgerichtet wurden.
Wenn den Probanden generell keine Augenbewegungen erlaubt wurden, trat die Positionsverschiebung dagegen wieder auf.
Die Ergebnisse führten zu der Annahme, dass der Effekt der Positionsverschiebung durch weitere Einflüsse, wie bspw. das Überschießen von Augenbewegungen und periphere Wahrnehmung, überlagert werden könnte. Darüber hinaus werden Ermüdungs- und Lerneffkte als moderierende Variablen diskutiert.
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Anforderungen jüngerer und älterer Autofahrer an In-Car-Kommunikation und die Sprachwiedergabe von Infotainmentgeräten [DAGA 2008 (Dresden)]
R.-L. Fischer, C. Meinecke and J. Otten
[A]
In den letzten Jahren ist eine Zunahme der Bedeutung auditiver Kommunikation im Fahrzeug zu beobachten. Die meisten Fahrerassistenz- und Informationssysteme besitzen Sprachausgaben, es werden vermehrt Sprach-Dialog-Systeme eingesetzt und Avatare sollen zukünftig sogar in natürliche Kommunikation mit dem Fahrer treten können.
Hier vorgestellt werden die Ergebnisse einer Online-Befragung von Autofahrern zu ihren Erfahrungen bei der Wahrnehmung von Sprache während der Fahrt und ihren Erwartungen diesbezüglich.
Fokussiert wird in der Untersuchung die Wahrnehmung der Sprachqualität natürlicher Sprache und von Sprachausgaben verschiedener Infotainmentgeräte, beschrieben durch die Skalen Klang, Lautheit, Sprachverständlichkeit und Höranstrengung.
Es ist zu erwarten, dass sich die Anforderungen an die Sprachausgaben der Systeme verändern werden, weil im Zuge des demographischen Wandels eine Erhöhung des Durchschnittsalters und damit einhergehend mit einer Zunahme der Anzahl hörbeeinträchtigter Autofahrer zu rechnen ist.
Entsprechend untersucht diese Studie nicht nur die Wahrnehmung jüngerer Autofahrer (bis 40 Jahre), sondern auch älterer Autofahrer (ab 50 Jahre) mit und ohne Hörverlust, mit dem Ziel die spezifischen Probleme und Bedürfnisse der einzelnen Personengruppen zu beschreiben.
Die Ergebnisse der Studie werden dargestellt und Konsequenzen für die Entwicklung eines objektiven Messinstrumentes für Sprachverständlichkeit im Fahrzeuginnenraum diskutiert.
Fischer, S.
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Störgeräusche und Schallschutz am Büroarbeitsplatz – akustische Gestaltung und Privacy [DAGA 2000 (Oldenburg)]
E.-J. Völker, W. Teuber and S. Fischer
[A]
Am Büroarbeitsplatz sind akustische Optimierungen erforderlich, die an der Art der Tätigkeit orientiert sind. Der Anspruch auf Privacy glit nicht nur für den Mitarbeiter am Arbeitsplatz, sondern auch für die Kommunikation mit den Kunden. Aus den Pegelverhältnissen leiten sich Schallschutzmassnahemn ab, die letzlich auf die Einhaltung eines Behaglichkeitsfeldes hinauslaufen. Dieses wird bestimmt durch den Abstand zwischen den Arbeitsplätzen, Ort der Schallquelle, Abschirmung und verdeckendes Umgebungsgeräusch, das bereits früher in seiner frequenten Zusammensetzung festgelegt und seit dem vielfach angewendet worden ist. Durch die Telefonkommunikation in Call-Centern ergeben sich besondere akustische Verhältnisse, die das bisherige Behaglichkeitsfeld ausweiten.
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Transducer emitter-receiver system for a pulsed ultrasonic fluxmeter [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
P. Schmitt and S. Fischer
[A]
The knowledge of the velocity fields in the flows and of the mechanical interactions between a fluid and suspended particles is a base of many engineer disciplines: chemical engineering, cleansing, sedimentology, biological engineering, fluid rheology in general.
The aim of this project is the development of a fluxmeter for measuring instantaneous velocity, concentration and granulometry profiles of particle loaded fluids both in ducts or open channel flows. The first application will be the pollutants flow measurement in waste water.
The measurement principle of the system is based on ultrasonic pulsing in the flow. A prototype was developed consisting in an ultrasonic transducer, an electronic emitter-receiver device and computer-driven signal processing. The measurement principle is based on the frequency modulation (Doppler effect) and the amplitude modulation (Mie theory) of an ultrasonic wave diffused by the suspended particles of the fluid.
The paper presents the design features of the system. It describes the block diagram of the front-end electronic and it's principle of operation. Optimisation of power transfer to the transducer in emission and low noise amplification in reception are detailed. Performances of the whole acquisition chain are given, and the dedicated signal processing used for optimisation of real-time velocity profile are explained.
Finally, several applications using this fluxmeter are discussed. Especially instantaneous velocity measurements in physic conditions with spectral ambiguity, and possible studies for concentration and granulometry profiles of particles in suspension in the fluid.
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Zur akustischen Behaglichkeit im Büro - Ist Abschirmung möglich? [DAGA 2006 (Braunschweig)]
E.-J. Völker, W. Teuber and S. Fischer
[A]
Beim Um- und Neubau von Büros werden häufig die Mindestanforderungen bei der akustischen Ausgestaltung nicht oder nur zum Teil berücksichtigt. Anforderungen leiten sich ab aus der VDI- Richtlinie 2569, die auch das allgemeine Umgebungsgeräusch einbezieht und daraus erzielbare Abschirmungen ableitet. Akustische Maßnahmen ergeben sich aus dem Behaglichkeitsfeld, das den jeweiligen Ansprüchen (geforderte Privacy) gerecht werden muss. Über Klagen und schalltechnische Verbesserungen in Neu- und Umbauten wird berichtet. Die neue DIN 18041:2004 wird ebenso in die Beurteilungen einbezogen wie DIN EN 60849 über geforderte Wortverständlichkeiten bei Durchsagen.
Fischerauer, G.
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Status und Zukunft akustischer Oberflächenwellensensoren [DAGA 2003 (Aachen)]
G. Fischerauer
[A]
The first reports on physical and chemical sensors based on surface acoustic waves (SAW) date back to the 1970s. Since then, in spite of a tremendous amount of work - there have, e. g., appeared almost countless publications on SAW chemical sensors involving all varieties of selective coatings -, not a single high volume application has evolved. The present contribution aims at surveying the current F&E activities, commercialization attempts, and likely evolution paths towards a broader commercialization of SAW sensors in areas as important as the automotive, medical, environmental, food, and chemical industries. Some of the important issues are 1) the need for a multidisciplinary approach tailored to the individual sensing problem; 2) a focus on the unique strengths of SAW sensors such as high-temperature or remote-read capabilities; 3) a renewed interest in SAW device integration on Si spawned by advances in the area of thin-film bulk acoustic wave resonators (FBARs); 4) materials research involving single crystal substrates and thin-film technology (e. g., ZnO, AlN); and 5) the adoption of a genuine system point of view instead of a component-centered one. This would lead one to believe that small and medium sized companies will dominate the SAW sensor market as they have done in the past and that SAW sensors will extend their role as investigative tool in scientific research.
Flach, G.
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Reguläre Ausdrücke in der Textvorverarbeitung [DAGA 2000 (Oldenburg)]
G. Flach
[A]
Zur richtigen akustischen Repräsentation von Texten ist ein inhaltliches, wenigstens aber ein strukturelles Verständnis des Textes erforderlich. Da Sprachsynthesesysteme meist nur über sehr eingeschränkte Methoden zur Struktur- bzw. Inhaltsanalyse verfügen, sind falsche Umsetzungen von Textpassagen die Folge. Eine Reihe von Umsetzfehlern kann vermieden werden, wenn reguläre Ausdrücke zur Klassifizierung von Tokentypen verwendet werden. In dem Beitrag wird ein hierarchisches System regulärer Ausdrücke zum Einsatz in der T extvorverarbeitung vorgestellt. Die regulären Ausdrücke beschreiben Textabschnitte auf Symbol- bzw. Wortebene, Wörter und Teile von Wörtern. Sie ordnen einen Textabschnitt iner bestimmten ''Tokenklasse'' zu. Für jede Tokenklasse werden angepasste Verarbeitungsprozeduren definiert, die unter Verwendung spezieller Wissensbasen die richtige akustische Repräsentation der Token gewährleisten. Das Inventar der regulären Ausdrücke ist vom prozeduralen Teil der Verarbeitung getrennt und kann daher leicht an neue Erfordernisse angepasst werden. Der Einsatz regulärer Ausdrücke in der Vorverarbeitung eines Synthesesystems wird am eispiel des Vorlesens von e-mails demonstriert. E-mails stellen eine besondere Textsorte dar, die aufgrund ihrer Struktur schwer mit formalen Modellen zur Struktur- und Inhaltsanalyse zu behandeln ist. Neben den regulären Ausdrücken für speziell in diesem Teilgebiet vorkommende Tokentypen wird der Aufbau und Einsatz weiterer Wissensquellen vorgestellt.
Flannery, M.
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Elastic constant of langasite-type crystals determined by acoustic mode dispersion [DAGA 2002 (Bochum)]
E. Chilla, M. Flannery, H.J. Fröhlich and U. Straube
[A]
Single crystals of compounds with CGG-type structure, have recently been intensively discussed as promising new materials for surface acoustic wave (SAW) devices. Since these crystals belong to the same trigonal crystal class as quartz, similar acoustic properties are expected. In particular, temperature compensated crystal cuts were predicted where the phase velocity of the SAW is almost independent of temperature variation. Three additional advantages of these new materials have been discussed so far: (i) The piezoelectric moduli are about three times larger than for quartz. Hence, a moderately high electromechanical coupling coefficient is expected, which increases bandwidth and decreases insertion loss of SAW filters. (ii) The SAW phase velocity is lower than for quartz. Since the finger width of interdigital transducers (IDTs) for SAW generation depends on the acoustic wavelength, SAW devices on CGG-type substrates potentially have smaller sizes. (iii) In contrast to quartz CGG-type crystals show structural stability up to the melting point. This offers the opportunity of SAW application at elevated temperatures, especially in sensing devices. We have determined the elastic constants of langasite-type crystals from measurements of the sound velocity of acoustic waves. Starting with the elastic tensor determined from bulk acoustic waves we optimized the data set by investigating the influence of the elastic tensor components on the angular dispersion of surface guided waves. Phase velocity calculations based on the new set of constants show an increased agreement with experimental data compared to the data set derived from bulk waves and previously published material data.
Fleischer, D.
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Laborversuche zur Ermittlung von Unterschiedsschwellen bei der Wahrnehmung von Erschütterungen aus dem Schienenverkehr [DAGA 2000 (Oldenburg)]
A. Said, D. Fleischer, H. Fastl, H.-P. Grütz and G. Hölzl
[A]
Durch Laborversuche mit definierten Erschütterungsparametern wurden die Unterschiedsschwellen für die Wahr-nehmungen von Erschütterungen aus dem Schienen-verkehr unter Einfluss des gleichzeitig einwirkenden Innengeräuschpegels mit Probanden untersucht. Es wurden 4 Erschütterungsintensitäten des Fußbodens des Versuchs-raumes in folge einer simulierten Zug-vorbeifahrt (KB = 0.2, 0.4, 0.8 und 1.6) bei 3 verschiedenen Innengeräuschpegeln ( 30 dB(A), 45 dB(A) und 55 dB(A)), also insgesamt 12 Kategoriestufen mit 20 Probanden untersucht. Die Untersuchungen wurden mit dem psychophysikalischen Modell der SDT (Signal Detection Theory) nach der Methode ''Same-Different'' durchgeführt und ausgewertet.
Fleischer, G.
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Evidence for positive training effects of the acoustical environment on the auditory threshold [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
G. Fleischer and R. Müller
[A]
For nearly a decade, our team collected data on the auditory performance and the acoustical environment of roughly ten thousand persons. Using special analytical procedures this data base is being analyzed in different ways. One approach is to examine - and compare - the hearing capability of entire groups, as determined by pure-tone audiometry up to 16 kHz. Males and females are studied separately, and every group is seprarated by program in two sub-groups: persons with good hearing and persons with auditory damage. Both of these sub-groups are then examined further. Among the groups examined are college students, fans of discos, orchestra musicians, office personnel, university students, audio engineers, airline pilots, military helicopter pilots, military recruits, dentists, construction workers, avoiders of discos, Tibetian monks, Tibetian nomads, Chinese from remote mountain valleys, Chinese from metropolitan areas, and others.
Comparing the auditory performance of these groups made it possible to work out a ranking. The best-hearing groups are all working in loud environments, while people not exposed to noise - e.g. nomads - do not hear well at all. While excessive noise damages the ear, an extended low level of exposure to sound is apparently not good either. It is being concluded that the auditory system needs training to fully develop its capacity. Evidence will be presented to show the training effects and to indicate what appears to have positive effects on the auditory theshold. These trained ears are ageing more slowly than normal.
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Evidence for different susceptibility to auditory damage between men and women [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
G. Fleischer and R. Müller
[A]
For ten years now, our group works on the relation between exposure to sound and auditory performance. Primarily we use pure-tone audiometry up to 16 kHz to determine the sense of hearing. In order to get an overview, we are examining and comparing entire groups of persons, such as office workers, music teachers, military jet pilots, Chinese city dwellers, etc. Using a special analytical procedure the auditory performance is determined and the results are compared among the various groups. Examining the data of a group by program, the first step is to separate persons with good hearing from those with auditory damage. Further analysis involves the entire group, but also - separately - the sub-groups of the good-hearing persons, and those with auditory damage. Men and women are, of course, examined separately.
Looking at the results of the various groups showed a surprising effect. Comparing men with auditory damage to women with auditory damage - of the same groups - showes that women have more low-frequency damage than men, but less high-frequency damage. In groups with larger numbers of such persons, the effect is statistically significant, over the entire frequency range analysed. It is apparent among very different groups - from Chinese nomads, and Chinese city dwellers to European orchestra musicians and German college students, university students, amateur musicians, and others. This widespread occurrence indicates that differences in susceptibility may be responsible, at least in part.
Fleischer, H.
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Schwingung und Schall von Glocken [DAGA 2000 (Oldenburg)]
H. Fleischer
[A]
Glocken sind Klangerzeuger, die in vielfältiger Weise als Signalgeber und Musikinstrumente genutzt werden. Sie gehören zur Instrumentenfamilie der Idiophone, bei denen Schwingung und Schallsignal unmittelbar miteinander verknüpft sind. Euler (1764) und Chladni (1787) haben vor mehr als zwei Jahrhunderten damit begonnen, Glockenschwingungen wissenschaftlich zu untersuchen. Im Vortrag werden einige neuere Methoden und Ergebnisse vorgestellt, die das Verständ-nis der Funktion von Glocken erleichtern und vertiefen sollen. Als Objekt dient stets eine 37 kg-Moll-Oktav-Glocke. Zunächst wird auf vibroakustische Experimente eingegangen, in denen das Schallsignal und das Schallfeld analysiert werden. Sie ergeben, dass die Glocke nach dem Anschlag ein unvollständiges geringharmonisches Spektrum erzeugt. Jedem Teilton ist eine andersartige Schwingungsform zugeordnet. Mittels Modalanalyse und Laser-Vibrometrie werden die ''klangbildenden'' Schwingungsformen ermittelt und strukturiert. Admittanzmessungen machen es möglich, die ''Schwingwilligkeit'' an unterschiedlichen Punkten der Glocke experimentell zu bestimmen. Da analytische Lösungen nur für höchst unzureichende Modelle vorliegen, kommt die Methode der Finiten Elemente zur Anwendung. Zunächst werden vorhandene Glocken berechnet, deren Schwingungsfrequenzen und -formen bekannt sind. Genügen Modellbildung, Diskretisierung und Numerik den Vorgaben, lassen sich Modifikationen simulieren, um beispielsweise Glocken zielführend nachzustimmen. Optimierungsverfahren können dazu genutzt werden, neuartige Glockenformen zu generieren, deren Teiltöne vorgegebenen Intervallen entsprechen. Da Glocken nicht vollständig rotationssymmetrisch sind, treten sämtliche klangbildenden Moden prinzipiell doppelt mit leicht unterschiedlichen Frequenzen auf (Moden-Splitting). Entsprechende Hinweise finden sich sowohl in der Theorie als auch in der messtechnischen Praxis. Die Folge sind komplizierte räumlich-zeitliche Schwebungen (Spinning Modes), die sich im Schallsignal als Fluktuationen bemerkbar machen. Im abschließenden psychoakustischen Teil werden Hörversuche beschrieben, in denen Versuchspersonen die Tonhöhe von Glockenklängen zu beurteilen hatten. Die Verarbeitung des Schallsignals im Gehör kann mittels einer gehöradäquaten Analyse weitgehend nachgebildet werden, die es erlaubt, die informationstragenden Anteile zu extrahieren. Erst die Berücksichtigung der Eigenschaften des Gehörs macht es möglich, den physikalischen Parametern ihren richtigen Stellenwert zuzuordnen. Diese Übersicht verdeutlicht, dass Glocken faszinierende Objekte sind, die auch heute noch eine Herausforderung an praktisch jede Sparte der Akustik darstellen.
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Abklingen der Saitenschwingungen von Solid-Body-Gitarren [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
H. Fleischer
[A]
Bei einem Zupfinstrument wie der Elektrogitarre ruft der Spieler durch Anzupfen freie Schwingungen der Saite hervor, die mehr oder weniger rasch abklingen. Drei der Mechanismen, die Ursachen dieses Abklingens sein können, werden untersucht und ihre Wirkungsbereiche abgeschätzt. Luftreibung und innere Reibung sind ''saitenimmanente'' Dämpfungsmechanismen. Den Einfluss des Instruments spiegelt die Dämpfung am halsseitigen Auflager der Saite wider, die mittels der mechanischen Konduktanz beschrieben wird. Die Zeitkonstanten, die aus jeder dieser Dämpfungen resultieren, werden berechnet. Mit dem Ziel, die Rollen der einzelnen Teilschwingungen beim Abklingen des gesamten Saitensignals in ihren Grundzügen zu charakterisieren, wird eine vereinfachte Vorstellung entwickelt. Auf der Basis experimenteller Daten wird abgeschätzt, in welchem Bereich welcher Dämpfungsmechanismus das Abklingen dominiert. Danach kommt die größte Bedeutung der inneren Reibung der Saite zu; lediglich bei den hohen Saiten kann die Luftreibung ebenfalls einen Einfluss haben. Solange diese ''saitenimmanenten'' Mechanismen überwiegen, bestimmt die erste Teilschwingung das Abklingen des Gesamtsignals. Dies gilt nicht mehr, sobald die ''instrumentenimmanente'' Auflagerdämpfung selektiv auf die erste und manchmal zusätzlich auch auf die zweite Teilschwingung wirkt. Ein ''Dead Spot'' ist offenbar dadurch gekennzeichnet, dass das Abklingen des Gesamtsignals nicht mehr von der ersten, sondern von der zweiten oder manchmal auch von der dritten Teilschwingung bestimmt wird.
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Experimentelle und FE-Untersuchung der Schwingungen von Gongs [DAGA 2002 (Bochum)]
H. Fleischer
[A]
Nach dem Anschlagen zeigt der asiatische Buckelgong ein Klangspektrum, das nur schwache harmonische Strukturen aufweist und zahlreiche nicht-harmonische Teiltöne enthält. Trotzdem ruft der Klang die Empfindung einer Tonhöhe hervor. Darüber hinaus wird eine Schwebung beobachtet, die als Schwankungsstärke wahrgenommen wird und den Klang lebendig erscheinen lässt. Anhand eines Beispieles werden typische Schwingungsbilder mit den zugehörigen Frequenzen präsentiert, die auf mehrerlei Arten ermittelt worden sind: Ausgangspunkt für die experimentelle Untersuchung sind Schwingungsdaten, die mit dem Laser-Vibrometer aufgenommen wurden. Diese werden im ersten Schritt direkt anhand der gemessenen Übertragungsfunktionen ausgewertet und als Betriebsschwingungsformen dargestellt. Dieselben Messergebnisse werden im zweiten Schritt einer zusätzlichen Modalanalyse unterzogen. Im dritten Schritt wird eine numerische Schwingungsuntersuchung mittels der Methode der Finiten Elemente (FEM) durchgeführt. Die experimentellen und numerischen Ergebnisse werden verglichen und mögliche Ursachen der Schwebungserscheinungen diskutiert.
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'Verzerrungsprodukte' in Gongklängen [DAGA 2003 (Aachen)]
H. Fleischer
[A]
Die Schallsignale von Buckelgongs aus Burma und Java werden analysiert. Parallel dazu werden mittels Laser-Vibrometrie die mechanischen Schwingungen untersucht. Im Schallsignal finden sich mehrere Komponenten, die keine direkte Entsprechung in einer mechanischen Schwingung der gleichen Frequenz haben. Sie sind als das Ergebnis einer quadratischen Nichtlinearität zu deuten. Deren Ursache dürfte in der geometrischen Form des Gongs liegen. In Folge der speziellen Formgebung hängt die Rückstellkraft so vom Vorzeichen und von der Amplitude ab, dass beim Anschlagen insbesondere ein quadratischer Oberton entsteht. Die Schwebung, die den Klang eines Buckelgongs wesentlich bestimmt, hat ihre Ursache somit nicht im Moden-Splitting. Vielmehr rührt sie vom Zusammenwirken einer ''linearen'' Komponente mit einem gezielt erzeugten ''Verzerrungsprodukt'' her.
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Vibration and Sound of the Indian Tabla [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
H. Fleischer
[A]
The smaller instrument of the drum pair in traditional Indian music is called tabla. It is frequently referred to as the little sister of the European timpani because it makes also use of a closed kettle. In contrast to the timpani, however, the head of the tabla is not homogeneous but consists of different layers, above all a central 'black patch'. By means of Laser vibrometry the vibration behaviour of a tabla head was investigated. Additionally, the acoustic signals of two tonal strokes, tun and na, were analysed as well by FFT as by an aurally-related analysis software. In relation to a musical instrument, the latter one proved to be superior to the FFT as it accounts for
(1) the critical band resolution of human audition,
(2) the extraction of partial tones and
(3) the effect of spectral masking.
In order to focus on the relevant vibrations of a musical instrument, an apt psychoacoustically-based analysis represents an extremely powerful tool. Especially the simulation of masking is the key to reduce the physical information to its aurally-relevant core.
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Betriebsschwingungsformen und Moden beim Hackbrett [DAGA 2005 (München)]
H. Fleischer
[A]
Untersucht werden die Schwingungen eines chromatischen Hackbretts (Hammered Dulcimer). Großer Wert wird auf wirklichkeitsnahe Lagerung und Anregung des Instruments gelegt. Der Korpus wird an einer festgehaltenen Stelle des Stegs mit einem Kraftsignal angeregt. Die Bewegung der Decke bzw. des Bodens wird mit einem Laserstrahl berührungsfrei 'abgescannt'.
Aus Schwinggeschwindigkeit und Kraft wird für jeden Abtastpunkt eine Übertragungsfunktion gebildet. Die Messdaten werden auf zwei Arten ausgewertet.
1. Unter Nutzung der Software des Scanning Vibrometers legt der Experimentator an Hand der Maxima der Gesamt-Übertragungsfunktion diejenigen Frequenzen fest, bei denen die Bewegung des Korpus dargestellt werden soll. Die Ergebnisse sind die Betriebsschwingungsformen (Operating Deflection Shapes) bei den ausgewählten Frequenzen.
2. Die Übertragungsfunktionen samt Geometriedaten werden in das Programm StarModal importiert und einer Modalanalyse unterzogen. Die Ergebnisse sind die Eigenmoden, jeweils gekennzeichnet durch die Eigenschwingungsform mit zugehöriger Eigenfrequenz und modaler Dämpfung.
Die Ergebnisse werden präsentiert und verglichen. Es wird erörtert, welcher Aufwand der Fragestellung angemessen ist. Ist es notwendig, die Eigenmoden zu bestimmen oder ist es für das Verständnis eines Musikinstruments förderlicher, die Betriebsschwingungsformen zu studieren?
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Messungen zur Schwingung eines Paukenfelles [DAGA 2006 (Braunschweig)]
H. Fleischer
[A]
Für ein Membranophon wie die Pauke ist nicht nur von großer Bedeutung, mit welchen Frequenzen das Fell schwingt, sondern auch, welche Formen es dabei ausbildet.
Unterschiedliche flächenhafte Messverfahren (Chladni-Methode, akustische Messungen, Laser-Vibrometrie) sowie Schwingungsbilder, die damit experimentell bestimmt wurden, werden vorgestellt. Neben monofrequenter Anregung, bei der die Schwingungsformen einzeln 'gezüchtet' und nacheinander untersucht werden, wird auch multifrequente Anregung genutzt. Bei letzterer bilden sich alle Schwingungen gleichzeitig aus und müssen mittels Fourier-Analyse getrennt werden. Solange nichtlineare Effekte keine Rolle spielen, sind beide Vorgehensweisen zulässig. Zusätzlich wird punktuell die Admittanz gemessen, welche die 'Schwingfreudigkeit' des Felles an möglichen Anschlagpunkten charakterisiert.
Bei all diesen Untersuchungen sollten sowohl die Bewegung wie auch die anregende Kraft so gemessen werden, dass die Schwingung des Felles durch den Messvorgang möglichst wenig verändert wird. Während die Bewegung berührungsfrei gemessen werden kann, bereitet die 'masselose' Messung der Anregungskraft Schwierigkeiten. Einige der damit zusammenhängenden Probleme werden aufgezeigt und mögliche Auswege diskutiert.
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Wann klingt ein Glockenklang nach Kirchenglocke? [DAGA 2007 (Stuttgart)]
H. Fleischer, H. Fastl and M. Sattler
[A]
Der Klang einer kleinen Kirchenglocke (37 kg; Moll-Oktav, Schlagton C6) wurde mittels FFT analysiert. Die Frequenzen, relativen Amplituden sowie die Zeitkonstanten des Abklingens der einzelnen Teiltöne wurden bestimmt. Auf der Basis dieser Daten wurde mit MATLAB ein synthetischer Klang hergestellt. Dessen Zusammensetzung konnte durch Weglassen von Teiltönen manipuliert werden.
In Hörversuchen hatten Testpersonen zu beurteilen, ob sich ein reduzierter Klang wie derjenige einer Kirchenglocke anhörte. Dazu wurde eine fünfteilige Skale verwendet. Die Ergebnisse lassen Rückschlüsse darauf zu, welche der zahlreichen Teiltöne den Klang der Glocke tatsächlich bestimmen. Damit geben sie Hinweise darauf, welche Schwingungsformen des Glockenkörpers ''klangbildend'' sind und welche zwar gemessen bzw. berechnet werden können, für die Funktion einer Glocke jedoch irrelevant sind.
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Kesselpauken ohne Paukenkessel? [DAGA 2008 (Dresden)]
H. Fleischer
[A]
Der Kessel einer guten Pauke trägt nicht dadurch zur Klangerzeugung bei, dass seine Wandung schwingen und Schall abstrahlen würde. Jedoch klingt die Pauke völlig anders, sobald der Kessel entfernt wird. Offensichtlich kommt dem Kessel bei der Pauke zwar keine aktive, aber eine wichtige passive Rolle zu.
