Autorenverzeichnis

Abel, M.

• Comparison of measurements on a simplified piano model with a condenser microphone and a piezoelectric polymer sensor
  M. Kappel, M. Abel und R. Gerhard
[A]

We investigate the sound emitted from the resonance board of a multichord, as a paradigma for piano vibrations. We use two different measurement techniques: (1) thin film sensors made from polyvinylidene fluoride (PVDF), mounted between the multichord bridge and the resonance board, and (2) condensor microphones for airborne sound. The usability of the piezoelectric polymer as calibrated acoustical sensor was tested and characterized with respect to different parameters, such as the input pressure, the force amplitude, the long term stability and the frequency response. The parameters were varied in order evaluate the effectivity and the durability of the electro-mechanical transducer. In addition, we placed ribs on the rear side of the resonance board in order to investigate how their number affects the sound radiation. Depending on the rib distance, significant high-frequency reductions of the response spectrum are observed with the peaks from the allowed vibration modes in between.

Abshagen, J.

• Tieffrequente Korrelationsuntersuchungen an Schiffstrukturen bei flächiger Anregung
  J. Abshagen, C. Will und V. Nejedl
[A]

Schiffe sind wegen der Vielzahl von Geräuscherzeugern und Strukturelementen komplexe Schallquellen. Der von einem Schiff ins Wasser emittierte Schall wird unter anderem durch Quellen wie z.B. Pumpen und Motoren, die innerhalb des Schiffes in die Struktur einkoppeln und über die Schiffshülle ins Wasser abstrahlen, erzeugt. Der Korrelation von Körperschall und abgestrahltem Wasserschall kommt daher eine zentrale Bedeutung beim Verständnis des sogenannten Zielpegels eines Schiffes zu. Es werden erste Ergebnisse einer Untersuchung zur tieffrequenten Korrelation von Körperschall und abgestrahltem Wasserschall vorgestellt. Die Untersuchungen wurden mit FS PLANET im Sognefjord, Norwegen, mittels eines frei driftenden Vertikalarrays für die Wasserschallmessungen und verteilter Beschleunigungsaufnehmer im Schiff zur simultanen Messung des Körperschalls durchgeführt. Die tieffrequente Anregung der Schiffsstruktur erfolgte flächig mit einem Lautsprechers, der sich in einer Sektion unterhalb der Wasserlinie befand.

• Strömungsakustisches Experiment zu Wand-Jet-Anregungen
  C. Will, J. Abshagen und G. Pfister
[A]

Um den Einfluss von turbulenten Wasser-Körper-Grenzschichten auf den Wasserschall zu untersuchen, dient ein Experiment in einem Wassertank mit ca. 300 Litern Fassungsvermögen. Untersucht wird der durch einen Wand-Jet induzierte Strömungsschall eines Körpers. Dazu ist es notwendig, die Wandruckschwankungen an der Strukturoberfläche zu messen, den Körperschall der Struktur zu erfassen sowie die Geschwindigkeitskomponenten der Strömung in der Grenzschicht zu bestimmen, um so den strömungsakustischen Eintrag in den gemessenen Wasserschall zu bestimmen. Das Experiment und erste Untersuchungen werden vorgestellt.

Acloque, V.

• Validation of the psychoacoustic infrastructure of a public space in Berlin, based on the concept of soundscape
  V. Acloque und B. Schulte-Fortkamp
[A]

On the occasion of the redevelopment of the public place Nauener Platz in Berlin, an in-depth acoustical study has been made using the concept of soundscape. Six months after the inauguration, an evaluation of the Nauener Platz has been conducted, using the same set of tools: physical measurements, interviews, soundwalk. An overall vision of the public place obtained by interviewing people, who are living here, shows that the new arrangement is well accepted and that the original project reached its main goal: an increased and more secure occupancy by families from the neighborhood. Moreover the soundscape approach enabled to create areas with specific atmospheres for various activities corresponding to the different age-ranges among the population. The acoustical solutions are integrated in the global design, purpose-oriented and locally provide comfort, even so the sound background remains the same. However there are still possible improvements, especially about the sport place, which is a disturbance source for the retired people, and the sound installation in the alley.

Ahnert, W.

• Neue Tools für die raumakustische Simulation
  W. Ahnert, T. Behrens und S. Feistel
[A]

Zur raumakustischen Simulation ist eine Datengrundlage für Absorption- und Streuverhalten verschiedenster Konstruktionen, geometrische Strukturen und Materialien erforderlich. Dabei ist der Absorptionsgrad oft aus Prüfzeugnissen oder der Standard-Literatur zu beschaffen, beim Streugrad (Scattering nach ISO 17497-1) ist dies dagegen weniger der Fall. Dazu sind Tools in Entwicklung, die hinsichtlich Funktion und Wirkungsweise die frequenzabhängige Berechnung von Absorptionsgrad und Streugrad aber auch von komplexen Reflexionsfaktoren und Schalldämmaßen gestattet. Auch wird über ein weiteres Tool berichtet, dass zur Modensimulation kleiner Räume bzw. bei tiefen Frequenzen die komplexe Übertragungsfunktion berechnet.

Ahrens, J.

• Generation of Far-Field Head-Related Transfer Functions using Virtual Sound Field Synthesis
  S. Spors und J. Ahrens
[A]

Head-related transfer functions (HRTFs) capture the acoustic transmission path from an acoustic source to the ears. They are typically measured at a fixed source distance of 2-3 meters. For some applications, far-field HRTFs are of interest which are defined as the transfer function of an impinging plane wave of given incidence angle. It is shown that such HRTFs can be derived by interpreting the measurement setup as virtual sound field synthesis system. The appropriate combination of measured HRTFs using sound field synthesis methods may be employed in order to compute the desired far-field HRTFs. A number of practical issues like spatial sampling and an efficient implementation of the proposed technique based on Wave Field Synthesis are discussed. The results can be beneficial in the binaural auralization of room acoustics captured by (spherical) microphone arrays.

• Über die Streuung im synthetischen Schallfeld
  J. Ahrens und S. Spors
[A]

Verfahren wie die Wellenfeldsynthese oder das Nahfeld-kompensierte Ambisonics höherer Ordnung sind in der Lage, Schallfelder mit steuerbaren physikalischen Eigenschaften in einem ausgedehnten Bereich zu synthetisieren. Dabei bedienen sie sich einer Vielzahl von Sekundärquellen, d.h. Lautsprechern, wobei bei der Berechnung der Ansteuerungssignale Freifeldbedingungen angenommen werden. Der vorliegende Beitrag betrachtet die Störung solcher synthetischer Schallfelder durch unvermeidbare Streukörper wie z.B. dem Hörer selbst und vergleicht die Eigenschaften der gestreuten synthetischen Schallfelder mit jenen gestreuter natürlicher Schallfelder.

Al-Kharabsheh, D.

• Sensitivity Analysis: Fundamental for Multi-Objective Optimization of Natural-Fibre-Reinforced-Plastic Composites.
  D. Al-Kharabsheh, M. Wulkau und S. Langer
[A]

Nowadays market demands on industrial products are very high. Many objective values are required such as weight, thickness and last but not least the acoustical characteristics. Hence the products should be optimized based on the objective values required. This multi-objective optimization requires understanding the dependencies between the optimization objectives, the acoustical and mechanical properties of the used materials, and the production process parameters. Physical models can be used to describe these functional dependencies. The prediction of the optimum range can be supported by the simulation of the dependencies of the material parameters and the optimization objectives with numerical methods like the Finite Element Method. The reliability of the prediction can be improved using more detailed material models. This is accompanied by problem that several material parameters are needed. Hence, these input parameters of the simulation model have to be characterized according to their importance in order to reduce the effort and to improve the level of confidence of the optimization. Identifying the parameters that will be the most influential is done using a sensitivity analysis. Here, the specific importance of sensitivity analysis for Natural-Fiber-Reinforced-Plastic (NFRP) Composites, in particular, is shown.

Alber, T.

• Virtual Acoustic Prototyping for electrical steering systems
  M. Bauer, A. Moorhouse und T. Alber
[A]

In vehicles, the structure-borne sound contributions of many components are of interest. Relatively new kinds of components are electrically powered steering systems, which hence have to be looked at in detail. For ZF Lenksysteme GmbH, an innovative manufacturer of steering systems, it is important to know the sound character of a certain steering system in a vehicle as early as possible in the development process. Therefore, the project 'Virtual Acoustic Prototypes' was initialized to develop a methodology to predict the structure-borne sound, caused by steering systems, in vehicles. Experimental data, gained from test rig and vehicle measurements serve as input quantities. The characterization of the steering system is purely done at a test bench, using the in-situ blocked force method, yielding a characteristic source activity quantity. Subsequently the source activity is virtually transferred to the vehicle interior via in-situ frequency response functions. This approach is closely related to the well known TPA strategy, but extends the source characterization part to a different test bench structure. This methodology is validated via comparison of measured and predicted sound pressure in a vehicle during a steering manoeuvre.

Albrecht, B.

• Optimierung audiovisueller Medien für Hörgeschädigte
  C. Simon, G. Fassio, R. Kühler, B. Albrecht und J. Rennies
[A]

Die Sprachverständlichkeit bei audiovisuellen Medien wie Film und Fernsehen kann durch Schwerhörigkeit, wie sie insbesondere im Alter häufig auftritt, stark eingeschränkt sein. In dieser Studie wird untersucht, inwieweit dieses Problem durch eine auf Altersschwerhörigkeit abgestimmte Tonfassung gelöst werden kann. In einer Vorstudie wird zunächst die Relevanz der mit dem Ton dargebotenen Bildinformation bei der Sprachverständlichkeitsbewertung von audiovisuellem Material für Normalhörende belegt und die weitere Parametrisierung der Hauptstudie entwickelt. In der Hauptstudie wird in zwei Testreihen die Sprachverständlichkeit für kurze Dialogszenen aus Fernsehspielfilmen mit zwölf altersschwerhörigen Probanden gemessen. Die eine Hälfte der Szenen enthält die originale Fernsehtonfassung, die andere enthält eine für Presbyakusispatienten speziell bearbeitete Tonfassung. Um eine Auswertung des heterogenen Audiomaterials trotz der hohen Individualität von Hörschädigungen zu ermöglichen, entsprechen die Probanden einem durch Alter, Reintonaudiogramm und Sprachverständlichkeitsschwelle (Oldenburger Satztest) vordefinierten Profil. Die Testergebnisse belegen eine signifikante Verbesserung der Sprachverständlichkeit durch Anpassung der akustischen Signale. Es erfolgt ein Vergleich mit SII-Berechnungen auf Grundlage des vorgegebenen Reintonaudiogramms.

Algermissen, S.

• Auslegung und experimentelle Vermessung eines aktiven gekrümmten CFK - Paneels
  O. Unruh, M. Misol, T. Haase und S. Algermissen
[A]

Die vorliegende Arbeit stellt aktuelle Ergebnisse der Forschungsaktivitäten des DLR im Bereich ASAC (Active Structural Acoustic Control) an gekrümmten CFK-Strukturen vor. Die Auslegung eines Systems zur Schwingungs- und Lärmreduktion geschieht mit der ASAC-Prozesskette. Die Prozesskette simuliert den vollständigen Übertragungspfad von der Strukturanregung bis hin zur geregelten Schallabstrahlung und beinhaltet neben der optimalen Aktuatorplatzierung auch die experimentelle Umsetzung und Vermessung des aktiven Systems. Ein wichtiger Teil der Optimierung ist die approximative Berechnung der Schallleistung mit dem analytischen Ansatz von Bevan. Dieser Ansatz ermöglicht eine numerisch effiziente Berechnung der aktiven Schallleistung in jedem Schritt der Optimierung auf Basis der Oberflächenschnellen und einer hinsichtlich der Krümmung korrigierten Schallstrahlungsimpedanz. Die Güte der Approximation wird durch eine harmonische Analyse in ANSYS unter Berücksichtigung der Fluid - Struktur - Kopplung quantifiziert. Die numerisch ausgelegte CFK-Struktur wird gefertigt, mit Aktuatorik und Sensorik ausgestattet und in einem Schalltransmissionsprüfstand unter Diffusfeldanregung vibroakustisch vermessen.

Altinsoy, M.E.

• Einfluss der Hörereignisrichtung auf die haptische Schätzung virtueller Längen
  M. Stamm, M.E. Altinsoy und S. Merchel
[A]

Dem haptischen Force-Feedback fällt bei der Interaktion in virtuellen Welten eine zunehmend große Bedeutung zu, denn mit Hilfe der übertragenen Interaktionskräfte können vom Nutzer zahlreiche Aufgaben bewältigt werden. Die Bewältigung der virtuellen Form- und Objekterkennung ist eine solche Aufgabe, bei der Force-Feedback unabdingbar ist. Wichtige Anwendungsmöglichkeiten sind hier im Bereich des medizinischen Trainings und der Teleoperation in der minimal invasiven Chirurgie gegeben. Desweiteren spielt die haptische Modalität eine besondere Rolle für sehbehinderte Menschen, die mit Hilfe von Force-Feedback-Geräten z.B. digital modellierte Grafiken aus Büchern ertasten und somit effektiv über diese Modelle lernen können. Dennoch ist es erstrebenswert, haptisch wiedergegebene Form- oder Objektinformationen (Flächenkrümmungen, Anstiege, Ecken, Kanten, Orientierungen) zusätzlich akustisch zu unterstützen. Auf diese Weise lässt sich das begrenzte haptische Auflösungsvermögen ''erweitern'' und außerdem die Sicherheit des Nutzers bei der virtuellen Interaktion und damit die Qualität der Anwendung erhöhen. Hier soll nun eine akustische Synthesestrategie vorgestellt werden. Diese beruht auf Aufnahmen von Interaktionsgeräuschen unterschiedlicher Abtasthilfen (Finger, starrer Tastfühler, Kugel) mit unterschiedlichen Formen bzw. Geometrien. Aus den Aufnahmen wurden die für die einzelnen Geometrien charakteristischen zeitlichen und spektralen Signaleigenschaften identifiziert. Basierend auf dieser Analyse und den extrahierten dominanten Eigenschaften wurden verschiedene akustische Signale generiert und in einem Pilotversuch evaluiert.

• Charakterisierung und Klassifizierung von Tastengeräuschen
  M.E. Altinsoy und P. Vanselow
[A]

Heutzutage werden Tasten als Bedienelemente in allen Bereichen - von Haushaltgeräten bis zu Fahrzeugen - eingesetzt. Nicht nur Ihre Anwendungshäufigkeit, sondern auch Ihre Funktionen haben sich mit der Zeit vervielfacht. Deswegen spielt die optimale Anpassung an die menschliche Tätigkeit, neben der schlichten Funktionalität, eine große Rolle bei modernen Bedienelementen. In diesem Kontext gewinnt die Qualität der Rückmeldung von Bedienelementen eine große Bedeutung. Bei herkömmlichen Tasten kommen für die Rückmeldung auditive, taktile und visuelle Reize in Frage. Ziel dieser Arbeit ist die Charakterisierung und die Klassifizierung von Tastengeräuschen aus dem Blickwinkel der Nutzer. Dabei stellt sich die Frage, was Probanden überhaupt unter einem optimalen Tastengeräusch oder Tastenfeedback verstehen. In dieser Arbeit werden 16 Tastengeräusche mit einem semantischen Differential beurteilt. Zur Bestimmung der Wahrnehmungsdimensionen wurde eine Faktorenanalyse durchgeführt.

Altmann, L.

• A Novel Framework for Simulation and Auralization of Massive Multichannel Systems
  F. Melchior, L. Altmann, A. Neidhardt, S. Mauer und J.R. Menzinger
[A]

In the current discussion of spatial audio reproduction the number of loudspeakers on the reproduction side is constantly growing. Extensions of the ITU 5.1 up to 22.2 allow such systems to reproduce height information. Recent developments in wave field synthesis and near field compensated higher order Ambisonics also made it possible to use these technologies in practical applications. For the design of such systems the simulation of speaker placements and sound pressure level distribution is state-of-the-art but for the perceptual evaluation the reproduction room cannot be neglected. This paper presents a framework which enables the simulation and dynamic real-time binaural auralization of such systems in different acoustic environments. The reproduction room and the used algorithm can be exchanged independently to evaluate different algorithms and system designs. A complete and smooth workflow is established due to the custom extensions of standard tools for virtual acoustics.

Alzugaray, R.A.

• Force Field Analysis of Vertical Drainage Pipes Excited by Two-Phase Flow
  R.A. Alzugaray und B.A.T. Petersson
[A]

Thin walled cylindrical shells are generic structures found to be present in many engineering applications such as lightweight drainage pipe systems. The vibrational behavior of cylindrical shells has been widely studied for the hollow and fluid-filled case; nevertheless, this analysis needs to be taken further for the case when more than one conveying phase is accounted.

The present work is devoted to the velocity and force field analysis of finite vertical drainage pipes conveying two-phase flow -- air and water -- on route towards a structure-borne sound source characterization. Experimental results and an extended formulation for the order decomposition in the circumferential and axial direction are presented.

Andrä, H.

• Design and Optimization of Multilayered Acoustic Trims
  M. Kabel und H. Andrä
[A]

A numerical method for the optimal choice of material variants and of layer thicknesses is presented, which is used for the design of insulating boards without the usage of any prototypes.

The optimization method consists of three steps: (1) The possible varieties of microstructured materials are analysed by computer simulation on the microscale, i.e. a certain set of boundary value problems is solved on the fully resolved microstructure. A following homogenization procedure computes a characteristic set of effective acoustic material parameters. (2) A database of these precomputed characteristic material parameters is used for the calculation of the rated sound transmission loss (DIN EN ISO 717-1) by means of the transfer matrix method (TMM). (3) The optimization algorithm changes the thickness of the layers in (2) to increase the rated sound transmission loss.

A wide variety of materials can be taken into consideration: fibrous absorbers, open and closed cell foams, viscoelastic solids, porous or viscoelastic composites. For each type of material a specific adequate set of acoustic material parameters is chosen and computed in (1) by using finite volume and finite element schemes.

Anemüller, J.

• Modulation Feature Extraction for Robust Automatic Speech Recognition
  N. Moritz, J. Anemüller und B. Kollmeier
[A]

Today's most commonly used features for automatic speech recognition (ASR), such as the Mel-Frequency Cepstral Coefficients (MFCCs) and Perceptual Linear Predictive analysis (PLPs), use the spectral envelope as the prime carrier of the phonetic identity for the classification process. However, the spectral envelope can easily be disrupted by additive and convolutional noise, whereas human speech perception is much less susceptible by distortions. Perceptual experiments indicate that the auditory system of humans analyzes modulation components of a received speech signal, a process that can be mimicked in signal processing by analyzing longer time trajectories of the spectral envelope. The temporal dynamics of a speech signal, i.e. amplitude modulations, seem to serve more reliable cues for robust speech recognition. In this contribution we provide studies in modulation frequency analysis for an environmental noise robust feature extraction method. Several variants of modulation extraction schemes have been investigated using the Aurora-2 benchmark task and optimization for parameters such as length of temporal analysis window has been performed. Results show that robustness to additive and convolutive noise can be improved by modulation-based features as compared to baseline.

• A hierarchical approach to content-based classification of environmental sounds using a predefined taxonomy
  S. Kortlang, J. Schröder, D. Hollosi, J. Anemüller und B. Kollmeier
[A]

Hierarchical classification schemes (in contrast to the flat or direct approach) usually assume a classification problem to be separable into smaller, independent and in general easier-to-solve tasks.

Motivated by their success in the field of automatic music genre classification and document classification, a hierarchical approach for content-based classification of environmental sounds with a predefined, tree-structured taxonomy is presented in this paper. The environmental sounds are separated into continuos sounds, impacts and harmonic sounds (such as vocalizations or signals). For each node in the tree, an individual gaussian classifier (GMM) is developed and trained with node-specific features. The features for each node and tree level are selected in such a way that the overall error-rate is minimzed.

A first comparison between the classification rates of the hierarchical and the direct approach is made. The results allow an assessment of the usability and limitations of such a system also for other classification scenarios.

• Real-time Room Reverberation Estimation for Online Speech Intelligibility Monitoring
  J. Schröder, J. Rennies, F. Xiong, J. Anemüller und S. Goetze
[A]

Speech intelligibility (SI) is the most important property in human communication. In hands-free telecommunication systems speech intelligibility is often reduced by distortions like ambient noise, reverberation, too low or changing speaker volume. Reverberation which is one factor for an online SI calculation is caused by the reflections of an acoustic signal at objects and walls which diffusely interfere at a receiver. A common measure for reverberation is the reverberation time RT60. It is defined as the decrease of an impulse response by 60 dB. In this paper, we evaluate methods to estimate RT60 from speech signals as described in Schröder et al. (2009) for online monitoring of speech intelligibility in a hands-free video-conference system. The influence of the RT60-estimators on the performance of the speech intelligibility estimation in real environments is presented.

Angster, J.

• Zur physikalischen Erklärung der Klangverschmelzung von Lippenorgelpfeifen
  J. Angster und A. Miklos
[A]

Der Klangreichtum einer Pfeifenorgel entsteht durch die schier unerschöpflichen Kombinationsmöglichkeiten von mehreren Pfeifenbauarten (Registern) mit ganz unterschiedlichen Klangcharakteren, die bei gleichzeitigem Spiel zu einem einheitlichen Gesamtklang ''verschmelzen''. Was bedeutet diese Klangverschmelzung physikalisch und wie funktioniert sie? Verschiedene Aspekte wurden experimentell untersucht, um sich der Antwort auf diese Frage zu nähern. Zunächst wurde die Kopplung zwischen Pfeifen durch die Tonkanzelle eines Schleifladenmodells im reflexionsarmen Raum des Fraunhofer Institut für Bauphysik untersucht. Dann wurde der so genannte ''Mitnahme Effekt'' getestet. Dazu wurden die Veränderungen von Einschwingzeit und Grundfrequenz einer eng mensurierten Salicionalpfeife gemessen, die entweder allein oder gleichzeitig mit einer weit mensurierten und schneller ansprechenden Flöte gespielt wurde.

• Einfluss unterschiedlicher Strömungsbedingungen im Fuß einer Holzpfeife auf deren Klang
  S. Pitsch, A. Miklos und J. Angster
[A]

Im Klang von Lippenorgelpfeifen sind neben dem eigentlichen ''Ton'' auch Strömungsgeräusche hörbar. Deren Anteil ist bei Holzpfeifen deutlich größer als bei Metallpfeifen und kann unter Umständen störend sein. Um den Einfluss unterschiedlicher Strömungsbedingungen im Pfeifenfuß auf das Strömungsgeräusch und den Pfeifenklang untersuchen zu können, wurden für eine offene Holzpfeife mittlerer Größe sechs Fußgeometrien hergestellt. Für jede Variante wurde mit Hilfe eines Hitzdrahtanemometers das Geschwindigkeitsprofil längs der Kernspalte gemessen und der Turbulenzgrad bestimmt. Die Sichtbarmachung der Strömungsverhältnisse in den Pfeifenfußmodellen erfolgte mittels Computersimulation. Für eine akustische Beurteilung wurden schließlich die Schneidentöne, Pfeifenklänge und Einschwingvorgänge aufgezeichnet und analysiert. Es zeigte sich, dass sich mit der Gestaltung der Strömung im Pfeifenfuß durchaus große Unterschiede im Strömungsgeräuschanteil und Teiltonaufbau des Pfeifenklanges erreichen lassen. Die Untersuchungen wurden im Rahmen eines von der EU geförderten Forschungsprojektes durchgeführt (FP7-SME-2007-1, INNOSOUND - 222104).

Appel, C.

• Simulation der Schallentstehung in Klimarohrkomponenten
  C. Appel, M. Siefert und M. Herr
[A]

Ein wichtiger Baustein zur Steigerung des akustischen Passagierkomforts in Luftfahrzeugkabinen ist die Fähigkeit zur Auslegung lärmarmer und effizienter Klimaanlagen. Die Lärmquellen in Kabinenklimaanlagen sind vielfältig. So wird beispielsweise die Luftzufuhr über ein komplexes System aus Krümmern, Querschnittsverengungen und Aufweitungen über die Kabine verteilt. Letztlich erreicht die klimatisierte Luft über den Kabinenluftauslass (KLA) den Passagier. Der KLA verlangsamt dabei den Luftstrom und verteilt ihn sehr gleichmäßig durch ein Lochgitter über die gesamte Breite des Auslasses.

In vorangegangen Arbeiten wurde die Schallerzeugung an unterschiedlichen Klimaanlagenkomponenten wie Rohren und Blenden bereits simuliert und mit experimentellen Daten validiert. In Fortführung dieser Untersuchungen konnte mit dem DLR Code PIANO erstmals für eine generische aber dennoch sehr komplexe KLA Geometrie die Schallerzeugung modelliert werden. Eingesetzt wird hierfür das dreidimensionale stochastische Quellmodell FRPM (Fast Random Particle Mesh Method). Die Modellierung basiert auf RANS Rechungen, welche mit dem inkompressiblen Strömungslöser THETA des DLR erzeugt wurden. Die Schallberechnung wird jeweils separat für einzelne Auslassgittersegmente durchgeführt. Das Paper enthält einen Vergleich der erzielten Simulationsergebnisse mit akustischen Validierungsmessdaten.

Appell, J.-E.

• Hearing-Loss Compensation in a Telephone System
  F. Xiong, D. Schneider, S. Goetze, S. Ewert, T. Rohdenburg und J.-E. Appell
[A]

Hearing deficiencies are amongst the most prevalent disabilities, which severely hinder normal speech communication for hearing impaired persons. Although digital hearing aids have been developed for several years, only the minority of hearing impaired persons use hearing aids due to different reasons. One reason is lack of the convenience for the users particularly for telephone conversations, which is an extremely important aspect of daily communications. To tackle this problem, a personalized and adaptable telephone system incorporating compensation strategies for individual hearing deficiencies is described in this contribution. Multiband dynamic compression is used to compensate for the hearing loss. Ten presets are defined based on ISO7029, as well as the NAL-R and FIG6 formula to specify the gain and compression ratio respectively. The effectiveness of the proposed system is evaluated by hearing aid users who are asked to compare the adjusted telephone system after selecting the preferred preset with a standard telephone system but wearing their own hearing aid. The results show whether the integrated telephone system can improve the perceived sound quality and intelligibility as well as the satisfaction for the hearing-impaired users in this specific listening condition.

• Speech Activity Detection for Activity Monitoring using an Embedded Platform
  S. Wilksen, S. Goetze, D. Hollosi, J.-E. Appell und J. Bitzer
[A]

The discrimination of speech signals against other signals is needed in different scenarios like hands-free communication systems, hearing aids, speech input systems or acoustic monitoring systems. For the latter one ethical issues like privacy protection usually are very important. In particular, speech passages in audio recordings need to be removed instantaneously in a preprocessing stage such that contextual information cannot be accessed at any point of time. Therefore, speech needs to be accurately detected in an audio signal in real-time with a minimum computational delay, without compromising the results for the desired event signals

Motivated by the successful utilization of voice activity detection (VAD) algorithms in information technology, this paper investigates their suitability and performance in monitoring applications under realistic acoustic conditions. We implemented several suitable VAD algorithms on an embedded platform. This was done to evaluate the algorithms according to their CPU and memory consumption and to allow the development of a compact, ambient and economically efficient electronic device.

• Speech / Non-Speech Discrimination for Acoustic Monitoring Considering Privacy Issues
  R. Rehr, S. Goetze, D. Hollosi, J.-E. Appell und J. Bitzer
[A]

A reliable decision if acoustic signals contain speech utterances is important in various signal processing problems, such as noise reduction or acoustic monitoring e.g. in the context of ambient assisted living (AAL) where technical systems are used to unobtrusively support older persons in their daily life. Examples for such systems range from acoustic monitoring of activities of daily living (ADL) to automatic fall detection. Here, ethical issues like privacy protection have to be considered such as deleting contextual information like speech utterance from the data stream.

The goal of this contribution is to find an algorithm, which can safely differentiate between speech and noise events. Since many voice activity detection (VAD) methods often only exploit a single feature within a specialized algorithm, they might be unable to discriminate such events and will erroneously classify all events as speech. Therefore, an approach introduced by Shafiee et al., who used machine learning (ML) based algorithms, is used. We compared the discrimination power of several recently published features. Afterwards the best features are selected and used within an ML framework. The performance of the developed algorithm is compared against various VAD approaches allowing us to present preliminary results of the first experiments.

Aretz, M.

• Assessment of the quality of absorption measurements of inhomogeneous car materials and furniture in a reverberation chamber for room acoustic FE-simulations
  M. Aretz und M. Vorländer
[A]

The quality of room acoustic simulations strongly depends on the quality of the applied boundary data. Additionally, in small rooms where the low frequency sound field is dominated by modal effects classical geometrical acoustics tools need to be extended by wave-based methods such as FEM or BEM. This extension opens the door to the realistic simulation of a whole new range of acoustically interesting small spaces, like car passenger compartments or recoding studios. However, reliable measured boundary conditions for these new rooms rarely exist and existing databases generally only supply absorption data, whereas in wave-based simulations acoustic impedances are needed. Even worse, in the case of materials with an inhomogeneous shape and structure a measurement of the acoustic surface impedance appears barely achievable. In this study we therefore present absorption results obtained in a reverberation chamber for a car dashboard, door panels and a headliner as well as some furniture objects and discuss if suitable surface impedances can be deduced from the measured diffuse field absorption. In order to assess the applicability of the measured data for FE simulations we compare measured and simulated room transfer functions based on different assumptions for the boundary conditions.

Arnold, J.

• Messtechnische Ermittlung von Übertragungsfunktionen in Massivbauten
  J. Arnold, V. Wittstock und O. Kornadt
[A]

Durch die technische Ausstattung von Gebäuden werden Schwingungen in die Gebäudestruktur eingeleitet, die sich zu schutzbedürftigen Räumen ausbreiten können und dort störende Geräusche verursachen. Die Prognose derart verursachter mittlerer Schalldruckpegel in Empfangsräumen ist aus bauaufsichtlicher Sicht erforderlich. Dafür ist neben den Quelleigenschaften (Impedanz und Stärke) sowie den Eigenschaften des Bauteils, an dem die technischen Geräte angekoppelt sind, die Kenntnis der Übertragungsfunktion der Gebäudestruktur von der Anregungsstelle bis zum Empfangsraum erforderlich.

Für die Vorausberechnung der durch die technische Ausstattung erzeugten Pegel steht dem Planer bisher die Normenreihe DIN EN 12354 zur Verfügung. Zur Anwendung der dort aufgeführten Prognoserechnungen ist allerdings eine genaue Kenntnis der Gebäude-Eigenschaften unerlässlich. Im Rahmen einer Studie soll untersucht werden wie stark sich die Übertragungsfunktionen unterschiedlicher Gebäuden, die jedoch einem Bautyp zuzurechnen sind, in Größe und spektraler Zusammensetzung unterscheiden. In dem Vortrag werden erste Messergebnisse hierzu für ein Gebäude in Massivbauweise präsentiert, wobei verschiedene Messmethoden gegenübergestellt werden.

Arzul, C.

• Nutzung numerischer Optimierungsmethoden für die Verbesserung gekoppelter Fluid/Struktur-Analysen von Gesamtkraftfahrzeugmodellen
  C. Schedlinski, C. Arzul, K. Bohnert, D. Clasen, C. Glandier und A. Irrgang
[A]

Um treffsichere Aussagen über das akustische Verhalten im Innenraum von Kraftfahrzeugen zu erhalten, ist, neben der genauen Kenntnis der Massen, Dämpfungen und Steifigkeiten der Struktur selber, auch eine ausreichende Kenntnis des Absorptionsverhaltens erforderlich.

In dieser Veröffentlichung werden verschiedene Anwendungsbereiche für numerische Optimierungsmethoden gezeigt, die sowohl eine Verbesserung der strukturmechanischen Steifigkeits-, Dämpfungs- und Masseneigenschaften, als auch der akustischen Absorptionseigenschaften von Trim-Komponenten ermöglichen. Die Anwendung wird dabei am Beispiel einer Rohkarosserie mit Anbauteilen demonstriert, welche im Rahmen des Arbeitskreises 6.1.19 ''Strukturoptimierung Akustik'' der deutschen Automobilindustrie untersucht wurde. Ziel des Arbeitskreises ist es, eine Weiterentwicklung der FEM-Simulation in der Fahrzeugakustik zu erreichen, wobei insbesondere Strategien zur generellen Verbesserung der Prognosegüte der eingesetzten Berechnungsmodelle für akustische Anwendungen entwickelt werden sollen.

Atzrodt, H.

• Untersuchungen zur aktiven Entkopplung von Fahrwerkskomponenten
  H. Atzrodt, S. Herold, T. Drögemüller, J. Millitzer und B. Seipel
[A]

Die Innenraumakustik in einem Fahrzeug wird hauptsächlich durch die Motor-, Wind- und Fahrbahnanregung verursacht. In diesem Beitrag soll ein Konzept für die Beeinflussung des Rollgeräusches dargstellt und mittels numerischer Untersuchungen die Wirksamkeit geprüft werden. Das Rollgeräusch wird über die Reifen und Fahrwerkskomponenten in die Fahrzeugkarosserie eingeleitet. Wird diese Fahrwerkskomponente mittels aktiver Lager von der Karosserie entkoppelt, ist eine Reduktion des Schalldruckes im Innenraum zu erwarten. In den aktiven Lagern werden piezokeramische Aktoren eingesetzt, die auch im höheren Frequenzbereich die Schwingungen und somit den Schalldruck im Fahrzeuginneren reduzieren können. Mittels numerischer Untersuchungen soll das Konzept überprüft, die Designparameter für das aktive Lager ermittelt, die Regelung erprobt und die mögliche Performance abgeschätzt werden. Dafür wurden die gemessenen Übertragungsfunktionen aus einer Transferpfadanalyse identifiziert und mit analytischen Modellen gekoppelt, um somit ein Gesamtmodell für die Geräuschentwicklung durch die Fahrbahnanregung zu ermitteln. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen bieten die Grundlage für die reale Umsetzung des aktiven Lagers und die Integration in ein Versuchsfahrzeug.

Auerbach, M.