Es wird der Frage nachgegangen, welche Funktionen der Kessel erfüllt. Dadurch, dass er die Vorder- von der Rückseite des Felles trennt, beeinflusst der Kessel sowohl die Schwingungen des Felles als auch die Abstrahlung von Schall durch das Fell. Die Theorie der idealen Membran lässt ein Bessel-Spektrum erwarten, das sich in der Realität bei der Pauke nicht wiederfindet. Erst die vom Kessel umschlossene Luft bewirkt, im Zusammenspiel mit der Luft vor dem Fell, dass die Frequenzen der klangbildenden Fellschwingungen nahezu harmonische Intervalle annehmen. Eine weitere Funktion des Kessels besteht darin, den akustischen Kurzschluss zwischen Vorder- und Rückseite zu unterbinden. Im einfachsten Fall (01-Ton) strahlt das Fell demnach nicht als Dipol, sondern als Monopol, beim 11-Hauptton nicht als Quadrupol, sondern als Dipol usw. Dadurch verändert der Kessel den Abstrahlgrad des Felles nach Größe und Frequenzabhängigkeit. Sein Vorhandensein beeinflusst die Abgabe von Energie ins Schallfeld und damit nicht den Pegel, sondern auch das Abklingen der einzelnen Teiltöne.
Fleischer, M.
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Fluid-Struktur-Interaktion im Cortischen Organ [DAGA 2007 (Stuttgart)]
J. Baumgart, M. Fleischer and R. Grundmann
[A]
Das in der Gehörschnecke von Säugern (Cochlea) sitzende Cortische Organ ist eine für den Hörprozess entscheidende Komponente. Hier werden die von aussen ankommenden Schallwellen in ein elektrisches Signal umgesetzt. Mittels numerischer Simulation ist es möglich, die mechanische wirkenden Kräfte im Cortischen Organ zu bestimmen und das Bewegungsverhalten zu beschreiben.
Um das Problem auf das Wesentliche zu reduzieren, wird ein zweidimensionales Modell erstellt. Dabei werden Daten, die aus histologische Schnitten (radial) stammen, zugrunde gelegt. Die Struktur wird mit anisotropem, linear-elastischem Material beschrieben und mit Hilfe der finiten Elemente Methode diskretisiert. Das Fluid wird hier als inkompressibel mit konstanten Eigenschaften angenommen und als Diskretisierung wird die finite Volumen Methode verwendet. Durch die sehr geringen Abmessungen sind die viskosen Effekte des Fluides dominant. Für jeden Zeitschritt werden zwischen der Struktur und dem Fluid Kräfte und Geschwindigkeiten ausgetauscht und damit eine schwache Kopplung realisiert. In dieser Arbeit wird der Bereich geringer Schalldruckpegel untersucht. Deshalb sind die Amplituden der Verformung gegenüber den geometrischen Abmessungen sehr gering. Somit ist es möglich zeit- und verformungsinvariante Netze zu nutzen und die Bewegung der Kopplungsränder über Randbedingungen zu formulieren.
Durch die Lösung der Feldgleichungen stehen die physikalischen Größen an allen Orten zur Verfügung. So lässt sich die auf die Stereozilien der inneren Haarsinneszellen wirkende Kraft und der Massestrom im subtekroialen Spalt bestimmen. Es zeigt sich dass bereits relativ geringe Spalthöhenänderungen zu hohen Geschwindigkeiten gegenüber den Stereozilien führen.
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Strukturmechanik des cochleären Stereozilienbündels [DAGA 2008 (Dresden)]
M. Fleischer, J. Baumgart, Y. Yarin and H.-J. Hardtke
[A]
Stereozilien sind dünne, schlanke Strukturen welche sich auf den Haarzellen befinden. Ihr Verhalten ist entscheidend für den Hörvorgang, da hier der mechanoelektrische Transduktionsprozess stattfindet. Sie sind in Bündeln angeordnet deren Geometrie, Form und mechanische Eigenschaften sich stark unterscheiden können. Jedes Einzelstereozilium zeigt im Inneren eine hochkomplexe, jedoch periodische Anordnung von Actinfasern die durch verschiedene Proteine miteinander verbunden sind.
Diese Struktur besitzt Vorzugsrichtungen und zeigt somit die Notwendigkeit der Einführung anisotroper Materialgesetze zur Beschreibung der mechanischen Eigenschaften. Um alle Koeffizienten des Elastizitätstensors zu bestimmen wird die numerische Homogenisierung mit Hilfe der Finiten-Elemente-Methode genutzt. Dabei werden von einem repräsentativen Volumenelement, das alle Informationen bezüglich der Periodizität der Mikrostruktur enthält, die benötigten Größen abgeleitet.
Im Ergebnis kann gezeigt werden, daß Einzelstereozilien durch ein orthotropes Materialgesetz charakterisiert werden können. Weiterhin zeigen sie eine, für biologische Materialien typische, geringe Schubnachgiebigkeit.
Die mit diesem Materialgesetz behafteten Bündelmodelle zeigen eine gute Übereinstimmung mit Messungen die im Tierexperiment (Ratte) durchgeführt worden.
Flemisch, B.
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Finite-Elemente-Verfahren zur präzisen numerischen Berechnung von Schallentstehung und Ausbreitung [DAGA 2006 (Braunschweig)]
M. Kaltenbacher, R. Lerch, B. Flemisch and B. Wohlmuth
[A]
In vielen technischen Prozessen und Geräten ist die Erforschung der gewollten bzw. ungewollten Schallentstehung von entscheidender Bedeutung
(z.B. Design von Lautsprechern oder Lärmreduktion bei Autos, Flugzeugen, etc). Dabei spielt innerhalb des
Entwicklungsprozesses die numersiche Berechnung der
Schallentstehung und Ausbreitung eine immer wichtigere Rolle.
Ziel ist es, bereits in der Entwicklungsphase den zu erwartenden Schalldruck (Schallleistung, etc.) mit Hilfe der Simulation möglichst genau zu ermitteln.
Damit können bereits vor der Bauphase Maßnahmen getroffen werden, welche z.B. die Einhaltung eines vorgegebenen Lärmpegels garantiert.
Der Inhalt des Vortrages wird sich zunächst auf die Schallentstehung
konzentrieren und ein nichtkonformes Finite-Elemente-Verfahren
vorstellen, welches eine unterschiedliche Ortsdiskretisierung für die
Strukturmechanik sowie die Akustik entlang des gemeinsamen Interfaces
ermöglicht. Damit können in den einzelnen Teilgebieten unabhängig voneinander optimale Gitter sowohl für die Strukturmechaik als auch die Akustik verwendet werden.
In einem zweiten Teil wird auf die Problematik der finiten Elemente
bei der numerischen Berechnung der Schallausbreitung über viele
Wellenlängen eingegangen. Dazu werden neuartige spektrale finite
Elemente vorgestellt, welche dispersionserhaltende Eigenschaften
aufweisen.
Abschliessend wird noch kurz auf die Problematik der Randbedingungen
bei Finite-Elemente-Verfahren eingegangen und Möglichkeiten von
absorbierenden bzw. nichtreflektierenden Randbedingungen aufgezeigt.
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Elasto-Akustik-Kopplung auf nichtkonformen Gittern [DAGA 2007 (Stuttgart)]
B. Flemisch, M. Kaltenbacher and B. Wohlmuth
[A]
Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der numerischen Simulation von Schallwellenentstehung und -ausbreitung aufgrund vibrierender Strukturen. Für die Struktur wird eine verschiebungsbasierte Elastizitätsformulierung, für das akustische Fluid die Wellengleichung für das Geschwindigkeitspotenzial betrachtet. Die Kopplungsbedingungen am Struktur-Akustik-Interface ergeben sich aus der Forderung nach Stetigkeit der Normalengeschwindigkeit und der Oberflächenkräfte. Für die Diskretisierung des Gebietes ergeben sich zwei stark unterschiedliche Anforderungen an die Gitterweite: Einerseits erfordern eventuelle Heterogenitäten und Nichtlinearitäten eine sehr feine Auflösung der Struktur, andererseits ist für das Akustikgebiet entsprechend der zu erwartenden Wellenlänge eine oft um ein Vielfaches gröbere Auflösung völlig ausreichend. Da aufgrund begrenzter Rechenkapazitäten eine entsprechend große Gitterweite im Fluid auch dringend erforderlich ist, wird häufig das von der Struktur vorgegebene Gitter allmählich aufgeweitet. Die aus dieser Vorgehensweise resultierenden verzerrten Elemente verfügen allerdings über schlechte Approximationseigenschaften.
Hier wird ein alternativer Ansatz vorgeschlagen: Es ist zulässig, dass die Gitter für Struktur und Fluid am gemeinsamen Interface nicht zusammenpassen. Dies ermöglicht es, auf jedem Teilgebiet das jeweils beste Gitter für die Approximation der entsprechenden Größen einzusetzen, ohne auf das andere Teilgebiet Rücksicht nehmen zu müssen. Die diskrete Problemformulierung bleibt grundsätzlich erhalten, allerdings ist zu beachten, dass am Interface Funktionen verschiedener Gitter gekoppelt werden müssen. Dieser Zugang erlaubt die Verwendung höchst unterschiedlicher Gitterweiten für Struktur und Akustik. Seine Effizienz und Anwendbarkeit werden anhand zahlreicher numerischer Beispiele demonstriert. Darüber hinaus wird auf die Lösung der gekoppelten Gleichungssysteme eingegangen. Hier bietet es sich an, die eventuell nichtlinearen Strukturgleichungen und die linearen Akustikgleichungen in einem iterativen Prozess voneinander entkoppelt zu lösen.
Flemming, F.
-
Strategies for Coupling Large-Eddy Simulations with Computational Aeroacoustics [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
F. Flemming, A. Sadiki and J. Janicka
[A]
To describe the noise generation in turbulent combustion systems, it
is important to capture the fluctuating density which acts as a volume
source of sound - the volume of the flame fluctuates with the
reciprocal of the density. In the reactive case and for small Mach
numbers, the main cause for the density fluctuations are fluctuations
in the heat release by the chemical reactions in the flamefront. This
heat release can be related to the acoustical pressure fluctuations.
The main issue is then to get an accurate description of the
fluctuating heat release. Following a conserved scalar approach, the
latter can be expressed as a function of the mixture fraction.
While large-eddy simulations (LES) of the reactive flowfield enable a
time dependent description of the heat release, acoustic approaches in
the frame of computational aeroacoustics (CAA) determine the
acoustical field. Here, methods like the acoustic perturbation
equations (APE), the boundary element method (BEM) or the equivalent
source method (ESM) utilize the time dependent heat release and its
influence on the flowfield to predict the propagation of the noise
into the far sound field. To combine the two fields - fluid
dynamics/combustion and acoustics - with its individual approaches
enables a detailed description of the combustion noise. For this
purpose one needs to define common interfaces, on which the exchange
of data is based. In this contribution the coupling strategies for
the data supplied by means of the LES with the CAA approaches are
addressed.
Fleury, V.
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Stability of a slowly diverging axisymmetric jet in the presence of a coflow [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
V. Fleury and C. Bailly
[A]
The acoustic emission of supersonic sheared flows is known to be mainly due to instability waves as shown by Tam & Burton (1984). However, this noise mechanism is still debated for subsonic flows, see e.g. Crighton & Huerre (1990).
With this aim in view, the linear stability of a round incompressible jet is investigated. A tangent hyperbolic velocity profil controlled by the parameter
Ru = (Uj-Uinf)/(Uj+Uinf) is chosen with Uj and Uinf the speeds of the jet and the peripherical flow respectively. The long time behavior of small amplitude perturbations of the axially slowly divergent free jet, i.e. for Ru = 1, has been recently predicted by Cooper & Crighton (2000) thanks to the global linear stability theory. In the present work, both cocurrent (Ru1) and countercurrent (Ru1) configurations are investigated.
First, a local stability analysis along the jet axis is performed. The instability is searched as a normal mode of complex pulsation, complex streamwise wave number and azimutal number n. We focus on absolute instability modes. Critical Ru parameters delimiting absolute stable and unstable behavior
are calculated. Thus the axisymetric mode n = 0 is found unstable on a bounded axial range for Ru Ruc0 =1.191. In the case n = 1, we exhibit a threshold
Ruc1 = 1.388.
Global linear stability criteria are then applied and the critical global parameter Rucg is calculated at leading order in function of the ratio between the initial momentum thickness and the jet diameter. Our results are compared to Strykowsky & Niccum's (1991) experimental data.
Fliesser, W.
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Analysis of pass-by noise using Nearfield Acoustic Holography [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
R. Arndt, W. Fliesser, D. Rein and C. Fankhauser
[A]
The Near Field Acoustic holography (NAH) is a method for analyzing noise sources. In acoustic holography the amplitude and the phase of the sound pressure at one plane in the near field of a sound radiating object has to be measured (here: car). This can be realised by scanning the plane at stationary object conditions using one or more microphones (totally: about 800 microphon positions). The method is based upon a two dimensional spatial Fast Fourier transformation of the measured pressure distribution at fixed temporal frequencies. The superposition of the waves in the new plane is done by an inverse two dimensional Fourier transformation and results in a sound pressure distribution in a plane parallel to the measurement plane.
Applying this method for a series of parallel planes a three dimensional information of sound pressure and of sound intensity can be achieved.
At the conditions of the highest passed by noise the NAH measurements were made at stationary conditions in the Near Field. From this plane the radiated noise will be caclulated at different planes far away from the structure. During these measurements reference microphones were placed close to the different noise sources and another reference microphone is 7,50 meters away at the passed by measurement position. Correlation measurements between the reference points and the measurement points. The result is a distribution of the different noise sources in the different planes and especially at the measurement point of the passed by noise.
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Übertragung des Verzahnungsgeräusches von Allradgetrieben [DAGA 2006 (Braunschweig)]
R. Arndt, W. Fliesser, F. Brandl and K. Karaca
[A]
Durch die immer leiser werdenden Motoren und Reifen erlangt das Getriebegeräusch eine höhere Bedeutung. Insbesondere bei Mittel- und Oberklassefahrzeugen wird vom Kunden erwartet, dass kein Verzahnungsgeräusch mehr im Innenraum hörbar ist. Bei Allradfahrzeugen stellt sich dabei nicht nur die Frage, ob die Hauptursache für das im Innenraum störende Getriebegeräusch in der Verzahnung und / oder in einem ungünstigen Übertragungsverhalten in den Fahrzeuginnenraum zu suchen ist, sondern es muss zusätzlich noch geklärt werden, ob das Vorderachs- oder das Hinterachsgetriebe die Hauptursache für das Geräusch im Innenraum darstellt.
Im Rahmen eines gemeinsamen Forschungsprojektes von ACC, AVL und Magna Steyr Fahrzeugtechnik wurde bei einem Oberklasse Allradfahrzeug untersucht, welche Geräuschwege in den Innenraum von dominanter Bedeutung sind. Dabei wurde mit Hilfe von Korrelationsmethoden ein Verfahren entwickelt, mit dem einerseits entschieden werden kann, ob auf den Luftschall- oder den Körperschallübertragungswegen das Getriebegeräusch in den Innenraum übertragen wird, sondern es kann zusätzlich auch noch quantifiziert werden, wie stark Vorderachs- und Hinterachsgetriebe an der Geräuschübertragung beteiligt sind.
Für das beschriebene Verfahren sind Ausgangsmessungen an einem Fahrzeug auf einem Akustikrollenprüfstand erforderlich. Weitergehende Untersuchungen - beispielsweise die Beurteilung anderer Verzahnungsauslegungen - können aber auch auf einem Antriebsstrangprüfstand erfolgen.
Das Verfahren wird bezüglich seiner Methodik beschrieben und es werden exemplarisch Ergebnisse an einem PKW Allrad-Oberklassefahrzeug gezeigt.
Flötke, H.
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Validations on the acoustic behavior of a passenger car cavity by FE Simulations [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
O. Eichelhard, D. Jennewein and H. Flötke
[A]
The FE modelling of the acoustic behavior of a passenger car cavity was validated. Therefor, acoustic transfer functions from several loudspeakers to a grid of multiple microphones inside a car were measured for different boundary conditions. First all the interior components were removed from a production vehicle. Next single components like seats and interior trimm parts were added. The differences of the measured transfer functions were compared versus FE simulations of corresponded modells. This lead to informations how to modell the acoustic behavior of such components.
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Rollgeräuschanalyse mittels Radkraftidentifizierung und Substrukturverfahren [DAGA 2005 (München)]
A. Böhm, H. Flötke and V. Grützmacher
[A]
Mit fortschreitender Reduzierung des vom Motor hervorgerufenen Geräusches gewinnt das Rollgeräusch an Bedeutung. Insbesondere beim Fahren auf rauen Fahrbahnoberflächen kann es zu Geräuschproblemen im Frequenzbereich von 80-250 Hz kommen.
Da das Rollgeräusch maßgeblich von den an der Radspindel wirkenden Kräften und dem Übertragungsverhalten der Achse bestimmt sein kann, ist es erforderlich, dass bereits bei der Achsauslegung für ein zukünftiges Fahrzeugmodell verlässliche Rollgeräuschanalysen durchgeführt werden können.
Es wird die prinzipielle Vorgehensweise zur Identifizierung der an der Radspindel angreifenden Kräfte mittels inverser Kraftbestimmung an einem vorhandenen Fahrzeug vorgestellt.
Das Übertragungsverhalten der Achse und der Karosserie wird durch einen hybriden Substrukturansatz beschrieben. Hierzu wird eine FE-Modell basierte Beschreibung der zukünftigen Achse mit einer testbasierten Beschreibung einer Karosserie kombiniert.
Unter Anwendung der Radkräfte und des Substrukturansatzes wird gezeigt, wie das Rollgeräusch durch die Mobilitäten an den Achskoppelstellen und die Steifigkeit der Koppelelemente beinflusst werden kann. Es wird diskutiert, wie mittels Transferpfadanalyse eine systematische Zuordnung eines Rollgeräuschproblems auf Achse, Trimmed Body bzw. eingeleitete Radkräfte möglich ist und somit auch eine Optimierung bei der Achsauslegung zukünftiger Faghrzeugmodelle erfolgen kann.
Flores Santiago, O.
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Application of a hybrid method for an efficient prediction of flow-induced noise
P. Martinez and O. Flores Santiago
[A]
The capabilities of a hybrid method based on the aeroacoustical analogy for the sound produced by flow-body interaction are demonstrated in this work. While having been applied successfully in the past to numerous engineering problems, Curle's analogy calls for refinement when applied to confined flows. In such configurations, the solid surfaces play a dual role: as sources and as scattering entities. This issue becomes crucial when sound is produced at frequencies large enough to have non-compactness effects. The purpose is to exploit at best the computational efficiency of Curle's analogy, and extend its applicability to predict the sound produced in large duct systems (e.g. HVAC systems) and with a broad range of frequencies.
In the present work, the acoustical propagation and scattering is handled by the software SYSNOISE Rev5.6. An innovative component of this work is the specific interpretation of the CFD data as equivalent sources, which was implemented in the Boundary Element Method (BEM) of SYSNOISE. This method permits to decouple the source and scattering effects of the duct surfaces.
This innovative methodology is applied to a two-dimensional case of a cylinder in cross-flow installed in an infinite duct. The two-dimensional computation for a free cylinder flow is firstly presented. The software FLUENT v6.2 is used to predict the unsteady wake behind the cylinder at a Reynolds number of 100. Finally, the acoustic prediction for the ducted cylinder are presented and demonstrate the performance of our method compared to classical analogies.
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On-line Roughness Analysis in a Virtual Car Sound Synthesis Environment
O. Flores Santiago, K. Janssens, H. van der Auweraer, P. van de Ponseele and S. Ahrens
[A]
One of the goals of NVH engineers in automotive industry is to design vehicles with a pleasing interior sound quality. Roughness is known as one of the most important sound quality features. The auditory perception of roughness is determined by temporal fluctuations in the envelope of the sound. It is well known that amplitude modulations related to adjacent engine harmonics contribute to the roughness of a vehicle sound.
In recent research, a new order-based roughness algorithm was developed and integrated in a real-time Virtual Car Sound (VCS) synthesis environment with virtual modification capabilities. This roughness algorithm reconstructs the sound envelope per critical band in an analytical way from the order amplitudes, phases and frequencies. The most time-demanding operations (e.g. critical band filtering, Hilbert transform,...) of the classical roughness models are not longer needed, which makes the algorithm extremely fast and applicable in real-time. Another very interesting element is the link which is established between the roughness and the deterministic order components of the sound.
The integration of this algorithm in an on-line sound synthesis environment is absolutely unique. The capability to modify order components and get an immediate feedback of their impact on roughness helps sound engineers to design a vehicle sound with improved sound quality.
The presented work consists of two parts. The first part explains the new roughness algorithm and compares its calculation results with those of the classical approach. The second part demonstrates its on-line capabilities in VCS and shows its unique value to target sound design.
Flückiger, B.
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Soundscapes als Szenographien des Films [DAGA 2000 (Oldenburg)]
B. Flückiger
[A]
Die Schauplätze des Films und ihre geographische, kulturelle und soziale Situierung sind nicht nur fiktive Umwelten, in denen die Figuren existieren und handeln, sondern auch Bausteine des Erzählens. Waren es im Stummfilm die Zwischentitel, welche Ort und Zeit der Handlung festlegten, so hat sich seit der Einführung des Tons Mitte der 20er Jahre ein eigenes Vokabular herausgebildet, das die Orientierungsfunktion übernimmt. Die Klangobjekte der filmischen Tonspuren entwerfen in der Interaktion mit dem Bildmaterial, dem Text und der Musik komplette Szenographien. Mit der Realität natürlicher Soundscapes steht dieses Vokabular nur in bedingter Beziehung. Vielmehr haben sich über den massenhaften Gebrauch Stereotypen herausgebildet, die in zeichenhaft überhöhter Weise schnell und eindeutig spezifische Umwelten kennzeichnen. Dieses Vokabular - seine Entstehung, Funktion und Bedeutung - wird im Vortrag in seinen Grundzügen beleuchtet.
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Zwischen Anforderung des Werks und persönlichem Ausdruck
B. Flückiger
[A]
Seit den 1970er Jahren hat sich das Konzept des Sound Designers als eine kreative Instanz etabliert. In der Praxis stehen jedoch der künstlerischen Freiheit des Ausdrucks Rahmenbedingungen gegenüber, die außerhalb Einflussbereichs des Sound Designers stehen. Als weitere Einflussgröße sind die Anforderungen des individuellen Werks zu sehen, in welches sich die Tongestaltung integrieren soll. Wie gelingt es, in diesem System einen eigenen Stil zu entwickeln, eine unverwechselbare Handschrift? Oder zeigt sich Meisterschaft vielmehr in größtmöglicher Flexibilität, dem immer neuen Entwerfen von Konzepten, die sich der Werksintention optimal unterordnen?
Flurschütz, T.
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Ermittlung bioakustisch relevanter Klangmuster zur Modulation von metabolischen und zentralnervösen Funktionen [DAGA 2008 (Dresden)]
P. Friedrich, T. Flurschütz, C. Georg and B. Wolf
[A]
Aus der funktionalen rezeptiven Musiktherapie sowie aktuellen wissenschaftlichen Publikationen ist bekannt, dass akustische Signale metabolische und zentralnervöse Funktionen modulieren können. Somit rufen Klänge bestimmte physiologische Wirkungen beim Menschen hervor. Ein oft beschriebener Effekt ist die blutdrucksenkende Wirkung von speziellen Musikstücken und iterativen Klangmustern, der von individuellen akustischen Präferenzen abhängig ist. Nach Decker-Voigt handelt es sich dabei um trophotrope Musik. Basierend auf diesem Wissen entwickelt und erprobt der Heinz Nixdorf-Lehrstuhl für Medizinische Elektronik eine akustische Biofeedbacktherapie als Interventionsmöglichkeit bei essentieller Hypertonie. Die Erprobung erfolgt in Form einer telemedizinischen Applikation mittels eines virtual labs. Diese Art einer nichtmedikamentösen Therapie kann eine Alternative zu den klassischen pharmazeutischen Behandlungsformen darstellen. Zur Ermöglichung einer personalisierten und individualisierten Therapie, müssen jedoch die Wirkbestandteile in der eingesetzten trophotropen Musik bekannt sein.
Um diese zu ermitteln, werden signaltheoretische Ansätze verfolgt sowie Verfahren der Mustererkennung und Merkmalsextraktion auf die Klänge angewendet. Zur Darstellung der diese Signale bestimmenden physikalischen Parameter werden interaktive Filtersysteme benutzt, um die bioakustisch relevanten Muster zu isolieren.
Die verschiedenen eingesetzten Verfahren werden vorgestellt und die Möglichkeiten und Grenzen der jeweiligen Methoden diskutiert. Erste Ergebnisse aus der Ermittlung blutdrucksenkender akustischer Marker sowie den daraus entwickelten überoptimalen Sequenzen wurden bezüglich ihrer Wirkung getestet und deren Resultate präsentiert.
Fobel, S.
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Asymmetrie in der Wahrnehmung von kurzen Chirpsignalen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
S. Fobel, S. Uppenkamp, R.D. Patterson and B. Kollmeier
[A]
Frühe akustisch evozierte Potentiale (FAEP) werden üblicherweise durch breitbandige Clicks ausgelöst, sind aber aufgrund der dispersiven Eigenschaften der Cochlea von Antworten auf den hochfrequenten Teil des Stimulus dominiert. Chirpsignale mit ansteigender Momentanfrequenz (Aufwärts-Chirps), die so berechnet sind, daß sie exakt die räumliche Dispersion auf der Basilarmembran ausgleichen, führen zu einer höheren Synchronizität auch bei tiefen Frequenzen und damit zu einer Erhöhung der Welle V der FAEP (Dau et al, 1998, 21st ARO midwinter research meeting, abstract No. 130). Zeitinvertierte Chirpsignale (abfallende Momentanfrequenz, Abwärts-Chirps) führen dementsprechend zu sehr geringer Synchronizität und verminderten FAEP. Diese Ergebnisse lassen zunächst erwarten, daß Aufwärts-Chirps zeitlich kompakter ('wie ein Click') klingen als Abwärts-Chirps. Paarvergleichsexperimente zeigen aber, daß der Abwärts-Chirp als click-ähnlicher wahrgenommen wird bzw. bei grossem Reizpegel sogar kompakter als der Click beurteilt wird. Simulationen im Auditory Image Modell (Patterson et al., J. Acoust. Soc. Am., 1995; 98: 1890-1894), bestehend aus einem eindimensionalen, nichtlinearen Basilarmembran-Modell, einem Modell der Transduktion der inneren Haarzellen, und zeitlicher Integration legen nahe, daß die Feinstruktur in einzelnen Frequenzkanälen für die Wahrnehmung eine grössere Rolle spielt als die Phasenunterschiede entlang der Basilarmembran. Um diese Aussage zu prüfen wurden in weiteren Experimenten Mithörschwellen und Mithörschwellen-Periodenmuster für Aufwärts- und Abwärts-Chirps gemessen.
Focke, K.
-
Erprobung eines Messverfahrens zur Kennzeichnung von Körperschallquellen unter Anwendung der Reziprozität [DAGA 2000 (Oldenburg)]
K. Focke and H.-M. Fischer
[A]
Das Labor-Prüfverfahren zur Beschreibung von Abwassersystemen
[1] macht sich das Reziprozitätsprinzip
und die Körperschallempfindlichkeit nach Buhlert [2]
zu Nutze. Diese Sachverhalte werden in ihren Grundzügen
in [3] beschrieben. Im Weiteren werden die Verifizierung
des Reziprozitätsprinzips, das Verhalten der
Körperschallempfindlichkeit, die Definition der Referenzwand
und das in [4] vorgeschlagene Messverfahren
beschrieben.
Fodiman, P.
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Noise Emission Measurement campaign for high speed interoperability in Europe: the NOEMIE Project - first results towards an improved definition of reference tracks [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
P. Fodiman and C. Jones
[A]
Environmental noise has known many recent evolutions concerning both the needs required by European environmental policy, and the technical capabilities induced by research and standardisation work.
The main generation mechanism involved has been proved to be due to rolling noise excitation, through the combination of wheel and rail roughness.