• Anwendung der Boundary-Elemente-Methode und der numerischen Optimierung zur Auslegung einer Beugungskante mit Helmholtz-Resonatoren für Lärmschutzwände
  O. Zaleski, A. Bockstedte, O. von Estorff und M. Auerbach
[A]

Der Entwurf und die Auslegung möglichst effizienter Schallschutzwände beschäftigt schon seit langer Zeit ihre Hersteller und Entwickler. Dabei wird bei den bisher verwendeten Schallschutzwänden in der Regel das ganze Frequenzspektrum möglichst gleichmäßig gedämpft und man beschränkt sich hinsichtlich der Steigerung der akustischen Schutzwirkung auf absorbierende Oberflächen sowie die ausreichende Bauhöhe. Mit Hilfe eines Aufsatzsystems, d.h. einer speziell ausgebildeten Beugungskante, in die verschiedene Helmholtz-Resonatoren integriert sind, kann die Schallbeugung an der Schallschutzwand gezielt modifiziert und die erzielte Lärmminderung erheblich gesteigert werden. In diesem Beitrag wird aufgezeigt, wie unter Anwendung der BEM-Modelle und der numerischen Optimierung eine auf den spezifischen Lkw-Lärm einer Schnellstraße angepasste Ausführung von Lärmschutzwänden mit Beugungskante aus Helmholtz-Resonatoren ausgelegt werden kann. Ein abschließend diskutierter Vergleich der gemessenen und der berechneten Ergebnisse bestätigt die Effektivität der gewählten Methodik und der erarbeiteten Lösung.

Auge, J.

• Modellierung der multimodalen Wellenausbreitung in Ultraschall-Clamp-On-Systemen
  U. Hempel, S. Wöckel und J. Auge
[A]

Augustin, S.

• Wirkungsbezogener Schienenlärmindex - Eine Methode zur Lärmkontingentierung im Mittelrheintal?
  K. Giering und S. Augustin
[A]

In ihrem 10-Punkte-Programm ''Leises Rheintal'' haben sich die Umwelt- und Verkehrsminister von Rheinland-Pfalz und Hessen darauf verständigt, ein Schutzkonzept zu entwickeln, was durch ''eine Kombination kurzfristiger, mittelfristiger und langfristiger Maßnahmen den Schienenverkehr im gesamten Mittelrheintal schrittweise menschen- und umweltverträglicher'' gestalten soll. Im Rahmen der Umsetzung dieses Programms soll zur Begrenzung der Lärmbelastung unter Beteiligung der Länder Rheinland-Pfalz und Hessen in einem Modellvorhaben ein praxistaugliches Verfahren zur Lärmkontingentierung entwickelt werden. Ein wesentlicher Schwerpunkt soll dabei auf die Entwicklung einer geeigneten Kenngröße (Lärmindex) gelegt werden, die die belästigende und störende Wirkung des Lärms auf die Gesamtbevölkerung des Mittelrheintals widerspiegelt und es gestattet, verschiedene Lärmminderungsmaßnahmen, die im Zuge einer Kontingentierung eingesetzt werden können, hinsichtlich ihrer akustischen Wirksamkeit zu beschreiben. Aus dem Bereich des Fluglärms sind derartige wirkungsbezogene Indizes bereits bekannt (Züricher Fluglärmindex, Frankfurter Fluglärmindex). Auf diesen Kenntnissen aufbauend, wird ein wirkungsbezogener Schienenlärmindex vorgeschlagen, der die Belästigungsreaktion tags bzw. im Wachzustand sowie die Störung des Nachtschlafs (Zunahme von Aufwachreaktionen) widerspiegelt. Wesentliche Charakteristika des Index' werden vorgestellt; der Stand der Implementierung im Mittelrheintal wird aufgezeigt.

Bachner, B.K.

• Modellbildung der Schallausbreitung in wassergefüllten Rohrleitungen
  B.K. Bachner
[A]

Zur verstärkten Umsetzung nachhaltigen Bauens ist die Fertighausindustrie bestrebt, die Technologien der Holztafel- und der Holzrahmenbauweise auf das Segment der Mehrfamilienhäuser auszudehnen. Da für Mehrfamilienhäuser Schallschutzvorschriften zu erfüllen sind, die bei bislang in Holzfertigbauweise ausgeführten Einfamilienhäusern nicht von Bedeutung waren, muss unter anderem das unerwünschte Geräusch von gebäudetechnischen Einbauten neu berücksichtigt werden. Ein Vergleich von Holz- und Massivbauweise ergibt diesbezüglich für erstere wesentlich ''empfindlichere'' Eigenschaften.

Zu den haustechnischen Geräuschquellen zählen die Frischwasser- und die Heizungsinstallation. Zur Abschätzung der Schwingungseinleitung derartiger Einbauten in eine Gebäudestruktur ist eine genaue Kenntnis der Ausbreitungsmechanismen von Schall in der Verrohrung sowie in den Befestigungselementen der Rohrleitungen an der Gebäudekonstruktion nötig. Es wird ein Überblick über die Möglichkeiten zur Modellbildung baum- bzw. netzwerkartiger Rohrleitungssysteme mit weitgehend analytischen Ansätzen gegeben, welche die Basis für weitergehende Untersuchungen bezüglich eines Prognoseverfahrens bilden sollen.

Balazs, P.

• Vokaltraktmodellierung unter Verwendung eines Pol-Nullstellen Modells
  W. Kreuzer, P. Balazs und D. Marelli
[A]

In der Literatur gibt es viele Modelle zur Schätzung der Querschnittsflächenfunktion des Vokaltrakts basierend auf Sprachsignalen. Dabei wird der Vokaltrakt durch einen Rohrmodell bestehend aus gleich langen Zylindern mit jeweils konstanten Radien modelliert. Mit Hilfe eines Allpol-Modells können die Radien für jeden dieser Zylinder direkt aus dem Sprachsignal bestimmt werden. Allpol-Modelle haben jedoch den Nachteil, dass sie z.B. Nasale schlecht repräsentieren sie im Allgemeinen nur den Oraltrakt modellieren. Um auch Einflüsse des Nasaltrakts berücksichtigen zu können, basiert unser Modell auf einem Pol-Nullstellen-Modell. Es wird angenommen, dass die Polstellen dem Oraltrakt und die Nullstellen dem Nasaltrakt zugeordnet werden können. Die Resultate der Visualisierung werden präsentiert und diskutiert.

Baltes, R.

• Potentiale integrierter Online-Simulation und Zustandsmessung für die Prognoseorientierte Maschinendiagnose
  R. Baltes und P. Burgwinkel
[A]

An Anlagen von integrierten Produktionsketten, gerade in der Schwerindustrie, werden hohe Anforderungen an Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit gestellt, da in Folge eines Anlagenausfalls hohe Stillstandskosten durch Produktionsausfall auftreten können. Um die Anlagenverfügbarkeit zu erhöhen, damit die ungeplanten Stillstandskosten zu minimieren, können geeignete Instandhaltungsstrategien und die heute verfügbaren technischen Möglichkeiten genutzt werden. Am Institut für Maschinentechnik der Rohstoffindustrie der RWTH Aachen wird an der Entwicklung eines Analysewerkszeugs geforscht, dass die klassischen Methoden der sensorgestützten Zustandsüberwachung mit den Möglichkeiten der numerischen Simulation von Anlagenkomponenten in Echtzeit miteinander verknüpft, um damit bauteilspezifisch eine Restlebensdauer zu prognostizieren. Als Referenzanlage dient eine Brammenstauchpresse, deren Komplexität sowie die dort auftretenden hohen Belastungen die Möglichkeit bietet, erstmals eine online Echtzeitsimulation mit klassischen Methoden der Zustandsüberwachung zu kombinieren, um daraus ein Analysewerkzeug mit einem deutlichen Mehrwert zu entwickeln. Dabei werden wenige Messgrößen aufgenommen und mittels Simulation Belastungen an nicht erfassten Bauteilen berechnet. Diese berechneten Beanspruchungen werden mittels Klassierung ausgewertet und zur Restlebensdauerabschätzung genutzt. Die gewonnen Messdaten und Simulationsergebnisse werden mittels eines Condition Analysers ausgewertet und dienen zur Prognose und Planung von Instandhaltungsmaßnahmen.

Bartek, M.

• Investigations into Features for Robust Classification into Broad Acoustic Categories
  J. Schmalenströer, M. Bartek und R. Häb-Umbach
[A]

In many applications it is desirable to classify an incoming audio stream into the broad acoustic classes speech, music, other acoustic events and stationary noise, before further processing. For example, automatic speech recognition can be improved if only those audio data are forwarded to the decoder that contain indeed speech, smart environments can benefit from such a classification to infer the user's activity and hearing aids often incorporate different processing algorithms and settings depending on the type of input signal. While humans can classify signals into the aforementioned categories usually effortlessly a classification by machine faces the problem of large intra-class variability.

We compiled a database of 12 hours length using material from the CHIL database, recordings of web radios, and own recordings. We investigated a total of 188 acoustic features and achieved for the best configuration a classification accuracy better than 95%. This was achieved by a 42-dimensional feature vector consisting of MFCCs, an autocorrelation feature and so-called track features that measure the length of ''traces'' of high energy in the spectrogram. We also found a 4-feature configuration with a classification rate of about 80% allowing for broad acoustic category classification with low computational effort.

Bartel, H.-H.

• Akustische Schornsteinfegermessung
  H.-H. Bartel und C. Fabris
[A]

Für stationäre nicht genehmigungsbedürftige Anlagen i. S. d. Bundes-Immissionsschutzgesetzes, die am Einsatzort durch mehrere Module zu einem bestimmungsgemäß arbeitenden Gerät bzw. zu einer bestimmungsgemäß arbeitenden Anlage zusammen gesetzt werden, ist die Ermittlung eines Emissionsschalldruckpegels in der Regel nicht vorgesehen. Das ist im Wesentlichen im Fehlen eines praktikablen Messverfahrens begründet. Wenn es in Deutschland zu Beschwerden über Lärm durch stationäre Anlagen kommt, wird zur Überprüfung der Anlagengeräusche grundsätzlich die TA Lärm zur Hilfe genommen. Im Fall tieffrequenter Geräusche empfiehlt die TA Lärm die Anwendung der DIN 45680, die jedoch nur ein Verfahren für Immissionsmessungen im Innenraum bereithält. Das Umweltbundesamt sieht dringenden Bedarf nach einem Messverfahren von Schallemissionen zur Begutachtung der Inbetriebnahme zusammengesetzter stationärer Anlagen insbesondere bezüglich des Schutzes der Umwelt und Nachbarschaft vor störendem tieffrequenten Lärm (vergleichbar mit der Überprüfung von Luftschadstoffen bei Inbetriebnahme von Heizungsanlagen durch einen Schornsteinfeger). Der Vortrag bietet einen Überblick über die aktuell gültigen rechtlichen Grundlagen, nimmt Bezug auf gültige Messverfahren, insbesondere Verfahren zur Ermittlung tieffrequenter Geräuschanteile und soll die Ideensammlung des Umweltbundesamtes zur Ausgestaltung eines einfachen, praktikablen Messverfahrens für den ''akustischen Schornsteinfeger'' darstellen.

Bartolomaeus, W.

• Anwendung des Interferenzschalldämpfer-Prinzips auf eine Lärmschutzwand
  M. Chudalla, W. Bartolomaeus und S.-R. Mehra
[A]

Mit Hilfe von Vor- bzw. Aufsätze an der Lärmschutzwand-Oberkante, sogenannten Schirmkronen, wird versucht die Beugung in den Schall-Schattenbereich zu minimieren. Diese Schirmkronen entziehen dem Schallfeld durch Absorptionsmaterial oder/und mehr oder minder aufwändigen Geometrien an der Beugungskante Energie. Eine Gruppe dieser Schirmkronen erreicht dies mit einer ''schallweichen'' Beugungskante. Schallweiche Oberflächen erhält man durch Resonatoren. Bekannte Versuche bedienten sich /4- oder Helmholtz-Resonatoren. Ein weiterer Resonatortyp, dessen Einsetzbarkeit an Lärmschutzwänden noch nicht untersucht wurde, ist der /2-Resonator. Dieser wurde auf seine prinzipielle Eignung, die abschirmende Wirkung von Lärmschutzwänden zu erhöhen, untersucht.

• Beschreibung von Schallquellen
  W. Bartolomaeus
[A]

Bartsch, H.-W.

• Lärmmangement Tagebau
  D. Knauß und H.-W. Bartsch
[A]

Bartusch, J.

• Charakterisierung der Wandler für Luftultraschallprüfung aus zellulärem Polypropylen-Ferroelektret
  M. Gaal, J. Döring, J. Bartusch, V. Bovtun, G. Brekow und M. Kreutzbruck
[A]

Geladenes zelluläres Polypropylen (zPP) eignet sich mit seiner außergewöhnlich niedrigen akustischen Impedanz und piezoelektrischen Eigenschaften für die Herstellung von Luftultraschallwandlern für zerstörungsfreie Prüfung. In diesem Beitrag werden die besonderen Eigenschaften dieser Wandler dargestellt. Mittels dielektrischer Spektroskopie werden die Resonanzfrequenz, der Kopplungsfaktor, die dielektrischen und mechanischen Verluste und die akustische Impedanz ermittelt. Die Messungen in der Impuls-Echo-Technik ergeben die Signalform dieses Wandlers und dadurch auch sein Spektrum. In diesem Beitrag werden frei schwingende und rückseitig schallhart abgeschlossene Folien verglichen. Der schallharte Abschluss der Folien erweist sich aus mehreren Gründen als vorteilhaft: Die akustische Reflexion vom Inneren des Gehäuses wird ausgeschlossen, die Welligkeit der Folie wird behoben, der erzeugte Schalldruck und dadurch auch das empfangene Signal wird um ca. 6dB höher und die Mittenfrequenz wird auf 250 kHz halbiert. Weiterhin wird über die Streuung der Empfindlichkeit verschiedener Folien des gleichen Herstellers berichtet. Anschließend wird der zPP-Wandler mit marktüblichen piezokeramischen Wandlern mit Anpassschichten verglichen. Bei der Durchschallung einer 3mm dicken Aluminiumplatte wurde mit den zPP-Wandlern ein um 12dB höherer Signal-Rausch-Abstand erreicht. Diese Ergebnisse belegen die Eignung des geladenen zPP für den Bau von Wandlern für die Luftultraschallprüfung.

Bassetti, A.

• Validation of the CAA Solver PIANO with lined-wall boundary conditions
  A. Bassetti, S. Guerin und S. Busse
[A]

Understanding the physical mechanisms that occur in the aeroacoustics of lined surfaces is a key issue for the optimal design of passive sound absorbers (liners) in aircraft engines. The liners play an important role to reduce the noise emitted by modern transport-aircraft engines. Engine and engine-nacelle manufacturers base their designs on gathered past experience and, more recently, on computational aeroacoustics (CAA) solutions, including impedance-type boundary conditions to simulate the presence of liners in various regions of the engine-duct walls. The DLR CAA software PIANO implements a time-domain linearized Euler equation (LEE) solver. It can be used to simulate the evolution of a small-perturbation inviscid aerodynamic field at the presence of a stationary background flow. The present work deals with the validation of a Helmholtz-resonator model for impedance-wall boundary conditions in PIANO. The model has been recently implemented in PIANO. It will be tested to reproduce experimental data, measured in the DLR-Berlin liner test rig. A test case regarding optimal positioning of a lined surface on a curved-axis square-section duct will also be presented.

Batke, J.-M.

• Assessment of spatial audio signals using a higher order Ambisonics representation
  J.-M. Batke und F. Keiler
[A]

Batko, W.

• Application of the Interval Arithmetic in the Reverberation Time Uncertainty Assessment
  W. Batko und P. Pawlik
[A]

The idea of the interval arithmetic application for the estimation of the reverberation time uncertainty assessment was presented in the paper. The mathematical formalism of the assessment method of the uncertainty of the reverberation time calculation of the selected room, at the determined uncertainty level of model parameters, was presented. The analysis of the reverberation time uncertainty calculations was related to the possible error range of parameters determining the room geometry as well as to the assumed sound absorption coefficients of the analysed room materials. The reverberation time estimation formulae, determined by equations of: Sabine, Eyring - Noris, Fitzroy and Millington-Sette, constituted the bases for the comparison of the reverberation time assessment divergence range at uncertain parameters. The presented assessment procedure was used for the literature data related to the reverberation time calculation of the acoustically certified room.

Bauer, M.

• Virtual Acoustic Prototyping for electrical steering systems
  M. Bauer, A. Moorhouse und T. Alber
[A]

In vehicles, the structure-borne sound contributions of many components are of interest. Relatively new kinds of components are electrically powered steering systems, which hence have to be looked at in detail. For ZF Lenksysteme GmbH, an innovative manufacturer of steering systems, it is important to know the sound character of a certain steering system in a vehicle as early as possible in the development process. Therefore, the project 'Virtual Acoustic Prototypes' was initialized to develop a methodology to predict the structure-borne sound, caused by steering systems, in vehicles. Experimental data, gained from test rig and vehicle measurements serve as input quantities. The characterization of the steering system is purely done at a test bench, using the in-situ blocked force method, yielding a characteristic source activity quantity. Subsequently the source activity is virtually transferred to the vehicle interior via in-situ frequency response functions. This approach is closely related to the well known TPA strategy, but extends the source characterization part to a different test bench structure. This methodology is validated via comparison of measured and predicted sound pressure in a vehicle during a steering manoeuvre.

Baumann, U.

• Zum Einfluss von Amplitude und Frequenz der Sprachgrundfrequenz auf Simulationen des Sprachverstehens bei Cochlea-Implantaten mit elektrisch-akustischer Stimulation (EAS)
  T. Rader, U. Baumann und H. Fastl
[A]

Patienten mit elektrischer und akustischer Stimulation am gleichen Ohr (EAS) zeigen - verglichen mit konventionell versorgten Cochlea-Implantat (CI) Patienten - in Störgeräuschsituationen ein besseres Verstehen von Sprache. Der akustisch stimulierte Frequenzbereich bis etwa 500 Hz enthält als Information im Wesentlichen die Grundfrequenz des Sprachsignals, welche sowohl Amplituden- als auch Frequenzinformation enthält. Hier wird untersucht, welche Art der Information (Amplitude oder Frequenz) stärker für das Sprachverstehen im sprachmodulierten Störgeräusch (Rauschen nach Fastl) verantwortlich ist. Zu diesem Zweck wurde das Sprachsignal des Oldenburger Satztests mit Hilfe computergestützter Signalverarbeitung im Frequenzbereich auf die 12 Mittenfrequenzen eines Med-El DUET-Sprachprozessors reduziert (elektrischer Anteil der Stimulation) und additiv mit der extrahierten Grundfrequenz überlagert. Die Grundfrequenz wurde einerseits bei konstanter Frequenz entsprechend ihrer Amplitude moduliert (nur Amplitudeninformation) und andererseits mit konstanter Amplitude entsprechend ihrer Frequenz moduliert (nur Frequenzinformation). Die EAS-Simulation des Oldenburger Satztestes wurde bei normalhörenden Versuchspersonen (n = 12) durchgeführt. Die Medianwerte der Sprachverständlichkeitsschwellen (SVS) zeigen bei den Versuchspersonen im Störgeräusch ein besseres Abschneiden für die konstante Frequenz (SVS = 0.8 dB SNR) im Vergleich zur konstanten Amplitude (SVS = 2.9 dB SNR) der Grundfrequenz. In der Simulation scheint demnach die Amplitudeninformation der Grundfrequenz mehr für das Sprachverstehen verantwortlich zu sein, als die Tonhöheninformation.

Baumgart, J.

• Einfluss von Geometrievariationen auf die Impedanz von Blasintrumenten
  J. Baumgart und T. Grothe
[A]

Die hohe Sensitivität des Ohres gegenüber Frequenzmodulationen erfordert eine hohe Präzision der Tonhöhe. Diese wird maßgeblich durch den akustischen Resonator bei Blasinstrumenten bestimmt. Für den Musiker ist es von daher wichtig ein Musikinstrument zu haben, welches möglichst genau auf der gewünschten Tonhöhe spielt. Zur Korrektur kann der Instrumentenbauer den Querschnittsverlauf anpassen, was die Impedanz des akustischen Resonators beeinflusst. Diese Veränderungen lassen sich mit der Impedanz am Eintritt des Instrumentes bestimmen.

Numerische und experimentelle Studien zum Einfluß von Geometrievariationen des Resonators auf dessen Eingangsimpedanz werden an einem fagottähnlichen Konus mit einem Tonloch durchgeführt. Mit Hilfe der Transmission-Line-Methode werden die Auswirkungen der effektiven Volumenänderung abgeschätzt. Ein Finite-Elemente-Modell der Störstelle, in dem das lineare viskoelastische Problem gelöst wird, erlaubt die Quantifizierung viskoser Effekte. Um die Geometrievariationen im Experiment parametrisch und reversibel zu gestalten, wurden Probekörper vom Austritt des Instrumentes her eingeschoben und die Eingangsimpedanz mit einem kommerziell erhältlichen Messkopf bestimmt.

Je nach Lage und Form des eingebrachten Körpers mit Bezug zu den Druckverläufen der stehenden Wellen im Resonator ergeben sich Veränderungen der Amplituden und zugehörigen Frequenz der Impedanzmaxima. Ein dünnwandiges Röhrchen als Probekörper beeinflusst mehr die Amplituden als deren Frequenz, im Vergleich zu einem Vollzylinder mit gleichen Abmessungen.

Bay, K.

• Messtechnische Untersuchungen zur Durchgangsdämpfung von Luftauslässen
  W. Herget, K. Bay und P. Brandstätt
[A]

Ausgangspunkt ist die Verbindung zwischen Räumen, wie z.B. Büros, durch gemeinsame Raumlufttechnische Anlagen (RLTA). Diese bilden einen Übertragungsweg für Luftschall von einem Raum zum nächsten oder über mehrere Räume hinweg. Je nach räumlicher Situation sind die Platzverhältnisse mitunter nicht ausreichend, um die Pegel soweit abzusenken, dass Beeinträchtigungen und Belästigungen vermieden werden können. Im Vortrag werden Messungen an Luftdurchlässen bezüglich ihrer Wirkung auf die Durchgangsdämpfung vorgestellt. Die Untersuchungen wurden mit unterschiedlichen Messverfahren im Freifeld- und im Hallraum durchgeführt. Die Vergleichbarkeit der Messverfahren sowie der Einfluss der Geometrie von Lüftungskästen auf die Durchgangsdämpfung werden dargestellt und anhand von Messwerten diskutiert.

• Kombination von Partikelfiltern mit Schalldämpfern für großvolumige Dieselmotoren
  M. Krämer, P. Brandstätt und K. Bay
[A]

Im Rahmen eines BWPLUS Projektes wurde nach platzsparenden und integrierten Lösungen für Schalldämpfer und Partikelfilter für Dieselmotoren und -aggregate mittels einer aktiven Schalldämpferlösung gesucht. Es wird ein Konzept vorgestellt um übliche aktive Systeme auch in Abgassystemen unter extremen Randbedingungen einzusetzen. Als weitere alternative wird ein Hubkolben-Aktuator als aktive Komponente vorgestellt dessen Funktion auch unter schwierigen Einsatzbedingungen im Abgasstrang möglich erscheint.

• Modellbeschreibung zum Einfluss von Luftdurchlässen auf die Schall-Längsübertragung zwischen Räumen
  K. Bay, W. Herget und P. Leistner
[A]

Durch RLT-Anlagen versorgte Räume stehen über gemeinsame Lüftungskanäle miteinander in Verbindung, die einen Übertragungsweg für den Luftschall von einem Raum zum nächsten oder über mehrere Räume hinweg bilden. Im Blickpunkt des Vortrages steht die Verbindung vom Lüftungskanal zum Raum, die im Allgemeinen durch geometrisch angepasste und gegebenenfalls bedämpfte Luftdurchlässe hergestellt wird. Schrittweise wird die rechnerische Beschreibung einfacher Luftdurchlässe nach dem Wellenleitermodell entwickelt und die Durchgangsdämpfung mit Messungen verglichen. Darauf aufbauend erfolgt die Erweiterung des Modells zur Beschreibung der Schall-Längsübertragung zwischen Räumen. Der Einfluss von Luftdurchlässen auf die Schall-Längsübertragung wird dargestellt und anhand von Messwerten diskutiert. Hinweise für den praktischen Einsatz werden abgeleitet.

Beck, S.C.

• Ein iteratives Optimierungsverfahren für akustische Anwendungen basierend auf der Methode der Topologiederivate und der Randelemente
  S.C. Beck, A. Sisamon, S. Langer und A.P. Cisilino
[A]

Bei der Prognose von Schallausbreitung hat die Gestalt von Objekten, die sich innerhalb des Untersuchungsgebietes befinden, eine wesentliche Bedeutung. Ein Beispiel dazu sind Schallschutzbauwerke wie Lärmschutzwände oder -wälle. In dieser Arbeit wird eine Methode vorgestellt, die dazu dient, die Gestalt von solchen Objekten zu optimieren. In einem iterativen Prozess wird dafür der Ansatz der Topologiederivate (engl. topological derivative) mit der Randelementemethode (BEM) kombiniert.

Zunächst wird dazu die Zielfunktion in einem entsprechenden Gebiet vorgegeben, eine Startkonfiguration des Objektes mit Randelementen und das umgebende Gebiet durch ein regelmäßiges Punktegitter diskretisiert. Innerhalb dieses Planungsraumes wird die optimierte Gestalt des Objektes durch den iterativen Prozess ermittelt.

Dazu identifiziert das Topologiederivat diejenigen Stellen, um die der Körper erweitert werden muss, um möglichst wirkungsvoll die Zielfunktion zu erreichen, indem eine direkte Randwertaufgabe (Vorwärtsrechnung) und eine adjungierte Problemstellung gelöst werden. Erstere wird mittels direkter BEM für Akustik im 2D-Bereich bestimmt, letztere durch eine Rückwärtsberechnung unter Verwendung der Werte der Zielfunktion. Die Gestalt des Objektes baut sich in iterativen Schritten solange auf, bis ein Abbruchkriterium erreicht ist.

Gezeigt werden Beispiele, die das Leistungsvermögen des vorgestellten Ansatzes demonstrieren.

Becker, K.

• Experimentelle Untersuchung aeroakustischer Effekte am Beispiel einer Zylinder/Platte-Konfiguration
  M. Winkler, K. Becker und F. Kameier
[A]

Im Allgemeinen erzeugen Körper in Strömungen Schalldruckschwankungen. In besonderem Maße kommt es zu einer Verstärkung dieser Schalldruckschwankungen, wenn die Anströmung des Körpers turbulent ist. Dieser Zusammenhang wird am Beispiel einer ebenen Platte im Nachlauf eines Kreiszylinders bei kleinen Mach-Zahlen untersucht. Diese einfache Konfiguration wurde ausgewählt, um das Verständnis für die physikalischen Vorgänge zu verbessern und Daten zur Validierung von numerischen Berechnungen zu liefern. Hierbei kommen zur messtechnischen Erfassung von Zustandsgrößen der Strömung sowie der Akustik unter anderem Particle Image Velocimetry, Constant Temperature Anemometry sowie Oberflächen- und Fernfeldmikrofone zum Einsatz. Besonderes Interesse gilt der Abhängigkeit der akustischen Verstärkung von Geometrieparametern wie Plattenstärke, Zylinderdurchmesser und relative Positionierung der Körper zueinander.

Becker, M.

• Minderung der mittleren Lärmbelastung durch das Lärmmanagement auf Schießplätzen der Bundeswehr
  K.-W. Hirsch, J. Vogel, E. Braun, B. Wiedemann, M. Becker und F. Hammelmann
[A]

Das Lärmmanagement auf Schießplätzen der Bundeswehr ist grundsätzlich ein Regelsystem, das bei der täglichen Planung des Schießen durch organisatorische Maßnahmen darauf abzielt, dass in der benachbarten Wohnbebauung weder der Richtwert für den energieäquivalenten Dauerschallpegel eines Schießtages noch der Richtwert für das lauteste Einzelgeräuschpegel überschritten wird. Das Management erlaubt dabei 5% reale Überschreitungstage, die sich ergeben können, weil z.B. in seltenen Fällen das Wetter für einen Bereiche des Wohnumfeldes an einem dieser sogenannten Überschreitungstage besonders (un)günstige Schallausbreitungsbedingungen vorgelegen haben. Das Lärmmanagement stellt also eigentlich sicher, dass das 5er Perzentil des Pegels unterhalb des Richtwertes bleibt, wenn es 18 Überschreitungstage in dem einem Schießtag vorausgehenden gleitenden Jahr von 365 Tagen erlaubt. Der Vortrag stellt den sich tatsächlich einstellenden Zusammenhang des 5er Perzentiles des energieäquivalenten Dauerschallpegels für den Schießtag und den energieäquivalenten Langzeitmittelungspegel über ein Jahr vor und diskutiert die durch das Lärmmanagement erreichte Minderung der mittleren Lärmbelastung.

Becker, Sebastian

• Netzwerkmodell des peripheren Gehörs - Nachbildung von menschenbezogenen Daten
  S. Becker und H. Hudde
[A]

In den meisten auditorischen Modellen werden ''auditorische Filter'' verwendet, denen die Vorstellung einer Spektralanalyse durch Bandpassfilterung zugrunde liegt. Hier wird hingegen der Ansatz verfolgt, dass nur eine eng an den physiologischen Grundlagen orientierte Modellbildung die dynamischen, nichtlinearen Vorgänge für beliebige Eingangssignale richtig beschreiben kann. In unserem Beitrag wird das Grundmodell der Cochlea, ein lineares, passives Modell der hydroakustisch-mechanischen Eigenschaften ohne äußere und innere Haarzellen, untersucht. Das Modell der Cochlea ist ''zweikanalig''. Damit ist gemeint, dass neben der als Impedanz beschriebenen Basilarmembran zwei fluidgefüllte Kanäle (oberer Kanal U: scala vestibuli und scala media, unterer Kanal L: scala tympani) getrennt erfasst werden. Damit wird nicht nur die gemischt mechanisch-akustische Wanderwelle entlang der Basilarmembran berechenbar, sondern auch die akustische Welle im Fluid beider Kanäle. Die Parameter wurden an am Menschen gewonnene Messdaten angepasst. Dazu gehört u. A. die anatomisch evidente Verbreiterung der Basilarmembran von der Basis zum Apex, die Abstimmung der Tuningkurven in Anlehnung an psychoakustisch vermessene auditorische Filter, die Nachbildung der mensch-spezifischen Wellenlängen an den charakteristischen Orten und die Reproduktion von Messwerten der Cochlea-Eingangsimpedanz. Das Modell beschreibt alle herangezogenen Daten mit zufriedenstellender Genauigkeit. Es erlaubt tiefe Einblicke in die Funktionsweise der passiven Cochlea.

Becker, Stefan

• Strömungsakustik an einem vereinfachten Fahrzeugklimasystem
  T. Biermeier, S. Becker, R. Borris und P. Risch
[A]

Fahrzeugklimatisierungssysteme werden luftseitig durch die Rotationsbewegung des Laufrades im Lüftermodul, sowie durch die turbulente Durchströmung der einzelnen Komponenten zu Schwingungen angeregt. Das vom jeweiligen Betriebspunkt abhängige Strömungsfeld, Hohlraummoden und Strukturschwingungen prägen die zwangsläufig resultierende, aber unerwünschte Schallabstrahlung. Bei bisherigen Lösungsansätzen stand die akustische Optimierung von Einzelkomponenten im Vordergrund. Auf Grund der vielfältigen Interaktion von strömungs- und strukturmechanischen, sowie akustischen Phänomenen kann aber nur durch eine ganzheitliche Betrachtung des Systems Fahrzeugklimaanlage ein optimaler, geräuscharmer Zustand erreicht werden.

Um ein besseres Systemverständnis zu entwickeln und die Übertragbarkeit der Versuchsergebnisse zu gewährleisten, wird ein komplementärer Ansatz gewählt. Basierend auf experimentellen Untersuchungen an Serienfahrzeugen wurde eine vereinfachte Lüftungsanlage erstellt. Das vereinfachte Modell berücksichtigt alle relevanten akustischen Eigenschaften, wie z.B. breitbandiges Strömungsrauschen in Luftführungen oder an den Absperrklappen entstehende, hochfrequente Schallanteile. Dieses Modell liefert Informationen über grundsätzliche physikalische Zusammenhänge des strömungsakustischen Verhaltens der Systemkomponenten. Ergänzt werden die experimentellen Untersuchungen durch numerische Simulationen an Einzelkomponenten, aber auch der Gesamtanlage.

• Numerische Berechnung der Schallausbreitung in rotierenden Systemen mittels FEM auf nicht-konformen Gittern
  J. Grabinger, M. Kaltenbacher, S. Becker und R. Lerch
[A]

Bei der Produktentwicklung von Lüftern und Pumpen spielt die Geräuschminderung eine immer wichtigere Rolle. Oft werden numerische Modelle zur Berechnung von Wirkungsgrad und Lärmemission eingesetzt, um den Bau kostspieliger Prototypen zu vermeiden. Stand der Technik bei der Berechnung der Abstrahlung von strömungsinduziertem Schall ist das sog. Ffowcs Williams-Hawkings-Verfahren. Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch, dass nur das Laufrad in die Berechnung einbezogen werden kann, nicht aber das Gehäuse, da bewegte und ruhende Wände nicht gleichzeitig berücksichtigt werden können.

Ziel dieses Beitrags ist die Entwicklung eines numerischen Verfahrens, das sowohl die mit dem Laufrad rotierenden Schallquellen als auch die Reflexionen des Schalls am Gehäuse korrekt abbildet. Die aeroakustischen Schallquellen werden gemäß der Lighthillschen Analogie aus einer numerischen Strömungsberechnung extrahiert. Die Lösung der inhomogenen Wellengleichung erfolgt mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode. Um die Schallausbreitung gleichzeitig im rotierenden und im ruhenden Bezugssystem zu modellieren, wird eine Gebietszerlegung am numerischen Modell vorgenommen. Der Austausch von Schallwellen zwischen den nicht-konformen Gittern der beiden disjunkten Gebiete wird durch Anwendung der sog. Mortar-Methode realisiert. Im Gegensatz zu anderen Mortar-Methoden wurde das Verfahren speziell auf die lineare Wellengleichung angepasst, um eine stabile Lösung zu erreichen. Das entwickelte Verfahren wird anhand eines einfachen Beispiels validiert.

• Untersuchungen zur Lärmentstehung und -abstrahlung von Lüftungsanlagen
  P. Horn, S. Kniesburges, J. Grabinger, S. Becker und R. Lerch
[A]

Lüftungsanlagen finden heute nicht nur in technischen Anlagen, sondern auch im Wohnbereich und damit in Bereichen von Ruhezonen Anwendung. Dadurch rücken neben den Leistungsdaten für die Belüftung zunehmend die Geräuschemissionen in den Vordergrund. Diese können nicht nur lästig, sondern unter Umständen sogar gesundheitsschädlich sein. Das diesem Beitrag zu Grunde liegende Projekt beschäftigt sich daher mit der Reduzierung der Lärmemissionen von Lüftungsanlagen als Teil des Forschungsverbundes ''`Lärmminderung von technischen Anlagen - FORLärm'''.

Ziel dieses Beitrags ist es, die Ausbreitung von Körperschall in Lüftungsanlagen und die daraus resultierende Abstrahlung von Luftschall zu untersuchen. Hierzu wird eine Modellanlage aufgebaut, die einfache Grundelemente von realen Lüftungsanlagen enthält. In diesen Anlagen stellt in der Regel ein Lüfter die Körperschallquelle dar. Um jedoch Störeinflüsse durch den aeroakustisch generierten Lärm zu vermeiden, dient im Modell ein Schwingungserreger als Körperschallquelle. Die Ausbreitung des Körperschalls wird mit einem Laser-Scanning-Vibrometer untersucht. Die Messungen zur Schallabstrahlung werden in einem Akustikmessraum durchgeführt. Neben den experimentellen Betrachtungen erfolgt auch eine numerische Berechnung des Verhaltens der Versuchsanlage, wobei die Finite-Elemente-Methode zum Einsatz kommt. Hierbei wird ebenfalls die Ausbreitung des Körperschalls in der Anlage als auch die daraus resultierende Abstrahlung von Luftschall ermittelt. Die Simulationsergebnisse werden schließlich den Messergebnissen gegenüber gestellt.

• Schnittstelle für die Verwendung von FE-Daten zur Bestimmung von SEA-Parametern in OpenSourceSEA
  C. Gabriel, S. Müller, J. Grabinger, S. Becker und R. Lerch
[A]

Das Programmpaket OpenSourceSEA stellt eine offen zugängliche Entwicklungsumgebung für die Implementierung von Problemstellungen aus der Akustik dar, welche mittels Statistischer Energie Analyse (SEA) gelöst werden können. Im Rahmen des Forschungsprojektes FORLärm wurde dieser Open Source Code nun dahingehend erweitert, dass mit einem freien Programmpaket berechnete Ergebnisdaten einer Finite-Elemente(FE)-Simulation eingebunden werden können. Diese Erweiterung soll die Basis für die Entwicklung einer neuen SEA-FE Kopplung für den Fahrzeugbau bilden. Ziel dieses Beitrags ist die Vorstellung einer Schnittstelle zwischen OpenSourceSEA und CFS++, ein am Lehrstuhl für Sensorik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg entwickelter FE Code. Komplexere Subsysteme, die auf Grund ihrer Geometrie oder ihrer Materialbeschaffenheit nicht analytisch beschrieben werden können, werden auf Basis von Ergebnisdaten einer FE Eigenfrequenzanalyse analysiert. Mit den so berechneten Eigenschwingformen und -frequenzen kann mit verschiedenen Ansätzen wie der modalen Wellenzahlintegration, der dominanten modalen Wellenzahl oder der dominanten Modenordnung die Biegewellenzahl und auch der Abstrahlgrad berechnet werden. Da somit der Kopplungsfaktor zwischen akustischem Subsystem und Struktursubsystem berechnet werden kann und die Modendichte durch die Eigenfrequenzanalyse bekannt ist, kann das FE Modell als SEA Subsystem in das Gesamtmodell eingebunden werden. Das entwickelte Verfahren wird anhand eines einfachen, auch analytisch berechenbaren Beispiels vorgestellt und validiert.

Becker-Schweitzer, J.

• EAT Expert Aural Training. Gehörbildung für Toningenieure via E-Learning
  W. Schaffrath und J. Becker-Schweitzer
[A]

In vielen Fächern zeichnet sich die Lehre an der Fachhochschule durch ein hohes Maß anwendungsbezogener Themen aus. Auch der kooperative Studiengang ''Bachelor of Eng. Ton und Bild'', der gemeinsam von der Fachhochschule Düsseldorf und der Robert Schumann Musikhochschule durchgeführt wird, fällt in diese Kategorie. Der Erfolg der anwendungsbezogenen Lehre hängt jedoch in ganz entscheidendem Maße von der Betreuungsrelation ab. Eine Möglichkeit, die Lehrintensivität zu steigern, ohne die Anzahl der Unterrichtsstunden für die Lehrenden ausufern zu lassen, sind E-Learning- Programme. Die Tatsache, dass multimediale Lehrinhalte in dieser Umgebung einfach integriert werden können, prädestiniert ein solches Lehrtool für die Ausbildung im Bereich Ton und Bild, wo die Vermittlung sowohl der künstlerischen als auch der technischen Aspekte der Herstellung medialer Inhalte Ausbildungsziel sind. Der Vortrag widmet sich neben einer Erläuterung des Moduls einigen grundsätzlichen mediendidaktischen Überlegungen, die bei der Konzeptionierung des Moduls Beachtung gefunden haben.

Behrens, T.

• Neue Tools für die raumakustische Simulation
  W. Ahnert, T. Behrens und S. Feistel
[A]

Zur raumakustischen Simulation ist eine Datengrundlage für Absorption- und Streuverhalten verschiedenster Konstruktionen, geometrische Strukturen und Materialien erforderlich. Dabei ist der Absorptionsgrad oft aus Prüfzeugnissen oder der Standard-Literatur zu beschaffen, beim Streugrad (Scattering nach ISO 17497-1) ist dies dagegen weniger der Fall. Dazu sind Tools in Entwicklung, die hinsichtlich Funktion und Wirkungsweise die frequenzabhängige Berechnung von Absorptionsgrad und Streugrad aber auch von komplexen Reflexionsfaktoren und Schalldämmaßen gestattet. Auch wird über ein weiteres Tool berichtet, dass zur Modensimulation kleiner Räume bzw. bei tiefen Frequenzen die komplexe Übertragungsfunktion berechnet.

Bein, T.

• LOEWE-Zentrum AdRIA: Überblick über die Ergebnisse der Aufbauphase
  J. Bös, T. Bein und H. Hanselka
[A]

Das LOEWE-Zentrum AdRIA (Adaptronik - Research, Innovation, Application) ist ein großes interdisziplinäres Forschungsprojekt in Darmstadt, das von der hessischen Landesregierung finanziert wird. Neben dem federführenden Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF sind daran auch 22 Fachgebiete aus sechs verschiedenen Fachbereichen der TU Darmstadt sowie ein Fachbereich der Hochschule Darmstadt beteiligt. Die erste Projektphase (''Aufbauphase'') mit einer Laufzeit von drei Jahren wird im Sommer 2011 abgeschlossen sein, wobei das Projekt um weitere drei Jahre verlängert werden soll (''Betriebsphase'').

Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die bisher in der Aufbauphase erzielten Projektergebnisse und einen kurzen Ausblick auf die für die Betriebsphase geplanten Arbeiten. Für die drei sog. Leitprojekte (''Adaptives Auto'', ''Leises Büro'' und ''Adaptive Tilger'') wurden in den zehn sog. Technologiebereichen die notwendigen Methoden, Modelle, Algorithmen und Werkstoffe für die Entwicklung adaptronischer Systeme zur Lärm- und Schwingungsminderung geschaffen oder weiterentwickelt. Beispielhaft seien die Fortschritte bei der Entwicklung bleifreier und transparenter Piezokeramiken, integrierter Simulationsmodelle, neuartiger Aktoren und Sensoren, innovativer Fertigungsverfahren für robuste Aktoren, neuer Regelungskonzepte und Elektronikkomponenten sowie erweiterter Verfahren zur Bewertung der Zuverlässigkeit aktiver Systeme genannt.

Diese Technologien sollen in der Betriebsphase an realitätsnahen Demonstrationsstrukturen erprobt, weiterentwickelt und praxistauglich gemacht werden.

Beitelschmidt, M.

• Strukturdynamisches und akustisches Modell für das Eisenbahngleis
  C. Marter, C. Klotz, M. Beitelschmidt und M. Ochmann
[A]

Seit mehreren Jahren ist die Schallabstrahlung von Schienenfahrzeugen Gegenstand der Forschung. Es wird dabei verstärkt der Fokus auf das Eisenbahnrad gelegt. Neben dem Rad strahlen jedoch auch andere Komponenten des Fahrzeug-Fahrweg-Systems Schall ab. Als Wichtigste ist hierbei die Schiene zu nennen. Zur schalltechnischen Untersuchung wurde ein modernes Gleismodell erstellt, welches den speziellen Bedürfnissen der Strukturdynamik und der Akustik genügt. Dazu wurde das Transfermatrizenverfahren zur Modellierung der Strukturmechanik auf Basis einer FE-Modellierung und die Rand-Element-Methode zum Berechnen des akustischen Feldes herangezogen. Dieses Modell arbeitet zweckmäßigerweise im Frequenzbereich und berücksichtigt die Unendlichkeit der Schiene und deren diskrete Fesselung über die Schwellen im Gleisbett. Die Verfahren zur Modellerstellung werden vorgestellt, sowie auf deren numerische Probleme und Besonderheiten hingewiesen und soweit es möglich ist, werden diese auch interpretiert. Als Ergebnis werden exemplarische Berechnungen präsentiert.

Belleville, V.

• Curve squeal control of metros and trams
  V. Belleville, N. Vincent und B. Betgen
[A]

Author: Nicolas Vincent

Curve squeal of metro and tram vehicles is generally dominated by pure tone high frequency components. Noise levels up to about 100 dBA can be recorded at 7.5 m from the track.

Curve squeal generally occurs in sharp curves, whose radii are typically below 150 meters. Such curves are usually found on existing metro tracks as well as on tramway lines passing through the very centre of cities with narrow streets.

At first the state of the art regarding curve squeal generation is reviewed. Physical phenomena involved in squeal generation are presented. Main parameters influencing squeal occurrence are reviewed and are illustrated with laboratory investigations on scale-models and with measurement campaigns on metro and tramway lines.

Then, curve squeal mitigation measures available at present are presented. Field experiments aiming at assessing their efficiency are shown.

The conclusion stresses on the relevance of implementing simultaneously at least 2 mitigation measures in order to eradicate squeal with confidence.

Bendel, K.

• On high modal density estimation and auralization
  T. Lohmann, K. Bendel und S. Zimmermann
[A]

The analysis of NVH issues (noise, vibration, harshness) benefits significantly from auralization technique for example in Tranfer Path Analysis (TPA). Usually the transfer functions from the source to a receiver position are measured or calculated from structural dynamics simulations of the transmission system where possible. Due to the complexity of real mechanical structures, the frequency response functions are subject to high modal densities and overlap. Therefore different modes can not be distinguished any more in the mid and high frequency regime although all modes are expected to contribute with broad-band excitation. The question in this context is, how auralization of complex structures is affected by high modal densities and overlap factors. For the modal density estimation of a transfer function only, a subband approach is presented which calculates the modes with an IIR filter through autoregressive moving average modelling (ARMA model). For an example structure, it is shown that a lower number of modes is sufficient for auralization in the high frequency part of the transfer function.

Berger, Jens

• POLQA und VQuad-HD – Neue ITU-T Empfehlungen für instrumentelle Qualitätsvorhersage
  J. Berger
[A]

ITU-T investigated in a project to find a new objective full-reference model for voice quality prediction as a successor for the P.862 'PESQ' standard. This project P.OLQA for quality predicting of today's and upcoming speech coding and processing technologies avoids weaknesses of the existing normative method and is able to cope with practically unlimited audio bandwidth of the speech signal.

The presentation gives a brief introduction into the structure of POLQA. Focus is the idea of delay-alignment and the idealization process of the speech signal before comparison the degraded with the reference signal and the psycho-acoustic model that uses a modified approach to P.862.

Within the same time as the POLQA project, VQEG as an independent body organized a competition for a full-reference quality prediction model for HD-video. In a benchmark, VQuad-HD outperformed all other candidates and will now form the new ITU-T Recommendation J.VQHDTV-FR.

The presentation will give a short overview about the basics of the video model too, and parallelisms and differences in the concept to POLQA are discussed.

Bernschütz, B.

• Zeitinvarianzen durch Temperaturveränderung bei sequentiellen sphärischen Mikrofonarrays im Plane Wave Decomposition Verfahren
  B. Bernschütz, C. Pörschmann, S. Spors und S. Weinzierl
[A]

Sequentielle Mikrofonarrays besitzen im Vergleich zu konventionellen Mikrofonarrays eine geringe Anzahl von Mikrofonen, die mechanisch an die benötigten räumlichen Abtastpunkte bewegt werden, um sequentiell Raumimpulsantworten an den verschiedenen Mikrofonpositionen zu erfassen. Sequentielle Arrays bieten den Vorteil, dass eine nahezu beliebig hohe Anzahl von frei positionierbaren Abtastpunkten in eine Messung einbezogen werden kann. Es werden dabei nur wenige (hochwertige) Mikrofone, Vorverstärker und AD-Wandler benötigt und die Kalibrierung der Audiokette ist mit vergleichbar geringem Aufwand verbunden. Mit sequentiellen Arrays sind allerdings prinzipbedingt keine Echtzeitmessungen/-aufnahmen möglich. Bei der Verarbeitung der Arraymessdaten werden die Raumimpulsantworten allerdings so behandelt, als seien sie -wie bei einem konventionellen Array- gleichzeitig erfasst worden. Da die Messungen aber tatsächlich nicht gleichzeitig erfolgen, ist mit Zeitinvarianzen des Mediums und Messraumes zu rechnen. Insbesondere kann es zu erheblichen Temperaturveränderungen über den Messzeitraum kommen. Temperaturschwankungen können z.B. durch zeitweilige Sonneneinstrahlung oder bei Ab- oder Zuschalten von Klimatechnik ausgelöst werden. Eine Veränderung der Temperatur führt eine Änderung der Schallgeschwindigkeit mit sich. Betrachtet wird der Einfluss von Zeitinvarianzen in Form von Temperaturveränderungen während einer sequentiellen Messung auf das Plane Wave Decomposition Verfahren.

• Soft-Limiting der modalen Amplitudenverstärkung bei sphärischen Mikrofonarrays im Plane Wave Decomposition Verfahren
  B. Bernschütz, C. Pörschmann, S. Spors und S. Weinzierl
[A]

Beim Plane Wave Decomposition Verfahren wird das Schallfeld zunächst mit einem Mikrofonarray abgetastet und durch räumliche Fouriertransformation in sphärisch harmonische Basisfunktionen verschiedener Moden zerlegt. Die Amplituden dieser Moden ergeben sich je nach Aufbau des Arrays aus Kombinationen sphärischer Bessel- und Hankelfunktionen und hängen vom Produkt aus Messradius r und Wellenzahl k ab. Die Modenbeiträge weisen Bandpasscharakteristik auf, wobei sich mit steigender Ordnung ein zunehmend steilerer Hochpassanteil einstellt. Bei einem festen Radius r steigt die Mittenfrequenz mit der Ordnung der jeweiligen Mode. Um das Schallfeld auf dem gesamten kr-Spektrum bis zu einer bestimmten Zielordnung zu verarbeiten (z.B. für einen Beamformer mit konstanter Richtcharakteristik), müssen die Moden höherer Ordnung bei geringem kr teils erheblich verstärkt werden. In realen Anwendungen ist der Signal- Rauschabstand begrenzt, so dass eine Verstärkung der Modenbeiträge hoher Ordnung bei kleinem kr überwiegend Rauschen einbringt. Es wird ein einfaches und effizientes Soft-Limiting Verfahren vorgestellt, das die Verstärkung der modalen Amplituden auf einen vorgegebenen Signal-Rauschabstand begrenzt und fließend gegen eine sich öffnende Richtcharakteristik tauscht. So ergeben sich praxisnah einsetzbare modale Filterfunktionen für das untere kr-Band sphärischer Arrays.

• Entwurf und Aufbau eines konzentrischen Mehrwegedodekaeders
  J. Meuleman, B. Bernschütz und C. Pörschmann
[A]

Im Rahmen von Forschungsarbeiten zur Wellenfeldanalyse und der Erfassung richtungsabhängiger akustischer Raumeigenschaften wurde eine Punktschallquelle für die Anregung eines breitbandigen Frequenzspektrums konstruiert. Dabei handelt es sich um einen Dodekaeder, der aus zwei konzentrischen Schalen besteht. Die innere Schale entspricht einem klassischen Dodekaeder mit 12 Mitteltonchassis, die äußere Schale ist mit 152 Hochtonkalotten bestückt. Diese Mittel-/Hochtoneinheit wird im tieffrequenten Bereich durch einen Subwoofer ergänzt. So ergeben sich drei aktiv getrennte Wege. Das Gesamtsystem kann einen hohen Schalldruckpegel erzeugen und ermöglicht es, bei kurzer Messzeit große Signal-Rauschabstände zu erzielen. Die Systementzerrung erfolgt in einem DSP. Der Dodekaeder wurde in erster Linie für Anwendungen in der Wellenfeldanalyse konstruiert, erfüllt aber gleichzeitig die Anforderungen nach ISO3382 und kann somit auch optimal für die konventionelle raumakustische Messtechnik eingesetzt werden.

Bessonova, O.

• Messung hochintensiver therapeutischer Ultraschallfelder (HITU) mit breitbandigen Membranhydrophonen
  V. Wilkens, S. Sonntag und O. Bessonova
[A]

Die Charakterisierung hochintensiver therapeutischer Ultraschallfelder, die z. B. in der Tumorablation bereits klinisch eingesetzt werden, stellt eine besondere messtechnische Herausforderung dar. Die extremen Schalldrücke und Intensitäten im Fokus der verwendeten Schallköpfe sind um einige Größenordnungen höher als beim diagnostischen Ultraschall oder der Physiotherapie, so dass die üblicherweise eingesetzten Sensoren zur Feldmessung leicht zerstört werden können. Weiterhin sind die Wellenformen aufgrund der nichtlinearen Schallausbreitung aufgesteilt und dadurch sehr breitbandig, woraus zusätzliche Anforderungen an das Messsystem resultieren. Im Vortrag wird die HITU-Schallfeldmessung mithilfe besonders breitbandiger Membranhydrophone dargestellt. Es konnten bislang Wellenformen bei einer Arbeitsfrequenz von ca. 1 MHz mit negativen und positiven Spitzenschalldrücken von bis zu 10 MPa bzw. 27 MPa gemessen werden. Da die Hydrophone keinen Absorptionskörper besitzen, ist die potentielle Erhitzung des Sensors unkritisch. Die glatte Übertragungsfunktion ermöglicht eine unverfälschte Messung der Wellenform ohne Entfaltungsrechnungen. Die Messungen zeigen sowohl die prinzipiell vorteilhafte Einsetzbarkeit der Hydrophone als auch die bisherigen technischen Grenzen. Insbesondere sind die Messungen bezüglich der Amplitude limitiert durch die einsetzende Kavitation im Wasser, da in diesem Fall zum einen die Elektroden erodiert werden und zum anderen die Schallbündelprofile zeitlich instabil werden. Die Tonburstlänge kann und muss zur störungsfreien Schallfeldcharakterisierung im Vergleich zur klinischen Anwendung reduziert werden.

Betgen, B.

• Curve squeal control of metros and trams
  V. Belleville, N. Vincent und B. Betgen
[A]

Author: Nicolas Vincent

Curve squeal of metro and tram vehicles is generally dominated by pure tone high frequency components. Noise levels up to about 100 dBA can be recorded at 7.5 m from the track.

Curve squeal generally occurs in sharp curves, whose radii are typically below 150 meters. Such curves are usually found on existing metro tracks as well as on tramway lines passing through the very centre of cities with narrow streets.

At first the state of the art regarding curve squeal generation is reviewed. Physical phenomena involved in squeal generation are presented. Main parameters influencing squeal occurrence are reviewed and are illustrated with laboratory investigations on scale-models and with measurement campaigns on metro and tramway lines.

Then, curve squeal mitigation measures available at present are presented. Field experiments aiming at assessing their efficiency are shown.

The conclusion stresses on the relevance of implementing simultaneously at least 2 mitigation measures in order to eradicate squeal with confidence.

• Boundary Element Energy Method for the acoustic prediction of vehicle external and interior noise – Validation on a mockup and industrial application
  B. Betgen, M. Thivant, A. Cloix, P. Bouvet und A. Bocquillet
[A]

In the context of more and more drastic noise regulation and increasing customers demand for lower noise annoyance, acoustic shields and cab insulation become essential for a wide range of vehicles. Due to reduced development times, the acoustic design must start in the early stage of industrial projects and follow the whole development phase, requiring precise and reactive prediction tools.

The most widely used computation methods perform a numerical resolution of Helmholtz equation with a spatial discretization into Finite Elements or Boundary Elements. These methods are efficient in the low frequency range, but they reach their limits at higher frequencies, due to high computational cost, very precise mesh required, and high sensitivity to geometry and frequency. Ray Tracing techniques may be an alternative in some cases, but diffused reflection is generally ignored and convergence is not always reached. The method proposed here is also based on a light/sound analogy, but the resolution is based on Boundary Elements. Absorbing materials are characterized by diffuse absorption and transmission coefficients. The frequency based meshing criterion is relaxed: only the description of the geometry must be considered. Meshing and computation time are dramatically reduced.

Bethke, C.

• Trittschallmessungen im Modellmaßstab
  C. Bethke, I. Hentschker und V. Wittstock
[A]

Bauakustische Messreihen erfordern häufig einen großen baulichen Aufwand. Um diesen Aufwand zu reduzieren und trotzdem umfangreiche Experimente durchführen zu können, wurde in der Vergangenheit an der PTB die bauakustische Modellmesstechnik entwickelt. Sie wurde zunächst nur für Luftschalldämmungen angewendet, da es sich hierbei um Relativmessungen handelt, deren Ergebnisse bei verschiedenen Anregestärken ihre Gültigkeit behalten. Diese Arbeiten wurden nun auf die Messung des Normtrittschallpegels erweitert. Bei dieser Messung handelt es sich um ein Absolutverfahren mit genormter Anregung, so dass ausführlich untersucht werden musste, wie die im Modell gewonnenen Ergebnisse auf reale Verhältnisse übertragen werden können. Es zeigte sich, dass sowohl für homogene Betondecken als auch für einfache Holzbalkendecken eine sehr gute Übereinstimmung zwischen Modell und Original erzielt werden kann. Damit ergeben sich für die Zukunft umfangreiche Messmöglichkeiten.

Biermann, J.

• Beschleunigung von Multifrequenz-FE-Analysen durch die Verwendung von Gleichungslösern mit ‚Subspace Recycling‘
  J. Biermann und O. von Estorff
[A]

Die Lösung der Helmholtzgleichung zur Simulation akustischer Fragestellungen kann auf verschiedene Weisen erfolgen. Ein Zugang ist die Diskretisierung und Lösung dieser Differentialgleichung im Kontext der FEM (für Innenraumprobleme) bzw. der IFEM (für Außenraumprobleme). Dieser führt auf eine Sequenz linearer Gleichungssysteme, wobei die Systemmatrix, und in aller Regel die rechte Seite, eine Funktion der Frequenz ist. Das Standardvorgehen zur Lösung einer solchen Folge von Gleichungssystemen ist die unabhängige Behandlung der einzelnen Systeme mittels iterativer Krylov-Unterraum-Verfahren, wie GMRES oder BICGSTAB. Diese Verfahren generieren jedoch bei jedem zu lösenden Gleichungssystemen Unterräume, die weitestgehend invariant gegenüber den entsprechenden Veränderungen der Systemmatrix bei fortschreitender Frequenz sind. Werden diese Unterräume geschickt wieder verwendet, so führt dies in der Regel zu einer erheblichen Konvergenzbeschleunigung und damit zu einer deutlichen Reduzierung des numerischen Aufwands. Der Beitrag befasst sich mit zwei Methoden, die es ermöglichen, invariante Unterräume zu identifizieren und effizient in einen iterativen Lösungsprozess zu integrieren. Numerische Beispiele veranschaulichen den signifikanten Rechenzeitgewinn im Falle eines solchen Vorgehens.

Biermann, J.-W.

• Zielgeräuschentwicklung von Elektrofahrzeugen
  T. Küppers und J.-W. Biermann
[A]

Die Entwicklung von reinen Elektrofahrzeugen wird insbesondere vor dem Hintergrund knapper fossiler Brennstoffe und CO2-Emission immer stärker vorangetrieben. Der Geräuschcharakter von elektromotorischen Antrieben unterscheidet sich jedoch gravierend von konventionellen Verbrennungsmotoren. Die Neuartigkeit dieses Elektrofahrzeugklangbildes bietet das Potential, in der Klanggestaltung schon frühzeitig auf Kundenwünsche einzugehen und damit das typische Elektrofahrzeugklangbild bei Markteinführung entscheidend mitzuprägen. Durch das geringe Erfahrungspotential der Kunden bezüglich eines elektromotorischen Klangbildes ist der Zielfindungsprozess jedoch komplex und dynamisch in seiner Entwicklung.

Das aktuelle Elektroantriebsgeräusch erinnert laut Presse an Straßenbahnen und wird insbesondere bei längeren Fahrten als unästhetisch und unangenehm empfunden. Eine völlige Störgeräuschbefreiung lässt jedoch das Wind- und Rollgeräusch hervortreten und gibt keine Rückmeldung mehr über Geschwindigkeit und Lastzustand. Futuristische Klänge aus SoundDesign-Systemen müssen in ihrer Akzeptanz überprüft und auf Kundenwünsche, aber auch auf eine Authentizität des Klangbildes, eingestellt werden. Dabei könnten nicht nur das Klangbild selbst, sondern auch der Informationsgehalt des Betriebsgeräusches zukünftig geprägt und ausgeformt werden.

Im Tagungsbeitrag soll ein Bild darüber vermittelt werden, welche Ressourcen und Werkzeuge beim Zielgeräuschfindungsprozess für Elektrofahrzeuge bei der Daimler AG genutzt werden, um schon frühzeitig die Ansprüche der Kunden abzuholen und in den Entwicklungsprozess einfließen zu lassen.

Biermeier, T.

• Strömungsakustik an einem vereinfachten Fahrzeugklimasystem
  T. Biermeier, S. Becker, R. Borris und P. Risch
[A]

Fahrzeugklimatisierungssysteme werden luftseitig durch die Rotationsbewegung des Laufrades im Lüftermodul, sowie durch die turbulente Durchströmung der einzelnen Komponenten zu Schwingungen angeregt. Das vom jeweiligen Betriebspunkt abhängige Strömungsfeld, Hohlraummoden und Strukturschwingungen prägen die zwangsläufig resultierende, aber unerwünschte Schallabstrahlung. Bei bisherigen Lösungsansätzen stand die akustische Optimierung von Einzelkomponenten im Vordergrund. Auf Grund der vielfältigen Interaktion von strömungs- und strukturmechanischen, sowie akustischen Phänomenen kann aber nur durch eine ganzheitliche Betrachtung des Systems Fahrzeugklimaanlage ein optimaler, geräuscharmer Zustand erreicht werden.

Um ein besseres Systemverständnis zu entwickeln und die Übertragbarkeit der Versuchsergebnisse zu gewährleisten, wird ein komplementärer Ansatz gewählt. Basierend auf experimentellen Untersuchungen an Serienfahrzeugen wurde eine vereinfachte Lüftungsanlage erstellt. Das vereinfachte Modell berücksichtigt alle relevanten akustischen Eigenschaften, wie z.B. breitbandiges Strömungsrauschen in Luftführungen oder an den Absperrklappen entstehende, hochfrequente Schallanteile. Dieses Modell liefert Informationen über grundsätzliche physikalische Zusammenhänge des strömungsakustischen Verhaltens der Systemkomponenten. Ergänzt werden die experimentellen Untersuchungen durch numerische Simulationen an Einzelkomponenten, aber auch der Gesamtanlage.

Bietz, H.

• Schalleinleitung und Schallausbreitung in Leichtbaustrukturen
  H. Bietz und V. Wittstock
[A]

In der PTB werden seit einigen Jahren Untersuchungen zur Ausbreitung von Körperschall in Holz-Fertigbaustrukturen durchgeführt. Ein wesentliches Ziel ist hierbei die Etablierung eines Prognoseverfahrens für Installationsgeräusche. Ein genormtes Prognoseverfahren (EN 12354-5) existiert bisher nur für den Massivbau und ist aus verschiedenen Gründen nicht ohne weiteres auf den Leichtbau übertragbar. Weiterhin gibt es bisher kein genormtes Prüfstandsverfahren für Installationen im Leichtbau. Über die grundsätzlichen Probleme sowie die Errichtung eines Prüfstands zur Untersuchung von Installationsgeräuschen wurde in der Vergangenheit bereits berichtet. Mittlerweile wurden weitere Messungen an ausgeführten Gebäuden und weitere grundsätzliche Untersuchungen zur Körperschalleinleitung- und Ausbreitung durchgeführt. Über die hierbei gewonnen Ergebnisse und die daraus resultierenden Schlussfolgerungen hinsichtlich eines zu formulierenden Prognoseverfahrens soll in diesem Vortrag berichtet werden.

Bihr, J.

• Schadensdiagnose an Zahnradprüfständen
  B.-R. Höhn, K. Stahl, M. Otto, M. Heider und J. Bihr
[A]

Zahnflankenschäden können als Dauerschäden der leistungsübertragenden Zahnräder in Getrieben auftreten. Die Belastbarkeit der Zahnräder ist abhängig von eingesetzter Geometrie, dem Werkstoff und dem verwendeten Schmierstoff. An der Forschungsstelle für Zahnräder und Getriebebau werden an zahlreichen Standardprüfständen Tragfähigkeitsversuche zu diesen Einflussparametern durchgeführt. Die Schadenserkennung erfolgt standardmäßig durch Sichtprüfung der Zahnräder. Zur präziseren Bestimmung des Zeitpunkts des Schadenseintritts werden seit einiger Zeit testweise Systeme zur Schwingungsüberwachung und darauf basierender Schadenserkennung eingesetzt. An der FZG liegt durch die zahlreichen fortlaufend durchgeführten Versuche eine breite praktische Datenbasis vor. Zudem liegt am Lehrstuhl breites Know-How in der Auslegung und Berechnung von Zahnrädern vor, das auch zur Schadenserkennung angewendet werden kann.

Bischoff, S.

• Quantifizierung der Modenwandlung an Rissen in Seilstrukturen mittels Ultraschallwellen
  S. Bischoff, H. Sprenger und L. Gaul
[A]

Ultraschallwellen breiten sich in Seilstrukturen in Form geführter Wellen (vgl. Lamb-Wellen in Platten) über weite Distanzen aus, wodurch eine effektive Strukturüberwachung ermöglicht wird. Zur Lokalisierung und Charakterisierung von Fehlstellen ist eine genaue Kenntnis der Ausbreitungs-, Reflexions- und Transmissionseigenschaften der Ultraschallwellen notwendig. Diese lassen sich mittels der Finite-Elemente-Methode ermitteln, indem ein Segment des periodischen Wellenleiters mit einer Periodizitätsbedingung modelliert wird. Als Lösung des zugeordneten Eigenwertproblems erhält man alle in dem Wellenleiter auftretenden Ausbreitungsmoden sowie lokal auftretende, evaneszente Moden.

Die Randelement-Methode wird in Kombination mit der Finite-Elemente-Methode zur Beschreibung der Wellenausbreitung angewandt. Die Modenwandlung an Unstetigkeiten wie z.B. Rissen oder Kerben lässt sich anschließend durch Reflexions- und Transmissionskoeffizienten beschreiben. Durch Vergleiche zwischen Simulationen und Messungen an Modellaufbauten werden die Zuverlässigkeit und die numerische Genauigkeit der Simulationsergebnisse verifiziert.

Bitzer, J.

• Evaluation of Joint Position-Pitch Estimation Algorithm for Localising Multiple Speakers in Adverse Acoustical Environments
  S. Gerlach, S. Goetze, J. Bitzer und S. Doclo
[A]

Automatic speaker localization, detection and tracking are important challenges in multi-channel hands-free communication systems. In particular, simultaneous localization of different speakers is of great interest for multi-microphone noise reduction schemes. Besides position, another possible feature to distinguish between different speakers is the fundamental frequency of the speaker's voice. The recently proposed Position-Pitch (PoPi) estimation algorithm combines source tracking based on well-known cross-correlation approaches with pitch estimation techniques. In this contribution we evaluate the robustness of a modified version of the PoPi algorithm for localizing simultaneous speakers in a realistic environment including room reverberation and different signal-to-noise ratios. In order to improve robustness we particularly focus on modifications of the frequency-domain phase transformation used by the original PoPi algorithm.

• Speech Activity Detection for Activity Monitoring using an Embedded Platform
  S. Wilksen, S. Goetze, D. Hollosi, J.-E. Appell und J. Bitzer
[A]

The discrimination of speech signals against other signals is needed in different scenarios like hands-free communication systems, hearing aids, speech input systems or acoustic monitoring systems. For the latter one ethical issues like privacy protection usually are very important. In particular, speech passages in audio recordings need to be removed instantaneously in a preprocessing stage such that contextual information cannot be accessed at any point of time. Therefore, speech needs to be accurately detected in an audio signal in real-time with a minimum computational delay, without compromising the results for the desired event signals

Motivated by the successful utilization of voice activity detection (VAD) algorithms in information technology, this paper investigates their suitability and performance in monitoring applications under realistic acoustic conditions. We implemented several suitable VAD algorithms on an embedded platform. This was done to evaluate the algorithms according to their CPU and memory consumption and to allow the development of a compact, ambient and economically efficient electronic device.