From a noise emission policy approach, the conditions imposed by interoperability for rolling-stock acceptance tests are described within the railway Technical Specification for Interoperability (TSI), which are in favour of the definition of a type testing reference track.
In that scope the NOEMIE project aims :
- To provide a common database of comparable and reproducible noise emission values of high-speed trains in Europe,
- To contribute to the definition of an adapted operated reference track, which performances are adapted to the noise emission type testing requirements,
- To propose and validate a common measurement methodology.
After a review of the needs, scientific constraints, and technical input of such a project, the measurement campaign results, and their impact on the railway noise acceptance methodology testing are presented.
Foeller, E.
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A neuronal correlate of comodulation masking release in the auditory cortex of the gerbil
E. Foeller
[A]
The extraction of auditory signals from background noise is essential for humans and animals. The auditory system can considerably improve signal detection when the background noise has a fluctuating amplitude that is typical for environmental sounds. This perceptual effect has been termed comodulation masking release (CMR).
Here I report the results of the first study to combine psychophysical tests with a quantitative analysis of single neuron recordings in the mammalian primary auditory cortex in the same species, the Mongolian gerbil.
In the behavioural experiment, gerbils demonstrate considerable CMR (Foeller E, Wagner E, Maier J, Kössl M and Klump GM, submitted). Using identical stimuli to the behavioral experiments, I determined neural detection thresholds for 200-ms test tones presented in background-noise maskers of different bandwidth (50-3200 Hz) that were either unmodulated or amplitude modulated by a low-passed (50 Hz) noise.
Using a statistical criterion, the detection threshold for the test tone was determined. In the majority of the neurons, threshold was reached at lower signal levels for the comodulated than for the unmodulated maskers, indicating CMR.
Although on average the CMR in neural responses is smaller than that measured in the gerbils' behaviour, a large fraction of neurons show an amount of CMR that matches the behavioural performance. Studying CMR using a combined behavioral and neurophysiological approach will increase our understanding of the perceptual mechanisms that are useful for the analysis of auditory scenes.
Förster, L.
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Möglichkeiten und Wirksamkeitsgrenzen des baulichen Schallschutzes an offenen Bahnenschießanlagen [DAGA 2005 (München)]
L. Förster, R. Kubicek and R. Müller
[A]
Möglichkeiten und Wirksamkeitsgrenzen des baulichen Schallschutzes an offenen Bahnenschießanlagen
Bei schalltechnischen Untersuchungen an offenen Bahnenschießanlagen zur Nachweisführung der Wirksamkeit nachträglich durchgeführter baulicher Schallschutzmaßnahmen in Form von Teilumhausungen der Schießbahnen wurde festgestellt, dass die erzielte Dämpfungswirkung des sich in der Wohnnachbarschaft einstellenden Einzelschusspegels stark vom abgefeuerten Waffen- und Munitionstyp abhängt. Für 'Unterschall'-Waffen wurden wesentlich höhere Dämpfungswirkungen erzielt als für 'Überschall'-Waffen.
In einer Feldstudie an typischen Schießanlagen des Landes Thüringen wurde das Emissionsverhalten von Handfeuerwaffen für die als Ursache in Frage kommenden Schießgeräuscharten Mündungsknall und Geschossknall und deren Ausbreitungsdämpfung über die Schießstands- und Sicherheitsbauten untersucht. Hierzu wurde eigens ein praktikables - sowohl im Freifeld als auch innerhalb der Schießstände anwendbares Separierungsverfahren zur messtechnischen Trennung von Mündungs- und Geschossknall entwickelt und erfolgreich angewendet.
Die Messergebnisse für den separierten Mündungs- bzw. Geschossknall sowie deren Überlagerung zum mittleren Einzelschusspegel nach VDI 3745, Bl.1 zeigen, dass die Dämpfungswirkung der Teilumhausungen für Mündungsknall je nach Aufwand der Baumaßnahme bis 40 dB erreichen kann, für den separierten Geschossknall jedoch unwirksam ist. Deshalb kann beim Abfeuern von Überschallwaffen (deren Geschosse mit Überschallgeschwindigkeit fliegen) die insgesamt erzielbare Dämpfungswirkung der baulichen Schallschutzmaßnahmen in Form von Teilumhausungen der Schießbahnen nur so hoch sein wie der separierte Mündungsknall der 'Überschall'-Waffe deren separierten Geschossknall überragt. Die Gesamt-Dämpfungswirkung der oftmals mit hohen Kosten verbundenen baulichen Schallschutzmaßnahmen fällt damit für Überschallwaffen mit 8 bis 10 dB wesentlich geringer aus als für Unterschallwaffen, die lediglich Mündungsknall abstrahlen.
Foggia, T.
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Physical Characterisation of musical instruments [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Paquier, B. Robin, T. Foggia and J.-C. Béra
[A]
We used time cues, spectral cues, and spectro-temporal cues for musical instrument differentiation from recordings. Twenty notes had been played on thirty instruments by one or, sometimes several players for a same instrument. These notes had been selected by each musician as being the most representative of his instrument (various attacks, intensities, decays, crescendo/decrescendo,....). Then, for each of these notes, we calculated the different cues, e.g. spectral centroïd, peak factor, harmonics synchronisation, attack- and decay-duration, ..... The means and standard deviations of the different cues allowed a tree-structure-based classification of the instruments. For example, one cue differentiated the instrument families (e.g. brass from rubbed strings). Then, an other cue differentiated an instrument from an other in a given family (e.g. the violin, the cello, or the double bass within the rubbed strings family). The main application of such a classification is the automatic recognition of instruments for audio signal indexing and automatic musical transcription.
Foken, W.
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Sound-Engineering an Motorrädern [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
D. Grundke, W. Foken and G. Bau
[A]
Motorrad-Sound - heute ein wesentliches Kriterium zur Entscheidung über den Kauf eines (welchen?) Motorrades - emotional heiß diskutiert in Biker-Kreisen - mit Begriffen belegt wie ''satt'' oder ''kernig'' - ist gegenwärtig in der Fahrzeugakustik noch eine Karte mit einigen weißen Flecken. Die Erwartungshaltung der potentiellen Käufer an den Motorrad-Sound ist abhängig von der Art der favorisierten Modellgruppe (Chopper, Cruiser, Sportler) über Motoren-Bauformen bis hin zu Unterschieden in den Hubraumklassen. Diesen Erwartungshaltungen zu entsprechen, ist Ziel des Sound-Engineerings. Um Sound-Engineering effektiv zu betreiben, ist einerseits das Wissen um die physikalischen Vorgänge (Anregungs-, Übertragungs- und Abstrahlmechanismen) der akustisch relevanten Baugruppen (Ansaug- und Auspuffanlage, Motormechanik) vonnöten, andererseits sind die ''Ziel-Sound''- Erwartungshaltungen zu objektivieren. Die konstruktive Umsetzung von Sound-Zielgrößen bedingt eine durchgehende Simulation der geräuschrelevanten Vorgänge innerhalb (Anregung, Übertragung) und außerhalb (Abstrahlung) der Hauptschallquellen und deren meßtechnische Verifikation. Sound-Zielgrößen zu objektivieren beinhaltet sowohl die - möglichst gehörgerechte - Aufnahme von Motorradgeräuschen der verschiedensten Motorrad-Klassen als auch die Durchführung von Ranking-Feldversuchen. Im Ergebnis sind Wichtungen von Geräuschkenngrößen zu ermitteln, die bestimmten - noch zu formulierenden - Sound-Attributen am besten entsprechen (z.B. ''sportlich'', ''kraftvoll'' usw.). Zum Stand der Arbeiten möchten wir Ihnen berichten.
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Akustische Simulationsmethoden in der praxisorientierten Ausbildung für Kraftfahrzeugingenieure [DAGA 2005 (München)]
W. Foken
[A]
Numerische Simulationsmethoden gewinnen für die Lösung akustischer Probleme zunehmend an Bedeutung. Diesem Wandel muss auch die Ausbildung von Diplomingenieuren für Kraftfahrzeugtechnik Rechnung tragen. Trotz des begrenzten Zeitvolumens eines Wahlfaches ''Akustik'' sollten die Fachhochschulabsolventen einen praktischen Überblick über die relevanten numerischen Methoden erhalten.
Die Präsentation stellt einen Praktikumsversuch für Studenten vor, wobei die Ergebnisse praktischer Messungen der Schalldruckverteilung im Innenraum eines PKW mit einer FEM/BEM-Simulation verglichen werden. Außerdem werden die Nutzung der FEM/BEM Software ''SYSNOISE'' im Rahmen von Diplom-Aufgabenstellungen sowie ein eigenes Softwareprodukt zur akustischen Simulation im Bereich Motorakustik und deren Nutzung in der Ausbildung vorgestellt.
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Untersuchungen zum Öffnungs- und Schließgeräusch elektrisch betätigter PKW-Heckklappen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
G. Böhm, W. Foken, W. Müller and I. Rentzsch
[A]
Die Beurteilung der Geräuschqualität von PKW beschränkt sich nicht mehr ausschließlich auf Motor und Innenraum. Zunehmend wird die Qualitätsanmutung zum Beispiel auch durch das Geräusch beim Öffnen und Schließen der PKW-Heckklappe beeinflusst.
Der Beitrag stellt systematische Untersuchungen dieser Geräusche von der Entstehung, Weiterleitung und Abstrahlung bis zur psychoakustischen Beurteilung vor. Im Einzelnen werden Körperschallmessungen am Heckklappenschloss, Modalanalyse der Heckklappen, dynamische Schallquellenortung mittels Arraytechniken und Kunstkopfaufnahmen im Zusammenhang diskutiert. Außerdem werden vergleichende Messungen auf einem speziellen Prüfstand zur Geräuschuntersuchung der Heckklappenschlösser herangezogen.
Gesamtziel der Arbeit ist, aus Prufstandsuntersuchungen an elektrisch betätigten Schlössern auf die zu erwartenden Öffnungs- und Schließgeräusche der eingebauten Heckklappe zu schließen und das akustische Verbesserungspotential konstruktiver Maßnahmen abzuschätzen.
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Untersuchungen an einem aktiven Resonator für den Kfz-Einsatz [DAGA 2008 (Dresden)]
W. Foken
[A]
Aktive Komponenten spielen in Ansaug- und Abgassystemen von Kfz eine zunehmend wichtigere Rolle. Beim Einsatz eines schmalbandigen Resonators ist die Abhängigkeit der Resonanzfrequenz von den variablen Betriebszuständen des Motors problematisch.
Ziel der Arbeiten war die Realisierung eines adaptiven Resonators, mit betriebspunkt-abhängiger Steuerung der Resonanzfrequenz, um eine dynamische Beeinflussung monofrequenter Geräuschkomponenten im Ansaug- und Abgassystem von Fahrzeugen zu erreichen.
Es werden erste Ergebnisse mit einem robusten Prototyp für die Nutzung im Ansaugsystem dargestellt. Außerdem werden Konstruktionsprinzipien für die Nutzung eines adaptiven Resonators im Hochtemperaturbereich vorgestellt.
Forbes, B.
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A Potential-Function Parameterisation of Vowel Acoustics [DAGA 2003 (Aachen)]
B. Forbes and E. Pike
[A]
A model of vowel acoustics deriving from the acoustical Klein-Gordon equation is described. It is shown that the tract area function is in a many-to-one mapping with the Klein-Gordon ''potential function'', and that the latter is a more compact and accurate descriptor of the one-dimensional wave propagation. A time-independent perturbation analysis is found to lead to an 8-bit vocal-tract model that generates the formant shifts appropriate to a full vowel space. Aural simulations obtained by finite difference solution of the lossless Klein-Gordon equation are presented for a 28-vowel system. It is claimed that the 8-bit parameterisation is considerably more compact that that allowed by cylindrical ''n-tube'', or conical, models. Analytic lossy methodologies are proposed for improving the aural quality of the vowel samples.
Forssén, J.
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Formulierung der Schallausbreitung über einer ebenen Fläche mit variierender akustischer Impedanz im Zeitbereich [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
W. Kropp, P. Svensson and J. Forssén
[A]
Die Schallausbreitung von einer Quelle zum Empfänger kann für bestimmte geometrische Verhältnisse stark durch die akustische Impedanz der Bodenoberfläche beeinflußt werden. Um diesen Einfluß in Berechnungsmodellen für die Schallausbreitung zu berücksichtigen werden Frequenzbereichslösungen für Punktquellen über einer Ebene mit endlicher Impedanz benutzt. Die Lösung ist kompliziert und existiert nicht in geschlossener Form. Statt dessen werden approximative Lösungen angewendet. Die Verhältnisse werden noch komplizierter wenn die Impedanz des Bodens ortsabhängig ist. Ein einfaches und schnelles numerisches Verfahren wird präsentiert, das im Zeitbereich formuliert ist. Das Schallfeld setzt sich in dieser Lösung aus dem Feld der Quelle und ihrer Spiegelquelle sowie Ersatzquellen zusammen. Die Spiegelquelle ist so gewählt, daß sie zusammen mit der Originalquelle die Randbedingung für eine schallharte Bodenoberfläche erfüllt, d.h. die Schallschnelle lotrecht zur Oberfläche null ist. In Gebieten, die nicht schallhart sind, werden Ersatzquellen auf der Oberfläche plaziert. Die Amplitude dieser Quellen (Volumenfluß) wird so gewählt, daß sich zusammen mit dem totalen Schalldruck vor der Fläche (von Originalquelle, Spiegelquelle und allen Ersatzquellen) die korrekte Impedanz ergibt.
Fortineau, J.
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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.
Foucart, F.
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Elaboration of a scattering matrix measurement procedure for higher order acoustic duct modes propagation conditions [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Sitel, J.-M. Ville and F. Foucart
[A]
A method for measuring the scattering-matrix of duct discontinuities for higher order acoustic modes propagation conditions is being developed and progress is presented in this paper. The technique, as this previously used for measuring transmission and reflection matrices, is based on measurement of acoustic pressure in two closed cross sections which separate incident and reflected modes after a modal decomposition by Fourier-Lommel's transform for N linearly independent pressure source distributions on N cut-on modes. Following works already achieved for plane wave propagation conditions, the determination of the scattering matrix coefficients is deduced after repeating all the experiment for two inlet charges which create the conditions for solving the system of equations. The experimental set-up, the signal processing and the data treatment process are described. Experimental results of the scattering matrix coefficients of a hard wall duct test section without any discontinuity for pressure distributed on the first three cut-on modes (0, 0); (1, 0); (-1, 0) are discussed.
Foudhaili, H.
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Feedback-Feedforward aktive Lärmkompensation für den Kopfhörer [DAGA 2007 (Stuttgart)]
H. Foudhaili, B. Wolter, E. Reithmeier and J. Peissig
[A]
Die aktive Lärmkompensation (ANC: Active Noise Control) in Kopfhöreranwendungen basiert gegenwärtig hauptsächlich auf Feedback- und Feedforward-Regelstrategien. Der Standard Feedback-Regelkreis kann als analoger Schaltkreis mit einfachen Mitteln realisiert werden. Eine Einschränkung der Kompensationsleistung von Feedback-Regelkreisen stellt jedoch die Totzeit der Sekundärstrecke dar. Diese wird durch den akustischen Schallübertragungspfad zwischen Regellautsprecher und Regelmikrofon hervorgerufen. Die mit steigender Frequenz aufgrund der Totzeit auftretende Phasenabsenkung der Regelstrecke lässt die Lärmkompensation oberhalb einer kritischen Frequenz versagen.
Feedforward-Strategien bewältigen die Totzeitproblematik durch das Nutzen eines früher einfallenden Referenzsignals der Störschallquelle. Der optimale Regler ist nicht nur von der Regelstrecke sondern auch von der Primärstrecke - also zwischen der Störschallquelle und dem Referenzmikrofon - abhängig. Besonders in Verbindung mit Kopfhöreranwendungen werden Feedforward-Regler verwendet, die durch einen Algorithmus online adaptiert werden, um den Regler z.B. den räumlichen Relativbewegungen zwischen Störschallquelle und Kopfhörer anzupassen. In der Praxis ist die Implementierung der Algorithmen mit Einschränkungen hinsichtlich Rechenleistung und Speicherkapazität der Prozessoren verbunden. Somit ist eine Schallkompensation hoher Frequenzen zwar möglich, die Bandbreite jedoch weiterhin begrenzt.
In dieser Arbeit wird eine Kombination von Feedback- und Feedforward-Reglern vorgestellt, die eine breitbandige und adaptive Lärmkompensation erzielt. Der Feedback-Regler wurde für tiefe Frequenzen ausgelegt, während der adaptive Feedforward-Regler für ein höheres Frequenzband abgestimmt wurde. Die erarbeitete Struktur zum Verbinden der Regler ermöglicht eine konstruktive Zusammenarbeit also eine Addition der Lärmkompensationseffekte über den Frequenzbereich.
Foy, F.
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T.G.V. disk brake squeal : a dynamic instability ? [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
X. Lorang, Q.S. Nguyen, F. Foy and P.-E. Gautier
[A]
Disc brakes squeal noise of railway rolling stocks is a source of discomfort for both passengers on trains and customers in stations. New research studies are necessary to understand this phenomenon. Various investigations show that squeal is a self excited vibration of the brake and that the emitted noise ranges from frequencies of 5000 to 20000 Hz. It has also been shown that no thermal coupling needs to be considered and that the phenomenon is highly increased when the train comes to a stop.
In this paper, recent results based on a numerical model of the T.G.V. brake are presented and compared with running tests data. The numerical study takes into account the Coulomb Friction Law with a constant friction coefficient which is sufficient to describe the vibrations of the brake. The chosen method based on a modal approach allows to highlight flutter instability of the steady sliding solution of pads on the disc. It is shown that unstable modes are responsible for the evolution of the dynamic solution: from a sliding solution to a more complex solution. Indeed, non-linear vibrations which propagate as waves and are characterised by a stick-slip-separation cycle on the contact zone, seem to be responsible for the emitted noise.
Frahm, A.
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Berücksichtigung der Schallschutzbelange im städtebaulichen Wettbewerb [DAGA 2006 (Braunschweig)]
A. Frahm
[A]
Im Rahmen städtebaulicher Wettbewerbe lassen sich die Kommunen Vorschläge für Nutzung, Gestaltung und Bebauung verfügbarer Areale ausarbeiten. Die Planungen können ganze Stadtteile oder auch konkrete einzelne Bauvorhaben betreffen. Am Wettbewerb nehmen in der Regel Stadtplaner, Architekten und Landschaftsplaner teil. Die Art der Wettbewerbe reicht vom relativ freien Ideenwettbewerb bis zum Realisierungswettbewerb mit entsprechend engen Vorgaben. Wenn der Schallschutz fachlich vertreten ist, so gibt es die Möglichkeit als Sachverständiger bei der Erarbeitung der Wettbewerbsunterlagen, bei der Vorprüfung und beim Preisgericht tätig zu werden oder die am Wettbewerb beteiligten Büros bei ihren Entwürfen zu unterstützen. Am Beispiel eines in München am Rande der Lindauer Autobahn durchgeführten Realisierungswettbewerbs werden die Einflussmöglichkeiten und -grenzen einer akustischen Beratung aufgezeigt. Da es für die Durchführung von Wettbewerben noch keine Vorgaben zur angemessenen Berücksichtigung des Schallimmissionsschutzes gibt, stellt sich die Frage, inwieweit hier eine Verbesserung erzielt werden kann. Der Vortrag soll zu einem entsprechenden Meinungsaustausch anregen.
Franck, A.
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Lokale Verfeinerungen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
G. Bartsch and A. Franck
[A]
Bei der praktischen Durchf''uhrung einer Simulation mittels Finiter Elemente Methode (FEM) m''ussen verschiedene Bedingungen erf''ullt sein. Eine davon ist, da''s das zu betrachtende Volumen geeignet diskretisiert sein mu''s. Bei der Simulation in fluiden Medien wird eine Diskretisierung mit sechs Knoten pro Wellenl''ange als ausreichend bezeichnet. In vielen F''allen kann aber aufgrund des stark anwachsenden Rechenaufwandes mit steigender Knotenzahl respektive steigender Frequenz, die Diskretisierung nicht mehr in Einklang mit dieser Regel gebracht werden. Genau hier ist der Ansatzpunkt f''ur lokale Verfeinerungen: Basierend auf einer Grunddiskretisierung unterhalb der Ma''sgabe nach der 'sechs Knoten pro Wellenl''ange'-Regel wird in Raumgebieten, in denen relativ hohe Schalldruckgradienten vermutet werden, feiner diskretisiert. Die Teile eines Raumes (hier die Subvolumina) werden somit nach ihrer akustischen Relevanz vernetzt. Werden lokale Verfeinerungen nicht mehr manuell vorgenommen, sondern durch den FE-Solver eingestellt, so spricht man von adaptiver FEM. Bei gleichzeitiger Anwendung von Multigrid-Algorithmen gelangt man schlie''slich zur Klasse der sogenannten adaptiven Multigrid-Algorithmen. Im Rahmen dieses Vortrages wird das Verfahren lokaler Verfeinerungen vorgestellt. An einem Fallbeispiel wird gezeigt, wie mit Hilfe lokaler Verfeinerungen akustische Simulationen effizienter durchgef''uhrt werden k''onnen.
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Modale und direkte Finite-Elemente-Methoden in der Akustik: Ein Vergleich [DAGA 2003 (Aachen)]
A. Franck
[A]
Zur Finite-Elemente-Simulation akustischer Systeme existieren zwei Ansätze. Der modale Ansatz, der Resultate aus einem System orthogonaler Eigenfunktionen zusammensetzt, und der direkte Ansatz, bei dem Resultate für jede einzelne Frequenz neu berechnet werden. Je nach Anwendungsfall kann der modale oder der direkte Ansatz vorteilhaft sein. In diesem Vortrag werden diese Ansätze vorgestellt und an konkreten Beispielen hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit, Genauigkeit und Leistungsfähigkeit verglichen.
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Vibroacoustic Testing of Technical Plastics Components [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Franck and J. Graf
[A]
Due to their often small stiffness and their associated affinity to
vibration, plastics components contribute much to sound radiation in
many technical systems. An acoustics-aware design of this components
is therefore of special importance. Computer simulations of the
vibration behaviour only supply a first approximation of the real
performance, because complicated material models with often unknown or
hard to obtain parameters are necessary to describe the material
properties over an acoustically relevant frequency range.
For the vibroacoustic analysis, a 3D laser vibrometry scanner has been
combined with a correlation measurement system, providing the
mechanical excitation with a shaker. Systematic measurement errors of
the setup are compensated with a special calibration approach. An
automated data transfer between CAD models, laser vibrometry and post
processing applications provides fast adaption to different part
geometries.
A matching of the simulation models with the real behaviour therefore
requires a vibroacoustic testing of the plastics components. This
paper discusses the vibroacoustic testing of several technical
plastics components. The necessary steps for a methodically founded
comparison between simulation and measurement results are
presented. Finally, possible approaches for both the subjective and
objective interpretation of simulations, measurements and the
acoustical reality are shown.
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Isoparametrische FEM für die akustische Simulation [DAGA 2005 (München)]
A. Franck
[A]
Die numerische Simulation akustischer Problemstellungen, seien es Luft- oder Körperschallprobleme, erfordert eine geeignete Diskretisierung der Geometrie. In herkömmlichen Verfahren wird die Geometrie z.B. mit Tetraedern oder Hexaedern angenähert. Diese Verfahren liefern für gekrümmte Oberflächen natürlich nur eine begrenzte Genauigkeit der Geometrieapproximation, die nur durch die Steigerung der Elementanzahl verbessert werden kann. Dies hat natürlich gleichzeitig größere Systemmatrizen und somit längere Rechenzeiten zur Folge.
Eine Alternative zur besseren Approximation der Geometrie ohne Steigerung der Element- und Knotenanzahl bieten die sogenannten isoparametrischen Finiten Elemente. Sie sind in der Lage, auch gekrümmte Oberflächen mit relativ wenigen Elementen darzustellen, indem die Geometrie ebenfalls über nodale Ansatzfunktionen beschrieben wird. Hierdurch kann die Diskretisierung auch von geometrisch kompliziert geformten Gebilden mit guter Genauigkeit durchgeführt werden.
Der isoparametrische Ansatz erfordert die numerische Integration (Quadratur, Kubatur) der Knotenfunktionen im Element. In diesem Beitrag soll die Implementierung verschiedener isoparametrischer Elementansätze beschrieben werden, der Einfluss der numerischen Integrationsregeln diskutiert und Vergleiche mit der bei geradlinig berandeten herkömmlichen Elementen möglichen exakten Integration gezogen werden.
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Raumakustische Simulation mit der BEM am Beispiel des Musikaufnahmestudios der Physikalisch technischen Bundesanstalt [DAGA 2005 (München)]
A. Franck, I. Witew, M. Vorländer, S. Schneider and S. Marburg
[A]
Das Musikaufnahmestudio der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig wurde vor einigen Jahren für raumakustische Simulationen als Benchmark-Problem genutzt. Für diesen Beitrag wurde eben dieser Raum mit einem wellenbasierten numerischen Verfahren, der BEM, und hier speziell dem schnellen Multipolverfahren (MLFMA=Multilevel Fast Multipole Analysis) mit den im Benchmark-Test vorliegenden Lastfällen berechnet. Für den großen Frequenzbereich von 80 bis 1450 Hz, der etwa vier Oktaven umfaßt, wurden drei Randelementemodelle entworfen, eines mit ca. 10000, eines mit ca. 35000 und eines mit ca. 100000 konstanten Elementen. Die Ergebnisse von sechs Übertragungsfunktionen (zwei Anregungen, drei Empfänger) wurden in den Zeitbereich und somit in oktavenbezogene raumakustische Kenngrößen (Nachhallzeit, Deutlichkeit usw.) transformiert. Im Vergleich der Ergebnisse mit Messungen ergab sich eine gute Übereinstimmung in den unteren Oktaven, wobei insbesondere im tieffrequenten Bereich Modellverbesserungen, z.B. durch komplexe Wandadmittanzen, sinnvoll erscheinen. Weiterhin werden die Ergebnisse der BEM denen, die mit Hilfe von strahlenbasierten Verfahren (Raytracing) erzielt wurden, gegenübergestellt.
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FEM-Simulation Raumakustischer Übertragungsfunktionen mit Padé-Lanczos-Verfahren [DAGA 2006 (Braunschweig)]
A. Franck
[A]
Für die Simulation raumakustischer Fragestellungen speziell im
niederfrequenten Bereich, wo energiebasierte Methoden keine
zufriedenstellenden Resultate mehr erreichen, bietet sich eine
numerische Simulation mit FEM an. Ziel einer raumakustischen
Simulation ist meist die Bestimmung der Impulsantwort, respektive
Raumübertragungsfunktion, zu bestimmten Zuhörerpositionen.
Das Padé-Lanczos-Verfahren erlaubt es, in einem bestimmten
Frequenzbereich um eine Mittenfrequenz herum eine sehr schnelle
Approximation der Übertragungsfunktion zu bestimmten Positonen zu
berechnen. Das Padé-Lanczos-Verfahren bestimmt letzlich die
Koeffizienten einer Reihenentwicklung der Übertragungsfunktion im
Frequenzraum.
Die Reihenentwicklung mit dem Padé-Verfahren erfordert eine
Darstellung des zugrundeliegenden Gleichungssystems in Abhängigkeit
eines linearen Parameters, der für FEM oft zu gewählt
wird. Dies schränkt die Anwendbarkeit bei gedämpften Problemen
zunächst ein. Mit einer Darstellung des FEM-Systems im Zustandsraum
kann diese Abhängigkeit jedoch aufgelöst werden.
In diesem Beitrag soll die Anwendung des Padé-Lanczos-Verfahrens auf
die Simulation raumakustischer Transferfunktionen demonstriert
werden. Hierbei spielt die genannte Zustandsraumformulierung eine
zentrale Rolle, da die Bestimmung der raumakustischen Parameter
zwingend die korrekte Berücksichtigung der Dämpfung erfordert.