• Speech / Non-Speech Discrimination for Acoustic Monitoring Considering Privacy Issues
  R. Rehr, S. Goetze, D. Hollosi, J.-E. Appell und J. Bitzer
[A]

A reliable decision if acoustic signals contain speech utterances is important in various signal processing problems, such as noise reduction or acoustic monitoring e.g. in the context of ambient assisted living (AAL) where technical systems are used to unobtrusively support older persons in their daily life. Examples for such systems range from acoustic monitoring of activities of daily living (ADL) to automatic fall detection. Here, ethical issues like privacy protection have to be considered such as deleting contextual information like speech utterance from the data stream.

The goal of this contribution is to find an algorithm, which can safely differentiate between speech and noise events. Since many voice activity detection (VAD) methods often only exploit a single feature within a specialized algorithm, they might be unable to discriminate such events and will erroneously classify all events as speech. Therefore, an approach introduced by Shafiee et al., who used machine learning (ML) based algorithms, is used. We compared the discrimination power of several recently published features. Afterwards the best features are selected and used within an ML framework. The performance of the developed algorithm is compared against various VAD approaches allowing us to present preliminary results of the first experiments.

Blanchet, D.

• Predicting the Effect of Engine Structural Design Changes on Radiated Noise for Full Frequency Spectrum
  D. Blanchet und A. Caillet
[A]

In recent years, low and mid frequency analysis of engine has shown that many design decisions influenced negatively the acoustic performance of engines. To counteract this problem, design engineers have started to design engine covers that actually reduce the noise radiated before it gets too far from the engine. These methods basically modify the path the noise would take to get to a vehicle occupant's ear. Another approach is to modify the design of the engine construction itself in order to reduce the noise generated at the source. This paper presents a method to predict radiated noise from an engine for the full frequency domain of analysis (0-10000 Hz). This approach combines the Finite Element Method (FEM) to represent the structure and its load cases and the new Fast Multipole Boundary Element methods (FMM-BEM) to represent the fluid surrounding the engine. This approach allows engineers to add acoustics to their existing structural predictions and investigate the effect on radiated sound power of modifying the structure, adding beads, adding damping treatment or acoustic covers in the vicinity of an engine. Typical engine noise radiation results with these changes along with cases with and without acoustic covers are presented and discussed.

• Design of Acoustic Insulation in Ships Based on Predictive vibro-acoustic Models
  D. Blanchet und A. Caillet
[A]

The marine industry has used empirical models to predict transfer functions between source locations and noise sensitive cabins extensively in the past. These empirical methods work well for standard construction types, material and small number of cabins. Today's tendencies are to used complex construction methods, exotic material such as composite and built larger and larger yachts with cabin layouts and numbers not easily represented in an empirical way. This paper presents an approach to build predictive vibro-acoustic models for full frequency analysis (0-10 000 Hz). The approach makes use of several modeling methods and coupling such as FEM (Finite Element Method), FMM-BEM (Fast Multipole Method- Boundary Element), SEA (Statistical Energy Analysis) and ''FE/SEA Coupled'' to represent the yacht structure, the interior cabin and tank acoustic cavities and the exterior fluid loading and underwater radiation. This approach also permits the representation of the acoustic insulation and the optimization of its content to achieve required targets while reducing mass and insulation cost. This paper also discusses the source models to be used to represent the airborne, structureborne and waterborne contribution of major excitations. This approach is applied on a 70m luxury yacht where the vibro-acoustic concepts are discussed and illustrated.

• Windnoise: Coupling Wind Tunnel Test Data or CFD Simulation to Full Vehicle Vibro-Acoustic Models
  J. Kralicek und D. Blanchet
[A]

Windnoise has become in recent years a significant contributor to perceived noise inside cars. This paper presents three different coupling approaches to couple CFD (Computational Fluid Dynamic) or wind tunnel test data to a vibro-acoustic model of a vehicle. The first method proposes the extraction of Corcos parameters such as convection velocity, convection wavenumbers and spatial correlation decay coefficients from test or CFD data. These Corcos parameters are then used to excite SEA (Statistical Energy Analysis) panels such as a windshield, side glass, roof or floor panel. The second method proposes the same Corcos parameters extraction which is applied to a FEM (Finite Element Method) panel. Finally, the third method directly uses CFD data to excite a FEM panel. In this latter case, the pressure fluctuation converted and projected onto the modes of the FEM plate providing a more deterministic representation of the turbulent pressure spatial distribution onto the panel. To illustrate these approaches, a side glass CFD computation is performed at different free stream flow velocity and the three coupling approaches are applied to obtain the SPL (Sound Pressure Level) inside a full vehicle vibro-acoustic model. Results are presented, discussed and compared with existing empirical methods.

Blau, M.

• Streuung der Hörschwelle von Normalhörenden für Frequenzen oberhalb 1kHz bei Bezug auf den Schalldruck im Ohrsimulator, im Freifeld und am Trommelfell
  J.-H. Schmidt, M. Mauermann und M. Blau
[A]

Aus vorangegangenen Untersuchungen ist bekannt, dass durch Einflüsse der individuellen Gehörgangsgeometrie der Schalldruck am Trommelfell je nach Versuchsperson in einem Frequenzbereich von 4 kHz bis 10 kHz um bis zu 20 dB schwanken kann. Daraus wurde (z.B. Schmidt/Hudde 2008) die Hypothese abgeleitet, dass die Hörschwellen normalhörender Probanden in Bezug auf ein mittleres Ohr eine höhere Streuung aufweisen als bei Bezug des Schalldrucks am individuellen Trommelfell. Diese Hypothese soll im vorliegenden Beitrag untersucht werden. Die Berechnung des Trommelfellschalldrucks erfolgt dabei mit Hilfe unterschiedlicher Verfahren, die jeweils auf einer Messung am Eingang des Gehörgangs beruhen. Aus der berechneten Transformation zwischen gemessener Größe und Trommelfellschalldruck wird mit einer darauf folgenden Audiometrie der Trommelfellschalldruck an der Hörschwelle bestimmt. Die Ergebnisse werden mit einer Kopfhöreraudiometrie und einer Freifeldaudiometrie verglichen, die sich jeweils auf mittlere normalhörende Probanden bzw. auf ein künstliches Ohr beziehen. Für die Untersuchungen wurden die Hörschwellen von 20 jungen normalhörenden Probanden untersucht. Die Feststellung der Hörschwelle erfolgt mit einem Bekésy-Tracking unter Anwendung gepulster Sinustöne und einem AFC-Verfahren. Ergebnisse der Untersuchungen sowie mögliche Konsequenzen zur Definition von Normhörschwellen werden diskutiert.

• Pilotstudie zur Wahrnehmbarkeit und Beurteilung verschiedener Hörgeräte-Entzerrungsfunktionen durch Hörgeräteträger
  T. Sankowsky-Rothe, T. Herzke und M. Blau
[A]

Eine optimale Hörgeräteanpassung sollte den oftmals eingeschränkten Dynamikbereich des Restgehörs eines Schwerhörigen möglichst gut ausschöpfen. Dies erfordert unter anderem die Kenntnis des durch das Hörgerät erzeugten Schalldruckes am Trommelfell des individuellen Ohres. Sind die Übertragungseigenschaften des individuellen Gehörgangs bekannt, können sie in Form einer Entzerrungsfunktion berücksichtigt werden. Üblicherweise werden Übertragungseigenschaften des Gehörgangs entweder durch ein Modell eines mittleren Gehörgangs angenommen oder aber durch eine Schalldruckmessung im Gehörgang bestimmt. Darüber hinaus existieren auch Verfahren zur Vorhersage der Übertragungseigenschaften auf Grundlage einer Reflektanz- oder einer Schalldruckmessung.

Die verschiedenen Methoden zur Bestimmung der Übertragungseigenschaften führen teilweise zu erheblichen Unterschieden in den Entzerrungsfunktionen. In einer Pilotstudie mit 3 erfahrenen Hörgeräteträgern wurde nun untersucht, in wie weit diese Unterschiede wahrgenommen und beurteilt werden. Bei der Auswahl der Probanden wurde auf eine große Variabilität der Gehörgangsgeometrie geachtet.

Es werden die Ergebnisse aus einer offenen Befragung, einer Befragung nach verschiedenen Attributen der Klangqualität sowie der gesamt Prävalenz präsentiert und diskutiert.

• Zahlentheoretisch motivierte Optimierung von Mikrofonpositionen für einen virtuellen Kunstkopf
  E. Rasumow, M. Blau, S. Doclo, D. Püschel, M. Hansen, S. van de Par und V. Mellert
[A]

Um die kopfbezogenen Übertragungsfunktionen des Menschen (HRTFs) in akustische Messungen mit einzubeziehen, werden diese oft mithilfe von Kunstköpfen durchgeführt. Deren richtungsabhängige Spektralverfärbungen des Eingangssignals können auch durch ein angemessen beschaltetes Mikrofonarray angenähert werden, das im Vergleich kleiner, leichter und variabler ist. Die filter-and-sum beamforming-Methode ermöglicht es, verschiedene Richtcharakteristiken in Abhängigkeit von Richtung und Frequenz zu erzeugen. Die dabei freien Parameter sind die Filter eines jeden Mikrofons, sowie die Mikrofonanzahl und -positionen. Sind die Mikrofonpositionen festgelegt, können die Filter der Mikrofone durch Minimierung verschiedener Kostenfunktionen gewonnen werden. Eine Optimierung der Mikrofonpositionen ist jedoch im allgemeinen nur mithilfe einer rechenaufwändigen brute-force Methode möglich. Vielmehr gilt es hierbei, einen Kompromiss zwischen möglichst vielen unterschiedlichen Mikrofonabständen und möglichst guter räumlicher Verteilung der Mikrofone auf andere Weise zu gewinnen. Dieser Beitrag stellt eine Methode zur Berechnung von Mikrofonanordnungen vor, die auf zahlentheoretischen Überlegungen basiert. Die daraus gewonnenen Mikrofonpositionen werden hinsichtlich der Anpassgenauigkeit bei der Optimierung und hinsichtlich der Robustheit gegen Positionierungsfehler mit weiteren Mikrofonanordnungen, die unter Verwendung einer brute-force Methode berechnet worden sind, verglichen. Erste Simulationen deuten darauf hin, dass mit der zahlentheoretisch motivierten Positionierung eine robustere und genauere Anpassung an individuelle HRTFs möglich ist.

• Entwicklung eines adaptiven Verfahrens zur Untersuchung der Lokalisation von schmalbandigen Rauschsignalen
  A. Escher, M. Blau und V. Mellert
[A]

Die Lokalisation von Schallquellen wird meist indirekt durch optische Zeiger vermessen. Mit Hilfe eines akustischen Zeigers soll versucht werden schmalbandige Geräusche zu lokalisieren. Dadurch bleibt die Wahrnehmung auf die akustische Sinnesmodalität beschränkt. Es wurde ein bestehendes Lautsprecherpositionierungssysteme um ein adaptives akustisches Zeigesystem erweitert und ein entsprechender adaptiver Algorithmus programmiert. Der akustische Zeiger kann praktische jede beliebige Position in der Horitzontalebene erreichen. Um die Gültigkeit eines adaptiven Verfahrens zur Lokalisationsmessung zu evaluieren, wurde in dieser Studie die Lokalisation von Schmalbandrauschen untersucht. Die Teststimuli wurden in Terzen von 1-13 kHz aufgeteilt und besaßen eine Bandbreite von jeweils einer zehntel Oktave. Die Testsignale wurden von 5 Lautsprechern, aufgestellt in einen Halbkreis um die Versuchsperson an den Positionen 0, 30, 90, 150 und 180, dargeboten. Im ersten Aufgabenteil mussten die Probanden die Einfallsrichtung des Schmalbandrauschens mittels optischen Zeigers anzeigen, im zweiten sollte die Richtung des beweglichen akustischen Zeigersignal mit dem feststehenden Testsignal adaptiv in Deckung gebracht werden. Für das adaptive Verfahren mit akustischem Zeiger zeigt sich auf den Positionen 0, 30, 150 und 180, über alle Frequenzen eine geringere Streuung gegenüber dem optischen Zeigeverfahren. In den Medianwerten der Lokalisation haben beide Verfahren gleichgute Ergebnisse erzielt.

• Fremdgeräuscheinwirkung und Raummoden bei tiefen Frequenzen im reflexionsarmen Raum
  S. Gündert, I. Bork und M. Blau
[A]

Das Schallfeld reflexionsarmer Räume wird durch die Berandungen maßgeblich beeinflusst. Bei tiefen Frequenzen kann der erhöhte Reflexionsfaktor zu unzureichend genauen Messergebnissen führen, da u.a. durch schwach gedämpfte Moden tieffrequente Störgeräusche signifikant verstärkt werden. Mit einer experimentellen Modalanalyse des Schallfeldes sollten die modalen Parameter ermittelt werden. Durch Verwendung einer geeigneten Modalanalysesoftware wird eine anschauliche Darstellung der Schalldruckverteilung ermöglicht. Das Messverfahren wird vorgestellt und Ergebnisse sowie Konsequenzen für die Messtechnik werden diskutiert.

Blauert, J.

• Die Hörwelt aus perzeptionistischer Sicht: Gliederungshilfen für die Psychoakustik
  J. Blauert, R.-D. Dominicus und U. Jekosch
[A]

Der Perzeptionismus sagt aus, dass die Welt - und damit auch die Hörwelt - ausschließlich die Gesamtheit des bewusst Wahrgenommenen umfasst. Eine solche strikte Beschränkung auf das Wahrgenommene erleichtert bestimmte Gliederungsaufgaben in der Psychoakustik. In unserem Beitrag wird dies an dem Beispiel ''Sound Quality'' erläutert. Hierzu wird zunächst die Unterteilung der wahrgenommenen Welt in Dinge, Gefühle und Gedanken diskutiert. Hinsichtlich der Gedanken (Begriffe) wird auf unterschiedliche Abstraktionstufen (Individualbegriffe, Sammelbegriffe, Endbegriffe) abgehoben. Auf dieser Grundlage wird das Gebiet der ''Sound Quality'' nach dem Grade der Abstraktion gegliedert und so ein Schichtenmodell von Sound Quality erstellt. Die folgenden Qualitätsschichten werden dabei idendifiziert: Lautqualität (auditive quality), Hörszenenqualität (aural-scene quality), akustische Qualität (acoustic quality) und Hörkommunikationsqualität (aural-communication quality). Lautqualität betrifft die elementaren psychoakustischen Attribute, Hörszenenqualität schließt die Vorgänge der Objektbildung (u.a. die Gestaltregeln) mit ein, akustische Qualität umfasst den Schall-Aspekt, also die Schwingungen und Wellen elastischer Medien - soweit sie mit Lauten korrelieren. Die Hörkommunikationsqualität schließlich zielt auf die Funktion von Lauten und Lautreihen als Zeichenträger und somit als Elementen von Kommunikation ab.

• Auralization of Nearby Sound Sources - Part 2: Evaluation
  C. Borß und J. Blauert
[A]

In order to evaluate the near-field model as proposed in the previous part (''Auralization of Nearby Sound Sources - Part 1: Near-Field Model''), we conducted a Multi-Stimulus test with Hidden Reference and Anchor (MUSHRA). The participants in the listening test were asked to rate the difference of a given reference and multiple stimuli using a novel category-rating scale, specifically designed for small to moderate perceptual differences. The reference stimuli were processed with Binaural Room Impulse Responses (BRIRs) that were rendered with Head-Related Transfer Functions (HRTFs) measured in the near-field. In each test, the reference was compared with the results of two models: a conventional model that only relies on far-field HRTFs and the proposed model, which predicts near-field HRTFs from far-field HRTFs. The test results show that the proposed model improves the auralization result for nearby sources, that is, provides more reliable distance cues.

(The presentation will be given in German.)

Blum, J.

• Simulationskette zur Prädiktion der abgestrahlten Schallleistung elektrischer Maschinen
  J. Blum, M. Pollow, M. Müller-Trapet, M. van der Giet, P. Dietrich, K. Hameyer und M. Vorländer
[A]

Im Design-Prozess elektrischer Maschinen gewinnt die Prädiktion und Reduzierung elektromagnetisch angeregter Lärmkomponenten zunehmend an Bedeutung. Für eine erste Bewertung des akustischen Verhaltens ist die abgestrahlte Schallleistung in relevanten Betriebspunkten eine der wichtigsten Kennzahlen. Der hierbei benötigte Rechenaufwand ist aber verhältnismäßig groß. Deshalb wird meistens nur ein einfacher, aus der Oberflächenschnelle berechneter Parameter optimiert.

In diesem Beitrag werden die drei einzelnen Simulationsschritte vorgestellt. In einem ersten Schritt erfolgt eine elektromagnetische Feldberechnung. Anschließend wird die Oberflächenschnelle bestimmt und die Schallleistung durch eine Abstrahlungsrechnung gewonnen. Der Fokus liegt auf der Berechnung der abgestrahlten Schallleistung unter Verwendung eines semi-analytischen Abstrahlmodells. Durch Anwendung der diskreten Fourier-Transformation im Ortsbereich lassen sich bekannte und verifizierte analytische Modelle auf diskretisierte Abstrahlköper anwenden. Es wird ein Modell eines unendlich ausgedehnten Zylinders mit axial begrenzter Schnelle verwendet, da elektrische Maschinen häufig eine zylinderförmige Geometrie aufweisen. Durch die Abtastung ist im Gegensatz zum rein analytischen Modell keine weitere Definition der Randbedingungen an den Zylinderenden erforderlich.

Die Abstrahlcharakteristik und die resultierende Schallleistung einer Asynchronmaschine werden dabei für einen konkreten Betriebspunkt sowohl mit dem vorgestellten Modell als auch mit der Boundary-Element Methode bestimmt. Es folgt eine Analyse hinsichtlich Korrektheit, Anwendbarkeit und Zeitgewinn der Simulation.

Bock, M.

• Nicht-invasives Verfahren zur Messung von Schallgeschwindigkeiten und Schallgeschwindigkeitsprofilen mit Ultraschall
  E. Kühnicke, M. Lenz, M. Bock und J. Sorber
[A]

Verfahren zur nichtinvasiven Bestimmung der ortsaufgelöste Schallgeschwindigkeit sind für die Prozessüberwachung, die Umweltmesstechnik und die Medizin von großem Interesse. Die ortsaufgelöste Schallgeschwindigkeit liefert Prozess- und Zustandsparameter, wie z.B. Temperatur, Konzentration und Dichte.

Im Vortrag wird ein neuartiges nichtinvasives Verfahren vorgestellt, das zur Schallgeschwindigkeitsmessung weder eine Justage, noch das Vorhandensein eines Referenzreflektors erfordert. Es genügt, einen stark fokussierender Ultraschallwandler in die Flüssigkeit einzutauchen und anschließend die Echosignale auszuwerten. Vorausgesetzt wird, dass die Flüssigkeit Streuteilchen (Gasblasen, Partikel) enthält, die einen Teil des ausgesendeten Schalls zum Wandler zurückstreuen. Aus dem Maximum der Echosignalamplitude der Streusignale ergibt sich die Schallaufzeit bis zum Fokus. Dieser Messwert reicht zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit in einer unbekannten Flüssigkeit aus, wenn zuvor durch eine Kalibriermessung in einer Flüssigkeit mit bekannter Schallgeschwindigkeit die Schallaufzeit bis zum Fokus und damit die Fokuslage ermittelt wurde.

Für das Verfahren wurden Kalibriermessungen in Wasser mit Temperaturen zwischen T=6C und 60C (c=1431...1551m/s) durchgeführt. Es ergab sich eine statistische Abweichung der Messdaten von der Kalibriergeraden von (c)=1,41m/s. Die zugehörige relative Ungenauigkeit (c)/c beträgt dementsprechend ungefähr 0,1%.

Durch eine schrittweise Verschiebung des Fokuspunktes bei Verwendung eines Arrays ist es möglich, nichtinvasiv und ohne Verwendung von Vergleichsreflektoren Schallgeschwindigkeitsprofile in einem Medium zu messen. Hierzu werden erste Untersuchungen vorgestellt.

Bockstedte, A.

• Anwendung der Boundary-Elemente-Methode und der numerischen Optimierung zur Auslegung einer Beugungskante mit Helmholtz-Resonatoren für Lärmschutzwände
  O. Zaleski, A. Bockstedte, O. von Estorff und M. Auerbach
[A]

Der Entwurf und die Auslegung möglichst effizienter Schallschutzwände beschäftigt schon seit langer Zeit ihre Hersteller und Entwickler. Dabei wird bei den bisher verwendeten Schallschutzwänden in der Regel das ganze Frequenzspektrum möglichst gleichmäßig gedämpft und man beschränkt sich hinsichtlich der Steigerung der akustischen Schutzwirkung auf absorbierende Oberflächen sowie die ausreichende Bauhöhe. Mit Hilfe eines Aufsatzsystems, d.h. einer speziell ausgebildeten Beugungskante, in die verschiedene Helmholtz-Resonatoren integriert sind, kann die Schallbeugung an der Schallschutzwand gezielt modifiziert und die erzielte Lärmminderung erheblich gesteigert werden. In diesem Beitrag wird aufgezeigt, wie unter Anwendung der BEM-Modelle und der numerischen Optimierung eine auf den spezifischen Lkw-Lärm einer Schnellstraße angepasste Ausführung von Lärmschutzwänden mit Beugungskante aus Helmholtz-Resonatoren ausgelegt werden kann. Ein abschließend diskutierter Vergleich der gemessenen und der berechneten Ergebnisse bestätigt die Effektivität der gewählten Methodik und der erarbeiteten Lösung.

Bocquillet, A.

• Boundary Element Energy Method for the acoustic prediction of vehicle external and interior noise – Validation on a mockup and industrial application
  B. Betgen, M. Thivant, A. Cloix, P. Bouvet und A. Bocquillet
[A]

In the context of more and more drastic noise regulation and increasing customers demand for lower noise annoyance, acoustic shields and cab insulation become essential for a wide range of vehicles. Due to reduced development times, the acoustic design must start in the early stage of industrial projects and follow the whole development phase, requiring precise and reactive prediction tools.

The most widely used computation methods perform a numerical resolution of Helmholtz equation with a spatial discretization into Finite Elements or Boundary Elements. These methods are efficient in the low frequency range, but they reach their limits at higher frequencies, due to high computational cost, very precise mesh required, and high sensitivity to geometry and frequency. Ray Tracing techniques may be an alternative in some cases, but diffused reflection is generally ignored and convergence is not always reached. The method proposed here is also based on a light/sound analogy, but the resolution is based on Boundary Elements. Absorbing materials are characterized by diffuse absorption and transmission coefficients. The frequency based meshing criterion is relaxed: only the description of the geometry must be considered. Meshing and computation time are dramatically reduced.

Böckelmann, I.

• Untersuchung der Lärmauswirkung beim Einsatz ultraschallbasierter Gießtechnologien
  J.S. Sánchez Márquez, I. Böckelmann und B. Deml
[A]

In vielen Bereichen kommen heute ultraschallbasierte Technologien zum Einsatz. Weit verbreitete Einsatzfelder sind die medizinische Diagnostik und Therapie, die Reinigung (z. B. von Bauteilen, Schmuck, Zähnen und Kläranlagen), die Herstellung von Emulsionen und Werkstoffen sowie die Verfahrensbeschleunigung. Anwendungen in anderen Bereichen wie bei der US-Armee in Form eines Leistungsteigerers für die Soldaten sind aber auch zu finden. Einigen Arbeitsprozessen wie Bohren, Schweißen, Laminieren oder die Schmelzevergütung von Legierungen bei alternativen Gießverfahren verwenden bereits Ultraschall. Bei kavitationsbasierten Anwendungen wie bei der, Schmelzevergütung bestehen Schallumfeldbelastungen, die durch die Einleitung des luftübertragenen Ultraschalls (20 KHz) über das Trommelfell stattfinden. Hierdurch besteht die Möglichkeit, durch die Präsenz subharmonischer Schwingungen mit extraauralen Wirkungen wie den Folgenden zu rechnen: Beeinträchtigung des Hörvermögens, Kopfschmerz, Übelkeit, Schwindel, Tinnitus, Ermüdung und Reizbarkeit.

Festzuhalten ist aber, dass das genaue Ausmaß gesundheitlicher Beeinträchtigungen, das sich beim Einsatz ultraschallbasierter Technologien ergeben kann, bis heute nicht ausreichend geklärt ist. Aus dem Grund wird im Rahmen dieser Arbeit ein Feldexperiment an einem Gießerei-Arbeitsplatz durchgeführt. Neben einer ausführlichen audiometrischen Untersuchung werden dabei auch eine Reihe physiologischer Parameter betrachtet, die beim Gießen mit Ultraschall erhoben werden.

Böhmler, E.

• A Teleconference System with Distributed Microphones
  S. Stenzel, E. Böhmler und J. Freudenberger
[A]

Bös, J.

• Beschleunigungsaufnehmer-Arrays auf Basis von Piezoelektret-Folien zur Realisierung modaler Sensoren
  P. Pondrom, L. Stein, L. Kurtze, J. Hillenbrand, J. Bös, H. Hanselka und G.M. Sessler
[A]

Seit einigen Jahren werden Beschleunigungsaufnehmer auf Basis von Piezoelektret-Folien hergestellt und untersucht. Solche Sensoren zeichnen sich durch hohe Empfindlichkeit, niedriges Gewicht, geringe Bauhöhe und ihren einfachen Aufbau aus. Daher sind sie besonders gut zur Realisierung von ein- oder zweidimensionalen Arrays geeignet. In der vorliegenden Arbeit wurden daher biegsame Sensor-Arrays hergestellt, bei denen mehrere dieser Aufnehmer auf einer doppelseitigen flexiblen Leiterplatte aufgebracht sind. Die elektromagnetische Abschirmung der Sensoren erfolgt auf der Oberseite durch eine aufgeklebte metallisierte Kunststofffolie und auf der Unterseite durch die Leiterplatte. Das von den Einzelsensoren erzeugte Signal wurde mittels Ladungsverstärkern aufgenommen. Mit einer Masse von 1,2 g und einer quasistatisch gemessenen d33-Konstante von 700 pC/N wurden eine Empfindlichkeit von 0,8 pC s/m bei 100 Hz und eine Resonanzfrequenz von 3,5 kHz erreicht. Werden die einzelnen Sensorausgänge mit unterschiedlichen Gewichtungsfaktoren summiert, so kann ein solches Array als modaler Sensor verwendet werden, der nur für bestimmte Moden einer schwingenden Struktur sensitiv ist. Solche Sensoren können beispielsweise bei der aktiven Dämpfung von Schwingungen mit besonders intensiver Schallabstrahlung eingesetzt werden.

• Untersuchung der akustischen Auswirkungen von Wellenfehlstellungen in Sondergetrieben
  A. Skowronek, S. Kuhl, J. Bös und H. Hanselka
[A]

Möchte man akustische Eigenschaften von Getrieben messtechnisch erfassen, so montiert man diese in der Regel auf Prüfständen und wertet Mikrofon- oder Beschleunigungsmessungen während des Betriebes aus. Jedoch schwanken die Messergebnisse bei erneuter Montage der Getriebe häufig relativ stark. Bedingt ist dies durch hohe Steifigkeiten von Getrieben, so dass bereits kleine Änderungen in der Positionierung von Bauteilen zu Änderungen der wirkenden Kräfte und somit des abgestrahlten Schalls führen. Um trotzdem aussagekräftige Ergebnisse zu erlangen, werden Messungen deswegen in der Regel wiederholt und gemittelt. Die Ausprägung und der genaue Einfluss von Wellenfehlstellungen auf akustische Kennwerte bleiben dabei jedoch unbekannt. In dem Vortrag werden Messergebnisse eines innovativen Akustik-Prüfstands vorgestellt, der für die Untersuchungen solcher Einflüsse konzipiert wurde. Dabei ist die Lagerung einer Getriebeeingangswelle als Fest-Los-Lagerung mit einem aktiven radialen Magnetlager realisiert. Dieses kann gezielt statische oder umlaufende radiale Fehlstellungen der Eingangswelle erzeugen, so dass Verschiebungen wie z.B. durch Montagefehler oder Unwuchten simuliert werden können. Auch können die dynamischen radialen Kräfte bestimmt werden, die in Abhängigkeit von den Fehlstellungen auf die Welle wirken. Die so gewonnenen Daten sollen eine Abschätzung akustischer Kenngrößen in Abhängigkeit von den Fertigungstoleranzen einzelner Bauteile ermöglichen.

• Akustisch optimiertes Leiterbahnlayout aktiver Schalenstrukturen
  J. Tschesche, M. Ibis, C. Thyes, S. Herold, J. Bös, P. Groche und H. Hanselka
[A]

Die Schallabstrahlung flächiger Strukturen kann mit aktiven Materialien, wie beispielsweise Piezokeramiken, gezielt reduziert werden. Für den Informations- und Energiefluss zwischen aktiven Materialien und der nötigen Regelungstechnik und Leistungselektronik sind elektrische Leiter nötig. Bisher wurden die aktiven Materialien über dünne Drähte angeschlossen, und eine weitere Funktionsintegration der elektrischen Leiter wurde nicht berücksichtigt. Durch moderne Umformverfahren können nun sowohl Leiter als auch Sensorik und Aktorik auf den Trägerblechen vor dem Umformprozess appliziert werden. Das ermöglicht die Fertigung eines aktiven Strukturbauteils in nur einem Umformprozess. Die Forderung nach vollständiger Funktionsintegration und Effizienz eines aktiven Strukturbauteils macht in diesem Zuge neben der optimierten Positionierung der aktiven Komponenten auch eine Optimierung von Leiterbahnen und Anschlüssen nötig. Dabei können sowohl das Material der Leiter variiert als auch deren Stärke und das Layout so optimiert werden, dass die Schallabstrahlung reduziert wird. Diese Arbeit zeigt exemplarisch Möglichkeiten und Grenzen der Einflussnahme auf die Schallabstrahlung durch das Leiterbahnlayout eines aktiven Bauteils am Beispiel einer Schalenstruktur.

• Psychoakustische Analyse der Betriebsgeräusche von Photovoltaik-Wechselrichtern
  W. Ellermeier, F. Kattner, L. Kurtze, M. Roos, S. Seeber und J. Bös
[A]

Wechselrichter, wie sie in Photovoltaik-Anlagen Verwendung finden, emittieren Geräusche im gesamten hörbaren Spektrum, oftmals mit besonders hohen Spitzen im Bereich von 16-18 kHz. Um zu bestimmen, wie die Geräuschemissionen vom Betriebszustand der Geräte abhängen, wurden fünf Fabrikate in einer halbschalltoten Kammer sowohl mit einer halbkugelförmigen Anordnung aus 40 Mikrofonen als auch mit Hilfe eines Kunstkopfes untersucht. Dabei wurden die interessierenden Parameter (elektrische Leistung, Betriebsspannung, Lüfterdrehzahl) unabhängig voneinander variiert. Die anfallenden Messdaten wurden nach gängigen psychoakustischen Metriken (Lautheit, Tonhaltigkeit, Rauigkeit, Schärfe) analysiert. Im Ergebnis fanden sich qualitative Unterschiede zwischen den Fabrikaten und systematische Abhängigkeiten (insbesondere der Lautheit und der Ausgeprägtheit prominenter Tonkomponenten) von der Geräteleistung. Dabei zeigten sich auch Diskrepanzen zwischen dem A-bewertetem Schalldruckpegel, der stark durch die hochfrequenten Komponenten beeinflusst war, und der (psychoakustischen) Lautheit, die empfindlicher auf die breitbandigen Lüftergeräusche ansprach. Die instrumentellen psychoakustischen Analysen wurden zusätzlich durch Hörversuche validiert. Insgesamt sprechen die Ergebnisse dafür, psychoakustische Gesichtspunkte in die Bewertung der Geräuschemissionen von Photovoltaik-Wechselrichtern einzubeziehen.

• LOEWE-Zentrum AdRIA: Überblick über die Ergebnisse der Aufbauphase
  J. Bös, T. Bein und H. Hanselka
[A]

Das LOEWE-Zentrum AdRIA (Adaptronik - Research, Innovation, Application) ist ein großes interdisziplinäres Forschungsprojekt in Darmstadt, das von der hessischen Landesregierung finanziert wird. Neben dem federführenden Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF sind daran auch 22 Fachgebiete aus sechs verschiedenen Fachbereichen der TU Darmstadt sowie ein Fachbereich der Hochschule Darmstadt beteiligt. Die erste Projektphase (''Aufbauphase'') mit einer Laufzeit von drei Jahren wird im Sommer 2011 abgeschlossen sein, wobei das Projekt um weitere drei Jahre verlängert werden soll (''Betriebsphase'').

Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die bisher in der Aufbauphase erzielten Projektergebnisse und einen kurzen Ausblick auf die für die Betriebsphase geplanten Arbeiten. Für die drei sog. Leitprojekte (''Adaptives Auto'', ''Leises Büro'' und ''Adaptive Tilger'') wurden in den zehn sog. Technologiebereichen die notwendigen Methoden, Modelle, Algorithmen und Werkstoffe für die Entwicklung adaptronischer Systeme zur Lärm- und Schwingungsminderung geschaffen oder weiterentwickelt. Beispielhaft seien die Fortschritte bei der Entwicklung bleifreier und transparenter Piezokeramiken, integrierter Simulationsmodelle, neuartiger Aktoren und Sensoren, innovativer Fertigungsverfahren für robuste Aktoren, neuer Regelungskonzepte und Elektronikkomponenten sowie erweiterter Verfahren zur Bewertung der Zuverlässigkeit aktiver Systeme genannt.

Diese Technologien sollen in der Betriebsphase an realitätsnahen Demonstrationsstrukturen erprobt, weiterentwickelt und praxistauglich gemacht werden.

• Aufbau eines adaptiven Helmholtzresonators zur gezielten Frequenzgangbeeinflussung
  C. Thyes, O. Heuss, T.B. Klaus, J. Bös und H. Hanselka
[A]

Am LOEWE-Zentrum AdRIA wurde ein Demonstrator zur Untersuchung von elastischen Strukturelementen wie Fenstern, Fassaden oder Trennwänden mit angeschlossenem Luftvolumen aufgebaut. Das Luftvolumen wird dabei von der elastischen Wand und fünf weiteren nahezu ideal steifen, schallharten Wänden umschlossen. Durch die schallharten Wände können sich im Inneren bei unterschiedlichen Frequenzen deutliche Schalldruckresonanzen ausbilden. Zur Untersuchung aktiver Maßnahmen an der flexiblen Wand besteht der Wunsch einzelne Resonanzüberhöhungen im Innenraum gezielt beeinflussen zu können. Dies ist mit sogenannten Helmholtzresonatoren, die wie akustische Tilger wirken, möglich. Der Aufbau eines solchen Resonators für die Bedämpfung unterschiedlicher Resonanzspitzen war das Ziel dieser Arbeit. Zur Auslegung des Resonators wurde ein FEM-Simulationsmodell aufgebaut, Simulationen durchgeführt und Erkenntnisse abgeleitet. Damit konnte der Resonator konstruiert und mit Hilfe eines Rapid-Prototyping-Verfahrens hergestellt werden. Er stellt ein dynamisches System mit einem Freiheitsgrad dar. Durch Kombination der beiden konstruktiven Parameter (Volumen und Halsgeometrie) können seine dynamischen Eigenschaften (Eigenfrequenz und Dämpfung) und damit seine Impedanz eingestellt werden. Mit dem fertig gestellten Resonator wurden Messungen am Demonstrator durchgeführt. Es kann gezeigt werden, dass Veränderungen im Frequenzgang ähnlich wie bei einem gedämpften Tilger in der Strukturdynamik gelingen. Resonanzen im Luftvolumen werden nahezu vollständig durch den Resonator gedämpft. Dies bestätigt die Ergebnisse der Simulationen.

• Sensitivitätsanalyse an einem aktiv geregelten Rahmen-Platte-Prüfstand
  S. Buckert, J. Bös und H. Hanselka
[A]

Mit dem Ziel der Quantifizierung des Energieflusses in aktiven Systemen soll das analytische Modell einer Platte mit Piezopatch aus einem Rahmen-Platten-Prüfstand hinsichtlich Parametereinflüssen sowohl in der Simulation als auch experimentell untersucht werden. Mit Hilfe der Sensitivitätsanalyse können die Einflüsse von Parametern (z.B. Plattendicke, Aktorposition) auf das Systemverhalten untersucht und damit die Parameter identifiziert werden, auf die das System besonders sensibel reagiert. Durch Betrachtung der Sensitivitätswerte können darüber hinaus Zusammenhänge zwischen Parametern dargestellt werden. Das Hauptaugenmerk der Simulationen liegt auf der Untersuchung verschiedener Parametereinflüsse (z.B. Diskretisierungsdichte) auf die Berechnung der Strukturintensität und auf den aus der Strukturintensität berechneten Leistungsfluss in bestimmten Strukturbereichen. Die Bestimmung des Leistungsflusses dient dazu, eine Energiebilanz für das aktive System aufzustellen. Der Leistungsfluss wird mit Hilfe von geschlossenen Integralen um die Aktoren berechnet. Zur Überprüfung der Simulationsergebnisse werden Versuche am Rahmen-Platte-Prüfstand durchgeführt, bei denen das System mit einem Shaker angeregt wird und die Schwingungen mit einem Piezopatch oder einem zweiten Shaker beeinflusst werden. Die Ergebnisse dieser Untersuchung können für die Bewertung und den Vergleich aktiver Systeme, zur Reglerauslegung und in der Strukturoptimierung verwendet werden.

Bösing, M.

• Modellierung des akustischen Verhaltens elektrischer Traktionsantriebe für Elektro- und Hybridfahrzeuge
  M. Bösing und R. de Doncker
[A]

Die in Elektro- und Hybridfahrzeugen den Verbrennungsmotor ersetzenden beziehungsweise ergänzenden elektrischen Antriebe stellen im Fahrzeug eine neue Geräusch- und Vibrationsquelle dar. Dieser Beitrag erläutert, wie das akustische Verhalten elektrischer Antriebe effizient modelliert und somit bei der Antriebsentwicklung und Systemintegration berücksichtigt werden kann. Diese interdisziplinäre Fragestellung erfordert, Daten und Wissen von Maschinenausleger, Regelungstechniker, Konstrukteur, NVH-Experte und Messtechniker zu verknüpfen. Im Unterschied zu stationären Antrieben geringer Dynamik, wo oftmals die Betrachtung einzelner Betriebspunkte ausreicht, ist bei Traktionsanwendungen die Charakterisierung des gesamten Drehzahl- und Drehmomentbereichs erforderlich. Die isolierte Betrachtung einer Vielzahl von Betriebspunkten ist hierbei nicht zielführend. Kern des vorgestellten Modellierungsansatzes ist die Überlagerung von Strukturschwingungsantworten auf charakteristische Kraftanregungsformen. Hierdurch können trotz Verwendung realitätsnaher Finite-Elemente-Modelle die akustischen Betriebsschwingungen für beliebige Betriebspunkte bestimmt werden. Eingangs dienen elektromagnetische Finite-Elemente-Modelle zur Bestimmung der stromabhängigen Kraftanregung und zur Ableitung der elektrischen Ersatzschaltbildparameter. Mithilfe dieser wird die betriebspunktabhängige Kraftanregung berechnet. Durch klare Schnittstellen ist es möglich, das Verfahren auf vielfältige Maschinentypen anzuwenden, die einzelnen Schritte getrennt zu optimieren, numerische durch analytische oder messtechnische Ansätze auszutauschen und beispielsweise eine Luftschallabstrahlungsberechnung anzuschließen. Im Vergleich mit Messungen an einem Traktionsantrieb für ein Hybridfahrzeug wird das vorgestellte Verfahren verifiziert.

Bohnert, K.

• Nutzung numerischer Optimierungsmethoden für die Verbesserung gekoppelter Fluid/Struktur-Analysen von Gesamtkraftfahrzeugmodellen
  C. Schedlinski, C. Arzul, K. Bohnert, D. Clasen, C. Glandier und A. Irrgang
[A]

Um treffsichere Aussagen über das akustische Verhalten im Innenraum von Kraftfahrzeugen zu erhalten, ist, neben der genauen Kenntnis der Massen, Dämpfungen und Steifigkeiten der Struktur selber, auch eine ausreichende Kenntnis des Absorptionsverhaltens erforderlich.

In dieser Veröffentlichung werden verschiedene Anwendungsbereiche für numerische Optimierungsmethoden gezeigt, die sowohl eine Verbesserung der strukturmechanischen Steifigkeits-, Dämpfungs- und Masseneigenschaften, als auch der akustischen Absorptionseigenschaften von Trim-Komponenten ermöglichen. Die Anwendung wird dabei am Beispiel einer Rohkarosserie mit Anbauteilen demonstriert, welche im Rahmen des Arbeitskreises 6.1.19 ''Strukturoptimierung Akustik'' der deutschen Automobilindustrie untersucht wurde. Ziel des Arbeitskreises ist es, eine Weiterentwicklung der FEM-Simulation in der Fahrzeugakustik zu erreichen, wobei insbesondere Strategien zur generellen Verbesserung der Prognosegüte der eingesetzten Berechnungsmodelle für akustische Anwendungen entwickelt werden sollen.

Bonhoff, H.

• Drei Linien der Entwicklung von Methoden zur Charakterisierung von Körperschallquellen
  H. Bonhoff
[A]

Körperschallquellencharakterisierung beschreibt ein breites Spektrum von für die Fertigungsindustrie und Ingenieurbüros höchst relevanten Ansätzen und Anwendungen. Basierend auf den verschiedenen Zielen können diese Methoden in drei Gruppen unterteilt werden. Die erste Gruppe umfasst Ansätze zur Messung der passiven und aktiven Eigenschaften der Vibrationsquellen. Das Ziel der zweiten Gruppe von Methoden ist die Vorhersage der Körperschallpegel zum Beurteilen der Einhaltung von Grenzwerten sowie zum Vergleich unterschiedlicher Maschinen oder Bauteile. Die Ansätze der dritten Gruppe befassen sich mit dem Verarbeiten und Darstellen der Daten, um einen Einblick in die zugrundeliegenden physikalischen Mechanismen zu gewähren. Solch eine physikalische Transparenz ist für die Entwicklung und Optimierung geräuscharmer Produkte sowie zur verständlichen Präsentation der Daten erforderlich. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick über die relevantesten Neu- und Weiterentwicklungen der drei Linien zur Charakterisierung von Körperschallquellen und die bestehenden Tendenzen und Problematiken werden diskutiert.

• Anwendung des Quellendeskriptors zur Entwicklung vibrationsarmer Maschinen und Anlagen
  A. Sayer und H. Bonhoff
[A]

Bei Maschinen sowie bei Anlagesystemen werden Schwingungen von der Quelle auf bestimmte Empfänger übertragen. Diese Leistungsübertragung kann mit dem Konzept der Interface-Mobilitäten beschrieben werden. Hierbei werden die Kraft, die Schnelle und die Mobilitäten auf einem theoretischen Interface, das alle Berührungspunkte zwischen Quelle und Empfänger enthält, in einzelnen Ordnungen mit Hilfe der örtlichen Fourier-Transformation aufgespalten. Somit kann die komplexe Leistung als eine Summation aller Ordnungen dargestellt werden und der Übertragungsprozess mehrerer Kontaktpunkte dann auf den formalen Einpunktfall zurückgeführt werden. Die komplexe Leistung besteht aus zwei Teilen, dem Quellendeskriptor, der nur von den Eigenschaften der Quelle abhängt und der Kopplungsfunktion, die als eine Art Filter fungiert und darstellt, wie stark die Ordnungen des Quellendeskriptors übertragen werden. In diesem Beitrag wird die Anwendung des Quellendeskriptors zur Minimierung der komplexen Leistung gezeigt. Hierbei ist der Ansatz, die Ordnungen des Quellendeskriptors zu reduzieren, welche durch die Kopplungsfunktion am stärksten übertragen werden. Dies kann zum Einen durch die Manipulation der aktiven Eigenschaft der Quelle, der freien Schnelle, und zum Anderen durch die Manipulation der passiven Eigenschaft der Quelle, der Mobilität erfolgen. Dazu wurde ein analytisches Quelle-Modell erstellt, an welchem die Beeinflussbarkeit des Quellendeskriptors numerisch untersucht wurde. In einem Laborversuch wurden die Simulationsergebnisse des Weiteren experimentell validiert.

Boonen, R.

• Determination of the acoustic damping of an annular tail-pipe
  R. Boonen, P. Sas und E. Vandenbulck
[A]

A damping device, consisting of an annular tail-pipe, has been developed. It is applicable in situations wherein acoustic damping is required in combination with low flow resistance. Examples are ventilation systems, turbo-engines, intake and exhaust systems for internal combustion engines. The device consists of a central tube surrounded by a narrow slit. The central tube has an acoustic mass which impedance increases with frequency. When the frequency has been increased sufficiently, a considerable part of the acoustic flow passes through the slit where it will be damped. In this way, acoustic energy will be dissipated while the flow experiances a low flow resistance. The acoustic properties of the device will be investigated using an electrical equivalent circuit. The impedance will be measured using an impedance measurement duct. The slit resistance will be identified and the damping mechanism will be investigated qualitatively. As result, the slit resistance consists of a linear part, which depends on the air viscosity, and a non-linear part, wherein the loss of kinetic energy of the moving fluidum through the slit causes acoustic damping.

Bork, I.

• Akustische Moden in nicht-rechteckförmigen Räumen
  I. Bork
[A]

Die Schallübertragung in kleinen Räumen wird bei tiefen Frequenzen wesentlich von den Eigenschwingungsformen (Moden) bestimmt. Während für rechteckförmige Räume (Quader) Eigenfrequenzen und die zugehörigen Schalldruckverteilungen leicht berechenbar sind, sind für beliebige Raumformen aufwändigere Rechenverfahren erforderlich. Es werden neben FEM-Berechnungen Messergebnisse vorgestellt, die mit Hilfe modalanalytischer Verfahren gewonnen wurden. Aus der Kenntnis der modalen Struktur eines Raumes können Maßnahmen für gezielte raumakustische Verbesserungen abgeleitet werden. Nicht nur für die Bedämpfung von Resonanzüberhöhungen an Stellen der lokalen Schalldruckmaxima sondern auch zur Optimierung von Lautsprecher- und Abhörpositionen insbesondere für Subwoofer ergeben sich aus der Kenntnis der räumlichen Schwingungsformen realisierbare Lösungsmöglichkeiten.

• Fremdgeräuscheinwirkung und Raummoden bei tiefen Frequenzen im reflexionsarmen Raum
  S. Gündert, I. Bork und M. Blau
[A]

Das Schallfeld reflexionsarmer Räume wird durch die Berandungen maßgeblich beeinflusst. Bei tiefen Frequenzen kann der erhöhte Reflexionsfaktor zu unzureichend genauen Messergebnissen führen, da u.a. durch schwach gedämpfte Moden tieffrequente Störgeräusche signifikant verstärkt werden. Mit einer experimentellen Modalanalyse des Schallfeldes sollten die modalen Parameter ermittelt werden. Durch Verwendung einer geeigneten Modalanalysesoftware wird eine anschauliche Darstellung der Schalldruckverteilung ermöglicht. Das Messverfahren wird vorgestellt und Ergebnisse sowie Konsequenzen für die Messtechnik werden diskutiert.

Borris, R.

• Strömungsakustik an einem vereinfachten Fahrzeugklimasystem
  T. Biermeier, S. Becker, R. Borris und P. Risch
[A]

Fahrzeugklimatisierungssysteme werden luftseitig durch die Rotationsbewegung des Laufrades im Lüftermodul, sowie durch die turbulente Durchströmung der einzelnen Komponenten zu Schwingungen angeregt. Das vom jeweiligen Betriebspunkt abhängige Strömungsfeld, Hohlraummoden und Strukturschwingungen prägen die zwangsläufig resultierende, aber unerwünschte Schallabstrahlung. Bei bisherigen Lösungsansätzen stand die akustische Optimierung von Einzelkomponenten im Vordergrund. Auf Grund der vielfältigen Interaktion von strömungs- und strukturmechanischen, sowie akustischen Phänomenen kann aber nur durch eine ganzheitliche Betrachtung des Systems Fahrzeugklimaanlage ein optimaler, geräuscharmer Zustand erreicht werden.

Um ein besseres Systemverständnis zu entwickeln und die Übertragbarkeit der Versuchsergebnisse zu gewährleisten, wird ein komplementärer Ansatz gewählt. Basierend auf experimentellen Untersuchungen an Serienfahrzeugen wurde eine vereinfachte Lüftungsanlage erstellt. Das vereinfachte Modell berücksichtigt alle relevanten akustischen Eigenschaften, wie z.B. breitbandiges Strömungsrauschen in Luftführungen oder an den Absperrklappen entstehende, hochfrequente Schallanteile. Dieses Modell liefert Informationen über grundsätzliche physikalische Zusammenhänge des strömungsakustischen Verhaltens der Systemkomponenten. Ergänzt werden die experimentellen Untersuchungen durch numerische Simulationen an Einzelkomponenten, aber auch der Gesamtanlage.

Borß, C.

• Auralization of Nearby Sound Sources - Part 1: Near-Field Model
  C. Borß
[A]

The auralization of nearby sound sources can generally be improved, if near-field effects are simulated. This can be achieved with a Head-Related Transfer Function (HRTF) database which contains transfer functions for various distances. However, measuring HRTFs for various distances is a tedious task.

In our approach we strive to model the related effects with less complexity. We distinguish between source- and head-related near-field effects and model them by time-variant filters. By doing so, we account for the additional low frequency boost in the near-field of directional sound sources. We further present a method for critically sampling the distances for which the distance variation filters are determined. A measurement with two dummy heads used as speaker/listener confirms that the low frequency boost can be predicted quite well with the proposed model.

(The presentation will be given in German.)

• Auralization of Nearby Sound Sources - Part 2: Evaluation
  C. Borß und J. Blauert
[A]

In order to evaluate the near-field model as proposed in the previous part (''Auralization of Nearby Sound Sources - Part 1: Near-Field Model''), we conducted a Multi-Stimulus test with Hidden Reference and Anchor (MUSHRA). The participants in the listening test were asked to rate the difference of a given reference and multiple stimuli using a novel category-rating scale, specifically designed for small to moderate perceptual differences. The reference stimuli were processed with Binaural Room Impulse Responses (BRIRs) that were rendered with Head-Related Transfer Functions (HRTFs) measured in the near-field. In each test, the reference was compared with the results of two models: a conventional model that only relies on far-field HRTFs and the proposed model, which predicts near-field HRTFs from far-field HRTFs. The test results show that the proposed model improves the auralization result for nearby sources, that is, provides more reliable distance cues.

(The presentation will be given in German.)

Bouvet, P.

• Boundary Element Energy Method for the acoustic prediction of vehicle external and interior noise – Validation on a mockup and industrial application
  B. Betgen, M. Thivant, A. Cloix, P. Bouvet und A. Bocquillet
[A]

In the context of more and more drastic noise regulation and increasing customers demand for lower noise annoyance, acoustic shields and cab insulation become essential for a wide range of vehicles. Due to reduced development times, the acoustic design must start in the early stage of industrial projects and follow the whole development phase, requiring precise and reactive prediction tools.

The most widely used computation methods perform a numerical resolution of Helmholtz equation with a spatial discretization into Finite Elements or Boundary Elements. These methods are efficient in the low frequency range, but they reach their limits at higher frequencies, due to high computational cost, very precise mesh required, and high sensitivity to geometry and frequency. Ray Tracing techniques may be an alternative in some cases, but diffused reflection is generally ignored and convergence is not always reached. The method proposed here is also based on a light/sound analogy, but the resolution is based on Boundary Elements. Absorbing materials are characterized by diffuse absorption and transmission coefficients. The frequency based meshing criterion is relaxed: only the description of the geometry must be considered. Meshing and computation time are dramatically reduced.

Bovtun, V.

• Charakterisierung der Wandler für Luftultraschallprüfung aus zellulärem Polypropylen-Ferroelektret
  M. Gaal, J. Döring, J. Bartusch, V. Bovtun, G. Brekow und M. Kreutzbruck
[A]

Geladenes zelluläres Polypropylen (zPP) eignet sich mit seiner außergewöhnlich niedrigen akustischen Impedanz und piezoelektrischen Eigenschaften für die Herstellung von Luftultraschallwandlern für zerstörungsfreie Prüfung. In diesem Beitrag werden die besonderen Eigenschaften dieser Wandler dargestellt. Mittels dielektrischer Spektroskopie werden die Resonanzfrequenz, der Kopplungsfaktor, die dielektrischen und mechanischen Verluste und die akustische Impedanz ermittelt. Die Messungen in der Impuls-Echo-Technik ergeben die Signalform dieses Wandlers und dadurch auch sein Spektrum. In diesem Beitrag werden frei schwingende und rückseitig schallhart abgeschlossene Folien verglichen. Der schallharte Abschluss der Folien erweist sich aus mehreren Gründen als vorteilhaft: Die akustische Reflexion vom Inneren des Gehäuses wird ausgeschlossen, die Welligkeit der Folie wird behoben, der erzeugte Schalldruck und dadurch auch das empfangene Signal wird um ca. 6dB höher und die Mittenfrequenz wird auf 250 kHz halbiert. Weiterhin wird über die Streuung der Empfindlichkeit verschiedener Folien des gleichen Herstellers berichtet. Anschließend wird der zPP-Wandler mit marktüblichen piezokeramischen Wandlern mit Anpassschichten verglichen. Bei der Durchschallung einer 3mm dicken Aluminiumplatte wurde mit den zPP-Wandlern ein um 12dB höherer Signal-Rausch-Abstand erreicht. Diese Ergebnisse belegen die Eignung des geladenen zPP für den Bau von Wandlern für die Luftultraschallprüfung.

Braasch, J.

• Compensation of undesired Doppler artifacts in virtual microphone simulations
  N. Peters und J. Braasch
[A]

Virtual Microphone Control (ViMiC) is a real-time multichannel spatial sound rendering technique based on sound recording principles. In an auditory virtual environment, ViMiC simulates multichannel microphone techniques, resulting in the characteristic Inter-Channel Time Differences (ICTD) and Inter-Channel Level Differences (ICLD) to create the spatial image of a sound scene. When virtual sound sources or virtual microphones are moved, those inter-channel differences are updated in real-time using an interpolation algorithm, which results in a natural Doppler-like pitch shift. However, for musical applications, a Doppler effect is often undesirable. We present an algorithm that aims to avoid such Doppler effects when updating the inter-channel differences. This new algorithm is based on segmental crossfades rather than interpolation along the trajectory. Using various musical signals, different crossfade methods are evaluated with regards to the total harmonic distortion (THD) and spatial positioning errors. This algorithm can also be applied in other spatial rendering concepts, such as Wavefield synthesis.

Brand, T.

• Modellierung des Einflusses von Nachhall auf binaurale Sprachverständlichkeit in Ruhe und im Rauschen
  J. Rennies, T. Brand und B. Kollmeier
[A]

Sprachkommunikation kann durch Nachhall stark gestört sein, weil einerseits die räumliche Trennung zwischen Nutz- und Störsignal erschwert und andererseits das Sprachsignal selbst gestört wird. Diese Studie untersucht binaurale Sprachverständlichkeitsschwellen in verhallten Umgebungen mit normal hörenden Probanden in Ruhe und in Anwesenheit einer Störschallquelle. Die Messungen im Störgeräusch zeigen, dass bei frontaler Einfallsrichtung der Sprache die gemessenen Schwellen niedriger sind, wenn der Störschall aus seitlicher Richtung präsentiert wird. Dieser durch Kopfabschattung und binaurale auditorische Verarbeitung verursachte Gewinn verringert sich mit zunehmendem Abstand zwischen Empfänger und Schallquellen. Zusätzlich ist auch bei frontaler Störschallrichtung sowie bei Messungen in Ruhe ein Anstieg der Schwellen mit dem Abstand zu beobachten, da auch das Sprachsignal selbst durch Nachhall gestört wird. Der Effekt ist in Ruhe und im Störgeräusch sehr ähnlich ausgeprägt. Es werden verschiedene um raumakustische Parameter erweiterte binaurale Sprachverständlichkeitsmodelle vorgestellt, die sich in der angenommenen Interaktion von binauraler Verarbeitung und der Verarbeitung früher Reflektionen unterscheiden. Die Störungen durch Nachhall können für verschiedene Empfänger- und Senderpositionen in Ruhe und im Störgeräusch quantitativ vorhergesagt werden. Im Gegensatz zu Messungen im Störgeräusch ist die Vorhersagegenauigkeit bei Messungen in Ruhe deutlich verbessert, wenn individuelle Audiogramme verwendet werden, obwohl alle Probanden gemäß ihrem Reintonaudiogramm normal hörend sind.

Brandstätt, P.

• Messtechnische Untersuchungen zur Durchgangsdämpfung von Luftauslässen
  W. Herget, K. Bay und P. Brandstätt
[A]

Ausgangspunkt ist die Verbindung zwischen Räumen, wie z.B. Büros, durch gemeinsame Raumlufttechnische Anlagen (RLTA). Diese bilden einen Übertragungsweg für Luftschall von einem Raum zum nächsten oder über mehrere Räume hinweg. Je nach räumlicher Situation sind die Platzverhältnisse mitunter nicht ausreichend, um die Pegel soweit abzusenken, dass Beeinträchtigungen und Belästigungen vermieden werden können. Im Vortrag werden Messungen an Luftdurchlässen bezüglich ihrer Wirkung auf die Durchgangsdämpfung vorgestellt. Die Untersuchungen wurden mit unterschiedlichen Messverfahren im Freifeld- und im Hallraum durchgeführt. Die Vergleichbarkeit der Messverfahren sowie der Einfluss der Geometrie von Lüftungskästen auf die Durchgangsdämpfung werden dargestellt und anhand von Messwerten diskutiert.

• Elektromobilität - neue akustische Herausforderung für Gesellschaft und Prüfstände
  P. Teller und P. Brandstätt
[A]

Elektrofahrzeuge werden in der Presse gemeinhin als leise oder gar lautlos beschrieben. Einzelne Verbände und Gruppierungen warnen gar vor Gefahren beim Herannahen derartiger Fahrzeuge weil sie von Passanten überhört werden könnten. Aber sind Elektrofahrzeuge wirklich leiser als herkömmliche Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor? Oder klingen sie nur anders? Wie sollen sie klingen? Brauchen wir Soundmodule, die vor ihnen warnen? Wie empfinden Fahrer derartige Fahrzeuge? Dies sind sicherlich Themen, die uns jetzt und in den nächsten Jahren beschäftigen. Anhand von Messungen und Probandenbefragungen werden erste Tendenzen und Anregungen aufgezeigt. Für akustische Untersuchungen an und mit Elektrofahrzeugen stellt sich auch die Frage inwieweit die derzeit genutzten Prüfstände für Messungen eingesetzt werden können. Hierzu wird am Beispiel des Rollenprüfstands am Fraunhofer-Institut für Bauphysik über erste Erfahrungen und Messungen berichtet.

• Kombination von Partikelfiltern mit Schalldämpfern für großvolumige Dieselmotoren
  M. Krämer, P. Brandstätt und K. Bay
[A]

Im Rahmen eines BWPLUS Projektes wurde nach platzsparenden und integrierten Lösungen für Schalldämpfer und Partikelfilter für Dieselmotoren und -aggregate mittels einer aktiven Schalldämpferlösung gesucht. Es wird ein Konzept vorgestellt um übliche aktive Systeme auch in Abgassystemen unter extremen Randbedingungen einzusetzen. Als weitere alternative wird ein Hubkolben-Aktuator als aktive Komponente vorgestellt dessen Funktion auch unter schwierigen Einsatzbedingungen im Abgasstrang möglich erscheint.

Braun, E.

• Minderung der mittleren Lärmbelastung durch das Lärmmanagement auf Schießplätzen der Bundeswehr
  K.-W. Hirsch, J. Vogel, E. Braun, B. Wiedemann, M. Becker und F. Hammelmann
[A]

Das Lärmmanagement auf Schießplätzen der Bundeswehr ist grundsätzlich ein Regelsystem, das bei der täglichen Planung des Schießen durch organisatorische Maßnahmen darauf abzielt, dass in der benachbarten Wohnbebauung weder der Richtwert für den energieäquivalenten Dauerschallpegel eines Schießtages noch der Richtwert für das lauteste Einzelgeräuschpegel überschritten wird. Das Management erlaubt dabei 5% reale Überschreitungstage, die sich ergeben können, weil z.B. in seltenen Fällen das Wetter für einen Bereiche des Wohnumfeldes an einem dieser sogenannten Überschreitungstage besonders (un)günstige Schallausbreitungsbedingungen vorgelegen haben. Das Lärmmanagement stellt also eigentlich sicher, dass das 5er Perzentil des Pegels unterhalb des Richtwertes bleibt, wenn es 18 Überschreitungstage in dem einem Schießtag vorausgehenden gleitenden Jahr von 365 Tagen erlaubt. Der Vortrag stellt den sich tatsächlich einstellenden Zusammenhang des 5er Perzentiles des energieäquivalenten Dauerschallpegels für den Schießtag und den energieäquivalenten Langzeitmittelungspegel über ein Jahr vor und diskutiert die durch das Lärmmanagement erreichte Minderung der mittleren Lärmbelastung.

Braun, S.

• Modifikation der Berechnung der Resonanzfrequenz von Helmholtzresonatoren
  S. Braun und G. Graber
[A]

Mit diesem Beitrag werden die Ergebnisse der messtechnischen Evaluierung der Gleichung für die Berechnung der Resonanzfrequenz von Helmholtzresonatoren vorgestellt. Dazu wurden mehrere Serien von Resonatoren mit unterschiedlichen Parametern für Halsradius, Halslänge und Volumen aufgebaut und im Impedanzrohr nach ISO 10534-2 vermessen. Aus dem frequenzabhängigen Absorptionsgrad und der akustischen Impedanz ist die Resonanzfrequenz direkt ablesbar. Zwischen den theoretischen Werten und den Messergebnissen treten deutliche systematische Abweichungen auf, deren Ursache sich auf die Mündungskorrektur in der Gleichung für die Resonanzfrequenz eingrenzen lässt. Durch die Auswertung der Messdaten ist es möglich, eine modifizierte Gleichung für die Berechnung der Mündungskorrektur abzuleiten, in der nicht nur der Halsradius sondern auch die Halslänge berücksichtigt wird. Die Abweichung zwischen Berechnung und Messdaten lässt sich durch die modifizierte Gleichung für die Resonanzfrequenz von ursprünglich 6 % auf 2 % verringern, was vor allem im tieffrequenten Bereich eine deutliche Verbesserung bei der Dimensionierung von Helmholtzresonatoren bringt.

Brecher, C.

• Schwingungsbasierte Maschinendiagnose an Vorschubachsen von Werkzeugmaschinen
  F. Lindner, C. Brecher und W. Klein
[A]

Brekow, G.

• Charakterisierung der Wandler für Luftultraschallprüfung aus zellulärem Polypropylen-Ferroelektret
  M. Gaal, J. Döring, J. Bartusch, V. Bovtun, G. Brekow und M. Kreutzbruck
[A]

Geladenes zelluläres Polypropylen (zPP) eignet sich mit seiner außergewöhnlich niedrigen akustischen Impedanz und piezoelektrischen Eigenschaften für die Herstellung von Luftultraschallwandlern für zerstörungsfreie Prüfung. In diesem Beitrag werden die besonderen Eigenschaften dieser Wandler dargestellt. Mittels dielektrischer Spektroskopie werden die Resonanzfrequenz, der Kopplungsfaktor, die dielektrischen und mechanischen Verluste und die akustische Impedanz ermittelt. Die Messungen in der Impuls-Echo-Technik ergeben die Signalform dieses Wandlers und dadurch auch sein Spektrum. In diesem Beitrag werden frei schwingende und rückseitig schallhart abgeschlossene Folien verglichen. Der schallharte Abschluss der Folien erweist sich aus mehreren Gründen als vorteilhaft: Die akustische Reflexion vom Inneren des Gehäuses wird ausgeschlossen, die Welligkeit der Folie wird behoben, der erzeugte Schalldruck und dadurch auch das empfangene Signal wird um ca. 6dB höher und die Mittenfrequenz wird auf 250 kHz halbiert. Weiterhin wird über die Streuung der Empfindlichkeit verschiedener Folien des gleichen Herstellers berichtet. Anschließend wird der zPP-Wandler mit marktüblichen piezokeramischen Wandlern mit Anpassschichten verglichen. Bei der Durchschallung einer 3mm dicken Aluminiumplatte wurde mit den zPP-Wandlern ein um 12dB höherer Signal-Rausch-Abstand erreicht. Diese Ergebnisse belegen die Eignung des geladenen zPP für den Bau von Wandlern für die Luftultraschallprüfung.

Brennberger, M.

• Beurteilung des Corcos-Modells für den Einsatz in der Automobilindustrie
  A. Businger, S. Schimmelpfennig, M. Brennberger und R. Lerch
[A]

Um frühzeitig tieffrequenten Geräuschen und Vibrationen im Fahrzeuginnenraum vorzubeugen, sind zuverlässige Vorhersagen der dafür verantwortlichen Quellen erforderlich. Neben den bereits sehr intensiv untersuchten Anregungen von Fahrwerk und Antriebsstrang, ist es notwendig, auch Anregungen aus der Umströmung von Fahrzeugen näher zu betrachten. Verlässliche Daten für Druckschwankungen aus der turbulenten Grenzschicht und deren Verteilung auf der Fahrzeugoberfläche, sind sowohl numerisch als auch messtechnisch schwer zu bestimmen. Eine CFD-Berechnung ist für die Serienentwicklung zu zeitintensiv und es fallen zu große Datenmengen an. Auch Windkanalmessungen verursachen hohe Kosten, da sehr viele Messstellen notwendig sind. Zudem sind diese schwer zu realisieren, da die notwendigen Sensoren nicht ohne Bauteilzerstörung anzubringen sind. Das in dieser Arbeit verwendete Turbulent-Boundary-Layer-Modell nach dem Ansatz von Corcos, welches in der Luftfahrt bereits eingesetzt wird, stellt für die Fahrzeugentwicklung eine gute Alternative dar. Es wird in dieser Arbeit zur Beschreibung der Anregungen tieffrequenter Wechseldrücke durch turbulente Grenzschichten auf vereinfachten Karosserieoberflächen und Unterbodenbauteilen herangezogen. Exemplarisch wird gezeigt, dass es sich für den Einsatz in der Automobilindustrie eignet. FE-Simulationsergebnisse werden anhand von im Windkanal gemessenen Oberflächenschwingungen validiert. An einem realen Fahrzeug wird gezeigt, wie die vorgestellte Methode heute schon für die Transferpfadanalyse einsetzbar ist.

• Skalierung des Schalldruckpegels im Hohlraum eines zylindrischen Helmholtz-Resonators
  S. Schimmelpfennig, A. Businger, S.J. Rupitsch, M. Brennberger und R. Lerch
[A]

Zur Erhöhung des Fahrkomforts in Automobilen werden stetig steigende Anforderungen an die Akustik gestellt. Vor allem die Geräuschentwicklung, welche von der Fahrzeugumströmung verursacht wird, kann bei höheren Fahrgeschwindigkeiten von den Insassen als sehr störend wahrgenommen werden. Eine Klasse von Geräuschquellen bilden überströmte Hohlräume, insbesondere der Heckklappenspalt bei Vollheckfahrzeugen. Der von ihm emittierte Schall kann häufig als tonal, hochfrequent und laut charakterisiert werden. Um dieses Phänomen grundlegend untersuchen zu können, wird im Aeroakustik-Windkanal der Audi AG ein zylindrischer Helmholtz-Resonator montiert, sodass seine Öffnung bündig mit dem Windkanalboden abschließt. Dieser wird bei verschiedenen Windgeschwindigkeiten überströmt und der Schalldruckpegel zentrisch im Grund der Kavität gemessen. Mithilfe der Lighthill'schen Analogie kann die Abhängigkeit der Schallleistung von der Anströmgeschwindigkeit mathematisch formuliert und entsprechende Skalierungsgesetze abgeleitet werden. Diese Gesetze werden auf den gemessenen Schalldruckpegel angewandt und somit der Monopolcharakter des Helmholtz-Resonators gezeigt. Die zylindrische Form des Resonanzraums reduziert die räumliche Dimension der Schallausbreitung und damit auch die Abhängigkeit der Schallleistung von der Machzahl, was von Ffowcs Williams hergeleitet wurde. Mit CFS++, einem am Lehrstuhl für Sensorik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg entwickelten FE-Code, wird simulativ ermittelt, von welcher Gestalt das bei der Helmholtz-Frequenz generierte Schallfeld im Inneren der Kavität ist, das zu dieser Reduktion führt.