Die Simulationsergebnisse sollen schließlich mit Resultaten aus
Simulationen auf der Basis der modalen Extraktion und Synthese sowie
mit direkten Ergebnissen an Einzelfrequenzen verglichen werden, um
die notwendige Rechenzeit und Genauigkeit abzuschätzen.
-
Modellierung der wechselseitigen Kopplung von Luftschall mit Plattenstrukturen für raumakustische FEM Simulationen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
M. Aretz and A. Franck
[A]
The Finite Element Method (FEM) is a powerful tool for the simulation of airborne sound fields in enclosed spaces. Assuming realistic boundary conditions and taking into consideration the fluid-structural coupling at the boundary surfaces, it is possible to simulate the airborne sound field with high accuracy.
With regard to the specification of the boundary conditions at the room surfaces, simplifying assumptions are often applied which decrease the accuracy of the simulation. While typical solid building structures and a lot of absorbing materials can be modelled with sufficient accuracy as locally responding, which means they are characterized solely by their impedance, the simulation of the behaviour of lightweight constructions necessitates a more elaborate approach, which accounts for the bending effects of these plates. In order to increase simulation accuracy the mutual coupling between airborne sound and bending effects of the plates as well as the coupling of bending and in-plane waves at corners of the plates have to be considered.
In the course of this work the plates have been modelled using Mindlin's plate theory and a formulation for the FEM simulation has been derived from the principal of virtual displacements. The implementation of the plates has been embedded into a FEM modelling software for the simulation of airborne sound fields in enclosed spaces. The implementation accounts for the described modes of coupling.
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Energy Finite Element Methods for Room Acoustics [DAGA 2007 (Stuttgart)]
A. Franck
[A]
The application of numerical methods like FEM or BEM to room
acoustical problems is (at least for the majority of rooms larger than
e.g. vehicle enclosures) up to now limited to a frequency range that is
considerably smaller than the range of commonly used room acoustical
analyses up to high frequencies.
The limiting factor for these methods is the required discretization
of the volume or surface in elements of a size small enough to
reconstruct the wave in magnitude and phase at every point of the
discretization domain. An usual rule of thumb requires a
discretization of at least six nodes per wavelength in each spatial
direction. For large mesh sizes, the so-called pollution effect often
requires even finer discretizations to correctly model the phase.
This limitation may be bypassed by using Energy Finite Element
Methods, which do not model the phase of the sound field in the room,
but only its energy or intensity distribution. The spatial variation
of this quantities is much lower than the variation of the phase, so
coarser discretizations may be sufficient. This presentation shows the
application of Energy Finite Element Methods in room acoustics, and
their benefits and drawbacks compared to other mid- and high frequency
methods like ray tracing or SEA.
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Untersuchung der Schallabstrahlung des Verbrennungsmotors zur Optimierung der Transferpfadanalyse [DAGA 2007 (Stuttgart)]
P. Heck, A. Franck and R. Sottek
[A]
Ein wichtiges Ziel in der Automobilentwicklung ist es, schon vor der Prototypfertigung möglichst exakte Aussagen darüber treffen zu können, welche Eigenschaften das Fahrzeug haben wird. Dies gilt auch für die akustische Betrachtung von Fahrzeugen. Ein Ansatz einer ganzheitlichen Beschreibung der akustischen Eigenschaften von Fahrzeugen stützt sich auf die Betrachtung des Gesamtsystems durch seine Einzelkomponenten. Zur akustischen Beschreibung dieser Komponenten werden geeignete Quellgrößen und Übertragungsfunktionen (akustische Transferpfade) genutzt. Diese sollten so gewählt werden, dass die Einzelkomponenten möglichst genau beschrieben werden können und ein Austausch zwischen Simulations-ergebnissen und Messdaten möglich ist.
In vorangegangenen Arbeiten wurde gezeigt, dass im Falle der Schallabstrahlung des Verbrennungsmotors die Quellbeschreibung durch die Oberflächenschnelle geschehen sollte.
In der vorgestellten Arbeit werden Ansätze entwickelt, mit denen der Volumenfluss des Verbrennungsmotors als Luftschallquelle im eingebauten Zustand bestimmt werden kann. Außerdem wird am Beispiel der Ansaugung gezeigt, wie sich durch die verbesserte Modellbildung der Schnittstelle zwischen Quellgröße und Transferpfad, die oben erwähnten Forderungen erfüllen lassen.
Franck, U.
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Studie zur Korrelation von verkehrsbedingter Lärm- und Partikelemission [DAGA 2002 (Bochum)]
P. Holstein and U. Franck
[A]
Die Ursachen von Lärm in städtischen Bereichen sind ebenso komplex wie dessen Bewertung. Voraussetzung für eine objektive Erfassung sind ein entsprechendes Netz von Messstellen und eine ausreichende Dauer der Messungen. Dies betrifft sowohl die Erfordernisse der zeitlichen als auch räumlichen Statistik. Verkehrslärm, der schätzungsweise für etwa 50% der gesamten Lärmbeeinflussung verantwortlich ist, hat sowohl langfristige Auswirkungen auf die Gesundheit - es sind z. B. Studien über die Korrelation mit Herz- und Kreislaufkrankheiten veröffentlicht worden - als auch auf die unmittelbare Lebensqualität. In Städten, die über einen großen Wohnungsüberschuss verfügen, sind extrem von Verkehrslärm und -abgasen betroffene Straßenzüge von einem auffälligem Leerstand gekennzeichnet. Interessant ist auch der Zusammenhang zwischen Lärmbelastung und anderen Belastungstypen. Da Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren, vor allem unter dem Aspekt der Dauerbelastung, zu den Hauptverursachern von Verkehrslärm gehören, ist bei einem erhöhtem Lärmpegel auch mit einer steigenden Belastung durch Abgase und luftgetragene Partikel rechnen. Die Problematik wird im Artikel an einigen Beispielen verdeutlicht, die im Rahmen einer Studie zur Korrelation von Lärmdaten und von Partikel- und Abgasemission in einem extrem verkehrsbelasteten innerstädtischem Bereich gewonnen wurden.
Frank, C.
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Sprechen: Ein Hindernis in der modernen Mensch-Maschine-Kommunikation? [DAGA 2005 (München)]
C. Frank and E. Nöth
[A]
Eine ganzheitliche Mensch-Maschine-Kommunikation beinhaltet, neben der
mittlerweile in kommerziellen Produkten erfolgreich verwendeten Spracherkennung, auch andere Kommunikationskanäle wie Mimik und Gestik. Diese drei, in der Mensch-Mensch-Kommunikation wichtigen, Kanäle beeinflussen sich allerdings gegenseitig: bei der Durchführung einer Zeigegeste wird oft der Sprechrhythmus
der Bewegung des Fingers angepasst; ebenso verändert das Sprechen die
Erscheinung der Mundregion und damit den Gesichtsausdruck.
Die Wichtigkeit der Mundregion für die Mimikerkennung wird in dieser Arbeit belegt. An Hand einer von Eigenraumverfahren abgeleiteten Methode bestimmt man automatisch für jeden Pixel im Gesicht seine Bedeutung für die Mimikdarstellung. Es ergibt sich, dass für emotionale Gesichtsausdrücke die Mundregion doppelt so aussagekräftig ist, als beispielsweise der Augenbereich.
Das Sprechen, das diese Region ebenfalls verändert, erschwert somit eine Klassifikation des emotionalen Zustands.
In einer multimodalen Mensch-Maschine-Kommunikation ist Sprache allerdings ein wichtiger Bestandteil, auf den trotz des erwiesenen Nachteils nicht verzichtet werden kann. Deshalb wurde ein Verfahren zur Mimikerkennung entwickelt, das speziell auf den Einsatz in multimodalen Dialogsystemen ausgerichtet ist.
Spricht ein Anwender, so kann die verfälschte Mundregion nicht für eine Mimikklassifikation herangezogen werden. Stattdessen werden die
Einzelerkennungsergebnisse der weiteren Gesichtsregionen adequat zu einem Gesamterkennungsergebnis fusioniert. Dadurch werden Erkennungsquoten erreicht, die bis zu 4% über dem Ergebnis ohne eine Fusion liegen.
Franke, R.
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Berücksichtigung der Kopfposition bei der Erzeugung eines virtuellen Kopfhörers mittels Wellenfeldsynthese [DAGA 2008 (Dresden)]
R. Franke, G. Theile, K. Laumann and D. Leckschat
[A]
Das auf der DAGA 2006 unter dem Namen ''Binaural Sky'' vorgestellte
Audiowiedergabesystem erzeugt unter dem Einsatz von Wellenfeldsynthese und
Auswertung der Kopforientierung fokussierte Schallquellen mit konstanter
Position im kopfbezogenen Koordinatensystem [Menzel et al.: ''Binaurale
Raumsynthese mittels Wellenfeldsynthese - Realisierung und Evaluierung''].
In Kombination mit einer inversen HRTF-Filterung zur Übersprechkompensation,
dienen diese Quellen als Transaural-Schallquellen bei der Synthese eines
virtuellen Kopfhörers.
Es wird eine Methode präsentiert, welche dem Hörer im Vergleich zum
ursprünglichen System eine angemessene Bewegungsfreiheit einräumt, indem
nicht nur rotatorische, sondern auch translatorische Bewegungen des Kopfes bei der Erzeugung des virtuellen Kopfhörers berücksichtigt werden.
Das Prinzip besteht in der dynamischen Positionsanpassung der fokussierten Schallquellen an den Standpunkt des Hörers, wobei die vorberechneten FIR-Filter für die Übersprechkompensation unverändert bleiben. Die Methode wurde in das bereits bestehende System integriert und anhand von Messreihen evaluiert.
Franklin, H.
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Two-Channel Resonant Formalism Applied to the Scattering of a Fluid Cylinder in an Elastic Medium [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
P. Rembert, H. Franklin and J.-M. Conoir
[A]
The problem of acoustic waves interacting with a fluid cylinder included in an elastic medium at normal incidence is investigated. At first, the two-channel L(ongitudinal)-T(ransversal) scattering S-matrix is built up, for a given mode n, from the separate problems of the scattering of an incident cylindrical longitudinal wave on the one hand, and the scattering of an incident transversal wave on the other hand. In order to isolate the fluid cylinder resonances, an exact factorization of two-channel « soft » background scattering matrix is performed such that
where is the resonant scattering matrix that only contain the fluid column resonances. The eigenvalues of the resonant scattering eigenmatrix are found to be equal to 1 and
respectively, where
is the classical resonant eigenphase related to the fluid cylinder resonances in the mode. It clearly demonstrates that the resonant energy is contained in a single eigenchannel. The mixing angles and (involved in the rotation matrix that allows to diagonalize ) define the polarization states of the fluid resonances in the global S-matrix ; they can be expressed only as functions of the scattered scalar and vector potential coefficients involved in the tangential stress equation. The asymptotic behaviour of the fluid resonance parameters ( frequency and width) and the mixing angles are analyzed . The relation between the global S-matrix eigenvalues and the resonant scattering matrix eigenvalues is also provided.
Frauenrath, T.
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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.
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Versuchsanordnung zur Erzeugung von Stimmsignalen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
T. Fürtjes, T. Frauenrath and M. Kob
[A]
Im Bereich der Lehre ist es wünschenswert, den Interessenten anschaulich den komplexen Sachverhalt der menschlichen Stimmgenerierung näher zu bringen. Zur Vokalunterscheidung bei der Stimmbildung des Menschen ist die Vokaltrakteinstellung einer der wichtigsten Parameter um die an den Stimmlippen dynamisch generierte Grundschwingung zu verändern. Die an den Stimmlippen generierte Stimmlippenschwingung bestimmt Grundfrequenz und die Qualität der Stimme. Eine mögliche Beschreibung dieser Stimmlippenschwingung erfolgte z.B. durch A.E. Rosenberg (1970). Er liefert eine mathematische Beschreibung des Signals in Abhängigkeit von der Amplitude, der Frequenz, des Öffnungsquotienten sowie des Geschwindigkeitsquotienten.
In diesem Beitrag werden die Ergebnisse einer Studienarbeit beschreiben, deren Gegenstand es ist, diese Schwingung zu simulieren und mittels Mikrokontroller und Signalprozessor elektrisch zu erzeugen. Eine möglichst flexible Generation der Grundschwingung soll in einem Gerät PC-unabhängig erzeugt werden. Hierdurch ist eine dynamische Änderungsmöglichkeit gegeben, und die Auswirkung des Klangs wird sofort hörbar. Vor der Realisierung in Hardware wurde die Signalerzeugung mit Matlab simuliert.
In der Präsentation erfolgt eine Vorstellung der Ergebnisse, der Computersimulation und des Hardwaremodells. Die Nachbildung verschiedener Stimmsignalqualitäten (behaucht, gepresst etc.) wird demonstriert.
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Akustisches Verfahren zur Synchronisation von MRT-Geräten [DAGA 2007 (Stuttgart)]
T. Frauenrath, T. Niendorf and M. Kob
[A]
Moderne Verfahren der Magnetresonanztomographie (MRT) spielen eine zentrale
Rolle für die nichtinvasive Diagnostik einer großen Bandbreite klinischer
Indikationen. Die MRT schneller dynamischer, biomechanischer Vorgänge, wie
z.B. die Herzbewegung, die Stimmlippenschwingung, die Bewegung der
Artikulationsorgange, die zu den schnellsten Vorgängen im menschlichen
Körper gehören, stellt eine Herausforderung dar. Bisherige MRT-Techniken
erlauben bei Anwendung optimierter 2D und 3D Techniken lediglich Bildraten
von ca. 30 Hz zur Abbildung bewegter Organe.
Synchronisierungsmaßnahmen bieten eine Möglichkeit zur Steigerung der
Bildrate, indem bei wiederholten Messungen desselben, periodischen Manövers
eine segmentierte Abbildung des Bewegungsvorganges vorgenommen wird
(CINE-Bildgebung) oder - wie bei der Stroboskopie - durch gezielten
Phasenversatz ein schneller periodischer Vorgang durch Unterabtastung
abgebildet werden kann. MRT-Triggermechanismen werden bereits in der
Herzbildgebung eingesetzt. Dort wird die EKG-Methode zur Synchronisierung
angewandt. Bedingt durch die hohen Magnetfeldstärken in einem MR-Tomographen
werden elektrophysiologische Sensorsignale jedoch teilweise stark verzerrt,
so dass Fehltriggerungen und Triggeraussetzer auftreten.
In diesem Beitrag wird ein Verfahren zur Triggerung auf akustisch generierte
Signale des menschlichen Körpers vorgestellt. Durch einen aus Kunststoff
bestehenden Schallaufnehmer wird das akustische Signal erfasst und die
Druckwelle durch einen PVC-Schlauch zur nachgeschalteten Elektronik
außerhalb des Magnetfeldes geführt. Als Ausgangssignal wird ein
EKG-äquivalentes Signal generiert und dem MRT Gerät zur Verfügung gestellt.
Änderungen in der MRT-Hardware sind nicht erforderlich, da die EKG-Option
serienmäßig vorgesehen ist. Der Prototyp und seine Anwendung werden vorgestellt.
Fraune, M.
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Brillouin light scattering from surface and bulk spin waves in Co/Cu superlattices [DAGA 2002 (Bochum)]
T. Blachowicz, M. Fraune and G. Güntherodt
[A]
Spin wave excitations of Co/Cu superlattices in the GHz frequency range have been investigated by the use of Brillouin light scattering. Two kinds of samples were grown in [111] direction. In the first sample the modulation period was equal to 18Å (10 Å Co + 8 Å Cu), while the total number of bilayers was equal to 60. The second sample had a modulation period of 100Å (60 Å Co + 40 Å Cu), with the total number of bilayers equal to 10. Thus the two samples had roughly the same total thickness. We have investigated the standing spin wave modes with exchange neglected, the dipolar coupled modes resulting from coupling of surface spin waves in each layer and the surface spin waves of the superlattice as a whole. The measurements were carried out as a function of magnetic field and for different angles of the incident photons. The in-plane magnetic anisotropy showed clear 6-fold symmetry. Despite the same total thickness of the samples, there is an important difference in the thickness of the single constituents of the multilayered structure. Frequencies of spin waves were modeled for different thickness of superlattices constituents based on a straightforward solution of the equations of motion of the magnetization in an applied magnetic field in the magnetostatic
Frauwallner, J.
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Messung und Beurteilung der Geräuschemission von Fahrbahnübergängen auf Autobahnbrücken [DAGA 2005 (München)]
M. Kalivoda and J. Frauwallner
[A]
Fahrbahnübergänge auf Hochleistungsstraßen stellen immer wieder ein beträchtliches lokales Lärmproblem dar. Man weiß zwar, dass Quertexturen der Übergangskonstruktion grundsätzlich schlechter zu bewerten sind als Konstruktionen mit Längsstruktur. Die Hersteller von Fahrbahnübergänge werben auch vermehrt mit lärmreduzierten Konstruktionen. Eine reproduzierbare Bewertung und Klassifizierung der Konstruktionen ist aber mangels an geeigneten Beurteilungsmethoden bislang gescheitert.
Im Rahmen der hier vorgestellten Studie, welche in Begleitung einer Fahrbahnsanierung an einer Brücke der Autobahn A 9 im Auftrag der Österreichischen Autobahnen und Schnellstraßen GmbH von psiA-Consult durchgeführt worden ist, wurde ein Verfahren zur schalltechnischen Bewertung von Fahrbahnübergänge auf (Autobahn-)Brücken entwickelt. Ausgehend vom französischen Normenentwurf XP P 98-095 sind an zwei Übergangskonstruktionen Vorbeifahrtpegelmessungen durchgeführt worden und auf Basis der Messergebnisse ein Vorschlag für eine Methode zur akustischen Bewertung von Fahrbahnübergängen ausgearbeitet worden.
Diese Beurteilungsmethode sieht drei Messpunkte, nämlich den eigentlichen Beurteilungspunkt auf der Fahrbahn an der Fahrbahnübergangskonstruktion, einem Referenzpunkt auf der Fahrbahn in mindestens 25 m Entfernung vom Fahrbahnübergang sowie einen Messpunkt unter der Brücke im Bereich der Widerlager vor. Gemessen werden die Geschwindigkeit und der A-bewertete Schallereignispegel von Einzelfahrzeugen. Als Ergebnis erhält man die Pegelerhöhung, welche auf der konkreten Fahrbahndecke (Referenzpunkt) durch die Übergangskonstruktion entsteht. Die Verwendung des Schallereignispegels erlaubt es, diese Pegelzunahme in der Folge direkt als Zuschlag für die Immissionsberechnung einzusetzen.
Fredelake, S.
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Messung der Modulationstransferfunktion (MTF) von nichtlinearen Hörgeräten [DAGA 2005 (München)]
R. Schultz-Amling, S. Fredelake, I. Holube, M. Hansen and R. Blum
[A]
Es wird eine neue Methode zur Messung der elektro-akustischen Eigenschaften moderner nichtlinearer Hörgeräte vorgestellt. Elektro-akustische Eigenschaften von Hörgeräten werden zur Zeit nach Normvorschriften wie z.B. IEC 118 bestimmt. Diese dort vorgeschlagenen Messmethoden beruhen im wesentlichen auf den Erfahrungen mit linearen Hörgeräten und einfachen Kompressionsschaltungen. Die Leistungsfähigkeit moderner Hörgeräte, die meist über eine mehrkanalige, nichtlineare und adaptive Signalverarbeitung verfügen, wird also nicht mit berücksichtigt.
In diesem Beitrag werden Messungen der phase-locked modulation transfer function, MTF-PL (Drullman et al., JASA, 1994) für lang andauernde Sprachsignale in Ruhe und mit Störgeräusch (SNR= +?, +10, +4 dB) vorgestellt. Diese Signale wurden als Eingangssignal für verschiedene moderne nichtlineare Hörgeräte verwendet, die über eine adaptive Signalverarbeitung verfügen, wie z.B. Dynamikkompression und Geräuschreduktion. Die Ausgangssignale jedes Hörgerätes wurden mit einem IEC-711 Kuppler aufgenommen. Aus dem Vergleich von Ein- und Ausgangssignal wurde die frequenz- und modulationsfrequenzabhängige MTF-PL berechnet.
Aus der komplexwertigen MTF-PL wurden folgende Parameter extrahiert, die zur Beschreibung und Unterscheidung verschiedener Hörgeräte nützlich sind: a) die Gesamtzeitverzögerung; b) eine frequenzabhängige Modulationsübertragungsgröße (durch gewichtete Mittelung der MTF-PL), die in engem Zusammenhang mit dem effektiven Kompressionsverhältnis steht; c) die Kohärenz zwischen Ein- und Ausgangssignal. Diese Parameter weisen deutliche Unterschiede zwischen den einzelnen Hörgeräten auf.
Ein wichtiger Vorteil gegenüber herkömmlichen Messmethoden ist die Tatsache, dass realistische Signale verwendet wurden, und keine statischen Sinus- oder Rauschsignale. Außerdem garantiert die Wahl von langen Eingangssignalen, dass sich das Hörgerät angemessen einstellt. Somit ist eine Beschreibung der Leistungsfähigkeit des Hörgerätes in der alltäglichen Situation des Benutzers möglich.
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Erstellung eines Testsignals mit Sprachcharakteristik [DAGA 2007 (Stuttgart)]
I. Holube, S. Fredelake, J. Bitzer and M. Vlaming
[A]
Zur Analyse und Charakterisierung der Übertragung von Sprache durch ein System (z.B. ein Hörgerät oder ein Telekommunikationsgerät) wird ein Testsignal benötigt, das möglichst alle Eigenschaften von Sprache aufweist. Zu diesen Eigenschaften zählen neben dem Spektrum u. a. auch das Modulationsspektrum und der Grundfrequenzverlauf sowie dessen Harmonische. Künstlich erzeugte Signale erfüllen diese Anforderungen nur unzureichend. Aufnahmen mit realen Sprechern repräsentieren dagegen nur eine Sprache und sind deshalb u. U. nicht international einsetzbar. Deshalb wurde in Zusammenarbeit mit der European Hearing Instrument Manufacturing Association (EHIMA) ein Testsignal erstellt, das auf natürlicher Sprache beruht, aber trotzdem im Wesentlichen unverständlich ist. Das Testsignal wurde aus Aufnahmen von sechs verschiedenen Sprecherinnen mit unterschiedlicher Muttersprache (Englisch, Arabisch, Chinesisch, Deutsch, Französisch, Spanisch) gewonnen. Alle Sprecherinnen wiesen eine ähnliche Grundfrequenz auf und lasen die Geschichte ''Nordwind und Sonne'' in ihrer Muttersprache vor. Die Aufnahmen wurden auf das gleiche Langzeit-Sprachspektrum angepasst, in kurze Abschnitte zwischen 100 und 600 ms zerlegt und in zufälliger Reihenfolge wieder aneinander gehängt. Dadurch blieben alle relevanten Eigenschaften von Sprache erhalten. Eine mögliche Anwendung des neuen Testsignals ist die Bestimmung der Verstärkung von Sprache in Hörgeräten. Viele weitere Anwendungen, bei denen Sprache übertragen, verarbeitet oder als Störer verwendet wird, sind denkbar.
[Gefördert durch EHIMA]
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Anwendung eines internationalen Sprach-Testsignals zur Charakterisierung von Hörgeräten [DAGA 2008 (Dresden)]
I. Holube, M. Hansen, S. Fredelake and M. Kappelmann
[A]
Die Hörgerätesignalverarbeitung hat sich in den letzten 10 Jahren maßgeblich weiter entwickelt. Ein wichtiger Aspekt dabei ist die signalabhängige Veränderung der frequenz- und pegelabhängigen Verstärkung, so dass in der Hörgerätemesstechnik bei Verwendung von standardisierten Messsignalen wie Sinustönen und Rauschsignalen nicht auf die Signalverarbeitung von Hörgeräten bei Sprache geschlossen werden kann. Aus diesem Grund müssen in der Messtechnik Sprache oder sprachähnliche Signale eingesetzt werden. Während der DAGA 2007 wurde ein internationales Sprach-Testsignal (ISTS) basierend auf sechs weiblichen Sprecherinnen vorgestellt. Das ISTS wurde inzwischen in der Hörgerätemesstechnik zur Charakterisierung von simulierten Hörgerätealgorithmen und von kommerziellen Hörgeräten eingesetzt. Mit dem ISTS wurde die Gesamtverstärkung von Hörgeräten bei verschiedenen Eingangspegeln ermittelt. Außerdem wurde mit einer Perzentilpegelanalyse die Verstärkung für leise und für laute Sprachanteile beim gleichen Gesamtsprachpegel berechnet. Die Perzentilpegelanalyse ermöglicht des Weiteren die Charakterisierung der frequenzabhängigen und pegelabhängigen Kompression der Hörgeräte-Signalverarbeitung. Dabei ergeben sich große Unterschiede zum mit Sinustönen bestimmten statischen Kompressionsverhältnis nach DIN ISO 60118. Im Rahmen dieses Beitrags werden sowohl die Perzentilpegelanalyse als auch weitere Messgrößen zur Charakterisierung von Hörgeräten vorgestellt und miteinander verglichen.
Freed, A.
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Auditory Resonance Model of Percussive Sounds
F. Zotter, A. Freed and A. Sontacchi
[A]
In many cases, resonance models offer a huge reduction of data describing sounds of percussive musical instruments. Nevertheless, the high resolution of the human auditory perception of sounds may require uncomfortably large computational and numerical efforts to obtain suitable results, which inevitably yields a quite large number of inaudible partials, too. The present work presents an approach that tries to utilize some properties of the auditory perception to comply with both issues. As a front-end of the algorithm, an outer- and middle-ear stage is used, followed by a Bark band analysis filter bank. In the sub-band signals, decimated linear predictive analysis of the resonances can be performed at very high order. Moreover, this kind of analysis provides information about the audibility of the partials, which is useful to select the most relevant components only by regarding the masking levels as well as the decay and attack times. Eventually, the analysis model also yields residual signals of the sounds that aren't whitened in a broad-band sense, but retain the perceivable auditory excitation pattern of the instrumental stroke. A practical analysis example concludes the work on the present analysis model.
Freed, D.
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Untersuchung der Kopplungseffekte Innenraum-Kofferraum beim Schiebedachwummern an Hand eines SAE-Modells [DAGA 2007 (Stuttgart)]
R. Blumrich, B. Crouse, D. Freed, A. Hazir and G. Balasubramanian
[A]
Das Schiebedachwummern ist bei Pkw ein starker Effekt mit zum Teil erheblicher Minderung des Insassenkomforts. Hierbei wird die Luftmasse im Innenraum des Pkw durch die Überströmung der Öffnung zu Schwingungen angeregt und bei passender Geschwindigkeit in Resonanz gebracht. Die Kopplung des Innenraums mit dem Kofferraum hat einen Einfluss auf diesen Effekt. Zum besseren Verständnis dieses Einflusses und für die richtige Simulation des Wummerns sind mit einem SAE-Fahrzeugmodells mit Schiebedachöffnung und Hohlraum in verschiedenen Konfigurationen experimentelle Untersuchungen durchgeführt worden, begleitet durch entsprechende Simulationen. Die Trennwand zwischen Innenraum und Kofferraum wurde u. A. in starrer Ausführung mit und ohne definierte Verbindungsluftkanäle und als flexible Wand eingesetzt. Hiermit konnten Kopplungseffekte über Luft und über die Trennwand untersucht werden. Es werden die Ergebnisse dieser Untersuchungen und Vergleiche zwischen Experiment und Simulation gezeigt.
Freese, N.