Brockmeyer, D.

• Sprachverständlichkeit in Schulräumen und ihre Bedeutung für den Lernerfolg der Schüler
  D. Brockmeyer, G. Krump und C. Walter
[A]

Die häufigste und damit auch wichtigste Form des Informationsaustausches bzw. der Weitergabe von Wissen in Bildungseinrichtungen ist die menschliche Sprache. Damit die Information im sprachlichen Kontext die Schüler erreicht, ist dazu eine gute bis hervorragende Sprachverständlichkeit, welche die DIN 18041 fordert, erforderlich. Zur Beurteilung der derzeitigen Situation in Schulen in Potsdam und Umgebung wurden im Rahmen einer Diplomarbeit in 16 unterschiedlichen Klassenräumen objektive Messungen der Sprachverständlichkeit und der Nachhallzeit mit subjektiven Einschätzungen und Orientierungsmessungen des Geräuschpegels während Beisitzungen im laufenden Unterricht kombiniert. Zur Ermittlung der Sprachverständlichkeit wurde der Sprachübertragungsindex STI mittels des STIPA-Messverfahrens herangezogen. Die Ergebnisse wurden miteinander verglichen und untersucht, ob sie den Anforderungen nach DIN 18041 entsprechen. Aus den Ergebnissen wurden Schlussfolgerungen zu notwendigen Maßnahmen gezogen.

Bschorr, O.

• Akustische Strahlungskräfte bei Festkörperwellen (II)
  O. Bschorr, J. Starke und N. Kalus
[A]

In der Vorgängerarbeit [DAGA-2010] wurden die Strahlungskräfte von Longitudinal- und Transversalwellen abgeleitet. Diese Untersuchung wird hier mit den gleichen Annahmen, insb. dem Cosserat-Modell, auf die Deviationswelle erweitert. Während die Longitudinalwelle durch die skalare Divergenz, die Transversalwelle durch den Rotationsvektor so ist die Deviationswelle durch den spurlosen, symmetrischen 3x3-Tensor gekennzeichnet. Auch für die Deviationswelle können die Strahlungskräfte auf ein Tensorpotential zurückgeführt werden. Zwischen den 3 Wellenarten besteht Orthogonalität.

Buchholz, J.

• Modeling the effects of compression and suppression on estimates of auditory frequency selectivity
  M. Marschall, J. Buchholz und T. Dau
[A]

Estimates of tuning derived from non-simultaneous masking experiments tend to show sharper tuning than those derived from simultaneous masking experiments. Previous studies have suggested that the wider tuning observed in simultaneous masking is due to the more widely tuned influence of suppression that only occurs when the masker and the signal are present at the same time. This study, using a modeling approach, investigates an alternative explanation, involving the effect of compression alone. To this end, a computational model of auditory signal processing and perception was used to simulate behavioral measures of frequency selectivity in both simultaneous and forward masking. The model included the dual-resonance nonlinear (DRNL) filter as the frequency selective stage, which simulates key aspects of nonlinear cochlear processing, such as compression and two-tone suppression. The modeling results show that the effect of compression may directly lead to a narrower tuning estimate in forward masking if a filter structure with a nonlinearity sandwiched between two bandpass filters is assumed.

Buchner, H.

• Calibration of Microphone Arrays with Arbitrary Geometries
  K. Helwani, H. Buchner und S. Spors
[A]

Microphone arrays for wave field analysis are being developed and increasingly used. Usually, the microphones used in an array are calibrated separately such that the characteristics of all microphones can be assumed to be identical. The calibrated microphones are then placed in a predefined array geometry. Most of the calibration approaches neglect the deviation of the realization of the array aperture from the ideal one, e.g., the position of the microphones in spherical array geometry could deviate from the desired one due to the finite precision of the constructing instruments. The performance of the array and its ability to build the desired beams could suffer under this deviation. We propose a system theoretical approach to calibrate microphone arrays with arbitrary geometries. The approach requires measurements of impulse responses of the microphone arrays from multiple source positions. Hence, a virtual multiple input/output system (MIMO) is set up. Our approach inverts this MIMO system. Thus, the invertibility of the system plays a central role in computing numerically stable beam filters. We show the conditions for the invertibility of the system and which considerations can be made in terms of improving the beamforming based on this approach.

Buchschmid, M.

• A hybrid FEM/SEA approach for acoustical FSI-problems - efficiency studies depending on subsystem definitions and averaging techniques
  W. Xiao, M. Buchschmid und G. Müller
[A]

• Numerical models for violins
  F. Frischmann, M. Buchschmid, M. Ruess, J. Kreutz und G. Müller
[A]

Buck, M.

• Adaptive receive side equalization for improved intelligibility in automotive hands-free systems
  T. Wolff und M. Buck
[A]

The intelligibility of the received signal in automotive hands-free systems often suffers from being rendered in noisy environment. Additionally the car cabin itself may introduce an undesired filtering on the played back audio. Recently, hands-free systems with an adaptive equalizer in the receive path have been described where spectral information about the noise and echo signal, available from the sending path, is reused in the receive path. In this contribution we present a further development of this approach. We propose to adjust the equalizer such that spectral distortions due to room acoustics are widely compensated for and that a minimum spectral playback-to-local-noise-power-ratio is guaranteed. Additionally, the equalizer pronounces signal components above the telephone band that have been introduced by artificial bandwidth extension (BWE) to further improve the intelligibility while keeping BWE-artifacts masked by the local noise.

Buckert, S.

• Sensitivitätsanalyse an einem aktiv geregelten Rahmen-Platte-Prüfstand
  S. Buckert, J. Bös und H. Hanselka
[A]

Mit dem Ziel der Quantifizierung des Energieflusses in aktiven Systemen soll das analytische Modell einer Platte mit Piezopatch aus einem Rahmen-Platten-Prüfstand hinsichtlich Parametereinflüssen sowohl in der Simulation als auch experimentell untersucht werden. Mit Hilfe der Sensitivitätsanalyse können die Einflüsse von Parametern (z.B. Plattendicke, Aktorposition) auf das Systemverhalten untersucht und damit die Parameter identifiziert werden, auf die das System besonders sensibel reagiert. Durch Betrachtung der Sensitivitätswerte können darüber hinaus Zusammenhänge zwischen Parametern dargestellt werden. Das Hauptaugenmerk der Simulationen liegt auf der Untersuchung verschiedener Parametereinflüsse (z.B. Diskretisierungsdichte) auf die Berechnung der Strukturintensität und auf den aus der Strukturintensität berechneten Leistungsfluss in bestimmten Strukturbereichen. Die Bestimmung des Leistungsflusses dient dazu, eine Energiebilanz für das aktive System aufzustellen. Der Leistungsfluss wird mit Hilfe von geschlossenen Integralen um die Aktoren berechnet. Zur Überprüfung der Simulationsergebnisse werden Versuche am Rahmen-Platte-Prüfstand durchgeführt, bei denen das System mit einem Shaker angeregt wird und die Schwingungen mit einem Piezopatch oder einem zweiten Shaker beeinflusst werden. Die Ergebnisse dieser Untersuchung können für die Bewertung und den Vergleich aktiver Systeme, zur Reglerauslegung und in der Strukturoptimierung verwendet werden.

Budde, C.

• Bewertung der Unsicherheit von Terzband-Analysen bei akustischen Messungen
  P. Piprek und C. Budde
[A]

Mit dem ''Leitfaden zur Angabe von Messunsicherheiten'' (ENV-13005, kurz: ''GUM Leitfaden'') ist dem Akustikingenieur ein praktisches Werkzeug zur Bestimmung der Messunsicherheit an die Hand gegeben worden. Diese vorläufige Norm ist allerdings in die Kritik geraten, da unbekannte systematische Fehler nicht explizit von stochastischen Fehlern unterschieden werden. Bei der Anwendung dieser Norm in der Akustik wird das besonders deutlich, wenn die Unsicherheit der Terzband-Analyse ermitteln werden soll. Da die genaue Topologie der Filter bzw. deren Implementation unbekannt ist, muss hier mit einem unbekannten systematischer Fehler gerechnet werden. Zudem ist dieser Fehler noch mit dem zu untersuchenden Signal korreliert. Dieser Vortrag soll anhand von praktischen Beispielen die Problematik bei der praktischen Anwendung des GUM Leitfadens verdeutlichen. Dabei soll auch aufgezeigt werden, wie man mit geeigneter Wahl der Analyseeinstellung (bei FFT bzw. Filter) den unbekannten systematischen Fehler und somit die Unsicherheit minimieren kann.

• Untersuchung zur Wahrnehmungsschwelle von Parametern musikalischer Klangbearbeiter
  C. Budde
[A]

Aus der Psychoakustik ist bekannt, dass messbare Unterschiede nicht zwangsweise auch hörbar sein müssen. Vielmehr bedarf es erst einer gewissen Wahrnehmungsschwelle, bis das Gehör Unterschiede gezielt differenzieren kann.

Zu alltäglichen Situationen und einfachen Sachverhalten finden sich in der Literatur bereits viele Untersuchungen, in denen die gerade noch wahrnehmbaren Unterschiede bereits hinreichend ermittelt wurden (z.B. Lautheit von Straßenlärm). Zu komplexeren Sachverhalten, insbesondere im Zusammenhang mit Musik, ist allerdings eher wenig bekannt. Das lässt sich auch darin begründen, dass hierbei die Hörerfahrung der Probanden eine größere Rolle spielt.

In diesem Vortrag sollen daher Methoden vorgestellt werden, um verschiedene Freiheitsgrade bzw. Parameter von musikalischen Klangbearbeitern (wie z.B. Equalizern oder Kompressoren) zu untersuchen. Darüber hinaus werden erste Ergebnisse dieser Untersuchung präsentiert, die mit ''trainierten'' Probanden (Musikern, Tonmeistern) durchgeführt wurden.

Bütikofer, R.

• Der Leichtbauprüfstand in Dübendorf: ein neuartiger Prüfstand zur Messung der Schallübertragung im Holzbau
  R. Bütikofer, C. Geyer, L. Krajči, A. Müller, B. Schuppisser und H. Weber
[A]

Die Schallübertragung leichter Konstruktionen, z. B. von Gebäuden mit Holzkonstruktionen, unterscheidet sich wesentlich von der in Massivbauten.

An der EMPA in Dübendorf wurde von der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt und der Berner Fachhochschule ein Prüfstand zur Untersuchung der Schallübertragung für Leichtbaukonstruktionen errichtet.

Der Prüfstand ist im Gebäude schwingungsisoliert aufgestellt. Die Rückwand und eine Seitenwand des Prüfstands bilden Ortbetonwände. Durch körperschall-entkoppelte Fugen zwischen den Bauteilen im Prüfstand und Vorsatzschalen wird die Schalllängsleitung über die massiven Bauteile unterdrückt.

In den Prüfstand werden die zu prüfenden Leichtbauteile (Geschossdecken und Wände) so eingebaut, dass zwei Räume nebeneinander und zwei übereinander entstehen und somit die Luft- und Trittschallübertragung sowohl in vertikaler Richtung, als auch in horizontaler Richtung untersucht werden kann.

Durch die Möglichkeit, leichte Bauteile mit Wand-Deckenknoten in Originalgrösse im Prüfstand einzubauen, kann auch die Wechselwirkung der trennenden und flankierenden Bauteile bei der Schallübertragung untersucht werden.

Damit steht ein präziser Messstand zur Verfügung, in dem die erforderlichen Eingabegrössen für die Prognosemodelle für den Schallschutz im Holzbau ermittelt werden können.

• Gehschall: Hammerwerk mit leisem Antrieb
  R. Bütikofer
[A]

Zur Messung des Gehschalls auf Laminaten wird der Absatz eines Schuhs durch eine frei fallende Masse von 200 Gramm nachgebildet, die mit definierter Geschwindigkeit aufprallt und danach gleich wieder aufgefangen werden muss, um ein Nachprellen zu vermeiden. Das Hammerwerk besteht aus nur einem Hammer, es soll kein grosses Gehäuse aufweisen, welches die Schallabstrahlung vom Aufschlagpunkt in den Raum behindern würde und der mechanische Antrieb soll sehr leise sein, damit die Gehschallmessung nicht durch das Eigengeräusch verfälscht wird. Es wird gezeigt, wie diese Aufgabe mit einer lose geführten Masse und einem Standardprodukt aus der industriellen Automatisation, nämlich einem sehr leisen, elektrischen Linearmotor und zugehörigem Kontroller, relativ einfach und kostengünstig gelöst wurde.

Bulling, A.

• Kontexterkennung für Hörgeräte mittels zusätzlicher Sensormodalitäten
  B. Tessendorf, A. Bulling, D. Roggen, T. Stiefmeier, G. Tröster, M. Feilner und P. Derleth
[A]

Heutige ''state-of-the-art''-Hörgeräte besitzen bereits eine Automatik, die unterschiedliche Hörziele des Hörgeräteträgers unterstützt. Diese Automatik analysiert dabei das empfangene Audiosignal, um auf das mögliche Hörziel zu schließen. Ein Hörgeräteträger kann im selben akustischen Umfeld unterschiedliche Hörziele haben, die entsprechend unterschiedliches Hörgeräteverhalten erfordern. Das Audiosignal alleine bietet in solchen Fällen meist zu wenig Kontextinformation, um mögliche Hörziele des Nutzers eindeutig zu unterscheiden. Dies ist insbesondere in komplexen Hörsituationen mit mehreren Schallquellen oder unterschiedlichen möglichen Aktivitäten des Hörgeräteträgers der Fall. Diese komplexen Hörsituationen bedingen den Einsatz effizienter Algorithmen, die allerdings bei Fehlentscheidung des Hörziels die Unterstützung des eigentlichen Hörwunsches nachteilig beeinträchtigen. Der Einsatz spezialisierter Algorithmen bedingt daher eine treffsichere Hörzielerkennung.

In diesem Beitrag wird ein Ansatz mit Berücksichtigung weiterer Sensormodalitäten vorgestellt und soll hinsichtlich der Lösung der Mehrdeutigkeitsproblematik analysiert werden. Als Anwendungsbeispiel dient dabei eine typische Büroumgebung. Körper- und Augenbewegungen werden dabei als zusätzliche Sensormodalitäten mit einbezogen. Die Arbeit zeigt das Potential zusätzlicher Sensormodalitäten für zukünftige kontextsensitive Hörgeräte.

Burgschweiger, R.

• Verwendung der BEM-basierten Fast Multipol Methode für Innenraumprobleme
  R. Burgschweiger und M. Ochmann
[A]

Die Multi-Level Fast Multipole Methode (MLFMM) ermöglicht die numerische Berechnung von akustischen Problemen, bei denen die diskretisierten Modelle aus sehr großen Anzahlen von Elementen bestehen.

Die Lösungszeit und der Speicherbedarf liegen im Vergleich mit konventionellen Lösungsmethoden deutlich niedriger, da der Algorithmus die Anzahl der zu berechnenden Interaktionen zwischen Quell- und Zielpunkten drastisch reduziert, in dem ein potentialbasierendes Clustering-Verfahren zur approximativen Berechnung der benötigten Matrix-Vektor-Produkte verwendet wird.

Im Rahmen des Forschungsprojekts MULTIPOL soll eine Variante der MLFMM entwickelt werden, mit deren Hilfe raumakustische Problemstellungen behandelt werden können. Hierzu wird das Schallfeld in einfachen Räumen mit unterschiedlichen Wandeigenschaften, z. B. Impedanz-Randbedingungen, berechnet und die dabei erzielten Resultate mit analytisch gewonnenen Lösungen sowie Ergebnissen konventioneller BEM- und FEM-Methoden verglichen.

• Vorkonditionierung von Fast-Multipol-Verfahren zur Lösung akustischer Streu- und Innenraumprobleme
  C. Steuck, R. Burgschweiger, R. Piscoya und M. Ochmann
[A]

Wir betrachten eine Multi-Level-Fast-Multipole-Methode zur Lösung der Randintegralformulierung der Helmholtzgleichung für dreidimensionale akustische Streuprobleme an komplexen Streukörpern. Untersucht wird der Einsatz von Vorkonditionierern in Verbindung mit dem iterativen GMRES-Verfahren (kurz für: Generalized minimal residual method). Die Vorkonditionierung mit der Nahfeldmatrix der Fast-Multipole-Methode und mit einer Matrix, die sich aus einer variablen Nahfeldgröße ergibt, wird verglichen bezüglich der Anzahl der Iterationen und der benötigten Rechenzeit. Ferner kann die Invertierung der für die Vorkonditionierung verwendeten Konditionsmatrix mit Hilfe einer unvollständigen LU-Zerlegung vereinfacht werden. Mit Vergrößerung des Nahfeldes steigt der Aufwand für die Vorkonditionierung, dafür sinkt die Anzahl der Iterationen des GMRES-Verfahrens. Ähnliches gilt für den Grad der unvollständigen LU-Zerlegung, der durch die ''drop tolerance'' des Dekompositionsverfahrens gegeben ist. Es ergeben sich Werte für Nahfeldgröße und Grad der inkompletten LU-Zerlegung, für die die Gesamtlösezeit minimal wird. Betrachtet wird die Lage der Minima in Abhängigkeit von der Frequenz, von den Abmessungen der Streukörper und von der Elementgröße. Schließlich werden auch weitere iterative Lösungsverfahren wie BCG und CGS mit GMRES im Hinblick auf Rechenzeit und Konvergenzgüte verglichen.

Burgwinkel, P.

• Potentiale integrierter Online-Simulation und Zustandsmessung für die Prognoseorientierte Maschinendiagnose
  R. Baltes und P. Burgwinkel
[A]

An Anlagen von integrierten Produktionsketten, gerade in der Schwerindustrie, werden hohe Anforderungen an Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit gestellt, da in Folge eines Anlagenausfalls hohe Stillstandskosten durch Produktionsausfall auftreten können. Um die Anlagenverfügbarkeit zu erhöhen, damit die ungeplanten Stillstandskosten zu minimieren, können geeignete Instandhaltungsstrategien und die heute verfügbaren technischen Möglichkeiten genutzt werden. Am Institut für Maschinentechnik der Rohstoffindustrie der RWTH Aachen wird an der Entwicklung eines Analysewerkszeugs geforscht, dass die klassischen Methoden der sensorgestützten Zustandsüberwachung mit den Möglichkeiten der numerischen Simulation von Anlagenkomponenten in Echtzeit miteinander verknüpft, um damit bauteilspezifisch eine Restlebensdauer zu prognostizieren. Als Referenzanlage dient eine Brammenstauchpresse, deren Komplexität sowie die dort auftretenden hohen Belastungen die Möglichkeit bietet, erstmals eine online Echtzeitsimulation mit klassischen Methoden der Zustandsüberwachung zu kombinieren, um daraus ein Analysewerkzeug mit einem deutlichen Mehrwert zu entwickeln. Dabei werden wenige Messgrößen aufgenommen und mittels Simulation Belastungen an nicht erfassten Bauteilen berechnet. Diese berechneten Beanspruchungen werden mittels Klassierung ausgewertet und zur Restlebensdauerabschätzung genutzt. Die gewonnen Messdaten und Simulationsergebnisse werden mittels eines Condition Analysers ausgewertet und dienen zur Prognose und Planung von Instandhaltungsmaßnahmen.

Burkhart, C.

• Anwendung und Evaluierung des DEGA-Schallschutzausweises
  S. Langer, A. Schmitz, C. Burkhart, R. Kurz und W. Scholl
[A]

In der neuen DEGA-Empfehlung 103 ''Schallschutz im Wohnungsbau - Schallschutzausweis'' werden insgesamt sieben Schallschutzstufen definiert, mit denen sowohl die schalltechnische Qualität einzelner Baukonstruktionen (Decken, Wände) als auch ganzer Gebäude gekennzeichnet werden können. Durch den DEGA-Schallschutzausweis wird die schalltechnische Qualität von Wohnungen damit erstmals auch für akustische Laien transparent. So kann die DEGA-Empfehlung gleichermaßen in der Planungsphase wie auch für die Bewertung bestehender Gebäude eingesetzt werden. Bei der Erstellung des Schallschutzausweises gehen verschiedene Größen wie die Lage des Gebäudes, die Grundrissgestaltung sowie die Mess- oder Rechenwerte der Schalldämmung einzelner Bauteile ein, aus denen nach einem Punktesystem der Schallschutzausweis berechnet wird. Für den praktischen Einsatz empfiehlt sich die Nutzung eines computergestützen Berechnungswerkzeuges mit dem der Ausweis komfortabel und Übersichtlich erstellt werden kann. Im Rahmen des Vortrages wird u. a. eine mit Unterstützung der DEGA entwickelte, frei verfügbare webbasierte Software vorgestellt, mit deren Hilfe der Schallschutzausweis einfach erstellt werden kann. Die eingegebenen Daten werden nach Zustimmung durch den Nutzer in einer Datenbank gespeichert und wissenschaftlich ausgewertet. Aus den Auswertungen sollen neue Statistiken zum baulichen Schallschutz generiert werden, die dann eine fundierte Grundlage z.B. für Vertragsgestaltung zwischen Bauherrn und Baufachleuten, für die Diskussionen in den Normungsgremien oder sogar für die zukünftige Rechtsprechung sein können.

• Lärmbelastung beim Fallschirmspringen
  C. Burkhart
[A]

''Wer nicht hören will, muss fühlen'', so mag es manch einem noch aus Kinderzeiten in den Ohren klingen. Im fortgeschrittenen Alter könnte es einmal heißen. ''Wer nicht hören kann, muss leiden'', denn eine Beeinträchtigung des Hörvermögens stellt zweifelsfrei einen bedeutsamen Verlust an Lebensqualität dar. Auch bei der Ausübung einiger Sportarten ist man durchaus hohen Schallpegeln ausgesetzt, beispielsweise beim Fallschirmspringen. Der Vortrag zeigt die Geräuschsituation im Steigflug in verschiedenen Flugzeugen (verursacht durch Stömungsgeräusche, Schallabstrahlung von Triebwerken, undichten Türen), im Freifall (bei Geschwindigkeiten um 200 km/h) und beim (Winter-)Training im Windtunnel und erläutert sinnvolle und geeignete Gegenmaßnahmen um unliebsame Spätfolgen zu vermeiden. Besonders kritisch für unser Gehör ist hierbei die Freifallphase während der man nahezu einer Druckverdopplung ausgesetzt ist. Die Erkenntnisse sind durchaus auch auf andere Sportarten übertragbar, bei denen man vergleichbaren Geräuschanregungen ausgesetzt ist.

Businger, A.

• Beurteilung des Corcos-Modells für den Einsatz in der Automobilindustrie
  A. Businger, S. Schimmelpfennig, M. Brennberger und R. Lerch
[A]

Um frühzeitig tieffrequenten Geräuschen und Vibrationen im Fahrzeuginnenraum vorzubeugen, sind zuverlässige Vorhersagen der dafür verantwortlichen Quellen erforderlich. Neben den bereits sehr intensiv untersuchten Anregungen von Fahrwerk und Antriebsstrang, ist es notwendig, auch Anregungen aus der Umströmung von Fahrzeugen näher zu betrachten. Verlässliche Daten für Druckschwankungen aus der turbulenten Grenzschicht und deren Verteilung auf der Fahrzeugoberfläche, sind sowohl numerisch als auch messtechnisch schwer zu bestimmen. Eine CFD-Berechnung ist für die Serienentwicklung zu zeitintensiv und es fallen zu große Datenmengen an. Auch Windkanalmessungen verursachen hohe Kosten, da sehr viele Messstellen notwendig sind. Zudem sind diese schwer zu realisieren, da die notwendigen Sensoren nicht ohne Bauteilzerstörung anzubringen sind. Das in dieser Arbeit verwendete Turbulent-Boundary-Layer-Modell nach dem Ansatz von Corcos, welches in der Luftfahrt bereits eingesetzt wird, stellt für die Fahrzeugentwicklung eine gute Alternative dar. Es wird in dieser Arbeit zur Beschreibung der Anregungen tieffrequenter Wechseldrücke durch turbulente Grenzschichten auf vereinfachten Karosserieoberflächen und Unterbodenbauteilen herangezogen. Exemplarisch wird gezeigt, dass es sich für den Einsatz in der Automobilindustrie eignet. FE-Simulationsergebnisse werden anhand von im Windkanal gemessenen Oberflächenschwingungen validiert. An einem realen Fahrzeug wird gezeigt, wie die vorgestellte Methode heute schon für die Transferpfadanalyse einsetzbar ist.

• Skalierung des Schalldruckpegels im Hohlraum eines zylindrischen Helmholtz-Resonators
  S. Schimmelpfennig, A. Businger, S.J. Rupitsch, M. Brennberger und R. Lerch
[A]

Zur Erhöhung des Fahrkomforts in Automobilen werden stetig steigende Anforderungen an die Akustik gestellt. Vor allem die Geräuschentwicklung, welche von der Fahrzeugumströmung verursacht wird, kann bei höheren Fahrgeschwindigkeiten von den Insassen als sehr störend wahrgenommen werden. Eine Klasse von Geräuschquellen bilden überströmte Hohlräume, insbesondere der Heckklappenspalt bei Vollheckfahrzeugen. Der von ihm emittierte Schall kann häufig als tonal, hochfrequent und laut charakterisiert werden. Um dieses Phänomen grundlegend untersuchen zu können, wird im Aeroakustik-Windkanal der Audi AG ein zylindrischer Helmholtz-Resonator montiert, sodass seine Öffnung bündig mit dem Windkanalboden abschließt. Dieser wird bei verschiedenen Windgeschwindigkeiten überströmt und der Schalldruckpegel zentrisch im Grund der Kavität gemessen. Mithilfe der Lighthill'schen Analogie kann die Abhängigkeit der Schallleistung von der Anströmgeschwindigkeit mathematisch formuliert und entsprechende Skalierungsgesetze abgeleitet werden. Diese Gesetze werden auf den gemessenen Schalldruckpegel angewandt und somit der Monopolcharakter des Helmholtz-Resonators gezeigt. Die zylindrische Form des Resonanzraums reduziert die räumliche Dimension der Schallausbreitung und damit auch die Abhängigkeit der Schallleistung von der Machzahl, was von Ffowcs Williams hergeleitet wurde. Mit CFS++, einem am Lehrstuhl für Sensorik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg entwickelten FE-Code, wird simulativ ermittelt, von welcher Gestalt das bei der Helmholtz-Frequenz generierte Schallfeld im Inneren der Kavität ist, das zu dieser Reduktion führt.

Busse, S.

• Impedanzbestimmung für Schallabsorber in rechteckigen Strömungskanälen
  S. Busse, A. Schulz und L. Enghardt
[A]

Es wird ein Verfahren zur Impedanzbestimmung von absorbierenden Wandauskleidungen in Strömungskanälen mit rechteckigem Querschnitt vorgestellt. Dabei kann sowohl der Einfluss konstanter Blockprofile als auch der realer 2D-Strömungsprofile mit Grenzschicht berücksichtigt werden. Angesetzt wird ein Kanalmodell nach Mungur und Gladwell, wobei eine der Seitenwände als Schallabsorber ausgeführt ist. Dafür wird durch Separationsansatz die Pridmore-Brown-Gleichung formuliert. Sie bildet zusammen mit den bekannten Randwerten auf der schallharten Wand, welche der Absorberwand gegenüberliegt, ein Anfangswertproblem. Dieses kann unter Zuhilfenahme der axialen Wellenzahl sowie des Strömungsprofils mittels Runge-Kutta-Integration numerisch gelöst werden. Aus den Lösungswerten auf der Absorberwand kann unter Ausnutzung der Ingard-Myers-Randbedingung schließlich die Absorberimpedanz bestimmt werden. Die komplexe Wellenzahl ebener Wellen kann für den Absorberbereich durch Umrechnung des Transmissionsfaktors aus Mikrofonmessdaten ermittelt oder direkt eingegeben werden. Dies ermöglichte die Validierung mittels Wellenzahl- und Impedanzdaten einer NASA-Referenzstudie. Diese Vergleichsdaten zeigten sehr gute Ergebnisse des Verfahrens bei einer zugleich erheblichen Verringerung der Rechenzeit im Verhältnis zu anderen Methoden.

• Validation of the CAA Solver PIANO with lined-wall boundary conditions
  A. Bassetti, S. Guerin und S. Busse
[A]

Understanding the physical mechanisms that occur in the aeroacoustics of lined surfaces is a key issue for the optimal design of passive sound absorbers (liners) in aircraft engines. The liners play an important role to reduce the noise emitted by modern transport-aircraft engines. Engine and engine-nacelle manufacturers base their designs on gathered past experience and, more recently, on computational aeroacoustics (CAA) solutions, including impedance-type boundary conditions to simulate the presence of liners in various regions of the engine-duct walls. The DLR CAA software PIANO implements a time-domain linearized Euler equation (LEE) solver. It can be used to simulate the evolution of a small-perturbation inviscid aerodynamic field at the presence of a stationary background flow. The present work deals with the validation of a Helmholtz-resonator model for impedance-wall boundary conditions in PIANO. The model has been recently implemented in PIANO. It will be tested to reproduce experimental data, measured in the DLR-Berlin liner test rig. A test case regarding optimal positioning of a lined surface on a curved-axis square-section duct will also be presented.

Buxtrup, M.

• Lärm in Bildungseinrichtungen
  H.-D. Neumann, M. Buxtrup und W. Swoboda
[A]

Caglar, S.

• Aeroakustische Messungen an Axialventilatoren zur Motorkühlung
  M. Zayani, S. Caglar und M. Gabi
[A]

Caillet, A.

• Predicting the Effect of Engine Structural Design Changes on Radiated Noise for Full Frequency Spectrum
  D. Blanchet und A. Caillet
[A]

In recent years, low and mid frequency analysis of engine has shown that many design decisions influenced negatively the acoustic performance of engines. To counteract this problem, design engineers have started to design engine covers that actually reduce the noise radiated before it gets too far from the engine. These methods basically modify the path the noise would take to get to a vehicle occupant's ear. Another approach is to modify the design of the engine construction itself in order to reduce the noise generated at the source. This paper presents a method to predict radiated noise from an engine for the full frequency domain of analysis (0-10000 Hz). This approach combines the Finite Element Method (FEM) to represent the structure and its load cases and the new Fast Multipole Boundary Element methods (FMM-BEM) to represent the fluid surrounding the engine. This approach allows engineers to add acoustics to their existing structural predictions and investigate the effect on radiated sound power of modifying the structure, adding beads, adding damping treatment or acoustic covers in the vicinity of an engine. Typical engine noise radiation results with these changes along with cases with and without acoustic covers are presented and discussed.

• Design of Acoustic Insulation in Ships Based on Predictive vibro-acoustic Models
  D. Blanchet und A. Caillet
[A]

The marine industry has used empirical models to predict transfer functions between source locations and noise sensitive cabins extensively in the past. These empirical methods work well for standard construction types, material and small number of cabins. Today's tendencies are to used complex construction methods, exotic material such as composite and built larger and larger yachts with cabin layouts and numbers not easily represented in an empirical way. This paper presents an approach to build predictive vibro-acoustic models for full frequency analysis (0-10 000 Hz). The approach makes use of several modeling methods and coupling such as FEM (Finite Element Method), FMM-BEM (Fast Multipole Method- Boundary Element), SEA (Statistical Energy Analysis) and ''FE/SEA Coupled'' to represent the yacht structure, the interior cabin and tank acoustic cavities and the exterior fluid loading and underwater radiation. This approach also permits the representation of the acoustic insulation and the optimization of its content to achieve required targets while reducing mass and insulation cost. This paper also discusses the source models to be used to represent the airborne, structureborne and waterborne contribution of major excitations. This approach is applied on a 70m luxury yacht where the vibro-acoustic concepts are discussed and illustrated.

Carolus, T.

• Numerische und experimentelle Untersuchung des Stromfeldes in einem Axialventilator mit passivem Hinterkantenausblasen
  T. Gerhard, M. Kohlhaas und T. Carolus
[A]

Bei luftfördernden Strömungsmaschinen mit Rotor-Stator Anordnung wird mit dem Ausblasen von Luft aus der hohlen Schaufelhinterkante des Rotors versucht, das Geschwindigkeitsdefizit hinter den Schaufeln auszugleichen, um den tonalen Schall durch Rotor-Stator-Interaktion zu minimieren. Darüber hinaus wird eine verminderte Turbulenzintensität im Nachlauf angestrebt, um auch den Breitband-schall zu reduzieren. Bei einer optimalen Konfiguration des ausgeblasenen Luftstroms wird der Nachlauf der Schaufel durch diese Maßnahme impulslos (''momentumless wake'') und turbulenzarm. Allerdings erzeugt Hinterkantenausblasen ein Eigengeräusch, das der angestrebten Schallminderung entgegenläuft. Neben dem aktiven Ausblasen, bei dem der Luftmassenstrom aus einem externen Druck-luftreservoir bezogen wird, besteht auch die Möglichkeit des passiven Ausblasens durch Abzapfen von Fluid an einer geeigneten Stelle. Bei dem dargestellten passiven Ausblaskonzept wird die bestehende Druckdifferenz zwischen Schaufeldruck- und -saugseite genutzt, um einen Massenstrom zum Ausblasen zu erzeugen. Durch numerische Strömungssimulationen (CFD, RANS) wird eine bestmögliche Konfiguration erarbeitet. Anschließend wird ein Niederdruckaxialventilator mit passivem Hinterkantenausblasen konstruiert, gebaut und hinsichtlich der aerodynamischen Betriebsdaten und der emittierten Schallleistung experimentell untersucht. Es zeigt sich, dass im vorliegenden Fall das passive Ausblasen die aerodynamischen Leistungsdaten des Ventilators nicht negativ beeinflusst, der zugeführte Impuls allerdings nicht ausreicht, um den Ventilatorschall signifikant zu reduzieren. Die Validierung der numerischen Simulationen erfolgt durch Hitzdrahtmessungen im Rotornachlauf (Statorposition).

Chudalla, M.

• Anwendung des Interferenzschalldämpfer-Prinzips auf eine Lärmschutzwand
  M. Chudalla, W. Bartolomaeus und S.-R. Mehra
[A]

Mit Hilfe von Vor- bzw. Aufsätze an der Lärmschutzwand-Oberkante, sogenannten Schirmkronen, wird versucht die Beugung in den Schall-Schattenbereich zu minimieren. Diese Schirmkronen entziehen dem Schallfeld durch Absorptionsmaterial oder/und mehr oder minder aufwändigen Geometrien an der Beugungskante Energie. Eine Gruppe dieser Schirmkronen erreicht dies mit einer ''schallweichen'' Beugungskante. Schallweiche Oberflächen erhält man durch Resonatoren. Bekannte Versuche bedienten sich /4- oder Helmholtz-Resonatoren. Ein weiterer Resonatortyp, dessen Einsetzbarkeit an Lärmschutzwänden noch nicht untersucht wurde, ist der /2-Resonator. Dieser wurde auf seine prinzipielle Eignung, die abschirmende Wirkung von Lärmschutzwänden zu erhöhen, untersucht.

Cisilino, A.P.

• Ein iteratives Optimierungsverfahren für akustische Anwendungen basierend auf der Methode der Topologiederivate und der Randelemente
  S.C. Beck, A. Sisamon, S. Langer und A.P. Cisilino
[A]

Bei der Prognose von Schallausbreitung hat die Gestalt von Objekten, die sich innerhalb des Untersuchungsgebietes befinden, eine wesentliche Bedeutung. Ein Beispiel dazu sind Schallschutzbauwerke wie Lärmschutzwände oder -wälle. In dieser Arbeit wird eine Methode vorgestellt, die dazu dient, die Gestalt von solchen Objekten zu optimieren. In einem iterativen Prozess wird dafür der Ansatz der Topologiederivate (engl. topological derivative) mit der Randelementemethode (BEM) kombiniert.

Zunächst wird dazu die Zielfunktion in einem entsprechenden Gebiet vorgegeben, eine Startkonfiguration des Objektes mit Randelementen und das umgebende Gebiet durch ein regelmäßiges Punktegitter diskretisiert. Innerhalb dieses Planungsraumes wird die optimierte Gestalt des Objektes durch den iterativen Prozess ermittelt.

Dazu identifiziert das Topologiederivat diejenigen Stellen, um die der Körper erweitert werden muss, um möglichst wirkungsvoll die Zielfunktion zu erreichen, indem eine direkte Randwertaufgabe (Vorwärtsrechnung) und eine adjungierte Problemstellung gelöst werden. Erstere wird mittels direkter BEM für Akustik im 2D-Bereich bestimmt, letztere durch eine Rückwärtsberechnung unter Verwendung der Werte der Zielfunktion. Die Gestalt des Objektes baut sich in iterativen Schritten solange auf, bis ein Abbruchkriterium erreicht ist.

Gezeigt werden Beispiele, die das Leistungsvermögen des vorgestellten Ansatzes demonstrieren.

Clasen, D.

• Nutzung numerischer Optimierungsmethoden für die Verbesserung gekoppelter Fluid/Struktur-Analysen von Gesamtkraftfahrzeugmodellen
  C. Schedlinski, C. Arzul, K. Bohnert, D. Clasen, C. Glandier und A. Irrgang
[A]

Um treffsichere Aussagen über das akustische Verhalten im Innenraum von Kraftfahrzeugen zu erhalten, ist, neben der genauen Kenntnis der Massen, Dämpfungen und Steifigkeiten der Struktur selber, auch eine ausreichende Kenntnis des Absorptionsverhaltens erforderlich.

In dieser Veröffentlichung werden verschiedene Anwendungsbereiche für numerische Optimierungsmethoden gezeigt, die sowohl eine Verbesserung der strukturmechanischen Steifigkeits-, Dämpfungs- und Masseneigenschaften, als auch der akustischen Absorptionseigenschaften von Trim-Komponenten ermöglichen. Die Anwendung wird dabei am Beispiel einer Rohkarosserie mit Anbauteilen demonstriert, welche im Rahmen des Arbeitskreises 6.1.19 ''Strukturoptimierung Akustik'' der deutschen Automobilindustrie untersucht wurde. Ziel des Arbeitskreises ist es, eine Weiterentwicklung der FEM-Simulation in der Fahrzeugakustik zu erreichen, wobei insbesondere Strategien zur generellen Verbesserung der Prognosegüte der eingesetzten Berechnungsmodelle für akustische Anwendungen entwickelt werden sollen.

Cloix, A.

• Boundary Element Energy Method for the acoustic prediction of vehicle external and interior noise – Validation on a mockup and industrial application
  B. Betgen, M. Thivant, A. Cloix, P. Bouvet und A. Bocquillet
[A]

In the context of more and more drastic noise regulation and increasing customers demand for lower noise annoyance, acoustic shields and cab insulation become essential for a wide range of vehicles. Due to reduced development times, the acoustic design must start in the early stage of industrial projects and follow the whole development phase, requiring precise and reactive prediction tools.

The most widely used computation methods perform a numerical resolution of Helmholtz equation with a spatial discretization into Finite Elements or Boundary Elements. These methods are efficient in the low frequency range, but they reach their limits at higher frequencies, due to high computational cost, very precise mesh required, and high sensitivity to geometry and frequency. Ray Tracing techniques may be an alternative in some cases, but diffused reflection is generally ignored and convergence is not always reached. The method proposed here is also based on a light/sound analogy, but the resolution is based on Boundary Elements. Absorbing materials are characterized by diffuse absorption and transmission coefficients. The frequency based meshing criterion is relaxed: only the description of the geometry must be considered. Meshing and computation time are dramatically reduced.

Côté, N.

• Endgeräte im E-Modell
  S. Möller, F. Kettler, H.W. Gierlich, N. Côté, A. Raake und M. Wältermann
[A]

Das E-Modell in ITU-T-Empfehlung G.107 stellt ein Planungswerkzeug zur parametrischen Vorhersage der Sprachqualität schmalbandiger Telefonnetze dar. Dabei wird für die gesamte Übertragungsstrecke Mund-zu-Ohr ein Qualitätswert geschätzt, der neben den Netzwerkeinflüssen ganz erheblich von den verwendeten Endgeräten bestimmt wird. Endgeräte werden bislang aber nur in Form sogenannter Loudness Ratings berücksichtigt, welche für Handapparate definiert sind; andere Endgeräte wie Headsets oder Freisprecher mit der ihnen inhärenten Signalverarbeitung werden bislang nicht betrachtet.

In diesem Beitrag sollen erste Schritte erläutert werden, diese Endgeräte adäquat im E-Modell zu berücksichtigen. Der Fokus liegt dabei auf dem Einfluss der Störgeräuschunterdrückung. Instrumentelle Messungen zeigen, dass durch Einschluss von zwei neuen Parametern die Korrelationen von E-Modell-Vorhersagen zu instrumentellen Schätzwerten von 0.62 auf 0.78 steigen, und durch Berücksichtigung eines weiteren Parameters sogar auf 0.86 erhöht werden können. Auch werden erste Vorschläge zur Berücksichtigung der Klangverfärbung gemacht, die durch die akustischen Übertragungswege beim Freisprechen hervorgerufen werden. Die Ergebnisse sollen bei einer Überarbeitung der ITU-T-Empfehlung G.107 Berücksichtigung finden.

Czaplik, M.

• Lärmmessungen auf der Intensivstation
  M. Guski, R. Scharrer, M. Czaplik, R. Rossaint und M. Vorländer
[A]

Auf der Intensivstation eines Krankenhauses herrscht ein hoher Lärmpegel. Dies ist auf den hohen Einsatz von technischen Geräten und häufige pflegerische und ärztliche Maßnahmen zurückzuführen. Diese Lärmbelastung führt zu einer erheblichen Beeinflussung der Erholung der Patienten. In einem derzeit durchgeführten Forschungsprojekt soll der Einfluss von Lärm auf objektiv messbare Stressparameter untersucht werden. Neben der reinen Lautheit sollen auch psychoakustische Parameter sowie weitere Einflussfaktoren, zum Beispiel die Anzahl von lauten Ereignissen wie Gerätealarmen, ausgewertet werden. Da nicht alle Einflussgrößen zuvor bekannt sind, und eine Echtzeitauswertung aller Parameter gleichzeitig zu aufwändig ist, sollen Langzeitaufnahmen durchgeführt werden. Um bei den Aufnahmen die Privatsphäre der Personen zu schützen wird das Signal verzerrt bevor dieses abgespeichert wird. Dieser Algorithmus macht es unmöglich gesprochene Sprache zu verstehen, während die spektrale Form des Signals erhalten bleibt und spätere Analysen nicht beeinflusst werden. Die Verwendung auf der Intensivstation stellt weitere Anforderungen an die Messgeräte, insbesondere an Größe, Aufbauort und Betriebssicherheit. Für die Messungen wurden iPods (Apple iPod Touch) verwendet. Für diese wurde eine Software geschrieben, welche die Verzerrung durchführt und die Daten speichert, so dass sie später ausgelesen und ausgewertet werden können. Dieses Setup ermöglicht automatische, ununterbrochene Aufzeichnungen von über sieben Tagen.

Czolbe, C.

• Lärmarmer Gleisoberbau: Komponenten und Planungshilfen
  C. Czolbe und T. Herrmann
[A]

Im relevanten Geschwindigkeitsbereich der Eisenbahn dominiert auf Seite der Emission der Anteil des Rollgeräuschs. Dieses wird durch die Rauheiten von Rad und Schiene verursacht, die Höhe der Schallemission hängt jedoch auch vom Gleisoberbau ab. Der Einfluss der Dämpfung von Oberbaukonstruktionen und des verwendeten Schienentyps wurde bereits theoretisch durch Simulation untersucht und soll nun anhand einiger realer Messbeispiele diskutiert werden. Die Schienenrauheiten auf der Strecke wurden in den vergangenen Jahren mittels indirekter Verfahren für einige tausend km Netz bestimmt. Auch hier zeigen sich gewisse Einflüsse und Abhängigkeiten des Oberbautyps auf den Schienenrauheitsverlauf und -Entwicklung. Aufgrund der unterschiedlichen Dämpfungseigenschaften im Frequenzbereich und der jeweiligen Rauheitsspektren lassen sich die Oberbautypen verschiedenen Geschwindigkeitsbereichen zuordnen. Durch den Einsatz von Schienenstegabsorbern wird heutzutage nachträglich die Dämpfung eines Gleisabschnittes erhöht und die Schallabstrahlung reduziert. Die Wirkung der Schienenstegabsorber ist allerdings stark vom Ausgangszustand des Gleises und der verwendeten Zwischenlage abhängig. Mitunter führt ein Ersatz der Zwischenlage zur gleichen Pegelreduktion als der Anbau von Schienenstegabsorbern. Aus diesem Katalog von Einflussfaktoren lassen sich ''lärmarme Oberbautypen'' ableiten und der jeweiligen Situation entsprechend mit den Ansprüchen des Gleisbaus vereinen. Bei zukünftigen Streckensanierungen oder Neubaustrecken sollte dies vermehrt berücksichtigt werden, um von Beginn an optimale Voraussetzungen für einen geräuscharmen Schienenverkehr zu bieten.

Dalga, D.

• Integrated Active Noise Control and Noise Reduction Schemes in Open-Fitting Hearing Aids
  D. Dalga und S. Doclo
[A]

In this paper different integrated active noise control (ANC) and noise reduction schemes for open-fitting hearing aids are presented. Existing noise reduction schemes that only use the 'external' microphones on the hearing aid do not take into account the ambient noise leaking through the open fitting, such that this leakage may even counteract the noise reduction performed by the hearing aid. Integrating ANC-motivated algorithms into existing noise reduction schemes by exploiting an internal (error) microphone in the ear canal enables to partially compensate for noise leakage. In this contribution the influence of the leakage through the vent and of the so-called secondary path (i.e. the acoustic path from the receiver to the error microphone) on the noise reduction performance is investigated. For different amplification gains of the hearing aid, the SNR improvement of different ANC schemes, namely feedforward ANC, feedback ANC and combined feedforward-feedback ANC, are compared experimentally with a classic Multichannel Wiener Filter noise reduction scheme without active noise control.

Dannemann, M.

• Automatisierter Biegeresonanzprüfstand zur Bestimmung frequenz- und richtungsabhängiger dynamischer Steifigkeits- und Dämpfungskennwerte als Basis für vibroakustische Simulationen
  M. Gude, W. Hufenbach, M. Dannemann, S. Friebe, M. Pohl und J. Friedrich
[A]

Die vibroakustische Auslegung großflächiger Leichtbaustrukturen erfordert die Verfügbarkeit werkstoff- und belastungsgerechter Kennwertfunktionen. Da bei derartigen Strukturen Biegeschwingungen von hohem Interesse sind, bietet sich der Biegeresonanzversuch zur simultanen Bestimmung von Steifigkeits- und Dämpfungskennwerten an. Die Ermittlung der richtungsabhängigen Steifigkeiten und Dämpfungen etwa bei Faserverbundwerkstoffen erfordert die Untersuchung mehrerer Probekörper mit unterschiedlichen Faserwinkeln. Der für spätere numerische vibroakustische Analysen notwendige Kennwertsatz wird dann mit Hilfe der Polartransformation in Verbindung mit der Methode der kleinsten Fehlerquadrate ermittelt. Die Biegeresonanztechnik erlaubt eine Einstellung der zu messenden Frequenz über die freie Biegelänge des Prüfkörpers. Allerdings wurden die Kennwertsätze von Faserverbundwerkstoffen bisher aufgrund des damit verbundenen Messaufwandes meist nur bei einer oder nur wenigen Frequenzen bestimmt. Für die vollständige Bestimmung des Kennwertsatzes werden mindestens 75 Einzelmessungen benötigt (fünf Faserrichtungen, je fünf Prüfkörper, je drei Messungen). Diese Anzahl an Messungen muss dann für jede Frequenz wiederholt werden und führt somit zu einem schnellen Anstieg von Messzeit und aufwand. Mit dem neuen, weitgehend automatisierten Prüfstand ist die Messung der Frequenz- und Richtungsabhängigkeit der dynamischen Materialkennwerte von Faserverbundwerkstoffen im Biegeresonanzverfahren mit signifikant verringertem Aufwand möglich. Exemplarisch wurden die Kennwertfunktionen für einen im Rahmen des SFB 639 entwickelten textilverstärkten Thermoplastwerkstoff bestimmt und für die vibroakustische Auslegung einer Schalenstruktur genutzt.

• Angepasstes numerisches Simulationskonzept zur vibroakustischen Optimierung von Faserverbundpropellern mit integrierten viskoelastischen Zwischenlagen
  M. Dannemann, W. Hufenbach, J. Friedrich und A. Paul
[A]

Das ursprüngliche Auslegungsziel von Schiffs- und U-Boot-Propellern - die Erzeugung von Vorschub mit höchstmöglicher Effizienz - wird verstärkt zugunsten guter akustischer Eigenschaften modifiziert. Für diese geänderten Anforderungen bieten Faserverbundwerkstoffe aufgrund des in weiten Bereichen einstellbaren Eigenschaftsprofils ein hohes Potential. Die große Vielfalt faserverbundspezifischer Entwurfsvariablen wie etwa Faser-Matrix-Kombination und Verbundaufbau erfordert für eine zielgerichtete vibroakustische Auslegung leistungsfähige Optimierungsstrategien auf Basis effizienter Simulationsmodelle, die insbesondere das anisotrope Dämpfungsverhalten des Faserverbundwerkstoffes als auch die Wirkung hochdämpfender viskoelastischer Zwischenschichten im Verbundaufbau berücksichtigen müssen. Ausgangspunkt der Arbeiten ist daher die Anpassung des Formänderungsenergiekonzeptes für Faserverbundstrukturen mit viskoelastischen Zwischenschichten und dessen Umsetzung mit Hilfe kommerzieller Finite-Elemente-Software. Das eigens für einen abstrahierten Faserverbundpropeller erarbeitete Optimierungsszenario enthält neben den faserverbundspezifischen Entwurfsvariablen des Lagenaufbaus (u.a. Faserwinkel) auch wesentliche Eigenschaften der viskoelastischen Zwischenschicht (etwa Dicke und Position im Verbundaufbau). Die Restriktionen umfassen etwa die Begrenzung der Werkstoffanstrengung nach dem ''max-stress''-Kriterium. Das Optimierungsziel bildet zum einen die Maximierung des modalen Verlustfaktors ausgewählter Eigenformen und zum anderen die Minimierung des abgestrahlten Schalls. Für die Abschätzung der abgestrahlten Schallleistung wurde das Integral der Oberflächenschnellen in Luft berechnet und herangezogen. Mit Hilfe der durchgeführten Optimierungsstudien sind Richtlinien zur dämpfungs- und abstrahlungsgerechten Auslegung von Faserverbundpropellern erarbeitet worden, die eine Ausnutzung des vibroakustischen Potentials von Faserverbundwerkstoffen ermöglichen.

• Modellierung des dynamischen Verhaltens und der Schalldämmung von einfach gekrümmten Faserverbundschalen mit hohem Leichtbaugrad
  W. Hufenbach, B. Grüber, M. Dannemann und S. Friebe
[A]

Aufgrund ihres einstellbaren Eigenschaftsprofils werden Leichtbaustrukturen aus faserverstärkten Materialien zunehmend in vielen Hochtechnologieanwendungen eingesetzt. Insbesondere für anspruchsvolle Anwendungen im Bereich der Luft- und Raumfahrt wird dabei ein minimales Strukturgewicht bei hoher Steifigkeit in Verbindung mit einer hohen Werkstoffdämpfung sowie geringer Schallabstrahlung angestrebt. Hierbei bieten anisotrope Faserverbundwerkstoffe ein hohes Leichtbaupotential, da eine maßgeschneiderte steifigkeits- und dämpfungsoptimierte Lösung durch intelligente Wahl der zahlreichen Entwurfsvariablen wie etwa Faserwinkel, Schichtdicken und Materialien realisiert werden kann. Das vibroakustische Verhalten von faserverstärkten Mehrschichtverbundschalen ist durch eine Überlagerung von Materialanisotropie mit dem geometrisch bedingtem komplexen Verformungsverhalten gekennzeichnet. Das entwickelte und hier vorgestellte analytisch basierte Modell trägt diesem komplexen Verhalten Rechnung und beinhaltet neben der Berechnung der Modalparameter Eigenfrequenz, modaler Verlustfaktor und Eigenform auch die Berechnung der Schalldämmung bzw. abstrahlung bei einer Anregung durch ein Diffusfeld. Dabei ermöglicht die analytische Formulierung des Problems eine schnelle Bewertung und einen Vergleich der zahlreichen Varianten im Rahmen von Parameterstudien. Mit Hilfe dieser Studien wird der Einfluss der unterschiedlichen Entwurfsvariablen auf die Zielfunktionen ''Eigenfrequenz'' und ''Schalldämmmaß'' ermittelt. Die Ergebnisse fließen dann in Richtlinien zur vibroakustisch optimalen Gestaltung derartiger Faserverbundschalen ein.

Dau, T.

• Modeling the effects of compression and suppression on estimates of auditory frequency selectivity
  M. Marschall, J. Buchholz und T. Dau
[A]

Estimates of tuning derived from non-simultaneous masking experiments tend to show sharper tuning than those derived from simultaneous masking experiments. Previous studies have suggested that the wider tuning observed in simultaneous masking is due to the more widely tuned influence of suppression that only occurs when the masker and the signal are present at the same time. This study, using a modeling approach, investigates an alternative explanation, involving the effect of compression alone. To this end, a computational model of auditory signal processing and perception was used to simulate behavioral measures of frequency selectivity in both simultaneous and forward masking. The model included the dual-resonance nonlinear (DRNL) filter as the frequency selective stage, which simulates key aspects of nonlinear cochlear processing, such as compression and two-tone suppression. The modeling results show that the effect of compression may directly lead to a narrower tuning estimate in forward masking if a filter structure with a nonlinearity sandwiched between two bandpass filters is assumed.

• Predicting the intelligibility of processed noisy speech based on the signal-to-noise ratio in the modulation domain
  T. Dau und S. Jørgensen
[A]

One of the major challenges of current hearing research is to solve the ''noise reduction paradox'' that refers to the apparent mismatch between predicted and actual speech intelligibility following noise reduction signal processing. The Speech Transmission Index (STI) and related models are successful when predicting effects of linear distortions such as noise and reverberation, but fail to predict the effects of non-linear signal processing and noise reduction such as spectral subtraction. The STI considers the reduction in speech modulations as the critical physical characteristic related to speech intelligibility. However, recent investigations suggest that the ratio of speech to noise energy in the modulation domain might be a crucial indicator. Here, a new model for predicting the intelligibility of processed noisy speech is proposed based on the envelope power spectrum model (Ewert and Dau, 2000) originally developed to account for modulation detection data. The model estimates the ratio of the speech envelope power and noise envelope power at the output of a modulation filterbank, and relates this metric to speech intelligibility using an optimal detector. Model predictions are compared to data from the literature as well as new experimental data of noisy speech subjected to spectral subtraction.

de Boer, A.

• Theory and application of a new method for the in-situ measurement of sound absorption
  E. Kuipers, Y. Wijnant und A. de Boer
[A]

In many applications of noise control engineering, knowledge about the sound-absorbing properties of acoustically reacting surfaces is essential. Being able to measure sound absorption of surfaces in-situ, i.e. at the site but also for the actual sound source, is very useful and would eliminate the need for laboratory measurements.

This now seems possible using a new quantity called the total intensity which can be determined if we know the sound pressure and particle velocity in a certain direction. For plane waves, it can be proven that this quantity is the sum of the incident- and reflected sound intensity in that direction. As the active intensity is also known, the incident- and reflected intensity can be calculated.

Thus, one obtains the spatially averaged sound absorption coefficient of a surface (in direction n) by measuring the sound pressure and the particle velocity (in direction n) near that surface and by determining the active- and the incident intensity in a spatially averaged sense.

In the paper the theory behind the method will be described, preliminary experimental results and some simulation results will be shown. The paper will conclude with an outlook of future research.

de Bree, H.E.

• Impulse noise localization from an Unmanned Arial Vehicle
  H.E. de Bree und J. Wind
[A]

Acoustic impulse detection and localization from an unmanned aerial vehicle (UAV) is interesting for air surveillance. Acoustic vector sensors (AVS) are small, lightweight and operate in the entire acoustic bandwidth. This makes the sensor suitable to localize impulse noise from UAV's. To be able to asses the localization accuracy the placement of the sensor on the UAV body is studied. The results of an algorithm to cancel platform noise is presented and an AVS packaging to cancel windnoise and platform vibrations is shown in this paper.

de Doncker, R.

• Modellierung des akustischen Verhaltens elektrischer Traktionsantriebe für Elektro- und Hybridfahrzeuge
  M. Bösing und R. de Doncker
[A]

Die in Elektro- und Hybridfahrzeugen den Verbrennungsmotor ersetzenden beziehungsweise ergänzenden elektrischen Antriebe stellen im Fahrzeug eine neue Geräusch- und Vibrationsquelle dar. Dieser Beitrag erläutert, wie das akustische Verhalten elektrischer Antriebe effizient modelliert und somit bei der Antriebsentwicklung und Systemintegration berücksichtigt werden kann. Diese interdisziplinäre Fragestellung erfordert, Daten und Wissen von Maschinenausleger, Regelungstechniker, Konstrukteur, NVH-Experte und Messtechniker zu verknüpfen. Im Unterschied zu stationären Antrieben geringer Dynamik, wo oftmals die Betrachtung einzelner Betriebspunkte ausreicht, ist bei Traktionsanwendungen die Charakterisierung des gesamten Drehzahl- und Drehmomentbereichs erforderlich. Die isolierte Betrachtung einer Vielzahl von Betriebspunkten ist hierbei nicht zielführend. Kern des vorgestellten Modellierungsansatzes ist die Überlagerung von Strukturschwingungsantworten auf charakteristische Kraftanregungsformen. Hierdurch können trotz Verwendung realitätsnaher Finite-Elemente-Modelle die akustischen Betriebsschwingungen für beliebige Betriebspunkte bestimmt werden. Eingangs dienen elektromagnetische Finite-Elemente-Modelle zur Bestimmung der stromabhängigen Kraftanregung und zur Ableitung der elektrischen Ersatzschaltbildparameter. Mithilfe dieser wird die betriebspunktabhängige Kraftanregung berechnet. Durch klare Schnittstellen ist es möglich, das Verfahren auf vielfältige Maschinentypen anzuwenden, die einzelnen Schritte getrennt zu optimieren, numerische durch analytische oder messtechnische Ansätze auszutauschen und beispielsweise eine Luftschallabstrahlungsberechnung anzuschließen. Im Vergleich mit Messungen an einem Traktionsantrieb für ein Hybridfahrzeug wird das vorgestellte Verfahren verifiziert.

Deboy, D.

• Tangential Intensity Algorithm for Acoustic Centering
  D. Deboy und F. Zotter
[A]

Today, the reproduction or synthesis of musical instruments has reached an acceptable level of authenticity in terms of timbre and temporal behavior. However, common loudspeaker systems are not designed to reproduce the radiation patterns of musical instruments since they always impose their own radiation characteristics. Spherical loudspeaker arrays were developed to fulfill this task and to take the step to highly authentic reproduction including the instruments' directional information.

To obtain recordings of this information, surrounding microphone arrays have recently been constructed. They collect sound pressure signals simultaneously on various points on a sphere surrounding the instrument. These signals can be converted to spherical harmonic components for interpolation.

Spatial shifts of the instrument during recording evoke higher order components, which often cannot be reproduced on low-order playback devices. Recently, algorithms to acoustically center a decentralized instrument have been investigated. Due to their high complexity, they are currently applicable only for offline computation.

We investigate a new approach using tangential acoustic intensities. The tangential intensity can be derived from sound pressure signals and indicates decentralization. Low computational effort and easy implementation as an iterative gradient algorithm make it promising for realtime applications like ''teleportation'' of musical performances from one space to another.

Delfs, J.

• Strömungsgeräusche – Beschreibung und Minderung mittels numerischer und experimenteller Simulation
  J. Delfs
[A]

Die Mehrzahl technischer Strömungen ist aufgrund hoher Reynoldszahlen turbulent (d.h. stark wirbelig) und erzeugt störende Geräusche. Häufig können solche aeroakustischen Geräusche nicht durch sekundäre Lärmminderungsmaßnahmen bekämpft werden, weil weder Abschirmungs- noch Absorptionsmöglichkeiten realisiert werden können. Beispiele hierfür sind etwa der Schubstrahl oder das Landeklappensystem eines Verkehrsflugzeugs. Hier kommt nur die primäre Lärmminderung, also an der Quelle in Betracht. Allerdings ist dieses eine schwierige Aufgabe weil die Ursache der Schallquellen, die Strömungsturbulenz, ihrer außerordentlichen Komplexität wegen nicht vollständig verstanden ist. Auch aufwändigste Computersimulationen können bislang Turbulenz nur bei sehr geringen Reynoldszahlen vollständig auflösen. Aus diesen Beschränkungen besteht auch längerfristig der Bedarf an der Modellierung turbulenzbedingter Schallquellen, erst recht, weil das Ziel der numerischen Simulation letztlich die aeroakustische Entwurfsaufgabe ist, bei der i.d.R. eine Vielzahl von Varianten berechnet werden müssen. Häufig können aeroakustische Quellen auch nur durch Nachrüstmaßnahmen gemindert werden. Hier kommen Technologien zum Einsatz, die sich derzeit einer numerischen Beschreibung noch vollständig entziehen (flexible Bürstenfortsätze an überströmten Hinterkanten, Turbulenzbeeinflussung durch poröse Materialien etc.). Der Vortrag gibt einen Überblick über die Leistungsfähigkeit und das Potenzial der numerischen Aeroakustik (CAA) in Verbindung mit fortschrittlicher, stochastischer Turbulenzmodellierung. Beispiele zur Beschreibung und Minderung von Strömungsgeräuschen aus der Luftfahrtforschung ergänzen den Vortrag.

• On the use of moving grid interface for fan noise computation
  X. Zheng und J. Delfs
[A]

The motivation for the study is the numerical simulation of the broadband noise generating and scattering process of a ducted industrial fan. Its inlet and geometry is simplified to an axissymmetric cylindrical or annular duct with infinite length upstream and downstream where the duct has axial uniformity. The formulation of the linearized Euler Equations (LEE) and Acoustic Perturbation Equations (APE) was derived for a rotating frame of reference region, a moving grid interface is implemented to DLR's acoustic solver PIANO in order to enable the simulation of turbulence related broadband fan noise with an extended version of DLR's CAA code PIANO in the future. The moving grid interface is developed in accordance with the high resolution numerics of the finite difference CAA code and it is based on Hermite interpolation. The implementation was verified on simple verification test computations such as 'pressure pulse passing through a translating interface' and 'wave propagation in a duct'.

Deml, B.

• Untersuchung der Lärmauswirkung beim Einsatz ultraschallbasierter Gießtechnologien
  J.S. Sánchez Márquez, I. Böckelmann und B. Deml
[A]

In vielen Bereichen kommen heute ultraschallbasierte Technologien zum Einsatz. Weit verbreitete Einsatzfelder sind die medizinische Diagnostik und Therapie, die Reinigung (z. B. von Bauteilen, Schmuck, Zähnen und Kläranlagen), die Herstellung von Emulsionen und Werkstoffen sowie die Verfahrensbeschleunigung. Anwendungen in anderen Bereichen wie bei der US-Armee in Form eines Leistungsteigerers für die Soldaten sind aber auch zu finden. Einigen Arbeitsprozessen wie Bohren, Schweißen, Laminieren oder die Schmelzevergütung von Legierungen bei alternativen Gießverfahren verwenden bereits Ultraschall. Bei kavitationsbasierten Anwendungen wie bei der, Schmelzevergütung bestehen Schallumfeldbelastungen, die durch die Einleitung des luftübertragenen Ultraschalls (20 KHz) über das Trommelfell stattfinden. Hierdurch besteht die Möglichkeit, durch die Präsenz subharmonischer Schwingungen mit extraauralen Wirkungen wie den Folgenden zu rechnen: Beeinträchtigung des Hörvermögens, Kopfschmerz, Übelkeit, Schwindel, Tinnitus, Ermüdung und Reizbarkeit.

Festzuhalten ist aber, dass das genaue Ausmaß gesundheitlicher Beeinträchtigungen, das sich beim Einsatz ultraschallbasierter Technologien ergeben kann, bis heute nicht ausreichend geklärt ist. Aus dem Grund wird im Rahmen dieser Arbeit ein Feldexperiment an einem Gießerei-Arbeitsplatz durchgeführt. Neben einer ausführlichen audiometrischen Untersuchung werden dabei auch eine Reihe physiologischer Parameter betrachtet, die beim Gießen mit Ultraschall erhoben werden.

Derleth, P.

• Kontexterkennung für Hörgeräte mittels zusätzlicher Sensormodalitäten
  B. Tessendorf, A. Bulling, D. Roggen, T. Stiefmeier, G. Tröster, M. Feilner und P. Derleth
[A]

Heutige ''state-of-the-art''-Hörgeräte besitzen bereits eine Automatik, die unterschiedliche Hörziele des Hörgeräteträgers unterstützt. Diese Automatik analysiert dabei das empfangene Audiosignal, um auf das mögliche Hörziel zu schließen. Ein Hörgeräteträger kann im selben akustischen Umfeld unterschiedliche Hörziele haben, die entsprechend unterschiedliches Hörgeräteverhalten erfordern. Das Audiosignal alleine bietet in solchen Fällen meist zu wenig Kontextinformation, um mögliche Hörziele des Nutzers eindeutig zu unterscheiden. Dies ist insbesondere in komplexen Hörsituationen mit mehreren Schallquellen oder unterschiedlichen möglichen Aktivitäten des Hörgeräteträgers der Fall. Diese komplexen Hörsituationen bedingen den Einsatz effizienter Algorithmen, die allerdings bei Fehlentscheidung des Hörziels die Unterstützung des eigentlichen Hörwunsches nachteilig beeinträchtigen. Der Einsatz spezialisierter Algorithmen bedingt daher eine treffsichere Hörzielerkennung.

In diesem Beitrag wird ein Ansatz mit Berücksichtigung weiterer Sensormodalitäten vorgestellt und soll hinsichtlich der Lösung der Mehrdeutigkeitsproblematik analysiert werden. Als Anwendungsbeispiel dient dabei eine typische Büroumgebung. Körper- und Augenbewegungen werden dabei als zusätzliche Sensormodalitäten mit einbezogen. Die Arbeit zeigt das Potential zusätzlicher Sensormodalitäten für zukünftige kontextsensitive Hörgeräte.

Desmonet, R.

• Preserving sound source radiation-characteristics in network-based musical performances
  M. Noisternig, F. Zotter, R. Desmonet und W. Ritsch
[A]

When reproducing only the temporal and spectral characteristics of a sound source, but not its spatially varying radiation patterns, the perception of timbre at the listener's position can be both inaccurate and unrealistic. This is especially true in reverberant environments such as concert halls. Preserving the radiation characteristics of a sound source has therefore become a challenging task in virtual audio environments. This article discusses technologies applied to a networked audio live concert in which the sound radiation-characteristics of a solo instrument have been transmitted over the Internet in order to enhance the listening experience. The sound field was captured with a surrounding 64-channel spherical microphone array at IEM in Graz, decomposed into spherical harmonics and streamed with lowest possible latency over the Internet to IRCAM in Paris. At IRCAM the solo instrument was reproduced with a linear 128-loudspeaker wave field synthesis (WFS) array. The mapping of radiation patterns encoded in spherical harmonic domain to circular harmonic domain is outlined with respect to WFS rendering.