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Biegeschwingerbasierte Ultraschallwandler hoher Leistung für Anwendungen in Luft [DAGA 2000 (Oldenburg)]
N. Freese and V. Mellert
[A]
Motviert durch die Anforderungen akustischer Rückstreumessungen in Luft, wie hoher akustischer Leistung und sehr scharfer Richtcharakteristik, wurde ein auf einem Biegeschwinger basierender Schallwandler gebaut. Dem Problem der schlechten Impedanzanpassung zwischen Wandler und Luft wurde hierbei durch ein Exponentialhorn zur Kraft-Schnelle-Tranformation begegnet, gekoppelt mit einem gestuften, tellerförmigen Biegeschwinger, wie ihn z.B. schon Gallego-Juarez und Barone zu Beginn der 70er-Jahre vorgeschlagen hatten. Das Fernfeld dieses vom Horn zentral angeregten Biegeschwingers kommt hierbei dem eines Kolbenstrahlers sehr nahe. Im konkreten Fall konnte der Schalldruckpegel eines handelsüblichen Wandlers um ca. 20 dB erhöht werden, bei gleichzeitiger Verbesserung der Richtcharakteristik. Die aus den Stufen des Schwingers resultierenden Probleme bei der Berechnung der Eigenmoden wurden durch den Einsatz von FE-Methoden näherungsweise gelöst.
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HEACE: Simulation von Schall und Vibrationen im Kabinensimulator [DAGA 2003 (Aachen)]
R. Weber, I. Baumann, M. Bellmann, S. Buss, P. Faulhaber, N. Freese, E. Groll-Knapp, S. Hallmann, C. König, R. Kruse, T. Leitmann, V. Mellert, H. Remmers, A. Röder, B. Schulte-Fortkamp and M. Trimmel
[A]
Gestiegene Kundenerwartungen an den möglichst unverwechselbaren Klang eines Fahrzeugs und an den akustischen Komfort im Innenraum machen eine aufwendige gehörbezogene Analyse der unterschiedlichsten Geräuschphänomene notwendig. Die akustischen Anforderungen variieren zwischen den verschiedenen Fahrzeugtypen und Klassen und haben längst im Zuge der Objektivierung von subjektiven Geräuschwahrnehmungen und -beurteilungen zu einer bedeutenden Nutzung psychoakustischen Know-Hows geführt. Das betrifft einerseits psychoakustische Messmethodik als auch die Anwendung psychoakustischer Signalparameter auf die Klassifizierung und Quantifizierung verschiedenster akustischer Geräusch- und Klangphänomene. Neben der Globalbeurteilung der Innenraumakustik fallen darunter auch die Bewertung einzelner Teilkomponenten, über deren Funktionsweise der Fahrer akustisch orientiert sein muss. Die Bestimmung der Sprachverständlichkeit im Innenraum bei verschienenen Betriebszuständen, der Klang der qualitätsvermittelnden Türschlaggeräusche, die Analyse der Reifengeräusche und der aerodynamischen Windgeräusche usw. verlangen gehörrichtige Bewertungen und Beurteilungskriterien, um bei der Fahrzeugentwicklung richtige Maßstäbe für die Güte des Modells einsetzen zu können.
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HEACE: Versuchsdesign zur Erfassung der Belastung, der Beanspruchung und des Komforts von Passagieren und Crew in einem Kabinensimulator [DAGA 2003 (Aachen)]
E. Groll-Knapp, I. Baumann, M. Bellmann, S. Buss, N. Freese, S. Hallmann, C. König, R. Kruse, T. Leitmann, V. Mellert, H. Remmers, B. Schulte-Fortkamp, M. Trimmel and R. Weber
[A]
I. Baumann3, M. Bellmann2, S. Buss3, N. Freese3, E. Groll-Knapp4, S. Hallmann3, Ch. König3, R. Kruse3, T. Leitmann1, V. Mellert3, H. Remmers2, B. Schulte-Fortkamp1, M. Trimmel4, R. Weber3 1TU Berlin, 2itap GmbH, 3Universität Oldenburg, 4Universität Wien In einem Kabinensimulator sollen die Auswirkungen variierter und realitätsnaher Umgebungsbedingungen auf die Crew untersucht werden. In diesem Beitrag wird vorgestellt, welche Elemente einer tatsächlichen Flugzeugumgebung während eines simulierten Fluges von Wien nach Alicante mit ''echten'' Passagieren, Flugbegleitern/innen und Piloten realisiert werden. Diese Bedingungen umfassen einmal die objektiven Umgebungsvariablen, wie die simulierten Geräusche, Vibrationen, variiertes Luftklima und die Bewegung (Motion) des Simulators. Zum anderen werden die Belastungen der Kabinencrew und des Piloten zusätzlich durch sehr realitätsnahe Arbeitsabläufe der Flugsituation angenähert und die Wirkungen mit psychologischen, soziologischen und physiologischen Methoden erfasst. Es wird ein Überblick über das Versuchssetting einschließlich des eingesetzten Messinstrumentariums und der erfassten Parameter gegeben. [HEACE wird im EU-Programm GROWTH unter Projekt Nr. GRD1-2001-40118 gefördert].
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Flight Simulations: Influence of Environmental Factors on Passenger Comfort
C. König, I. Baumann, S. Buss, N. Freese, S. Hallmann, R. Kruse, V. Mellert and R. Weber
[A]
There is a number of factors that influence the passenger comfort in an aircraft cabin. The influence of environmental variables - noise and vibration, temperature and relative humidity - on passengers comfort is analysed in the EU-Project FACE (Friendly Aircraft Cabin Environment). An environmental comfort index (ECI) to describe the influence of the environmental variables on passenger comfort is important for the manufactures of aircrafts. Because the environmental variables cannot be varied adequately in real flights the effect of varied environmental conditions on passengers are examined in a cabin simulator at Watford, UK with 364 test persons. In order to arrange a realistic simulation there are flight attendances and food services during the tests. Each environmental parameter was set independent to three different values. This leads to 27 different environmental conditions. It has been attempted to predict the overall cabin comfort with a linear model. The parameters of the linear model are the direct ratings of the environmental variables.
[FACE is funded by the European Community under the 'Competitive and Sustainable Growth' Program, Project Nr. GDR1-2001-40205]
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Entwicklung eines „human response models“ für das fliegende Personal – Einfluss von Schall und Schwingungen
N. Freese and I. Baumann
[A]
Im Rahmen des EU-geförderten HEACE-Projekts (www.heace.org) wurden Experimente zu den möglichen Auswirkungen von Umweltparametern am Arbeitsplatz auf die Crew von Verkehrsflugzeugen durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines ''human response models''.
Die Experimente wurden sowohl in Simulatoren als auch in realen Langstrecken-Flügen (Richtung Fern-Ost) durchgeführt.
Neben physikalischen Parametern wie zum Beispiel Schall / Vibrationen, Luftqualität und -temperatur wurden zusammen mit Projektpartnern Daten von Versuchspersonen durch physiologische Messungen (wie z.B. Cortisol-Spiegel und Herzfrequenz) und durch Fragebögen erhoben.
Verschiedene charakteristische Wohlfühlgrößen wurden durch statistische Methoden (data-mining) aus den erhoben Daten entwickelt. Sie sind Bestandteil des sich in der Entwicklung befindlichen Modells zur Vorhersage menschlicher Reaktion auf Umweltparameter in Flugzeuginnenräumen.
Vorgestellt wird ein Vergleich der Resultate aus den vibroakustischen Daten der realen Flügen mit denen der Simulationsversuche.
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Vergleich der Auswirkung vibroakustischer Einflussgrößen auf Kabinen-Personal in realen und Simulator-Flügen
N. Freese, I. Baumann and V. Mellert
[A]
Im Rahmen des EU-geförderten HEACE-Projekts (www.heace.org) wurden Experimente zu den möglichen Auswirkungen von Umweltparametern am Arbeitsplatz auf die Crew von Verkehrsflugzeugen durchgeführt. Ziel des Projektes war die Entwicklung eines ''human response models''.
Die Experimente wurden sowohl in Simulatoren als auch in realen Langstrecken-Flügen durchgeführt.
Neben physikalischen Parametern wie zum Beispiel Schall / Vibrationen, Luftqualität und -temperatur wurden zusammen mit Projektpartnern Daten von Versuchspersonen durch physiologische Messungen (wie z.B. Cortisol-Spiegel und Herzfrequenz) und durch Fragebögen erhoben.
Verschiedene Indikatoren wurden durch statistische Methoden aus den erhobenen Daten entwickelt. Sie sind Bestandteil des sich in der Entwicklung befindlichen umfassenden Modells zur Vorhersage menschlicher Reaktion auf Umweltparameter in Flugzeuginnenräumen.
Vorgestellt wird ein Vergleich der Resultate aus den vibroakustischen Daten der realen Flüge mit denen der Simulationsversuche.
Freisse, J.-L.
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2nd Speech Quality Test Event for Voice over IP [DAGA 2003 (Aachen)]
F. Kettler, H.W. Gierlich, F. Rosenberger, H. Klaus, J. Berger, O. Eisfeldt, P. Cousin and J.-L. Freisse
[A]
Kfz-Freisprecheinrichtungen werden vermehrt mit Sprachsteuerung ausgestattet. Die Vorteile sind eindeutig, weder zum Telefonieren selbst, noch zur Rufannahme, Telefonnummerneingabe oder der Auswahl von Namen aus dem gespeicherten Telefonbuch ist der Fahrer gezwungen, die Hände vom Lenkrad zu nehmen. Spracherkennungssysteme reagieren sehr empfindlich auf die Charakteristik der gesprochenen Wörter. Die Sprechcharakteristik wird wesentlich durch das Fahrzeuginnengeräusch bestimmt, allgemein als Lombard-Effekt bezeichnet: Durch die veränderte Eigenwahrnehmung in störschallerfüllter Umgebung ändert sich die Sprechweise. Dieser Effekt sollte für die Optimierung und den Test von Spracherkennungssystemen im verwendeten Sprachmaterial berücksichtigt werden. In diesem Beitrag wird ein Aufnahmeszenario dargestellt in dem Testmaterial realitätsnah generiert werden kann. An ausgewählten Beispielen wird das generierte Sprachmaterial vorgestellt.
Fremerey, C.
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Audio Matching für symbolische Musikdaten [DAGA 2007 (Stuttgart)]
F. Kurth, M. Müller and C. Fremerey
[A]
In diesem Beitrag wird die Aufgabenstellung des Audio Matching
auf den Fall symbolisch vorliegender Musikdaten
(z.B. Partitur- oder MIDI-Daten) erweitert.
Ausgangspunkt des klassischen Audio Matching Problems ist eine
große Musikdatenbank, die typischer Weise mehrere verschiedene
CD-Aufnahmen desselben Musikstücks enthält, wobei jede solche
Aufnahme von unterschiedlichen Interpreten und in eventuell
verschiedenen Besetzungen eingespielt wurde. Ist nun die
Anfrage in Form eines kurzen Audioausschnitts einer bestimmten
Interpretation gegeben, so sollen automatisch alle entsprechenden
Ausschnitte in den anderen Interpretationen gefunden werden.
Um nun auch symbolische z.B. durch OMR (Optical Music Recognition)
gewonnene Musikdaten untereinander und mit den Audiodaten vergleichbar
zu machen, werden sowohl die Symbol- als auch die Audiodaten
in eine gemeinsame 'Mid-Level'-Darstellung transformiert.
Hierzu verwenden wir Chroma-basierte CENS-Merkmale, die den
groben Harmonieverlauf eines Musikstücks beschreiben.
Weiterhin stellen wir ein auf den CENS-Merkmalen basierendes
Matching-Verfahren vor, das einen hohen Grad an Robustheit sowohl
gegenüber klanglichen und zeitlichen Variationen in den Audiodaten
als auch gegenüber bei OMR-Verfahren üblicherweise auftretenden
Erkennungsfehlern aufweist. Unser Matching-Verfahren bildet
damit die Grundlage für robuste und praktikable Navigationstechniken
in inhomogenen und fehlerbehafteten Musikdatenbeständen.
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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.
Freymann, R.
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Geräuschgestaltung im Kraftfahrzeug mit aktiven Systemen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
H. Spannheimer and R. Freymann
[A]
Die immer weiter fortschreitende Absenkung der Innengeräuschpegel bei hochwertigen Automobilen macht zunehmend die Qualität des Fahrgeräusches zum entscheidenden Kriterium für den akustischen Eindruck von einem Kraftfahrzeug. Eine gezielte, zum Charakter des jeweiligen Fahrzeugs passende, Soundgestaltung ist deshalb bei der Entwicklung neuer Automobile unverzichtbar. Im Prozess des Sounddesigns erfolgt der Entwurf neuer Geräuschauslegungen mit Hilfe moderner Signalverarbeitungsalgorithmen. Eine Beurteilung der so generierten Sounds im Labor mit Kopfhörern aber auch im Fahrsimulator ist dabei allerdings nicht ausreichend. Zur Evaluierung unter realistischen Fahrbedingungen ist die Darstellung der Soundvisionen in einem fahrbaren Automobil unerlässlich. Mit aktiven Systemen eröffnet sich die Möglichkeit, die Soundvisionen in einem Fahrzeug erlebbar zu machen. Durch die gezielte elektroakustische Beeinflussung des Fahrzeuginnengeräusches lassen sich unterschiedliche Geräuschgestaltungen im realen Fahrbetrieb auf Knopfdruck vergleichen und beurteilen. In dem Vortrag werden verschiedene Systeme zur aktiven Geräuschbeeinflussung vorgestellt und die Möglichkeiten und Grenzen aufgezeigt.
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Transferpfadanalyse von Motorgeräuschen im Zeitbereich [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
F. Nentwich, H. Spannheimer, R. Freymann and H. Fastl
[A]
Der Charakter des Fahrgeräusches muß mit dem Gesamteindruck eines Fahrzeuges eine harmonische Einheit bilden. Um das Fahrzeuginnengeräusch gezielt zu gestalten, muß die psychoakustische Wirkung von konstruktiven Maßnahmen möglichst genau vorhergesagt werden. Das Gesamtgeräusch eines Fahrzeuges setzt sich im Wesentlichen aus Motorgeräusch, Rollgeräusch und Windgeräusch zusammen. In dieser Arbeit wird das Motorgeräusch untersucht. Seine Körperschallanteile gelangen über verschiedene Pfade zum Fahrerohr. Man erhält sie aus einer Faltung von Kraft-zeitsignalen mit mechanisch-akustischen Impulsantworten. Übersteigt die Anzahl der Übertragungspfade die Anzahl der gleichzeitig verfügbaren Meßkanäle, ist es zweckmäßig, die Anregungs-zeitsignale in mehrere Meßreihen aufzuspalten. Auch bei guter Reproduzierbarkeit der Meßzyklen zeigen sich jedoch minimale Unterschiede in den Drehzahl-zeitverläufen. Diese führen bei der Addition von Anteilen aus unterschiedlichen Meßreihen zu Schwebungen zwischen den Motorordnungen, was den Höreindruck erheblich verfälscht. Es wurde ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Messungen derart sychronisieren lassen, daß die ganzen und halben Motorordnungen exakt übereinstimmen. Es basiert darauf, daß die Signale als Funktion des Nockenwellenwinkels anstatt der Zeit betrachtet werden. Die Meßreihen werden so neu abgetastet, daß ihre Nockenwellenwinkel übereinstimmen. Da die Zeitstruktur dabei erhalten bleibt, klingen die synchronisierten Anteile ihren Orginalen gleich. Somit lassen sich die Anteile aus unterschiedlichen Messungen mit Hilfe des Synchronisationsverfahrens zu einem gesamten Motorgeräusch zusammenfügen. Sowohl die einzelnen Anteile, als auch das Gesamtgeräusch können auralisiert werden. Es empfiehlt sich, die dominanten Anteile zu identifizieren, da nur hier der effektive Einsatz konstruktiver Maßnahmen möglich ist. Deren Auswirkung auf den Klangeindruck kann simuliert und per Kopfhörer subjektiv beurteilt werden.
Fric, M.
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Trajectory of aloud voice in the Voice range profile, differences between supported and habitual voice in shouting [DAGA 2008 (Dresden)]
M. Fric
[A]
For purpose of description differences of grounded an habitual voice in voice professional (N=10) we compared acoustical parameters of voice range profiles (VRP, phonetograms). Pitch position [midi/tone] and RMS [dB] for habitual condition (non-grounded voice) and in condition of grounded voice were measured. We examined respondents for different tasks (reading of standard text in normal loudness and aloud, shouting *halo* and shouting Czech word [ma:ma]). Our results show that voice professionals use the voice in the same way in the tasks of gradually raising voice loudness. VRP positions move in the specific line in the whole speaking phonetograms - in so called *loudness axis*, both in habitual and grounded voice. There were observed only difference in the beginning point of VRP, which is higher and louder in grounded than in habitual voice.
Frick, O.
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Psi-Scal – eine Software für Macintosh-Computer zur automatisierten Durchführung von Geräuschbeurteilungstests [DAGA 2000 (Oldenburg)]
O. Frick, N. Chouard and R. Weber
[A]
Für die Durchführung psychoakustischer Tests ist eine Software (PSI-SCAL) entwickelt worden, die folgende Verfahren zur Beurteilung von Schallen unterstützt: Kategorial-Skalierung, Größenschätzung, Paarvergleiche (Präferenzbeurteilungen) und Distanzbeurteilungen entsprechend der Ähnlichkeit/Unähnlichkeit. Die Software kontrolliert die Darbietung der Geräusche und registriert die Reaktionen/Antworten der Versuchspersonen zusammen mit den Zeitpunkten der Urteilsabgaben. Für Versuchspersonenantworten stehen mehrere Eingabemöglichkeiten zur Verfügung. PSI-SCAL eignet sich insbesondere für den Einsatz bei interkulturellen Vergleichstests. Die Benutzerführung, Instruktion und Fragestellung in jedem Test kann auf die jeweilige Muttersprache der Versuchsperson eingestellt werden. Z.Zt. sind die Sprachen Deutsch, Englisch, Französisch und Italienisch verfügbar. Weitere Sprschversionen können vom Anwender einfach hinzugefügt werden.
Fricke, J.P.
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Hörkontrollierte Klanggestaltung (in der Musik) [DAGA 2000 (Oldenburg)]
J.P. Fricke
[A]
Nicht nur der aktuelle Sound ist das Produkt eines rekursiven Prozesses der Klanggestaltung, sondern schon die Musikinstrumente selbst sind ''mit den Ohren gebaut''. Diese These gilt es anhand von Daten der Psychoakustik und der Akustik der Musikinstrumente zu stützen. Physik und Hörakustik setzen die Rahmenbedingungen für das, was von einem Instrument gehört wird und wie es gehört wird. Die Steilheit der Verdeckungskurven bei selektiver Verdeckung und das Recruitment im Bereich der reduced loudness, der Cocktail-Party-Effekt und schließlich die sehr individuellen feinmodulatorischen Vorgänge der Instrumentengattungen ermöglichen es nach heutigem Verständnis überhaupt, mehrere gleichzeitig spielende Musikinstrumente auch gleichzeitig zu hören. Die Continuity Illusion hilft dabei, über Verdeckungsstrecken hinweg, wenn sie doch einmal kurzzeitig auftreten, den Anschluß zu finden. Innerhalb dieses Rahmens hat jedes Instrument seine Nische gefunden und die Musiker versuchen, ihre Zielvorstellungen hinsichtlich eines schnönen Klangs, wobei dies auch eine soziale und zeitliche Komponente hat, und eines tragfähigen Tons, der auch im Ensemble gut gehört wird, zur Deckung zu bringen.
-
Spektrale Charakteristiken von Windkapselinstrumenten [DAGA 2000 (Oldenburg)]
J.P. Fricke
[A]
Windkapselinstrumente sind Rohrblattinstrumente, bei denen das Rohrblatt in einer Windkapsel schwingt (Krummhorn, Korthold, Rankett, Rauschpfeife, Dudelsack sind typische Vertreter dieser Gruppe). Dem Instrumentalisten ist damit während des Spiels jegliche Einflussnahme auf das Rohrblatt genommen. Das hat zwei Konsequenzen: Allein der Blasdruck kann variiert werden. Die Folge ist, daß ein solches Instrument nur mit sehr geringer Dynamik gespielt werden kann. Liegt der Wert der maximalen Pegeldynamik bei den heutigen Musikinstruenten, je nach Instrumentengattung und -typ, schon nur bei 10 bis 25 dB, ist der bei den Windkapselinstrumenten durch den Blasdruck allein erzielbare Pegelunterschied noch geringer. 2. Während die charakteristischen Merkmale der heutigen Rohrblattinstrumente, die als eine Fortentwicklung der Windkapselinstrumente anzusehen sind, ganz wesentlich auf die Einflussnahme des Spielers zurückzuführen ist, muss dieser Anteil bei den Windkapselinstrumenten typbedingt entfallen. Statt dessen besitzen sie einen künstlichen, unveränderlichen Mundraum, der als angekoppeltes Volumen die Abschlussimpedanz am Eingang fest vorgibt. Im Gegensatz zu den heutigen Rohrbllattinstrumenten haben die Windkapselinstrumente konstante spektrale Muster, die sich mit der Grundfrequenz verschieben, wie Helmholtz (1863) sich das aufgrund seiner theoretischen Überlegungen über die Klangerzeugung der Musikinstrumente schon vorstellte. Den spektralen Mustern überlagert sehen wir zyklische Hüllkurven, die offensichtlich durch die pulsförmige Anregung am Rohrblatt entstehen. Während die Pulstastzeiten, die als zeitkonstante Verschlusszeiten realisiert werden (Fricke DAGA'75), Voigt 1975), und die Pulsformen bei den Rohrblattinstrumenten durch den Spieler weitgehend kontrolliert werden können, ist dies bei den Windkapselinstrumenten nicht der Fall.
Fricke, J.T.
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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.
Frid, A.
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BRAINS for improved rail vehicle acoustics [DAGA 2005 (München)]
A. Frid, U. Orrenius and T. Kohrs
[A]
BRAINS (Bombardier RAIlway Noise Software) is an acoustic prediction software for interior and exterior noise from railway vehicles. The tool was developed in-house by Bombardier to fill the specific needs of noise control management and noise predictions in the rolling stock industry.
Essentially, BRAINS forms an efficient administrative framework in which several computational modules are integrated. It is created in the Matlab environment but is run as a compiled executable. It has a graphical interface and several features to facilitate modelling of different train types and the import of source, transmission and absorption spectra.
BRAINS performs the calculations in 1/3-octave band spectra by default. It interacts with the Bombardier acoustics material database 'Acousdat'. The modelling is based an hybrid-approach using the most appropriate method for each class of acoustic problem ranging from analytical, statistical and empirical formulations based on experimental data, to pre-calculated values for standard cases from TWINS and in the next version also FEM /BEM analysis.
The software has been validated on several vehicles and is primarily used in the bid phase of a new vehicle project.
Friebe, S.
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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.
Friedemann, D.
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Realisierung der Schallabsorber-Funktion von Kühldecken mit Gipskarton-Lochplatten und Feinputz [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
W. Schirmer and D. Friedemann
[A]
An Deckensysteme zum Einsatz in offenen, d. h. nicht durch Wände unterteilten Büros der Komfortstufe (Bankgebäude) werden zahlreiche Anforderungen gestellt: 1) Kühlfunktion zur Verringerung der sonst erforderlichen großen Kühlluftmenge (Kosten, Zugerscheinungen). 2) Rasterlose glatte Oberfläche, Lochung nicht sichtbar, auch langzeitig nicht (Staubablagerung bei Luftströmung durch porösen Feinputz) zur Erfüllung innenarchitektonischer Ansprüche. 3) Schallabsorption zur Akustik-Regulierung (minimale Schallübertragung zwischen Arbeits-/Beratungsbereichen). Im Beitrag wird gezeigt, wie und mit welchem System-Aufbau Anforderung 3) neben den dominanten Anforderungen 1) und 2) realisiert wurde. Zur Schaffung von Planungssicherheit wurde für mehrere Systemvarianten der Schallabsorptionsgrad nach DIN EN 20354 (Hallraumverfahren) bestimmt. Die Ergebnisse werden mitgeteilt.
Friedrich, H.
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Semiempirischer Ansatz zur Schallfeld- und Strömungssimulation eines kavitierenden, nicht-newtonschen Mediums in einem Ultraschalldurchflussreaktor [DAGA 2006 (Braunschweig)]
R. Maas and H. Friedrich
[A]
Die mechanische Desintegration von kommunalen Klärschlämmen mit Ultraschall vor der anaeroben Stufe gehört zu den in die Praxis eingeführten Verfahren zur Klärschlammbehandlung. Dabei wird die Menge an Schlamm reduziert sowie die Biogasausbeute erhöht. In dem Verfahren wird das zu behandelnde Medium unter anderem durch die ultraschallinduzierte Kavitation in zwangsdurchströmten Durchflusszellen mechanisch beansprucht. Eingedicktem Überschussschlamm kommt dabei die größte Bedeutung zu. Dieses Stoffsystem weist sehr spezielle Eigenschaften auf. Sowohl die extreme Inhomogenität mit mehreren Phasen, die Lichtundurchlässigkeit als auch die nicht-newtonsche Viskosität des Mediums spielen eine Rolle.
Bei der Auslegung solcher Ultraschallreaktoren wird sehr häufig empirisch vorgegangen bzw. es erfolgen Messungen der Zu- und Ablaufparameter, ohne die wirklichen Strömungsverhältnisse und wirksamen Desintegrationsmechanismen in solchen Reaktoren zu kennen. Hier bietet sich die Simulation bei der Auslegung solcher Anlagen an.
In diesem Beitrag wird ein System partieller Differentialgleichungen vorgestellt, das es ermöglicht, die Überlagerung aus ultraschallinduzierter Strömung und durch eine Pumpe erzeugte Zwangsströmung in einem nicht-newtonschen Mehrphasengemisch zu simulieren. Dazu wurde die Abhängigkeit der Viskosität von den Ultraschallbedingungen experimentell bestimmt und als empirischer Ansatz mit in die Modellgleichungen aufgenommen. Ausgangspunkt bildet eine modifizierte Helmholtzgleichung, die den Bedingungen des Stoffsystems Klärschlamm angepasst wurde. Hierin wurde der als konstant betrachtete Absorptionskoeffizient experimentell bestimmt. Über einen Volumenkraftvektor wird die Schallfeldsimulation in einem kavitierenden Medium mit der für Strömungen in solch komplexen Stoffsystemen üblichen Navier-Stokes-Gleichung gekoppelt. Die Viskosität wird über einen Ostwald-de Waele Ansatz und empirische Gleichungen mit in das Gleichungssystem eingebracht.
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Untersuchungen zum Einfluss der Viskosität auf die Strömungsführung und den Ultraschallwandler in einem hochviskosen Medium [DAGA 2008 (Dresden)]
R. Maas and H. Friedrich
[A]
Ultraschallreaktoren stellen in vielen Zweigen der Industrie eine Standardlösung zur Dispergierung von Suspensionen dar. Der vorherrschende Mechanismus ist dabei die durch die hohen Schalldruckamplituden verursachte Kavitation. In zunehmendem Maße werden Durchflusszellen mit Ultraschallsonotroden ausgestattet, um die Dispergierung von Suspensionen zu erreichen. Bei der Dispergierung kommen oftmals hochviskose Medien zum Einsatz, die sowohl einen Einfluss auf die Strömungsführung in den Ultraschallreaktoren haben als auch auf den Wandler zurückwirken.
Am Beispiel einer Saccharose-Lösung wird der Einfluss der Viskosität auf die Strömungsform in einem zwangsdurchströmten Ultraschallreaktor durch Auswertung von CCD Bilddaten erläutert. Dabei wird insbesondere die zeitliche Entwicklung des Kavitationsfeldes mit abnehmender Viskosität berücksichtigt. Die Viskosität der Suspension ändert sich mit zunehmender Temperatur. Der Anstieg der Temperatur wird durch den fortlaufenden Eintrag von Ultraschall in das Medium und durch Rückführung der Suspension in den Vorlagebehälter zur Ultraschallanlage verursacht. Die Rückwirkung auf die Auslenkung des Wandlers konnte aus dem Feedbacksignal einer zusätzlichen Piezopackung als Sensor im Wandler realisiert werden. Das Signal konnte mit einem Oszilloskop ausgelesen und in Relation zur Viskosität gesetzt werden.
Friedrich, M.
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Untersuchungen zur Magnetfeldempfindlichkeit von Mikrofonen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
M. Friedrich and M. Bechtold
[A]
Wenn akustische Messungen in einem starken Magnetfeld durchgeführt werden, sind Beeinflussungen der Mikrofonsignale durch das externe Magnetfeld eine unerwünschte Störgröße. In der Literatur gibt es stark divergierende Angaben zur Beeinflussung von Messergebnissen durch äußere, zeitlich veränderliche Magnetfelder.
In der Veröffentlichung werden Untersuchungsergebnisse zur Beeinflussung von Mikrofonsignalen durch starke äußere, zeitlich veränderliche Magnetfelder präsentiert. Es wird ein Messaufbau für diese Untersuchungen vorgestellt, welcher Magnetfelder großer Feldstärke erzeugen kann. Die Resultate der Charakterisierung verschiedener Mikrofone, sowohl Low-Cost-Elektret-Mikrofonkapseln als auch Referenz-Mikrofone, bezüglich ihrer Magnetfeldempfindlichkeit werden gezeigt. Die Ergebnisse weiterführender Untersuchungen zur Ursache der gemessenen Signalveränderungen werden aufgezeigt und Schlussfolgerungen für geeignete Messaufbauten in starken Magnetfeldern gezogen.
Friedrich, P.
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Virtuelles Labor zur Analyse der Möglichkeiten und Grenzen personalisierter akustischer Biofeedbacktherapien [DAGA 2006 (Braunschweig)]
P. Friedrich, A. Scholz, J. Clauss, D. Benning and B. Wolf
[A]
Publikationen aus unterschiedlichen medizinischen Disziplinen zeigen, dass die Qualität bei der Erhebung physiologischer Daten an Menschen sehr stark von Ort und Zeitpunkt abhängig ist. Im Bereich der Blutdruckmessung ist in vielen Veröffentlichungen der so genannte ''Weisskitteleffekt'' beschrieben worden. Dieser ist aber lediglich nur ein Beispiel dafür, welches Ausmaß psychophysische Reaktionen auf das physiologische Messsignal haben können.
Zur Entwicklung personalisierter akustischer Biofeedbacktherapien haben wir uns deshalb entschlossen, ein virtuelles telemedizinisches Versuchslabor aufzubauen. Damit soll sichergestellt werden, dass die erhobenen Daten im authentischen Umfeld gewonnen werden und damit auch zuverlässigere Ergebnisse liefern.
In einem ersten Ansatz besteht das Labor aus zehn mobilfunkgestützten Datenerfassungseinheiten, die über Sensoren physiologische Daten übertragen. Als Grundbaustein dienen Unterarmblutdruckmessgeräte, die sowohl eine autonom als auch on demand gesteuerte Blutdruckmessung erlauben.
Die wissenschaftliche Grundlage des Projektes besteht darin, dass in unzähligen Publikationen die blutdrucksenkende Wirkung von speziellen Musikstücken und iterativen Klangmustern beschrieben wird. Weiterhin hat sich gezeigt, dass es bezüglich der blutdrucksenkenden Wirkung individuelle akustische Präferenzen gibt.
Mit dem oben beschriebenen System sollen deshalb statistisch belastbare Daten für eine personalisierte akustische Biofeedbacktherapie gewonnen werden. Durch flankierende physiologische und endokrinologische Messungen sollen Parameter gewonnen werden, die zur präziseren Beschreibung der Reizwirkungskette führen sollen. Diese Werte werden derzeit an den Versuchspersonen konventionell erhoben, die Integration entsprechender Sensoren in die Blutdruckmanschette ist jedoch bereits in Arbeit.
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Ermittlung einer überoptimalen Musiksequenz für eine personalisierte akustische Biofeedbacktherapie der essentiellen Hypertonie
P. Friedrich and B. Wolf
[A]
Die Erhebung physiologischer Daten am Menschen ist bekanntermaßen sehr stark von Ort und Zeitpunkt abhängig. Der ''Weißkitteleffekt'' ist nur ein Beispiel dafür. Zur Entwicklung neuer Therapien sind zuverlässige Ergebnisse aus Datenerhebungen in authentischen Umgebungen sehr wichtig. Um dies zu ermöglichen wurde ein virtuelles Labor auf Basis des am Heinz Nixdorf-Lehrstuhl für Medizinische Elektronik entwickelten Telemetric Personal Health Monitoring System aufgebaut. Damit werden zusammen mit einer Reha-Klinik relevante Daten zur Entwicklung einer personalisierten akustischen Bio-Feedbacktherapie ermittelt.
Die wissenschaftliche Grundlage des Projektes besteht darin, dass in vielen Publikationen die blutdrucksenkende Wirkung von speziellen Musikstücken und iterativen Klangmustern beschrieben wird. Weiterhin hat sich gezeigt, dass es bezüglich der blutdrucksenkenden Wirkung individuelle akustische Präferenzen gibt. Ebenso ist bekannt, dass akustische Signale metabolische und zentralnervöse Funktionen modulieren können. Zur Darstellung der diese Signale bestimmenden physikalischen Parameter werden interaktive Filtersysteme benutzt, um die bioakustisch relevanten Muster zu isolieren. Das dazu in MATLAB entwickelte Analyseverfahren wird vorgestellt und erläutert. Weiterhin werden erste Ergebnisse zur Ermittlung blutdrucksenkender akustischer Muster präsentiert. Die daraus entwickelten überoptimalen Sequenzen wurden bezüglich ihrer Wirkung an Probanden getestet. Die Resultate werden vorgestellt.
Der Beitrag zeigt, dass mittels Spektralanalyse die Anteile mit einer ganz bestimmten Wirkung in der Musik, in diesem Fall die blutdrucksenkende Wirkung, skelettiert werden können und liefert neue Erkenntnisse auf dem Gebiet der Untersuchungen zu Wirkung von Musik.
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Ermittlung bioakustisch relevanter Klangmuster zur Modulation von metabolischen und zentralnervösen Funktionen [DAGA 2008 (Dresden)]
P. Friedrich, T. Flurschütz, C. Georg and B. Wolf
[A]
Aus der funktionalen rezeptiven Musiktherapie sowie aktuellen wissenschaftlichen Publikationen ist bekannt, dass akustische Signale metabolische und zentralnervöse Funktionen modulieren können. Somit rufen Klänge bestimmte physiologische Wirkungen beim Menschen hervor. Ein oft beschriebener Effekt ist die blutdrucksenkende Wirkung von speziellen Musikstücken und iterativen Klangmustern, der von individuellen akustischen Präferenzen abhängig ist. Nach Decker-Voigt handelt es sich dabei um trophotrope Musik. Basierend auf diesem Wissen entwickelt und erprobt der Heinz Nixdorf-Lehrstuhl für Medizinische Elektronik eine akustische Biofeedbacktherapie als Interventionsmöglichkeit bei essentieller Hypertonie. Die Erprobung erfolgt in Form einer telemedizinischen Applikation mittels eines virtual labs. Diese Art einer nichtmedikamentösen Therapie kann eine Alternative zu den klassischen pharmazeutischen Behandlungsformen darstellen. Zur Ermöglichung einer personalisierten und individualisierten Therapie, müssen jedoch die Wirkbestandteile in der eingesetzten trophotropen Musik bekannt sein.
Um diese zu ermitteln, werden signaltheoretische Ansätze verfolgt sowie Verfahren der Mustererkennung und Merkmalsextraktion auf die Klänge angewendet. Zur Darstellung der diese Signale bestimmenden physikalischen Parameter werden interaktive Filtersysteme benutzt, um die bioakustisch relevanten Muster zu isolieren.
Die verschiedenen eingesetzten Verfahren werden vorgestellt und die Möglichkeiten und Grenzen der jeweiligen Methoden diskutiert. Erste Ergebnisse aus der Ermittlung blutdrucksenkender akustischer Marker sowie den daraus entwickelten überoptimalen Sequenzen wurden bezüglich ihrer Wirkung getestet und deren Resultate präsentiert.
Friedrich, R.
Friedrich, T.
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Charakterisierung eines Ultraschallskalpells: Akustische Leistung in Wasser und Temperaturerhöhung in Gewebe [DAGA 2002 (Bochum)]
C. Koch, T. Friedrich, U. Eichfeld and N. Stolle
[A]
Ultraschallskalpelle ermöglichen neben minimal invasiver Präparation von Gewebe eine blutungsfreie Durchtrennung von Gefäßen. Die Wirkungsweise beruht auf einer Metallklinge, die von einem Hochleistungsultraschallwandler in longitudinaler Richtung zu Schwingungen angeregt wird. An der Grenzfläche zwischen Klinge und Gewebe treten bei der Anwendung lokal sehr hohe Temperaturen auf, die zu einer Koagulation des Gewebes und zum Verschluss von Gefäßen führen. Gleichzeitig wird allerdings Ultraschall in den Körper des Patienten eingekoppelt, der zu empfindlichen Körperteilen, wie dem Ohr weitergeleitet werden kann. Für eine Einschätzung der Wirkung dieser Schallwellen ist die Messung der akustischen Ausgangsgrößen in Wasser notwendig. Dazu wurde eine Hydrophonmessung in einem 1,5 m großen Tank durchgeführt, wobei sich herausstellte, dass nur für kleine Klingen bei niedrigen Leistungsstufen ein sinnvoller Wert bis ca. 10 W ermittelt werden konnte. In allen anderen Fällen führte Kavitation oder Verdampfung des Wassers an der Klingenoberfläche zu einer Verfälschung der Leistungswerte wobei Werte mit und ohne Kavitation um bis zu einen Faktor von fünf differierten. Die während des Schneidens entstehende Wärme führt auch im benachbarten, unbeteiligten Gewebe zu erhöhten Temperaturen. Um einschätzen zu können, wie groß der einzuhaltende Abstand zu Gefäßen oder Organen sein muss, wurde mit neu entwickelten Temperatursensoren die Temperaturerhöhung in Lungengewebe gemessen. Dabei wurde sowohl in vitro als auch innerhalb eines Tierexperiments in vivo in verschiedenen Abständen zur Klinge und in unterschiedlichen Anwendungssituationen gemessen. Die Auswertung der Messwerte und der Vergleich mit histologischen Untersuchungen ermöglichte es, die Schädigung bzw. Gefährdung des Gewebes quantitativ zu beschreiben und die Ausdehnung der gefährdeten Umgebung festzulegen.
Friot, E.
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Causality Constraints in Multi-channel Active Control of Random Noise [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
E. Friot
[A]
Active noise control over large areas often requires large sets of actuators and sensors.
In the single-channel case and for random noise, the causality of active control can be
easily checked from the transducer locations; for example to stop low-frequency noise
propagation in a duct a detection sensor must be set up upstream the secondary source.
In the multi-channel case, causality is more difficult to be enforced; in this paper it
is indeed shown that in some pathological cases optimal noise control can require control
filters which include an infinite non-causal part, simply because of the multiplicity of
error sensors. This may explain the difficulties encountered when implementing random noise
control in large cavities. In other cases the single-channel result generalizes:
perfect feedforward control can be achieved if a reference sensor detects the incoming noise
with a time advance larger than the overall delay in the longer secondary path between a
secondary source and an error sensor. In the paper simple cases with two loudspeakers and
two microphones in free-field are considered to derive these results; optimal non-causal
control is derived analytically while causally-constrained control is approximated by
Finite Impulse Response filtering computed via a Filtered-reference Least Mean Square
adaptive algorithm. Guidelines to prevent a loss of causality due to the multiplicity
of channels are also given for more complex cases.
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Annoyance and loudness of pure tones in noise: application to active control of fan noise [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Meunier, G. Rabau and E. Friot
[A]
The aim of the work reported here is to study the perception of hissing or booming in noise. These kinds of noises are known to be very annoying. They are composed of a background noise, to which a pure-tone signal is added. If the frequency of the pure tone is high, a hissing is heard , if it is low, a booming is heard. Many studies have been done on the perception of pure tones in noise, especially by R. Hellman and by H. Fastl and his team for applications. In this paper we will focus on a particular application which is active noise control of aircraft fan noise. In the study, the fan noise was composed of a pure tone at around 1.8 kHz with a high level, in a broad band noise, with weaker pure-tone components at other frequencies. By active control, the peak at 1.8 kHz can be eliminated. First, we made experiments to quantify annoyance in different cases : 1- different sounds were synthesized that were composed of pure tones of different frequencies added to a white noise. 2- a sound was synthesized that was composed of a pure tone at 1.8 kHz added to a low-pass noise. 3- noises were recorded on a fan engine in a groundtest facility with and without control. Secondly, the perceptual benefit of the control has been evaluated. In the end, the perceptual mechanisms involved when listening to hissing or booming sounds are studied in terms of masking and masked loudness.
Fritz, C.
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Acoustic impedance measurement of the clarinet players' airway [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
C. Fritz and J. Wolfe
[A]
Understanding of the playing regimes of the clarinet requires measurements of the acoustical impedance spectra of the player's airway, as well as that of the instrument and knowledge of the mechanics of the reed. Previous measurements of the airway (Hoekje, Wilson) are not fully exploitable or
applicable because they either were not necessarily performed in playing conditions, lack phase information, or contain high levels of background noise. We report experiments to measure the impedance for conditions close to those used in playing. The impedance spectrometer used, originally
developed by Smith and Wolfe, has been modified by the integration of the measurement head in a clarinet mouthpiece. A highly damped parallel leak, with low acoustic admittance, enables the musicians to blow air into the 'instrument'. Mounted on a tube with appropriately placed rings under the
fingers, this convincingly simulates, for the player, the feeling of holding a clarinet ready to play. Impedance spectra (magnitude and phase) were measured for a range of simulated playing conditions with a group of professional clarinettists. The reproducibility of the measurements is
high, probably because accomplished musicians have a 'muscle memory' that enables them to reproduce with high precision the vocal tract and tongue configurations required for particular playing conditions. The significance of these spectra will be discussed in terms of models of the playing
regimes of clarinets, and also in terms of players'statements about the role of the vocal tract in different registers and conditions, and their intentions when preparing to play.
Fritze, D.
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Strukturakustische Optimierung von Platten und Schalen [DAGA 2002 (Bochum)]
D. Fritze, S. Marburg and H.-J. Hardtke
[A]
Mit der Entwicklung schneller numerischer Verfahren bietet sich die Möglichkeit, die Schallabstrahlung von Platten und Schalen in den Außenraum effizient zu bestimmen. Um die Konstruktion leiser Bauteile zu ermöglichen, kann somit die Schallabstrahlung simuliert werden. Wird die Geometrie der Schale modifiziert, kann diese Struktur hinsichtlich einer minimalen abgestrahlten Schalleistung optimiert werden. Hierzu werden Konzepte der Parametrisierung entwickelt. Man unterscheidet grundsätzlich die geometrie- basierte Parametrisierung und die direkte Modifikationen des Finite-Elemente-Modells. Soll die abgestrahlte Schalleistung als akustische Größe bewertet werden, müssen für die Optimierung Zielfunktionen unter bestimmten Kriterien definiert werden. Einerseits soll die Optimierungsrechnung leicht handhabbar bleiben und zum anderen müssen konstruktiv sinnvolle Ergebnisse erzielt werden können. Für den Konstrukteur solcher Bauteile (z.B. Karosseriebleche) werden somit Richtlinien geschaffen, die es ihm ermöglichen, in einer frühen Entwicklungsphase die akustische Qualität seiner Konstruktion einzuschätzen und gezielt zu beeinflussen.
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Strukturakustische Optimierung von Schalengeometrien [DAGA 2003 (Aachen)]
D. Fritze, S. Marburg and H.-J. Hardtke
[A]
Vibrierende Schalenstrukturen können bereits durch geringe Modifikationen erfolgreich in ihrer Geometrie optimiert werden, um die Schallabstrahlung passiv zu mindern. Im numerischen Prozeß der gradientenbasierten Optimierung muß für die Sensitivitätsanalyse die größte Rechenzeit erbracht werden. Für große Modelle, d.h. große Systeme, und einer Vielzahl an Designvariablen erscheint die Bestimmung der Gradienten mit Hilfe finiter Differenzen als zu zeitaufwendig. Die halbanalytische Berechnung der Sensitivitäten sowohl für die Struktur als auch das Fluid erbringt daher deutlichen Gewinn, wenn die Gradienten zudem über adjungierte Operatoren bestimmt werden. Es wird ein Konzept vorgestellt, welches die Schalenstruktur parametrisiert, sowie die schnellere Senstitivitätsanalyse ermöglicht. Als Zielfunktionen der strukturakustischen Optimierung werden Schalldrücke an Innenraumpunkten oder für Außenraumprobleme die abgestrahlte Schalleistung verwendet.
Fritzen, C.-P.
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Implementation of an Active Noise Control Loop to an Aerofoil in a Turbulent Airstream [DAGA 2006 (Braunschweig)]
P. Tiawongsombat, T. Carolus, C.-P. Fritzen and W. Richter
[A]
Acoustic noise from axial air fans is originated from unsteady forces on the blades. These forces are caused by a temporally and spatially transient (i.e., mostly turbulent.) airstream. To minimize the noise, these unsteady forces have to be decreased. The first feasibility study was carried with a single NACA 0012 aerofoil in a low turbulent wind tunnel and to simulate the unsteadiness of the incoming air, the aerofoil was moved by a shaker in transversal direction. The resulting unsteady aerodynamic pressures on the aerofoil surface were measured on its surface employing Kulite miniature pressure transducers.
Simulation took place as the first step to ensure the achievability of the control loop implementation. Two controller design approaches, Root Locus and Linear Quadratic Gaussian (LQG) control, were introduced and designed according to the attained mathematical model of the interesting system acquired by Identification method. The simulation outcomes of LQG controller were preferable. Therefore, LQG controller was chosen to be implemented in the test-stand.
In the test results, at the interesting working frequencies, 50-100 Hz, the implemented control loop could perform a good control capability. Hence it can be concluded that the implemented controller was functional and could achieve the given objective assignment.
Fritzsche, C.
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Zur Minderung des Umströmungsgeräusches bei Profilen aus porösem Material [DAGA 2008 (Dresden)]
T. Geyer, E. Sarradj and C. Fritzsche
[A]
Der bei der Umströmung von Tragflügeln und anderen Profilen vor allem an der Hinterkante entstehende Schall ist eine der untersuchten Schallquellen auf dem Gebiet der Aeroakustik.
Ein mögliches Konzept zur Minderung dieses Umströmungsgeräuschs ist die vollständige oder teilweise Verwendung von offenporösen Materialien zur Fertigung der Profile. Im Beitrag wird der Frage nachgegangen, welche physikalischen Ursachen dieser Minderung zugrunde liegen und wie sich die porösen Materialparameter, insbesondere der längenbezogene Strömungswiderstand , auf das Umströmungsgeräusch auswirken. Dazu wird über die Ergebnisse umfangreicher experimenteller Untersuchungen im aeroakustischen Windkanal der BTU Cottbus berichtet. Dabei wurden Messungen an verschiedenen Modellprofilen identischer Form und Größe, aber aus unterschiedlichen Materialien, durchgeführt. Mit Hilfe akustischer und aerodynamischer Messtechnik wurde die aeroakustische Schallentstehung der einzelnen Profile unter Berücksichtigung der aerodynamischen Effizienz analysiert. Es werden die aus den Ergebnissen abgeleiteten Schlussfolgerungen über die Wirkungsweise des porösen Materials diskutiert. Abschließend werden Arbeiten zur Entwicklung eines Modells vorgestellt, welches die Abhängigkeit der Schallentstehung von den Parametern der porösen Materialien beschreibt.
Fröhlich, H.J.
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Akustische Oberflächenwellen und ihre Anwendung zur Bestimmung elastischer Eigenschaften fester Stoffe [DAGA 2000 (Oldenburg)]
H.J. Fröhlich
[A]
Akustische Oberflächenwellen (engl.: Surface Acoustic Waves, SAWs) zeichnen sich gegenüber Volumenwellen dadurch aus, daß sie an der Oberfläche des festen Mediums geführt werden. Ihre Energie ist auf einen dünnen Bereich unmittelbar unter der Oberfläche lokalisiert. Ihre Amplitude klingt mit dem Abstand unter der Oberfläche ab. Das Amplitudenmaximum liegt meist direkt an der Oberfläche. Somit besteht an jeder Stelle der Oberfläche eine Zugriffsmöglichkeit auf das Wellenfeld. Da die Wellenfeldparameter mit den elastischen Eigenschaften des Materials im Lokalisationsbereich verknüpft sind, kann über die Wellenfeldanalyse eine Bestimmung der elastischen Eigenschaften oberflächennaher Bereiche von Kompaktmaterialien als auch dünner Schichten durchgeführt werden. In diesem Beitrag wird ein Überblick über den aktuellen Stand des Arbeitsgebietes gegeben.
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Investigation of high velocity pseudo-SAWs in layered systems by SAFM [DAGA 2000 (Oldenburg)]
E. Chilla, G. Behme and H.J. Fröhlich
[A]
Transversal (PSAW) und quasi longitudinal (HVPSAW) polarisierte akustische Oberflächenwellen haben in den letzten Jahren zunehmendes Interesse für Anwendungen in der Mobilkommunikation gefunden. Auf Grund der sehr hohen Ausbreitungsgeschwindigkeit dieser Wellen besteht die Hoffnung, hochfrequente Bauelemente bei mehreren GHz realisieren zu können. Eine besondere Schwierigkeit bei der Untersuchung dieser Moden entsteht aus der Tatsache, daß sie nur schwach an die Festkörperoberfläche gebunden sind nur eine sehr kleine Partikelverschiebungskomponente senkrecht zu Oberfläche aufweisen. Damit sind diese Wellen mit herkömmlichen Meßverfahren nur schwer zu detektieren. Wir berichten über erste Ergebnisse zum Nachweis von PSAW und HVPSAW mit akustischer Kraftmikroskopie. Untersucht wurden Schichtstrukturen auf ST Quarz mit der Wellenausbreitung parallel und senkrecht zur kristallographischen X- Achse (Euler Winkel: 0,132.75,0 und 0,132.75,90) und LiTaO4. (90,90,42) Die Phasengeschwindigkeit wurde mit einer hohen lateralen Auflösung ( 1 m) bestimmt. Der Vergleich der Messungen mit der numerischen Berechnung der Phasengeschwindigkeit und der Eindringtiefe ergab eine gute Übereinstimmung.
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Elastic constant of langasite-type crystals determined by acoustic mode dispersion [DAGA 2002 (Bochum)]
E. Chilla, M. Flannery, H.J. Fröhlich and U. Straube
[A]
Single crystals of compounds with CGG-type structure, have recently been intensively discussed as promising new materials for surface acoustic wave (SAW) devices. Since these crystals belong to the same trigonal crystal class as quartz, similar acoustic properties are expected. In particular, temperature compensated crystal cuts were predicted where the phase velocity of the SAW is almost independent of temperature variation. Three additional advantages of these new materials have been discussed so far: (i) The piezoelectric moduli are about three times larger than for quartz. Hence, a moderately high electromechanical coupling coefficient is expected, which increases bandwidth and decreases insertion loss of SAW filters. (ii) The SAW phase velocity is lower than for quartz. Since the finger width of interdigital transducers (IDTs) for SAW generation depends on the acoustic wavelength, SAW devices on CGG-type substrates potentially have smaller sizes. (iii) In contrast to quartz CGG-type crystals show structural stability up to the melting point. This offers the opportunity of SAW application at elevated temperatures, especially in sensing devices. We have determined the elastic constants of langasite-type crystals from measurements of the sound velocity of acoustic waves. Starting with the elastic tensor determined from bulk acoustic waves we optimized the data set by investigating the influence of the elastic tensor components on the angular dispersion of surface guided waves. Phase velocity calculations based on the new set of constants show an increased agreement with experimental data compared to the data set derived from bulk waves and previously published material data.
Fröhlich, M.
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Die Wavelet-Transformation zur Analyse von Lungengeräuschen bei Pneumonie-Patienten [DAGA 2000 (Oldenburg)]
V. Gross, P. Fachinger, M. Fröhlich, J. Sulzer, T. Penzel and P. von Wichert
[A]
Bronchial-breathing sounds often contain important diagnostic information. A simple method has been developed to extract a parameter from lung-sound recordings that could determine the probability of a developing pneumonia from the detection of bronchial sound patterns at standardised air flow. The lung sounds of 12 patients with one-sided pneumonia were recorded. The exact position of the patient's microphones was chosen by ordinary auscultation based on sufficient sound intensity. A symmetric position to the median-sagital plane was kept in all cases as there own control. All sound signals as well as the airflow were digitally recorded. The respiratory signals were analysed by a discrete wavelet transformation (MATLAB 5.3). The coefficients of the frequency band: 345-690 Hz were computed for each respiratory cycle. We integrated the coefficients over the same time-span inspiratory and expiratory phase. Then we calculated the ratio between these two phases (R=Exp/Insp). The values of the ratio R were computed for both lung sides and were compared. Lung sounds display large inter-individual variations, so every patient needs to be his own control. For all 12 patients, the ratio R was higher on the pneumonia side then on the healthy side. The R-differences between the two lung-sides are significantly higher (p
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Einfluss der subcutanen Fettschicht auf die Schalleitung normaler Lungengeräusche [DAGA 2000 (Oldenburg)]
P. Fachinger, V. Gross, M. Fröhlich, J. Sulzer, T. Penzel and P. von Wichert
[A]
Relations between normal lung sounds and subcutaneous fat layer on the back have not been investigated. It was suspected that the fat layer has a filter function for the lung sounds. The lung sounds of 100 volunteers (50 male and 50 female) were recorded with four Sony ECM77 air-coupled-microphones on the back. Skinfold thickness was measured with a Holtain Skinfold Caliper at the same positions as lung sounds were recorded. The absence of lung diseases was checked by lung function. The sounds were prefiltered in an analogue way. The air flow was measured with a pneumotachograph and simultaneously presented on a computer- screen to allow breathing at a standardized flow of 1.5 l/sec. All signals were digitized with 5512 Hz and 12 Bit resolution. A time segment of 0.1 sec with constant flow was used for further frequency analysis with Fast-Fourier-Transformation (Matlab 5.3). The power spectrum was characterized by median frequency and the ratio R of two different frequency bands [f1 = 60-330 Hz, f2 = 330-600 Hz; R = rel. Power(f2) / rel. Power(f1)]. There are no significant changes of breathing sounds with an increase of subcutaneous fat layer on the back. In healthy persons breathing sounds are not dependent on skinfold thickness.
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Vorhersage von Klangqualitätsunterschieden für verschiedene Hörgeräte mittels MCHI [DAGA 2005 (München)]
M. Fröhlich, J. Haubold and G. Schmalfuß
[A]
Das MCHI (Model of hearing Comfort for Hearing Impaired people) ermöglicht die Vorhersage der Klangqualität, wie sie von Schwerhörenden wahrgenommen wird. Das Modell basiert auf der Berechnung der Lautheit und der Klanghelligkeit nach psychoakustischen Modellen, die auf die spezifischen Eigenschaften des beeinträchtigten Gehörs angepaßt sind. Basierend auf diesen Modellaussagen wird die Angenehmheit vorhergesagt, wobei für ein gegebenes Klangbeispiel die von Normalhörenden empfundene Klangqualität als Referenz ebenfalls in das MCHI eingeht. In einer komparativen Studie zwischen 7 verschiedenen Hörgeräten wurde die klangliche Präferenz durch 20 Probanden ermittelt. Das Versuchsdesign war als doppelt-blind Studie ausgelegt, wobei die Probanden einen vollständigen Paarvergleich zwischen den Hörgeräten hinsichtlich der klanglichen Präferenz für die Situationen Sprache in Störgeräusch und Sprache in Ruhe durchführten. Die Ergebnisse aus den Probandenurteilen werden den MCHI basierten Klangqualitätsgrößen und -differenzen gegenübergestellt und diskutiert.
Fröhlich, S.
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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.
Frohly, J.
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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).
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Influence de la fréquence de découpage de l'irradiation ultrasonore sur l'apparition d'un champ de cavitation inertielle [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Labouret and J. Frohly
[A]
The ultrasonic cavitation behaviour is observed since the beginning of the ultrasonic irradiation (frequency = 1 MHz) by means of both the measurement of both the liquid void rate and the acoustic spectrum which is recorded in the liquid. When the ultrasound irradiation is performed in chopped mode (silence duration = pulse duration), it is observed 2 regimes called A and B. The A regime is characterised by a slow increase of the void rate and the presence of harmonics and under-harmonics in the acoustic spectrum, and corresponds essentially to the presence of stable cavitation bubbles. The B regime that follows the A regime, displays a strong increase of the void rate and a broadband cavitation noise in he acoustic spectrum. The B regime corresponds to an inertial cavitation field.
The transition from the A regime to the B regime occurs with a delay that depends on the chopping frequency. Furthermore, the transition duration is short (relatively to our measurement resolution, round to 1 second) for the majority of the chopping frequencies considered. Notwithstanding, we will present examples for which the transition develops over durations up to tens seconds.
Frommhold, W.
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Einfügungsdämpfung von Aktivkohlefiltern [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
W. Frommhold
[A]
Lüftungs- und Klimaanlagen weisen neben den Schalldämpfern oft zusätzliche Luftfilter auf. Deren Einfügungsdämpfung ist jedoch meist unbekannt und wird bei der Auslegung der Schalldämpfer allenfalls in Form einer vorsichtigen Schätzung berücksichtigt. An Aktivkohle-Patronen von 450 und 600mm Länge wurde unter typischen Einbaubedingungen in einem rechteckigen Blechkanal die Einfügungsdämpfung experimentell bestimmt. Die Messungen erfolgten ohne Strömung, da bei den niedrigen Strömungsgeschwin- digkeiten kein Einfluss auf die akustische Absorptionswirkung zu erwarten ist. Die gemessenen Dämpfungswerte liegen in der Grössenordnung eines durchschnittlichen Absorptionsschalldämpfers gleiche Länge. Ergänzend werden Möglichkeiten einer einfachen rechnerischen Abschätzung, ausgehend vom Druckverlust der Filter, diskutiert.
Frommolt, K.-H.
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Richtcharakteristik der Lautgebung des Haushundes [DAGA 2002 (Bochum)]
K.-H. Frommolt and A. Gebler
[A]
Am Beispiel des Haushundes sollte die Richtcharakteristik der Lautgebung eines in akusti- scher Hinsicht nicht spezilisierten Säugetieres ermittelt werden. 3 verschiedene Lautkategorien (tonales Bellen, atonales Bellen, Jaulen) wurden untersucht. Die Lautäußerungen wurden simultan aus 6 Position (0, 30, 90 und 180 Azimuth, sowie 30 und 90 Elevation) in einem reflexionsarmen Raum aufgezeichnet. Für alle Lautformen konnten deutliche Unterschiede zwischen ''vorn'' und ''hinten'' in einer Grössenordnung von 6 bis 14 dB ermittelt werden. Auf der Grundlage der Pegeldifferenzen in den Lautspektren konnte die Frequenzabhängigkeit der Richtcharakteristik gezeigt werden. Die Pegeldifferenz zwischen vorn und hinten steigt von 6dB (bei 600 Hz) auf 20 dB (2500 Hz). Für die meisten Lautäußerungen wurde eine maximale Schallabstrahlung in Richtung 30 Elevation gemessen. Erörtert wird die Bedeutung der Richt- charakteristik für die innerartliche akustische Kommunikation.
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Ein verteiltes Informationssystem zur Forschungskooperation in der Bioakustik [DAGA 2005 (München)]
R. Bardeli, M. Clausen, K.-H. Frommolt and F. Kurth
[A]
Zur Zeit existieren weltweit einige wenige Tierstimmenarchive mit größeren Datenbeständen analoger Tonaufnahmen. Hinzu kommt eine große Zahl kleinerer, auf bestimmte Arten eingeschränkter Spezialarchive. Trotz begonnener Digitalisierungsbestrebungen gibt es zur Zeit keine allgemein verfügbaren Informationssysteme, die die wissenschaftliche Kooperation im Bereich der Bioakustik unter Einbeziehung multimedialer Aspekte ermöglichen. In diesem Beitrag wird ein von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördertes Kooperationsprojekt vorgestellt, dessen Ziel noch allgemeiner der Aufbau einer internetbasierten Informationsinfrastruktur zur Forschungskooperation im Bereich Bioakustik ist. Das Projekt baut dabei konkret auf dem momentan in der Digitalisierungsphase befindlichen Datenbestand des Tierstimmenarchivs der HU Berlin auf. Zentrale Aspekte sind dabei der dauerhafte Einsatz des Systems am Tierstimmenarchiv der HU Berlin, die Realisierung eines Zugriffskonzepts für kooperative Nutzung mit der Möglichkeit zur Integration oder verteilten Anbindung von Daten externer Archive, die integrierte Darstellung multimedialer Information (akustische Daten, visuelle Daten wie Spektrogramme, textuelle Daten, bibliographische Daten) und insbesondere die Konzipierung des Einsatzes inhaltsbasierter Retrievalfunktionalität etwa zur automatischen Erkennung von Tierarten oder bestimmter Individuen anhand gegebener akustischer Aufnahmen.
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Der Gesang der Sirenen. Homers Dichtung und akustische Realität [DAGA 2005 (München)]
K.-H. Frommolt and M. Carlé
[A]
Überlieferungen aus der Antike werfen immer wieder die Frage nach deren rationalen Kern auf. Eine dieser Fragen ist der rätselhafte Gesang der Sirenen, der Odysseus auf seiner Irrfahrt betörte. Was konnte Odysseus aber wirklich hören? Waren es menschliche oder tierische Stimmen, Halluzinationen oder Umgebungsgeräusche? Um diesen Fragestellungen nachzugehen, erfolgten akustische Messungen auf der italienischen Inselgruppe li Galli, die den Mythos der legendären Sireneninsel hat und auch von der Mehrzahl der Experten als wahrscheinlichster Ort des Ereignisses gehalten wird. Wir untersuchten die Schallausbreitung von synthetischen (Sinuston, Weißes Rauschen) und natürlichen Signalen (Rufe von Mönchsrobben, menschlicher Gesang). Die besondere Anordnung der Inseln bewirkte eine deutliche Verstärkung des Signals. Die von uns gefundenen akustischen Phänomene liefern eine plausible Erklärung für den Gesang der Sirenen. Es ist sehr wahrscheinlich, dass die besondere Umformung natürlicher akustischer Signale, den Rufen eine unerwartete Fülle verliehen und somit zu dem Mythus des Sirenengesanges führten. Die Ergebnisse werden insbesondere unter dem Blickwinkel des musikalischen Intervallsystems der Antike, das sich deutlich von unserem Tonleitersystem unterscheidet, betrachtet.
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Untersuchungen zur Schallausbreitung mittels eines Hundekunstkopfes [DAGA 2006 (Braunschweig)]
K.-H. Frommolt, B. Eitner and S. Luchterhand
[A]
Die Vertreter der Familie der Hundeartigen (Wölfe, Füchse, Schakale) nutzen akustische Signale zur Kommunikation über große Distanzen. Durch die Nähe von Schallquelle (Maul) und Schallempfänger (Ohren) zum Boden wird die Schallausbreitung maßgeblich durch Bodeneffekte beeinträchtigt. Wir untersuchten die Schallausbreitung im natürlichen Habitat mit Hilfe eines Hundkunstkopfes in für die akustische Kommunikation relevanten Höhen über dem Boden. Der Kunstkopf war eine detailgetreue Nachbildung der anatomischen Strukturen von Kopf und Außenohr eines Deutschen Schäferhundes. In Trommelfellposition waren Miniaturelektretmikrofone eingesetzt. Der Hundekunstkopf bewirkte eine Verstärkung von bis zu 30 dB im für die akustische Kommunikation relevanten Bereich von 1 bis 4 kHz und wies eine ausgeprägte Richtcharakteristik auf. Wir konnten zeigen, dass selbst in Bodennähe artspezifische akustische Signale über mehrere hundert Meter deutlich wahrgenommen werden können und eine Kommunikation über große Distanzen nicht nur unter günstigen mikroklimatischen Bedingungen möglich ist.
Frormann, L.
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Herstellung und Eigenschaften von akustisch optimierten Sandwich-Strukturen aus naturfaserverstärktem Kunststoff [DAGA 2007 (Stuttgart)]
L. Frormann, N. Aisenbrey, W. Maysenhölder and I. Haltenorth
[A]
Naturfasern werden zunehmend in allen industriellen Bereichen, insbesondere auch im Transportwesen eingesetzt. Um diesen Einsatz nachwachsender Rohstoffe weiter zu forcieren, ist eine kostenneutrale Integration von weiteren Funktionen, z. B. einer verbesserten akustischen Dämpfung, notwendig.
Sandwichstrukturen setzt die Natur schon seit Millionen von Jahren ein, z. B. im Aufbau von Knochen oder als tragendes Gerüstmaterial von Pflanzen und Bäumen. Sandwichelemente sind Bauteile mit hoher Steifigkeit sowie geringem Gewicht und bestehen in der Regel aus einem leichten, schubsteifen Kern mit hochfesten und steifen Deckschichten. Gegenüber der Massivbauweise bieten diese Bauteile - außer der Gewichtseinsparung - weitere Vorteile wie z. B. Schallisolation, Wärmedämmung oder hohe Durchstoßfestigkeit.
Neben den synthetischen Fasern stellen Naturfasern aufgrund der sehr guten spezifischen mechanischen Eigenschaften, der geringen Dichte, aber auch wegen ihrer CO2-Neutralität sowie des guten Dämpfungsverhaltens interessante Verstärkungsfasern dar. Das im Vortrag vorgestellte Forschungsvorhaben widmet sich der Frage, inwieweit sich die Dämpfungseigenschaften von Naturfasern mit dem Einsatz in Sandwich-Strukturen kombinieren und optimieren lassen. Es wird insbesondere untersucht, ob Naturfasernadelvliese (z. B. aus Flachs, Hanf, Sisal, Nessel oder Jute), zur besseren akustischen Dämmung in Sandwichelementen eingesetzt werden können. Durch Variation des Aufbaus und der Eigenschaften der verschiedenen Schichten können die akustischen und mechanischen Eigenschaften des Sandwichs für unterschiedliche Anwendungen eingestellt werden, wobei generell eine hohe Steifigkeit und ein großer Verlustfaktor anzustreben sind. Es bieten sich für akustisch dämmende Sandwichelemente vielfältige Einsatzmöglichkeiten unter anderem in der Automobilindustrie. Als Beispiele seien Stoßfänger, Dachhimmel, Türverkleidungen oder auch Gerätegehäuse für Computer und Lüfter sowie im Bauwesen etwa Laminatböden genannt.
Fruhmann, M.
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Different implementations of a model for subjective duration [DAGA 2002 (Bochum)]
H. Fastl, R. Büeler and M. Fruhmann
[A]
The perceived duration of short sounds or pauses can differ considerably from their physical duration. For example, a sound burst of 100 ms duration can elicit the s a m e subjective duration as a pause of 380 ms. Hence, a factor of 1.0 in the subjective domain corresponds to a factor 3.8 in the physical domain. A model based on temporal masking patterns has been proposed (Fastl, ACUSTICA 32, 1975), which can account for the effects of subjective duration. In this paper, different simulations of temporal masking patterns are tested in view of their ability to predict subjective duration of sound bursts as well as pauses.
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Zur Ausgeprägtheit der Tonhöhe bei Wiederholungsrauschen [DAGA 2002 (Bochum)]
M. Fruhmann and H. Fastl
[A]
Rauschsignale, die mehrfach verzögert und zu sich selbst addiert werden, können eine Tonhöhenempfindung erzeugen. Diese lässt sich mit Hilfe eines Sinustons beschreiben, dessen Frequenz etwa dem Kehrwert der Verzögerungszeit entspricht. Die als Wiederholungsrauschen bzw. Iterated Rippled Noise (IRN) bezeichneten Schalle wurden bezüglich der Ausgeprägtheit ihrer Tonhöhe mit AABB-Rauschen verglichen. Dabei handelt es sich um Schalle, die aus Paaren wiederholter Segmente eines Rauschsignals zusammengesetzt sind. Parameter der Schalle waren die Verzögerungszeit bzw. die Segmentlänge, sowie die Mittenfrequenz einer Bandpassfilterung fester physikalischer Bandbreite. Die Zahl der Iterationen n = 16 sowie der Verstärkungsfaktor im Rückkopplungszweig des IRN g = 1 wurden konstant gehalten. Für den Vergleich wurde eine Größenschätzung mit Ankerschall durchgeführt, bei der jeweils Verzögerung und Mittenfrequenz von Anker- und Testschall übereinstimmten. Die Reproduzierbarkeit wurde durch Vertauschen von Anker- und Testschall überprüft. Die Ergebnisse aus Hin- und Rückversuch sind bei Anwendung des Spearmanschen Rang-Korrelationskoeffizienten auf einem Signifikanzniveau von 0.1% positiv korreliert. Es zeigte sich, dass mit größeren Verzögerungszeiten, und damit sinkender wahrgenommener Tonhöhe, die festgestellten Unterschiede zwischen den verwendeten Schallen kleiner werden. Erhöht man die Mittenfrequenz des Bandpasses, so verringert sich der Unterschied zwischen IRN- und AABB-Rauschen ebenfalls, was sich in einer um den Referenzwert angesiedelten relativen Ausgeprägtheit der Tonhöhe widerspiegelt.
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Zum Einfluss von Innenohrschwerhörigkeit auf die Lautheitssummation [DAGA 2003 (Aachen)]
M. Fruhmann, J. Chalupper and H. Fastl
[A]
Die Auswirkungen von Schwerhörigkeit spiegeln sich nicht nur in einer erhöhten Ruhehörschwelle wider, sondern auch in einer Veränderung weiterer psychoakustischer Größen. Neben einer steileren Pegel-Lautheitsfunktion (Rekruitment) und einer zum Normalhörenden veränderten zeitlichen Auflösung, verringert sich bei Vorhandensein einer Innenohrschwerhörigkeit zudem das Frequenzauflösungsvermögen des Gehörs. Deshalb fällt die Lautheitssummation, also das Ansteigen der wahrgenommenen Lautheit bei spektraler Verbreiterung des dargebotenen Schalls, bei hörgeschädigten Personen wesentlich geringer aus als bei Normalhörenden. Die Veränderung der spektralen Lautheitssummation wurde an 8 Normal- und 7 Schwerhörenden Probanden untersucht. Dabei wurden mit Hilfe eines adaptiven 2-AFC Verfahrens Schmalbandrauschen um eine Mittenfrequenz von 2 kHz mit verschiedenen Bandbreiten auf gleiche wahrgenommene Lautheit eingeregelt. Um eine mögliche Abhängigkeit von der Schalldauer zu erfassen, wurden Schalldauern von 10 msec und 1 sec verwendet. Mit dem Dynamic Loudness Modell (DLM) nach Chalupper wurde versucht, die ermittelten Versuchsdaten zu diesem Effekt für Normal- und Schwerhörende nachzuvollziehen. Im Rahmen des Vortrags werden sowohl die gewonnenen Daten als auch die Ergebnisse der Berechnungen vorgestellt und diskutiert.
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Is the Railway Bonus influenced by the Directions of the Sound Sources? [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
H. Fastl, M. Fruhmann and S. Ache
[A]
At same energy equivalent A-weighted level LAeq, rail noise usually is judged less annoying than road
noise. This effect is called railway bonus. On the other hand, at same
LAeq aircraft noise frequently is judged more annoying than road noise,
an effect termed aircraft malus. As one reason for the aircraft malus it
is often assumed that sounds which come from above might be particularly
frightening. When accepting this argument it should be possible to
reduce the railway bonus by presenting the road noise in front of the
subjects, but the rail noise above them. Results of related experiments
with original as well as 'neutralized' sounds are presented and
discussed.
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On the pitch strength of harmonic complex tones and comb-filter noises [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Fruhmann
[A]
Combfilter-Noises, produced e.g. by filtering white noise by of a series of FIR-filters, evoke harmonic spectra. Characteristic features for these sounds are the delay time and damping factor used for the delay branch and also the number of filtersteps used to generate the signal. The perceived pitch is comparable to the pitch of a harmonic complex tone with components at multiples of the inverted delay time of the FIR-filter.
The pitch strength of these sounds is very much depending on the number of filtersteps (iterations) used in the generation process. Combfilter noise produced by only one filterstep evokes a very weak peak and thus a very low pitch strength. Using one and the same filter several times, a so called iterated rippled noise (IRN) is produced, and its pitch strength grows with an increasing number of iterations.
In listening experiments, the pitch strength of iterated rippled noises and harmonic complex tones was compared using the method of magnitute estimation with an anchorsound. The experimental results show an expected dependency on the number of iterations. Additionally a strong dependency of the results on the used delay time (2, 4 and 8 msec corresponding to 500, 250 and 125 Hz) was found.
In the talk, the experimental results are presented. Additionally, the reasons for the dependencies of the present data are discussed in the context of pitch strength data from the literature.
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On the pitch strength of harmonic complex tones [DAGA 2005 (München)]
M. Fruhmann and F. Kluiber
[A]
The pitch of harmonic complex tones is closely related to the included
fundamental frequency. By removing this fundamental frequency or even more lower harmonics, a virtual pitch or residue pitch is evoked which is close to the original pitch. Additional virtual pitches are evoked leading to so-called octave confusions if subjects are asked to specify the perceived pitch height. These confusions can be explained by the weaker pitch strength of the sounds due to the described modifications.
Therefore, pitch strength strongly depends on the spectral composition of a tested sound. For example, a single sinusoid always evokes the strongest pitch strength whereas the pitch strength of harmonic complex tones decreases with rising number of harmonics.
In the talk, results of several psychoacoustic experiments investigating the dependency of pitch strength on parameters like the number of harmonics, number of removed harmonics and spectral attenuation are presented.
Using Terhardt's model of virtual pitch and the concept of 'pitch salience' it is tried to reproduce the results found. As 'pitch salience' is a measure not identical to 'pitch strength' several changes had to be done to the underlying algorithms in order to adapt the calculations to the experimental results. The resulting model for the pitch strength of sounds with discrete spectra is validated using data from the literature. Additionally its capabilities to predict the pitch strength of sounds with continuous spectra are discussed.
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Ein Algorithmus zur Beschreibung der Ausgeprägtheit der Tonhöhe in Theorie und Praxis [DAGA 2006 (Braunschweig)]
M. Fruhmann
[A]
Die psychoakustische Größe 'Ausgeprägtheit der Tonhöhe' beschreibt die Deutlichkeit der nominellen Tonhöhe von Schallen im Sinne einer Sinus-Ähnlichkeit. Reine Sinustöne besitzen also die stärkste Ausgeprägtheit der Tonhöhe, wohingegen harmonisch komplexe Töne und rauschhafte Signale eine schwächere Ausgeprägtheit der Tonhöhe hervorrufen.
Basierend auf Ergebnissen zahlreicher Untersuchungen wird ein Algorithmus vorgestellt, der ausgehend von Lautheits-Tonheits-Zeitmustern eine entsprechende Berechnung vornimmt. Dabei werden sowohl spektrale als auch virtuelle Tonhöhen in die Berechnung miteinbezogen und die berechneten Muster geeignet zueinander gewichtet.
Als praktische Anwendung läßt sich die Ausgeprägtheit der Tonhöhe zur Geräuschbeurteilung heranziehen. Etablierte Methoden auf Basis physikalischer Messungen, z.B. beschrieben in DIN 45 681, sind zwar in der Lage einzelne tonale Komponenten innerhalb eines Geräuschs zu bewerten, die perzeptive Wirkung insbesondere des (harmonischen) Zusammenklingens mehrerer Teiltöne kann somit jedoch nicht oder nur unvollständig nachvollzogen werden. Hier bietet sich die Ausgeprägtheit der Tonhöhe als Bewertungskriterium an um die tatsächliche Wahrnehmung adäquat zu beschreiben.
Im Vortrag werden anhand von Hörbeispielen sowie Versuchs- und Simulationsergebnissen die Möglichkeiten und Anwendungen des aktuellen Berechnungsverfahrens der Ausgeprägtheit der Tonhöhe aufgezeigt.
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Psychoakustische Untersuchungen zu Inharmonizitäten von Gitarrensaiten [DAGA 2006 (Braunschweig)]
F. Völk, H. Fastl, M. Fruhmann and S. Kerber
[A]
Gitarrenklänge weisen leicht inharmonische Spektren auf. In diesem
Beitrag wird dargestellt, welche Unterschiede zwischen rein harmonischen
und leicht inharmonischen Gitarrenklängen wahrnehmbar sind, und ob
Präferenzen auftreten. Zunächst wurden sowohl rein harmonische als auch
leicht inharmonische Gitarrenklänge mittels MATLAB synthetisiert. In
psychoakustischen Experimenten wurde dann ermittelt, dass
1)Gitarrenklänge mit harmonischen bzw. inharmonischen Spektren
unterschieden werden können,
2)Bei inharmonischen Gitarrenklängen die zugehörigen Schwebungen in der
Regel erkannt werden,
3) Kurze Melodien aus inharmonischem Tonmaterial etwas bevorzugt werden,
insbesondere von Musikern, die selbst ein Saiteninstrument spielen,
4)Harmonische und leicht inharmonische Gitarrenklänge die gleiche
Tonhöhe hervorrufen.
Die Ergebnisse werden im Poster visuell dargestellt sowie über Kopfhörer
hörbar gemacht.
Fuchs, H.
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Zusammenhang zwischen Erschütterungs- und Schallimmissionen bei Gewinnsprengungen der Naturstein-Industrie [DAGA 2002 (Bochum)]
M. Klemenz and H. Fuchs
[A]
Betriebe der Naturstein-Industrie sind oft in hohem Maße mit Anwohnerbeschwerden konfrontiert. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurden die Ursachen für diese Belästigung im Detail untersucht. Insbesondere sollten Erschütterungs- und Schallimmissionen getrennt betrachtet und hinsichtlich ihrer hervorgerufenen Reaktionen bewertet werden. Zur Annäherung an diese Frage wurden einerseits in verschiedenen betroffenen Häusern die dortigen Immissionen gemessen und mit den einschlägigen Grenzwerten verglichen. Die Schallsignale wurden anhand psychoakustischer Größen ausgewertet; ebenso wurden Lästigkeitsunterschiede anhand eines Hörversuchs bestimmt. Die gewonnenen Erkenntnisse lassen sich mit Daten aus einer Anwohnerbefragung vergleichen. Es zeigt sich, dass aufgrund von tektonischen und topografischen Parametern relativ unterschiedliche Ausbreitungswege dominieren. Schallimmissionen können sowohl ''primäre'' Anteile (Luftschallübertragung von Detonation, Entweichen von Gasen, Zusammenstoßen von Steinen) als auch ''sekundäre'' Anteile (Körperschallausbreitung, Vibrationen am Immissionsort) enthalten und zu unterschiedlichen Reaktionen führen.
Fuchs, H.V.
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Relevance and treatment of the low frequency domain in room acoustics [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
H.V. Fuchs and F. Zickmantel
[A]
Noise in schools, open-plan offices and other communication areas is predomi-nantly self-generated by the respective users. The lack of sound absorption in traditionally furnished classrooms or modern office environments forces all oc-cupants to raise their voices, as soon as the necessary communications among them and on the phone sets in. Conventional damping at mid- and high-frequencies by absorptive ceilings, carpets, curtains, claddings, sails and furni-ture may reduce the detrimental effect of the room on speech intelligibility and the resulting noise amplification. Current research and consultant activities at IBP have revealed, however, that novel low-frequency and broadband absorber modules can tackle the problem more efficiently at its roots. Examples show surprising improvements of acoustic comfort in rooms where mid- and high-frequency absorption measures had failed or were impracticable for one reason or another.
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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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On the use of micro-perforated sails in assembly rooms [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
R. Wack and H.V. Fuchs
[A]
Nowadays trends in architecture create buildings which exhibit a higher ratio than in the past of reflecting surfaces which cannot be used for acoustic design purposes. Such surfaces are for example: transparent fronts and walls or ther-mal-active concrete ceilings. In order to achieve a reasonable acoustic comfort in these buildings, a transparent absorber often is needed. Micro-perforated transparent sails have proven very useful to realise an acoustic design in aforementioned rooms. Results of several successfully completed projects are discussed, among them the ''Schlüterhof'' in the Deutsches Historisches Mu-seum, Berlin.
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Supplementary acoustic measures in the conference centre of the Federal Ministry of Economy and Labour [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Leistner and H.V. Fuchs
[A]
The great hall in the main building of the former Kaiser Wilhelm Akademie, to-day's Federal Ministry of Economics and Labour, had been reconstructed and converted into a congress centre. During this process, only little attention had been paid to room acoustic design. Consequently, vehement complaints arose about the poor speech intelligibility. Adequate room acoustic conditions were obtained by the additional installation of highly effective low-frequency and broadband absorbers of a novel construction.
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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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Broadband compact absorbers for anechoic linings [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
H.V. Fuchs, Z. Xueqin and G. Babuke
[A]
Freefield rooms are normally equipped with voluminous porous or fibrous wedges the depth of which corresponds to a quarter of a wave length of the lowest frequency to be measured. When such passive absorbers are intelli-gently combined with reactive/resonant panel absorbers, anechoic linings be-come possible, which may save valuable space and provide a smooth and re-sistive surface. When measurements are to be performed in third-octave bands, down to 50 Hz, a lining thickness of 250 mm is required. For narrow-band analyses down to 100 Hz the surface facing the source must be corrugated in a specific manner increasing the total thickness to 620 mm. For aeroacoustic wind tunnels and a large number of test beds at six automobile manufacturers and several component suppliers have been equipped with the new anechoic linings with excellent results.
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Zur Lösung akustischer Probleme bei den tiefen Frequenzen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
H.V. Fuchs and Z. Xueqin
[A]
Die Lärmbekämpfung an technischen Quellen und auf dem Ausbreitungsweg des Schalls zum jeweiligen Immissionsort gelingt bei hohen und mittleren Frequenzen relativ leicht z.B. mit porösen/faserigen Schallabsorbern, -dämpfern und -schirmen sowie schweren oder mehrschaligen Trennelementen. Dagegen fällt es oft schwer, die entsprechende Aufgabe bei tiefen Frequenzen (etwa unter 250 oder 125 Hz) zu lösen. In den letzten Jahren wurden Tiefen-Schlucker entwickelt, die ihre breitbandige Wirkung auf engstem Raum entfalten. Mit neuen marktgerechten Varianten lassen sich jetzt vielfältige Probleme des Schallschutzes und der akustischen Behaglichkeit auch unter besonders beengten Verhältnissen (z.B. in engen Kanälen und kleinen oder flachen Räumen) besser lösen. Mit praktischen Anwendungen in konkreten Beispielen werden innovative Möglichkeiten der Lärmminderung aufgezeigt, insbesondere für kommunikationsintensiv genutzte Räume im Schulungs- und Dienstleistungsbereich.
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Schallschutz-Maßnahmen an Musiker-Arbeitsplätzen [DAGA 2008 (Dresden)]
H.V. Fuchs
[A]
Die EU-Richtlinie 2003/10/EG hat neue Maßstäbe für den Schallschutz an Arbeitsplätzen gesetzt. Nach fünfjähriger ''Schonfrist'' treten 2008 mit einer Verordnung, welche die UVV ''Lärm'' aktualisiert, schärfere Grenzwerte auch für Schallbelastungen professioneller Musiker in Kraft. Arbeitgeber und Arbeitnehmer stehen aber in diesem besonders sensiblen Bereich - anders als in der gewerblichen Wirtschaft - vor einem scheinbar unauflösbaren Dilemma: Einerseits erscheint eine Minderung der Schall-Emissionen um die tatsächlich notwendigen 5 bis 10 dB (an den Quellen selbst!) im Hinblick auf das von den Künstlern angestrebte und von ihren Zuhörern erwartete Klangerlebnis geradezu widersinnig und kontraproduktiv. Andererseits sträubt sich die Mehrzahl der betroffenen Akteure mit einleuchtender Begründung gegen das Tragen von persönlichem Gehörschutz während der die Lärmdosis wesentlich bestimmenden Dienste im Orchester. Auch organisatorische und konventionelle Schall abschirmende und dämpfende Maßnahmen können das Problem aber nicht nachhaltig lösen. Es wird deshalb ein bereits vielfach bewährtes alternatives raumakustisches Konzept vorgeschlagen, welches den umgebenden Raum (Orchestergraben oder -probesaal; Unterrichts- oder Stimmzimmer) breitbandig, besonders zu tiefen Frequenzen hin, bedämpft. Dies schafft eine höhere akustische Transparenz, die besseres Ensemblespiel mit weniger Kraftaufwand ermöglicht und - bei entsprechend rücksichtsvoller Intonation aller Musiker und verantwortungsvollem Dirigat, insbesondere während der Probenarbeit - die erforderliche Pegelminderung realisierbar macht, ohne das künstlerische Ergebnis zu schmälern.
Fuchs, S.
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Physiological investigations of fundamental frequency control in German
P. Hoole, S. Fuchs, D. Pape, K. Honda and E. Murano
[A]
Many investigations have established the importance of the cricothyroid muscle in the control of F0 in speech. However, the physiological foundations of some segmental perturbations of F0 are still not well understood. Here, we consider two specific areas. (1) F0 is generally higher following voiceless than voiced consonants. However, it is still not clear whether this is simply a side-effect of using the cricothyroid to stretch the vocal folds as a mechanism to inhibit voicing, whether speakers actually plan to raise F0 to enhance the voicing distinction, or whether aerodynamic effects are also involved. Results for (to date) three speakers showed consistently higher cricothyroid activity for voiceless consonants. However, its timing suggested that it might not be just to suppress voicing, but could also actively enhance F0 differences on adjacent vowels. (2) Vowel intrinsic pitch. One quite consistent but puzzling finding is that German lax vowels have a higher intrinsic pitch than biomechanical explanations for intrinsic pitch would predict (tongue fronting/raising acts via the hyoid bone to alter the tension of the vocal folds). Front lax vowels have much lower and less fronted tongue position but not consistently lower F0 than their tense counterparts. This suggests that F0 may be actively raised by cricothryroid activity for the lax vowels. Some evidence for this was found. The results of both areas will be discussed with respect to their implications for German word prosody.
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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.
Fuder, G.
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Sprachverständlichkeit in Schulen bei Hörminderung [DAGA 2003 (Aachen)]
V. Bormann, R. Heinecke-Schmitt and G. Fuder
[A]
Eine ganzheitliche ergonomische Gestaltung von Unterrichtsräumen unter Beachtung von kombinierten Effekten zwischen den arbeitshygienischen Faktoren wie Schall, Beleuchtung, Luftschadstoffe usw. fördert die Schaffung gesundheitserhaltender sowie leistungs- und persönlichkeitsförderlicher Umgebungsbedingungen für die Schüler. Weltweit wird über eine schlechte Sprachverständlichkeit in Unterrichtsstätten geklagt. So z.B. wird aus den USA über viele Klassenräume berichtet, in denen die Sprachverständlichkeit selbst bei Normalhörenden nur bei 75 % und darunter lag. Vielfach beobachtete zu hohe Nachhallzeiten des Raumes ebenso wie zu hohe Hintergrundgeräuschpegel, verursacht durch die Schüler selbst, durch audiovisuelle Unterrichtsmittel, Gebäudetechnik, Verkehrslärm, Geräusche aus Nachbarräumen usw., können die Sprachverständlichkeit und somit die Effektivität des Unterrichts erheblich verschlechtern. Mehr noch als bei Normalhörenden hat bei Personen mit Hörschäden und mit Hörgeräteversorgung eine zu lange Nachhallzeit großen nachteiligen Einfluss auf die Sprachverständlichkeit. Ein zu hoher Anteil von Seitenreflexionen kann bei ihnen erheblich die Quellenortung und damit die Sprachverständlichkeit erschweren. Verfahren zur Vorausberechnung der akustischen Gesamtsituation des Raumes im Zusammenhang mit Modellen zur Vorhersage der Sprachverständlichkeit, die auch im Falle von Hörbeeinträchtigungen hinreichend geeignet sind, sollten unumgängliches Mittel bei der Planung von Klassenräumen sein. Mit raumakustischen und unterrichtsorganisatorischen Maßnahmen sowie mit einer Anpassung der Pädagogen, insbesondere ihrer Sprechweise, an die Situation im Umgang mit hörbeeinträchtigten Schülern, kann eine Verbesserung der Sprachverständlichkeit erzielt werden.
Fügmann, A.
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Schlanke Deckenauflagen für die Altbausanierung [DAGA 2008 (Dresden)]
L. Weber and A. Fügmann
[A]
Bei der akustischen Sanierung bestehender Bauten ist man bestrebt, die vorhandene Raumhöhe zu erhalten. Aus diesem Grund werden in zunehmendem Maße schlanke Deckenauflagen - d. h. Trockenestriche aus Holz- oder Gipsfaserplatten mit reduzierter Bauhöhe - eingesetzt. Die Dicke der Dämmschicht beträgt bei derartigen Konstruktionen oft nur wenige Millimeter. Ähnliche Verhältnisse findet man auch bei den weit verbreiteten Systemen zur schwimmenden Verlegung von Laminat und Parkett (sogenannte Klicksysteme). Die herkömmliche Unterscheidung zwischen schwimmenden Estrichen in Nassbauweise einerseits und weichen Bodenbelägen (z. B. Teppichböden oder PVC-Belägen) andererseits ist daher nicht mehr länger gültig. Schlanke Deckenauflagen haben sich als neue kostengünstige Bauweise etabliert und nehmen eine Zwischenstellung zwischen den oben erwähnten klassischen Konstruktionen ein.
Trotz ihrer zunehmenden Verbreitung wurden die akustischen Eigenschaften von schlanken Deckenauflagen bislang nur wenig untersucht. Es wird über die Ergebnisse eines zu diesem Thema durchgeführten Forschungsvorhabens berichtet. Die Untersuchungen erbrachten zum Teil überraschende Ergebnisse, die mit den üblicherweise verwendeten Masse-Feder-Modellen nicht ohne weiteres erklärbar sind. Es wurden u. a. verschiedenartige Dämmstoffe sowie die Wirkung von Körperschallbrücken und lokalen Lasten betrachtet. Die Messungen fanden sowohl auf Holzbalken- als auch auf Massivdecken statt.
Füldner, M.
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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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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.
Füllgrabe, C.
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Perception of the envelope beat rate of inharmonic, complex temporal envelopes
C. Füllgrabe and C. Lorenzi
[A]
Listeners can detect slow, sinusoidal variations in the depth of sinusoidally amplitude-modulated (SAM) stimuli. Here, the SAM stimulus of rate fm acts as a carrier (or '1st-order') SAM, and the slow variation in depth of rate fm' - referred to as '2nd-order' SAM - corresponds to a beat in the temporal envelope (Lorenzi et al., 2001). Recent studies have suggested that 2nd-order SAM detection is mediated by the detection of a modulation distortion product at fm'. This suggestion was tested by transposing to the temporal-envelope domain the paradigm used by Schouten et al. (1962) to study the perceived pitch of inharmonic SAM tones. In the present study, listeners were asked to estimate the 2nd-order rate evoked by a 2nd-order SAM white noise using an adjustment procedure. The 2nd-order rate fm' was fixed at 5 Hz. The 1st-order rate fm corresponded to 15, 20, 35, or 60 Hz (i.e. the 3rd, 4th, 7th, or 12th harmonic of fm'), or was shifted in frequency by df (ranging from -/+ 25-100 % of fm') relative to these frequencies, making the complex envelope inharmonic. The data indicate that the perceived 2nd-order rate is mainly shifted at the lowest 1st-order rates, contradicting the notion that listeners use only a distortion product when perceiving 2nd-order SAM rate. However, the observed shifts were smaller than what would be predicted if the perceived 2nd-order rate were entirely based on the 1st-order envelope periodicity. The results are discussed in light of the model developed by Ewert et al. (2002).
Fürst, P.
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Erfahrungen eines kleinen Ingenieurbüros mit der DIN EN ISO/IEC 17025 [DAGA 2005 (München)]
W. Böhm and P. Fürst
[A]
Für die Akkreditierung von zugelassenen Messstellen nach §§ 26/28 BImSchG wird in einigen Bundesländern ein Qualitätssicherungssystem nach IEC 17025 verlangt. Ein vom LAI vorgeschlagenes Muster war nicht hilfreich, weshalb ein externer Berater hinzugezogen wurde. Trotzdem ist der Aufwand erheblich, um die ''Prüfanweisungen'' etc. zu schreiben. Hinzuweisen ist auf den Widerspruch, dass in einem Ingenieurbüro jeder Mitarbeiter autarke Messungen mit allem Hintergrund des Fachwissen ausführen muss, während die Prüfanweisung (''Gerät einschalten, dann...'') wohl eher nicht für einen Akustikingenieur gedacht ist. Es wird vorgestellt, welchen Umfang nach unserer praktischen Erfahrung Arbeitsanweisungen und Büroorganisation haben sollten.
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Straßenbahn - Längenbezogener Schallleistungspegel [DAGA 2007 (Stuttgart)]
P. Fürst
[A]
In Anwendung der EU-Umgebungslärmrichtlinie 2002/49/EG vom 25. Juni 2002 sind strate-gische Lärmkarten zu erstellen. In der EU 2002/49/EG wird die Berechnung der Schallemis-sion des Schienenverkehrs nach der ''Reken- en Meetvorschrift Railverkeerslawaai '96, Mi-nisterie Volkshuisvesting, Ruimtelijke Ordening en Milieubeheer, 20 november 1999''. Darin wird der normierte längenbezogene Schallleistungspegel als Schallemissionsgröße angege-ben.
Wegen der unterschiedlichen Auswertemethode zu den bisherigen Vorschriften (Schall 03, VBUSch, DIN 45 6337) lässt sich der maximale Vorbeifahrpegel (z.B. bei 40 km/h in 7,5 m Entfernung) nicht oder nur Abschätzungsweise in einen längenbezogenen Schallleistungs-pegel in Terzen umrechnen. Die langjährig ermittelten Ergebnisse an Dresdner Straßenbah-nen wurden in Vorbereitung für die Neuerstellung der Schall 03 erneut ausgewertet und aus den Messergebnissen der längenbezogene und normierte längenbezogene Schallleistungs-pegel ermittelt. Dabei wurden zwei Typen Niederflurfahrzeuge auf vier verschiedenen Ober-bauarten ausgewertet. Vergleichsweise werden die bekannten Daten des maximalen Schall-druckpegels mitgeteilt.
Im Vortrag werden Mess- und Berechnungsergebnisse in Abhängigkeit von Fahrzeugtypen, Oberbauarten (Feste Fahrbahn, Offenes Querschwellengleis, eingedecktes Querschwellen-gleis und Rasengleis) sowie der Fahrgeschwindigkeit von 20 - 60 km/h dargestellt. Es zeigt sich, dass der normierte längenbezogene Schallleistungspegel mit deutlich höherem mess-technischen und rechnerischen Aufwand ermittelt werden muss.
Fürtjes, T.
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Versuchsanordnung zur Erzeugung von Stimmsignalen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
T. Fürtjes, T. Frauenrath and M. Kob
[A]
Im Bereich der Lehre ist es wünschenswert, den Interessenten anschaulich den komplexen Sachverhalt der menschlichen Stimmgenerierung näher zu bringen. Zur Vokalunterscheidung bei der Stimmbildung des Menschen ist die Vokaltrakteinstellung einer der wichtigsten Parameter um die an den Stimmlippen dynamisch generierte Grundschwingung zu verändern. Die an den Stimmlippen generierte Stimmlippenschwingung bestimmt Grundfrequenz und die Qualität der Stimme. Eine mögliche Beschreibung dieser Stimmlippenschwingung erfolgte z.B. durch A.E. Rosenberg (1970). Er liefert eine mathematische Beschreibung des Signals in Abhängigkeit von der Amplitude, der Frequenz, des Öffnungsquotienten sowie des Geschwindigkeitsquotienten.
In diesem Beitrag werden die Ergebnisse einer Studienarbeit beschreiben, deren Gegenstand es ist, diese Schwingung zu simulieren und mittels Mikrokontroller und Signalprozessor elektrisch zu erzeugen. Eine möglichst flexible Generation der Grundschwingung soll in einem Gerät PC-unabhängig erzeugt werden. Hierdurch ist eine dynamische Änderungsmöglichkeit gegeben, und die Auswirkung des Klangs wird sofort hörbar. Vor der Realisierung in Hardware wurde die Signalerzeugung mit Matlab simuliert.
In der Präsentation erfolgt eine Vorstellung der Ergebnisse, der Computersimulation und des Hardwaremodells. Die Nachbildung verschiedener Stimmsignalqualitäten (behaucht, gepresst etc.) wird demonstriert.
Fütterer, T.
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Raumakustische Probleme und ihre Lösungen beim Umbau der Kongresshalle der Weser-Ems-Halle Oldenburg – Teil 1: Raumakustische Problematik, Aufgabenstellung [DAGA 2000 (Oldenburg)]
H. Winkler and T. Fütterer
[A]
Die 1954 für verschiedenartigste Nutzungen erbaute Weser-Ems-Halle wurde 1995 zu einer modernen Mehrzweckhalle umgestaltet. Dabei sollten vorrangig auch klassische Konzertveranstaltungen möglich sein. Dadurch haben die raumakustischen Kriterien eine wesentlich höhere Bedeutung. Es müssen sowohl die Geometrie und Oberflächengestaltung des Raumes als auch der Einbau eines geeigneten Orchesterpodiums besonders beachtet werden. Die im Raumquerschnitt denkmalgeschützte parabolische Bogenform des Gebäudes, die Vorgaben für die Umgestaltung und die unterschiedlichen Nutzungsarten erschwerten die Realisierung möglicher Lösungen. Besonders schwierig war die Aufhebung der durch die parabolische Deckenform verursachten Schallfokussierungen. Zur Einstellung einer ausreichenden Nachhallzeit im Konzertfall mußte trotz einer vorgegebenen optisch transparente Zwischendecke einerseits das gesamte Raumvolumen uneingeschränkt wirksam sein andererseits mußten energiereiche Anfangsreflexionen entstehen. Die geplanten Lösungen wurden mit Hilfe raumakustischer Messungen am physikalischen Modell überprüft.
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Raumakustische Probleme und ihre Lösungen beim Umbau der Kongresshalle der Weser-Ems-Halle Oldenburg – Teil 2: Durchgeführte Maßnahmen, Ergebnisse [DAGA 2000 (Oldenburg)]
H. Winkler and T. Fütterer
[A]
Der umgebaute Mehrzwecksaal sollte eine hohe Nutzungsvariabilität besitzen. Im folgenden werden die für hochwertige Konzertaufführungen erforderlichen Maßnahmen angegeben. Der kubusähnliche Raum besitzt bei einer Länge von nur noch 42 m, einer Breite für Konzerte von 22 m und einer max. Höhe von 15 m ein Volumen von ca. 13000 m. Mit etwa 1500 Plätzen ergibt sich eine Volumenkennzahl von 8,7 m/Platz. Die aus kreisförmigen Deckenplafonds bestehende Zwischendecke, die sowohl eine ausreichende Transparenz zur akustischen Ankopplung des darüberliegenden Dachraumvolumens gewährleisten müssen als auch die Lenkung energiereicher Anfansreflexionen von der Schallquelle zu den Zuhörern bewirken. Gleichzeitig sind sie auch Streukörper, die eine hohe Schalldiffusität verursachen. Für das Orchester wurde ein Podium mit Hubpodesten, veränderlichen Deckenplafonds und gut schallreflektierenden Begrenzungswänden eingebaut. Nach Fertigstellung des Saales wurden umfangreiche Messungen und subjektive Beurteilungen der akustischen Eigenschaften durchgeführt. Die Eröffnung mit dem Royal Philharmonie Orchestra London unter Lord Yehudi Menuhin war ein großer Erfolg.
Fuhs, S.
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Validierung des Entfernungsgesetzes und Korrektur der Gruppenlaufzeit und des akustischen Zentrums des Lautsprechers im Adrienne-Verfahren [DAGA 2006 (Braunschweig)]
S. Fuhs, R. Höldrich and G. Tomberger
[A]
Das Adrienne-Verfahren zur In-Situ Messung der akustischen Eigenschaften von Materialien war in letzter Zeit viel Kritik ausgesetzt. Eine notwendige Revision soll die Vorteile dieses Messsystems nutzbar machen.
Die Berechnung des Reflexionsindexes im Adrienne-Verfahren beinhaltet eine Multiplikation der Reflexion des Prüfkörpers mit der zugehörigen Schallausbreitungszeit. In dieser notwendigen Korrektur der Ausbreitungsdämpfung muss zusätzlich das zeitliche und örtliche Schallzentrums des Lautsprechers frequenzabhängig berücksichtigt werden, um den Einfluss des Lautsprechers auf das Messergebnis zu reduzieren. Das Problem besteht also darin festzustellen, welche Verzögerung von der örtlichen Verschiebung des akustischen Zentrums stammt und welche Verzögerung der Gruppenlaufzeit des Lautsprechers zuzuschreiben ist.
Des weiteren basiert das Adrienne-Verfahren auf der Ausbreitungsdämpfungstheorie einer idealen Punktschallquelle. Besonders wichtig ist hier das Entfernungsgesetz, demzufolge der Schalldruck umgekehrt proportional zur Entfernung ist. In der Praxis ist der Lautsprecher jedoch keine ideale Punktschallquelle, was hauptsächlich von der Größe des Lautsprechers (Lautsprechermembran), dem Abstand zum Aufpunkt und der Frequenz abhängt. Wird der Lautsprecher in Anlehnung an die Theorie einer Kolbenmembran betrachtet, so ergeben sich Schalldruckschwankungen im Nahfeld des Lautsprechers, die von einer 1/r-Schalldruckabnahme deutlich abweichen. Mikrofon-Lautsprecheranordnungen die außerhalb der Gültigkeit des Entfernungsgesetzes liegen verursachen einen systematischen Messfehler.
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Korrektur der Lautsprecherrichtcharakteristik im Adrienne-Verfahren [DAGA 2006 (Braunschweig)]
S. Fuhs, R. Höldrich and G. Tomberger
[A]
Das Adrienne-Verfahren zur In-Situ Messung der akustischen Eigenschaften von Materialien war in letzter Zeit viel Kritik ausgesetzt. Eine notwendige Revision soll die Vorteile dieses Messsystems nutzbar machen.
Dazu zählt ganz eindeutig der Einfluss der Richtcharakteristik des Lautsprechers auf das Messergebnis. Die Tatsache, dass die vom Mikrofon erfassten Signale unterschiedlichen Abstrahlrichtungen des Lautsprechers entstammen, macht eine Korrektur der Lautsprecherrichtcharakteristik notwendig. Es besteht die Möglichkeit, diese Korrekturfaktoren sowohl vereinfacht für die geometrische Reflexion zwischen Lautsprecher, Materialprobe und Mikrofon, als auch detaillierter, wellentheoretisch für die gesamte Reflexionsfläche mit Kirchhoff-Helmholtz zu berechnen. Die Anwendung der Korrekturfaktoren auf eine glatte Reflexionsfläche bestätigte die Annahme, dass der gemessene Reflexionsgrad der untersuchten Prüfeinrichtung unter Berücksichtigung der Korrektur der Lautsprecherrichtcharakteristik zunimmt. Der geometrische und der wellentheoretische Ansatz der Korrektur liefern ähnliche Ergebnisse, wobei bei Letzterem der Einfluss der Richtcharakteristik in den Randbereichen der Prüffläche deutlich wird. Für Prüfobjekte mit einer strukturierten Oberfläche kann daher aus theoretischen Überlegungen heraus nur der wellentheoretische Ansatz richtige Ergebnisse zur Korrektur der Lautsprecherrichtcharakteristik liefern. Bei Nichtbeachtung der Korrekturfaktoren ergibt sich ein systematischer Fehler, der theoretisch als auch messtechnisch nachvollziehbar ist.
Furjes, A.T.
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Using Auralisation as a Tool for Subjective Evaluation [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A.T. Furjes, E. Arato-Borsi and F. Augusztinovicz
[A]
The set of room acoustical parameters used for qualification still needs
to be investigated from the subjective points of view. Arranging
comparative experiments is hard and time-consuming, both for the subjects
and the researchers. Auralisation can be a tool for supporting these
experiments, since room acoustical models can be varied and calculated
easily. In practice it is hard to find a set of rooms that represent a
given architectural or acoustical tendency (e.g. same shape with different
sizes). The paper gives a short overview of the background of the
experiments, the auralisation system and some results.
Furmann, A.
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Attributes of desirable acoustic environments [DAGA 2002 (Bochum)]
B. Berglund, E. Hojan, A. Furmann and K. Sworek
[A]
The creation of desirable or supportive sound environments should include persons with hearing deficits who constitute a large part of the general population. A desirable acoustic quality indoors may be Characterised perceptually as dull (toneless), warm, mild, spatial, dim, pleasant, uniform, and clear (distinct). A large variation in perception exists for kind of rooms and less so for gender. If social activities of human beings are heard this will induce a positive mood whereas machine-made sounds in isolation make sound environments undesirable.
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Effect of sharpness on subject’s evaluation of loudness [DAGA 2002 (Bochum)]
A. Furmann
[A]
The subjective loudness of the spectrum envelopes of eleven experimental steady state real sounds was evaluated using the psychoacoustics method of adjustments. Subjects were required to match the subjective loudness of each of the experimental spectra to the spectrum envelope of a known white noise. The subjective loudness determinations were compared with loudness calculations according to three models prepared by Stevens, Zwicker and Moore respectively. It was expected that the subjective loudness values would match the predicted loudness from the calculations. For all but some of the sound spectra the subjective and calculated loudness determinations matched. For some of the spectra, however, there was a large difference. In order to explore the reason for the mismatch of the some spectra, Auers' approach to determination of the sharpness of spectra was conducted. It was found that the some mismatched spectra had sharpness indicates larger than other spectra. It was concluded that the sharpness of the sounds was a factor in the subjective determination of loudness. The possibility of the change the subject's estimation of loudness of real steady sounds by the physical measurement has been tested in this paper. The Zwicker's, Steven's and Moore's models of loudness perception have been tested in psychoacoustic experiments adjustment loudness. Loudness of 11 real steady sounds with different envelope of spectrum has been tested. Task of subjects was to equal loudness sounds in pairs. Loudness of the each tested sound was adjustment to loudness of the standard sound. The subjective equal loudness sounds had evaluation loudness by use three models perception of loudness. Results of measurements show that subjective equal loudness sounds with high sharpness had much less loudness evaluated by the physical measurement than standard sound with low sharpness. It show, that about subjective loudness of real sounds decided no only their loudness but their timbre too and especially their sharpness. It means the effect of sharpness on the subjective evaluation loudness of sounds is taken consideration in the models of loudness perception too weak.
Fuß, S.
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Vergleich der akustischen Finite-Elemente-Lösungen zu Eigenwertproblem und Quellproblem mit Raviart-Thomas- sowie Lagrange-Elementen [DAGA 2008 (Dresden)]
S. Fuß, L.M. Hervella-Nieto and S. Marburg
[A]
Die Helmholtz-Gleichung kann sowohl druck- als auch schnellebasiert geschrieben werden. Die Diskretisierung beider Formen ist mit Lagrange-Elementen für den Druck und mit Raviart-Thomas-Elementen (RT) oder Lagrange-Elementen für die Schallschnelle als Potentialgröße möglich. In diesem Beitrag vergleichen die Autoren Lagrange-Elemente 1. Ordnung mit RT-Elementen 0. und 1. Ordnung an zwei-dimensionalen Beispielen bezüglich der Qualität der Eigenwertlösung und der Lösung mit Schallquellen. Es wird unter anderem gezeigt, dass sich Lagrange-Elemente wegen auftretender Scheinmoden nicht für die schnellebasierte Rechnung eignen. Dagegen liefern RT-Elemente (schnellebasierte FEM) wesentlich genauere Eigenwerte als Lagrange-Elemente (schalldruckbasierte FEM) bei gleicher Netzfeinheit.
Fyhri, A.
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Changes in the Sound- and Urbscape following Traffic changes in Oslo East [DAGA 2000 (Oldenburg)]
R. Klaeboe, M. Kolbenstvedt and A. Fyhri
[A]
Der ständig zunehmende Strassenverkehr, der die Kapazität der Strassen weit überstieg und die Grenzen der Belastungen der Anwohner durch Abgase, Staub und Lärm überstieg, machte im Jahre 1987 erhebliche Änderungen im Strassensystem des östlichen Stadtteils von Oslo notwendig. Durch umfangreiche bauliche Veränderungen der Strassen selbst und durch Tunnelanlagen (drei Stufenplan) sind signifikante Veränderungen der Klang- und Stadtlandschaft entstanden, welche mit Hilfe von vier Umweltunter-suchungen evaluiert wurden. In den Untersuchungen, die sich insgesamt über zehn Jahre hinzogen, wurde ein standardisierter Fragebogen eingesetzt, der nicht nur die Gestörtheit durch Strassenverkehrslärm erhoben hat, sondern auch die Belastung durch andere wahrnehmbare Faktoren der Verkehrsbelastung, wie Abgas- und Staubbelastung, Risiko- und Sicherheitsaspekte des Verkehrs, Attraktivität und Ästhetik des Wohnumfeldes konzeptionell einbezog. Die Wohnungen der Probanden wurden mit Hilfe einer digitalen Stadtkarte geographisch verortet. Diesen Wohnungen wurden verschiedene Kennwerte der objektiven Abgas- und Lärm-belastungen - welche mit Hilfe von Modellen berechnet wurden - zugeordnet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Verkehrsberuhigung nicht nur die Lärmbelastung der Probanden ändert, sondern auch die Klanglandschaft, die Bedrohung durch den Verkehr und die Abgasbelastung des Wohnumfeldes. Eine Wohnung mit gegebener Lärmbelastung ist in der Nachher-Situation mit einer ganz anderen Klang- und Stadtlandschaft verknüpft als in der Vorher-Situation. Die Verbesserung der Umweltsituation bewirkt aber auch weitere dynamische Stadtprozesse. Neue Gebäude, Renovierung von Altbauten und die ästhetische Umgestaltung des Wohnumfeldes sind indirekte Folgen der reduzierten Verkehrsbelastung. Die Ergebnisse der Umweltbelastungen, ihrer Veränderungen und deren ganzheitliche Wirkungen werden mit Hilfe des geo-graphischen Informationssystems (GIS) dargestellt.
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