Dierschke, F.

• Das Vokophon
  M.-S. Zeise, F. Dierschke und M. Kob
[A]

Die Thematik der Arbeit umfasst den Stimmschall als Teil des menschlichen Körpers und als akustische Schwingung im Raum. In diesem Kontext wurde das Vokophon entwickelt: Ein Musikinstrument, dessen spezifischer Aufbau eine qualitative Veränderung des Stimmschalls bewirkt. Die Kernelemente des Vokophons sind die Stimme als Klanggeber, ein Mundstück in das hinein gesungen wird und eine Anordnung von Hohlkörpern an deren Schallaustrittsflächen der Klang manuell moduliert wird. Das Frequenzspektrum der Stimme variiert in Abhängigkeit zu den Raummodi des Objektes - einige Frequenzanteile werden aus dem Geräuschkorpus emporgehoben, andere erfahren eine Minderung ihrer Amplitude. Die Form der Musikinstrumente richtet sich nach dem jeweiligen Klangcharakter sowie nach gestalterischen Gesichtspunkten. Neben Vokophonen die allein gespielt werden, gibt es ein Instrument in das zu zweit gesungen wird. Im Vordergrund steht das Singen als körperliche Aktivität und die Sensibilisierung des Gehörs auf feine Nuancen der Stimme. Als eine Erweiterung des Vokaltrakts bietet das Vokophon ein haptisches Modell dessen, was im Körper verborgen liegt. Im Umgang mit dem Objekt wird Wissen generiert, das auf Erfahrung beruht - intuitiv und eindringlich. Die akustischen Eigenschaften des Vokophons fließen in den Gesang ein und fördern einen anderen Umgang mit der Stimme. Ihr Anwendungsbereich beinhaltet sowohl den künstlerisch-musikalischen als auch den musiktherapeutischen Einsatz.

Dietrich, P.

• Room Impulse Responses for Variable Source Radiation Patterns - Part 1: Synthesis
  M. Kunkemöller, M. Pollow, P. Dietrich und M. Vorländer
[A]

Schallquellen - ganz gleich ob Musikinstrumente oder Lautsprecher - haben im Allgemeinen eine frequenzabhängige und zu hohen Frequenzen ausgeprägtere Richtcharakteristik, welche sich durch eine Zerlegung in sphärische, orthonormale Basisfunktionen als Satz von Spherical Harmonics Koeffizienten effizient beschreiben läßt.

Dies liefert die Motivation für ein messtechnisches Verfahren, das die Luftschallübertragungsfunktion (z.B. in einem Raum) für beliebige richtende Schallquellen durch Superposition von Einzelmessungen mit unterschiedlichen aber bekannten Richtcharakteristiken bestimmt. Letztere stammen dabei von einem 12-kanaligen Dodekaeder-Lautsprecher, dessen Einzelwandler getrennt angesteuert und dessen Orientierung mit Hilfe einer automatisch drehbaren Messvorrichtung justiert werden kann. Die Richtcharakteristika dieser Einzelquellen lassen sich ebenfalls in einen Satz sphärischer Basisfunktionen zerlegen, wobei für jede dieser Einzelquellen eine Übertragungsfunktion (z.B. im Raum) gemessen wird. Mittels Matrizeninvertierung werden damit die Übertragungsfunktionen der einzelnen sphärischen Basisfunktionen berechnet. Damit kann durch eine mit den Spherical Harmonics Koeffizienten der gewünschten Quelle gewichtete Superposition die synthetisierte Übertragungsfunktion für diese Quellrichtcharakteristik im Nachhinein errechnet werden.

In diesem Beitrag sollen die theoretischen Ansätze des Verfahrens, die Grenzen, sowie dessen Aufbau dargestellt und an Hand von Messungen validiert werden.

• Room Impulse Responses for Variable Source Radiation Patterns - Part 2: Application
  M. Kunkemöller, M. Pollow, P. Dietrich und M. Vorländer
[A]

Basierend auf einer neuen Messmethode (vgl. Teil 1) zur Bestimmung von universell einsetzbaren Übertragungsfunktionen für richtende Schallquellen sollen mittels eines Anwendungsbeispiels das Potential aber auch die Grenzen dieser Methode aufgezeigt werden. Es wurde die Übertragungsfunktion eines richtenden Ein-Wege-Lautsprechers mit ausgeprägter Richtcharakteristik in unterschiedlichen Räumen gewählt. Es soll untersucht werden, wie gut sich mit dem Verfahren, die z.B. in der Raumakustik aufkommenden Messungen zur Untersuchung von Messunsicherheiten abbilden lassen. Hierbei werden die Schallquellen mittels eines Drehtellers um ihre verticale Achse gedreht und es werden in mehreren Winkelschritten Raumübertragungsfunktionen bestimmt. Die vorgestellte Methode bietet dabei den Vorteil, dass ohne a-priori Kenntniss der später eingesetzten Quelle, z.B. eines kommerziellen Dodekaeder-Lautsprechers, der Raum vermessen und im Nachhinein der Einfluss der entsprechenden Quelle durch Berechnung untersucht werden kann.

In diesem Beitrag sollen die Messungen eines realen, gedrehten Lautsprecher mit den synthetisierten Daten des vorgestellten Verfahrens und eines virtuell gedrehten Lautsprechers verglichen und hinsichtlich ihrer Impulsantwort und ausgewählter Parameter analysiert werden.

• Simulationskette zur Prädiktion der abgestrahlten Schallleistung elektrischer Maschinen
  J. Blum, M. Pollow, M. Müller-Trapet, M. van der Giet, P. Dietrich, K. Hameyer und M. Vorländer
[A]

Im Design-Prozess elektrischer Maschinen gewinnt die Prädiktion und Reduzierung elektromagnetisch angeregter Lärmkomponenten zunehmend an Bedeutung. Für eine erste Bewertung des akustischen Verhaltens ist die abgestrahlte Schallleistung in relevanten Betriebspunkten eine der wichtigsten Kennzahlen. Der hierbei benötigte Rechenaufwand ist aber verhältnismäßig groß. Deshalb wird meistens nur ein einfacher, aus der Oberflächenschnelle berechneter Parameter optimiert.

In diesem Beitrag werden die drei einzelnen Simulationsschritte vorgestellt. In einem ersten Schritt erfolgt eine elektromagnetische Feldberechnung. Anschließend wird die Oberflächenschnelle bestimmt und die Schallleistung durch eine Abstrahlungsrechnung gewonnen. Der Fokus liegt auf der Berechnung der abgestrahlten Schallleistung unter Verwendung eines semi-analytischen Abstrahlmodells. Durch Anwendung der diskreten Fourier-Transformation im Ortsbereich lassen sich bekannte und verifizierte analytische Modelle auf diskretisierte Abstrahlköper anwenden. Es wird ein Modell eines unendlich ausgedehnten Zylinders mit axial begrenzter Schnelle verwendet, da elektrische Maschinen häufig eine zylinderförmige Geometrie aufweisen. Durch die Abtastung ist im Gegensatz zum rein analytischen Modell keine weitere Definition der Randbedingungen an den Zylinderenden erforderlich.

Die Abstrahlcharakteristik und die resultierende Schallleistung einer Asynchronmaschine werden dabei für einen konkreten Betriebspunkt sowohl mit dem vorgestellten Modell als auch mit der Boundary-Element Methode bestimmt. Es folgt eine Analyse hinsichtlich Korrektheit, Anwendbarkeit und Zeitgewinn der Simulation.

• Unidirektionale mehrkanalige Audioübertragung über Ethernet
  M. Pollow, P. Dietrich, B. Krechel und M. Vorländer
[A]

Die digitale Übertragung von Audiodaten mit einer sehr großen Anzahl an Kanälen (Mikrofonarrays) oder sehr hohen Abtastraten (Acoustic Emission) erfordert im Echtzeitbetrieb entsprechend hohe Übertragungsraten. Die angestrebte Flexibilität an die Art der Anwendung und realisierbare Baugröße kann momentan durch kommerzielle Produkte nicht kostengünstig erfüllt werden. Die weit verbreitete Ethernet- Netzwerkschnittstelle über Gigabit erfüllt die gestellten Anforderungen an den Datendurchsatz. Aufbauend auf IP-Paketen kann ein standardisiertes Netzwerkprotokoll einer höheren Schicht im ISO-OSI- Referenzmodells verwendet werden, wodurch die Übertragung über Switches bzw. Hubs in bestehenden Netzwerkstrukturen möglich wird.

Die Realisierung wird mit Hilfe eines Field-Programmable-Gate-Arrays (FPGA) durchgeführt, womit eine flexible Anbindung von digitalen Datenströmen ermöglicht wird. Über ein Ethernet-fähiges Zusatzmodul werden Audiodatenpakete über ein verbindungsloses Protokoll (UDP) verschickt, das auf Paketfehlerkorrektur verzichtet und dadurch höhere Datenraten ermöglicht. Als Empfangsmodul eignet sich ein Gigabit-fähiger Standard-Rechner, der den Netzwerkverkehr des entwickelten Systems vollständig aufzeichnet und anschließend zu entsprechenden Audiosignalen zur weiteren Verarbeitung zusammenfügt. Das vorgestellte System bietet eine hochflexible Plattform für wissenschaftliche Anwendungen, bei denen ein hoher Datendurchsatz für zu übertragende Audiodaten benötigt wird.

• Application of the MATLAB ITA-Toolbox: Laboratory Course on Cross-talk Cancellation
  P. Dietrich, B. Masiero, R. Scharrer, M. Müller-Trapet, M. Pollow und M. Vorländer
[A]

Im Zuge einer Neugestaltung des Praktikums Technische Akustik an der RWTH Aachen wurde bei der Planung des Versuchs zur Übersprechkompensation (CTC) für die Wiedergabe von binauralen Signalen bewusst auf eine Lösung mit MATLAB gesetzt. Die am Institut für Technische Akustik entwickelte Toolbox für MATLAB (ITA-Toolbox) kommt dabei zum Einsatz und bietet den Studenten bei Bedarf tieferen Einblick, z.B. in die Entfaltung mittels Regularisierung oder Filterung. Diese Toolbox ermöglicht einen auch für Studenten schnellen Einstieg in die Signalverarbeitung mit vordefinierten und dennoch flexiblen Funktionen basierend auf einheitlichen Audio-Objekten.

Der Praktikumsversuch umfasst dabei die Messung von Lautsprechern im Versuchsraum mit einem Kunstkopf, die Nachverarbeitung der Daten zu Impulsantworten, das Zeitfenstern und schließlich die Berechnung der CTC-Filter durch Matrixinvertierung. In diesem Beitrag soll speziell auf das Zusammenspiel der genutzten Toolbox und der Aufgabenstellung zur Lösung eines komplexeren, signaltheoretischen Problems eingangen werden.

• Einsatz der ITA-Toolbox in einem Grundlagenkurs zur Signalverarbeitung
  S. Paul, P. Dietrich, J.J.L.D. Souza und M. Vorländer
[A]

An der Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) haben im August 2009 die ersten Studenten im Studiengang Akustikingenieurwesen ihr Studium begonnen und einige Studenten, die sich aktuell im 3. oder gar erst im 1. Semester befinden, sind schon in kleine Projektarbeiten des Lab. de Eng. Acústica eingebunden. Diese Arbeiten umfassen, z.B. die Messung raumakustischer Parameter, Geräuschaufzeichnungen in Fahrzeugen oder einfache Schallpegelauswertungen. Zur Durchführung dieser Projekte ist grundlegendes Verständnis der durchzuführenden Signalverarbeitung notwendig, welches bei der Nutzung von kommerziellen und industriell einsetzbaren Lösungen nicht erlangt werden kann. Erste Kenntnisse von MATLAB werden bereits durch eine andere Vorlesung zu Beginn des Studiums vermittelt. Daher liegt es nahe, direkt in dieser flexiblen und vielfältigen Umgebung Messungen durchzuführen und anhand selbst geschriebener Signalverarbeitungsroutinen auf einem abstrahierten Programmierniveau einzusteigen. Dabei kommt die entwickelte ITA-Toolbox des Instituts für Technische Akustik der RWTH Aachen zum Einsatz. Basierend auf einheitlichen Audioobjekten können Audiodaten importiert oder aufgezeichnet werden. Funktionen zur Berechnung von z.B. Schallpegeln oder zur Durchführung von Terzfiltern sind bereits in einfach anwendbaren Funktionen vorgeben und können vollständig eingesehen werden. In diesem Beitrag soll die praktische Herangehensweise an akustische Messaufgaben durch Verknüpfung von Basisfunktionen erklärt und der Lernerfolg bei den Studenten beschrieben werden.

• Single Sensor Source Separation for Acoustical Machine Diagnostics
  M. Spiertz, V. Gnann, P. Dietrich, J.-R. Ohm und M. Vorländer
[A]

Acoustical recordings in the context of machine diagnosis usually consist of a multitude of signal components. In order to analyze the individual components of the machine regarding their condition or even to detect faults it is advantageous to handle the signals separately according to their origin of generation. Generally these signals cannot be recorded separately. Additionally, in certain scenarios only a single sensor signal is available. Therefore we propose single sensor source separation algorithms as preprocessing step for automatic machine diagnostic algorithms, e.g. level calculation, order analysis, or kurtosis. One of the promising methods for source separation is the non-negative matrix factorization (NMF). Its basic variant separates different acoustical events/sources. The basic NMF can be extended e.g. by separating all steady state signals from all transient signals. With such extensions, the NMF can be easily adopted to a wide range of separation tasks. In this contribution this algorithm is applied to a measured signal of an electrical machine, containing the superposition of a steady state motor noise signal and the transient signal of a defect bearing.

Dietz, C.

• Entwicklung einer Software zur zeitoptimierten, akustischen Fehlerdetektion für vielkanalige Lautsprechersysteme
  C. Dietz und S. Weinzierl
[A]

Vielkanalige Lautsprechersysteme, wie sie etwa bei der Wellenfeldsynthese zum Einsatz kommen, erfordern eine automatisierte Überprüfung des Funktionszustandes der einzelnen Kanäle. Neben der zuverlässigen Identifikation potentieller Defekte, ist bei Anlagen mit mehreren hundert Lautsprecherkanälen auch die benötigte Messdauer von Bedeutung. Es wurde ein softwarebasiertes akustisches Messsystem entwickelt, das es erlaubt, quasi-parallele Messungen mit überlappenden sinusförmigen Sweeps als Anregesignale durchzuführen. Dabei wurde untersucht inwieweit sich mit dieser Methode die Leistungsfähigkeit im Hinblick auf die Messdauer gegenüber sequentieller Messungen erhöhen lässt. Zudem wird ein Algorithmus vorgeschlagen, der durch die Interpretation von Frequenzgangs- und Amplitudenunterschieden ausgefallene Lautsprechertreiber und Pegelabweichungen detektiert, und dessen Zuverlässigkeit mittels systematischer Simulation fehlerhafter Betriebszustände eruiert.

Dietz, M.

• Entmaskierung durch binaurale und harmonische Signalmerkmale von Tonkomplexen
  M. Klein-Hennig, M. Dietz und V. Hohmann
[A]

Aus einem Tonkomplex lassen sich einzelne Komponenten nur schwer heraushören, da sie zusammen mit den anderen Komponenten des Tonkomplexes zu einem auditorischen Objekt gruppiert werden. Eine verstimmte Komponente, die keine Vielfache der Grundfrequenz des Komplexes ist, ist salienter, da keine Gruppierung mit dem Tonkomplex stattfindet. Ihre Detektionsschwelle ist niedriger als die einer unverstimmten harmonischen Komponente. Dieser Pegelunterschied in der Detektionsschwelle kann als MMLD (engl. Mistuning Masking Level Difference) bezeichnet werden. Desweiteren lässt sich die Salienz einer einzelnen Komponente durch das Aufprägen eines interauralen Phasenunterschieds (IPD) erreichen. Die zusätzliche binaurale Information führt ebenfalls zu einer Entmaskierung der Komponente. Dieser Schwellenunterschied wird als BMLD (engl. Binaural Masking Level Difference) bezeichnet. In dieser Studie wurden MMLD und BMLD von spektral aufgelösten Komponenten miteinander kombiniert, um eine gegenseitige Beeinflussung zu untersuchen. Die Ergebnisse werden in Hinblick auf aktuelle Modelle und Theorien der binauralen Verarbeitung diskutiert.

• Einfluss von Modulationstiefe und Einhüllendenform auf die Wahrnehmung interauraler Zeitdifferenzen
  T. Wendt, M. Dietz, S. Ewert, B. Laback und V. Hohmann
[A]

Bei der Lateralisation akustischer Stimuli spielen interaurale Zeitdifferenzen (ITD) zwischen den an beiden Ohren anliegenden Signalen eine entscheidende Rolle. Dabei hängt die gerade wahrnehmbare ITD (engl.: just noticeable difference, JND) bei Trägerfrequenzen oberhalb von 1500 Hz entscheidend von der Form der Einhüllenden ab. In zwei unabhängigen Studien testeten Klein-Hennig et al. (Fortschritte der Akustik - NAG/DAGA 2009, 1119-1121) sowie Laback et al. (International Symposium on Auditory and Audiological Research - ISAAR 2009, in press) kürzlich durch unabhängige Variation der Einhüllendenparameter Pausenzeit und Flankensteilheit deren isolierten Einfluss auf die JND. Die Ergebnisse der Studien sind in einigen Punkten identisch, in anderen gibt es jedoch voneinander abweichende Ergebnisse. Diese Vergleichsstudie beleuchtet, inwieweit die unterschiedlichen Flankenformen sowie die unterschiedlichen Trägerfrequenzen die abweichenden Ergebnisse der beiden Studien erklären. Als ein Ergebnis ergibt sich ein neues Maß für die Pausenzeit, mit dem sich diesbezügliche Unterschiede erklären lassen. Desweiteren wird der Einfluss von Anstiegsflankenform, Modulationstiefe und Trägerfrequenz auf die JND im Detail erläutert.

Dietzel, R.

• Aus den Anfängen der Experimentalphonetik – Hilfsgeräte zur Behandlung Hör- und Sprachbehinderter
  D. Mehnert, R. Dietzel und U. Kordon
[A]

Die stürmische Entwicklung der Experimentalphonetik am Anfang des vorigen Jahrhunderts wurde nicht nur von der Linguistik und Medizin, sondern auch von der Technik und Pädagogik befördert. Aus diesen Fachgebieten wurden entsprechend den unterschiedlichen Aufgabenstellungen unterschiedliche Geräteentwicklungen angeregt und befördert. Aber auch umgekehrt griffen die Wissenschaftler der angrenzenden Fachgebiete die sich anbietenden Verfahren und Geräteentwicklungen der Experimentalphonetik auf, um sie in ihrem Fachgebiet einzusetzen und zu verwenden, so z. B. auch in der Hör- und Sprachbehindertenpädagogik. Im vorliegenden Beitrag wird über diese Querverbindungen zwischen Experimentalphonetik und Rehabilitationspädagogik berichtet. Es werden erste Geräte vorgestellt und beschrieben, die zur Behandlung und Rehabilitation von Hör- und Sprachbehinderten dienten. Sie befinden sich in der Historischen akustisch-phonetischen Sammlung am Institut.

Dittmar, R.

• Lokalisierung und Klassifizierung tonaler Schallquellen in Seitenkanalgebläsen
  T. Grohmann und R. Dittmar
[A]

Seitenkanalmaschinen zählen zu den Strömungsmaschinen und finden Einsatz in vielen Bereichen der Industrie. Der Geräuscheindruck von Seitenkanalgebläsen wird dominiert von einem schmalbandigen Sirenenton mit der Frequenz Schaufelzahl x Drehzahl. Aufgrund sich stetig verschärfender gesetzlicher Anforderungen an zulässigen Schallemissionen und -immissionen sowie der zunehmenden Sensibilität der Öffentlichkeit sind die Hersteller von Maschinen und Anlagen gezwungen, Schallpegel zu reduzieren. In dem Vortrag wird aufgezeigt, wie über einen komplementären Ansatz aus Experiment, Numerik und Analytik die tonalen Schallquellen des Seitenkanalgebläses: Entspannung des von der Druckseite zur Saugseite mitgeschleppten Unterbrechermassenstroms, Abstreifen des Fördergases am druckseitigen Unterbrecher und periodisches Aufschneiden von sich ablösenden Wirbeln durch Schaufelkanten lokalisiert und die physikalischen Vorgänge bei der Schallentstehung beschrieben werden können. Anhand eines Vergleiches mit Schalldruckmessungen werden die auf Basis der Lighthill-Analogie formulierten Quellglieder bewertet. Aus den Ergebnissen werden konstruktive Vorschläge zur gezielten Schallreduktion der tonalen Komponenten abgeleitet.

Doclo, S.

• Integrated Active Noise Control and Noise Reduction Schemes in Open-Fitting Hearing Aids
  D. Dalga und S. Doclo
[A]

In this paper different integrated active noise control (ANC) and noise reduction schemes for open-fitting hearing aids are presented. Existing noise reduction schemes that only use the 'external' microphones on the hearing aid do not take into account the ambient noise leaking through the open fitting, such that this leakage may even counteract the noise reduction performed by the hearing aid. Integrating ANC-motivated algorithms into existing noise reduction schemes by exploiting an internal (error) microphone in the ear canal enables to partially compensate for noise leakage. In this contribution the influence of the leakage through the vent and of the so-called secondary path (i.e. the acoustic path from the receiver to the error microphone) on the noise reduction performance is investigated. For different amplification gains of the hearing aid, the SNR improvement of different ANC schemes, namely feedforward ANC, feedback ANC and combined feedforward-feedback ANC, are compared experimentally with a classic Multichannel Wiener Filter noise reduction scheme without active noise control.

• Evaluation of Joint Position-Pitch Estimation Algorithm for Localising Multiple Speakers in Adverse Acoustical Environments
  S. Gerlach, S. Goetze, J. Bitzer und S. Doclo
[A]

Automatic speaker localization, detection and tracking are important challenges in multi-channel hands-free communication systems. In particular, simultaneous localization of different speakers is of great interest for multi-microphone noise reduction schemes. Besides position, another possible feature to distinguish between different speakers is the fundamental frequency of the speaker's voice. The recently proposed Position-Pitch (PoPi) estimation algorithm combines source tracking based on well-known cross-correlation approaches with pitch estimation techniques. In this contribution we evaluate the robustness of a modified version of the PoPi algorithm for localizing simultaneous speakers in a realistic environment including room reverberation and different signal-to-noise ratios. In order to improve robustness we particularly focus on modifications of the frequency-domain phase transformation used by the original PoPi algorithm.

• Zahlentheoretisch motivierte Optimierung von Mikrofonpositionen für einen virtuellen Kunstkopf
  E. Rasumow, M. Blau, S. Doclo, D. Püschel, M. Hansen, S. van de Par und V. Mellert
[A]

Um die kopfbezogenen Übertragungsfunktionen des Menschen (HRTFs) in akustische Messungen mit einzubeziehen, werden diese oft mithilfe von Kunstköpfen durchgeführt. Deren richtungsabhängige Spektralverfärbungen des Eingangssignals können auch durch ein angemessen beschaltetes Mikrofonarray angenähert werden, das im Vergleich kleiner, leichter und variabler ist. Die filter-and-sum beamforming-Methode ermöglicht es, verschiedene Richtcharakteristiken in Abhängigkeit von Richtung und Frequenz zu erzeugen. Die dabei freien Parameter sind die Filter eines jeden Mikrofons, sowie die Mikrofonanzahl und -positionen. Sind die Mikrofonpositionen festgelegt, können die Filter der Mikrofone durch Minimierung verschiedener Kostenfunktionen gewonnen werden. Eine Optimierung der Mikrofonpositionen ist jedoch im allgemeinen nur mithilfe einer rechenaufwändigen brute-force Methode möglich. Vielmehr gilt es hierbei, einen Kompromiss zwischen möglichst vielen unterschiedlichen Mikrofonabständen und möglichst guter räumlicher Verteilung der Mikrofone auf andere Weise zu gewinnen. Dieser Beitrag stellt eine Methode zur Berechnung von Mikrofonanordnungen vor, die auf zahlentheoretischen Überlegungen basiert. Die daraus gewonnenen Mikrofonpositionen werden hinsichtlich der Anpassgenauigkeit bei der Optimierung und hinsichtlich der Robustheit gegen Positionierungsfehler mit weiteren Mikrofonanordnungen, die unter Verwendung einer brute-force Methode berechnet worden sind, verglichen. Erste Simulationen deuten darauf hin, dass mit der zahlentheoretisch motivierten Positionierung eine robustere und genauere Anpassung an individuelle HRTFs möglich ist.

• Performance comparison of binaural beamforming and MWF-based noise reduction algorithms for hearing aids
  D. Marquardt, V. Hohmann und S. Doclo
[A]

Noise reduction algorithms in hearing aids are crucial to improve speech understanding in background noise for hearing-impaired persons. For binaural hearing aids multi-microphone algorithms, exploiting signals from both the left and right hearing aid, are considered to be promising techniques for noise reduction. In addition to reducing noise and avoiding speech distortion, another important objective of a binaural algorithm is to preserve the binaural cues of the speech and the residual noise, which are perceptually important for spatial impression and speech intelligibility. By solving different cost functions two main categories of binaural multi-microphone noise reduction algorithms can be derived: beamforming and multi-channel Wiener filtering (MWF) based techniques. Whereas beamformers require prior knowledge about the location of the target speech source, MWF-based techniques rely on a robust voice activity detection (VAD), classifying frames as speech-and-noise or noise-only frames. In this paper the performance of two binaural noise reduction algorithms, namely a Generalised Sidelobe Canceller beamformer with binaural postfilter and a binaural MWF-based technique, are compared using objective measures (such as SNR improvement) as well as subjective measures (such as speech reception threshold, listening effort scaling and preference rating).

Döbler, D.

• Einsatzmöglichkeiten dreidimensionaler Mikrofonarrays in der Raumakustik
  A. Meyer, D. Döbler und J. Hambrecht
[A]

Döring, J.

• Charakterisierung der Wandler für Luftultraschallprüfung aus zellulärem Polypropylen-Ferroelektret
  M. Gaal, J. Döring, J. Bartusch, V. Bovtun, G. Brekow und M. Kreutzbruck
[A]

Geladenes zelluläres Polypropylen (zPP) eignet sich mit seiner außergewöhnlich niedrigen akustischen Impedanz und piezoelektrischen Eigenschaften für die Herstellung von Luftultraschallwandlern für zerstörungsfreie Prüfung. In diesem Beitrag werden die besonderen Eigenschaften dieser Wandler dargestellt. Mittels dielektrischer Spektroskopie werden die Resonanzfrequenz, der Kopplungsfaktor, die dielektrischen und mechanischen Verluste und die akustische Impedanz ermittelt. Die Messungen in der Impuls-Echo-Technik ergeben die Signalform dieses Wandlers und dadurch auch sein Spektrum. In diesem Beitrag werden frei schwingende und rückseitig schallhart abgeschlossene Folien verglichen. Der schallharte Abschluss der Folien erweist sich aus mehreren Gründen als vorteilhaft: Die akustische Reflexion vom Inneren des Gehäuses wird ausgeschlossen, die Welligkeit der Folie wird behoben, der erzeugte Schalldruck und dadurch auch das empfangene Signal wird um ca. 6dB höher und die Mittenfrequenz wird auf 250 kHz halbiert. Weiterhin wird über die Streuung der Empfindlichkeit verschiedener Folien des gleichen Herstellers berichtet. Anschließend wird der zPP-Wandler mit marktüblichen piezokeramischen Wandlern mit Anpassschichten verglichen. Bei der Durchschallung einer 3mm dicken Aluminiumplatte wurde mit den zPP-Wandlern ein um 12dB höherer Signal-Rausch-Abstand erreicht. Diese Ergebnisse belegen die Eignung des geladenen zPP für den Bau von Wandlern für die Luftultraschallprüfung.

Döring, W.

• Tieffrequenter Schall - eine audiologische Herausforderung!
  W. Döring
[A]

Die untere Messgrenze liegt in der klinischen Audiometrie bei Frequenzen über 125 Hz, sowohl bei 'subjektiven' Verfahren (Ton- und Sprachaudiometrie, überschwellige Audiometrie) als auch bei 'objektiven' elektrophysiologischen Verfahren (AEP, VEMP, etc.). Dies ist einerseits durch technische und akustische Zusammenhänge bedingt, andererseits auch durch die zugrundeliegenden physiologischen Mechanismen. Wenn Patienten über Veränderungen des Hörens im tieffrequenten Bereich 100 Hz klagen (Hörverlust, Lärmempfind-lichkeit, verzerrtes Hören,...), lässt sich dies nicht durch die Standardaudiometrie erfassen. Zudem werden extraaurale Effekte - insbesondere des Infraschalls (20 Hz) - schon bei moderaten Intensitäten beschrieben, die von Unwohlsein über Streßsymptome bis hin zur 'Vibroacoustic Desease (VAD)' führen können. Eine auf den tieffrequenten Bereich erweiterte Audiometrie müsste routinemäßig anwendbare Verfahren bereitstellen, die ohne sehr große Investitionen in Geräte und Raumausbau auskommen, und die in akzeptabler Meßzeit spezifische Informationen über die Gehörfunktion in diesem Frequenzbereich liefern können. Dazu gehören neben der Hypo- und Hypersensibilität auch Aussagen über die Qualität der Hörwahrnehmung und über extraaurale Wirkungen. Aktuell bestehen große Forschungsdefizite sowohl hinsichtlich der Wirkungsmechanismen als auch hinsichtlich praktikabler Meßverfahren, um Veränderungen des Hörens und der Wahrnehmung im tieffrequenten Bereich erfassen zu können. Die Festlegung von Grenzwerten für Gesundheitsschädigungen durch tieffrequenten Lärm erscheint angesichts der noch sehr dünnen Datenlage relativ willkürlich.

Dominicus, R.-D.

• Die Hörwelt aus perzeptionistischer Sicht: Gliederungshilfen für die Psychoakustik
  J. Blauert, R.-D. Dominicus und U. Jekosch
[A]

Der Perzeptionismus sagt aus, dass die Welt - und damit auch die Hörwelt - ausschließlich die Gesamtheit des bewusst Wahrgenommenen umfasst. Eine solche strikte Beschränkung auf das Wahrgenommene erleichtert bestimmte Gliederungsaufgaben in der Psychoakustik. In unserem Beitrag wird dies an dem Beispiel ''Sound Quality'' erläutert. Hierzu wird zunächst die Unterteilung der wahrgenommenen Welt in Dinge, Gefühle und Gedanken diskutiert. Hinsichtlich der Gedanken (Begriffe) wird auf unterschiedliche Abstraktionstufen (Individualbegriffe, Sammelbegriffe, Endbegriffe) abgehoben. Auf dieser Grundlage wird das Gebiet der ''Sound Quality'' nach dem Grade der Abstraktion gegliedert und so ein Schichtenmodell von Sound Quality erstellt. Die folgenden Qualitätsschichten werden dabei idendifiziert: Lautqualität (auditive quality), Hörszenenqualität (aural-scene quality), akustische Qualität (acoustic quality) und Hörkommunikationsqualität (aural-communication quality). Lautqualität betrifft die elementaren psychoakustischen Attribute, Hörszenenqualität schließt die Vorgänge der Objektbildung (u.a. die Gestaltregeln) mit ein, akustische Qualität umfasst den Schall-Aspekt, also die Schwingungen und Wellen elastischer Medien - soweit sie mit Lauten korrelieren. Die Hörkommunikationsqualität schließlich zielt auf die Funktion von Lauten und Lautreihen als Zeichenträger und somit als Elementen von Kommunikation ab.

Domke, M.

• Synthese von Mikrofon-Richtcharakteristiken
  M. Domke, H.-P. Schade und P. Holstein
[A]

Zur Aufnahme von Schallquellen werden normalerweise Mikrofone eingesetzt, deren Richtverhalten der Form der Standard-Richtcharakteristiken wie Kugel, Breitniere, Niere, Superniere, Hyperniere oder Acht entspricht. Diese Richtcharakteristiken werden häufig mit einem möglichst frequenzunabhängigen Verlauf realisiert. Im Vortrag werden Mikrofone behandelt, bei denen mehrere Kapseln in unterschiedlichen Anordnungen mit jeweils individueller Richtcharakteristik und nachgeschalteter digitaler Signalverarbeitung eingesetzt werden. Damit ist die Erzeugung von Richtcharakteristiken möglich, deren Form über die der Standard-Richtcharakteristiken hinausgeht, und die auch applikationsspezifisch angepasst werden können. Darüber hinaus wird durch die mögliche Realisierung beliebiger frequenzabhängiger Verläufe der Richtcharakteristik auch die frequenzabhängige Beeinflussung der Räumlichkeit des aufzunehmenden Schallsignals möglich.

Drechsler, Astrid

• Design von Warn- und Hinweisklängen
  M. Jaksche, J. Rubisch, A. Drechsler und H. Raffaseder
[A]

Während akustische Ereignisse als Schallereignisse mittels technischer Parameter beschreibbar sind, lassen sie sich als Lautereignisse, die sowohl von der menschlichen Wahrnehmung als auch von individuellen Assoziationen beeinflusst werden, nicht auf diese Weise fassen. Für das Design von Schallereignissen stehen Parameter wie Grundfrequenz, Pegel, Signalform, Zeistruktur etc. zur Verfügung, die daraus resultierenden Klänge werden von Rezipienten aber - als Lautereignisse - auf unterschiedlichen Wirkungs- und Bedeutungsebenen wahrgenommen, interpretiert und ausgewertet. Um Informationen mithilfe von Auditory Displays erfolgreich an Rezipienten zu vermitteln, ist es daher nötig, dem jeweiligen Zweck angemessene Lautereignisse zu kreieren, umso mehr, als der Einsatz von Auditory Displays zur Unterstützung der Benutzerführung vor allem in visuell dominierten Szenarien (z.B. dem Lenken eines Fahrzeugs) immer mehr an Bedeutung gewinnt. Um sich dem Ziel der Schaffung geeigneter Lauterereignisse anzunähern, werden im Vortrag verschiedene Wahrnehmungsebenen untersucht, Begriffsklärungen aus Semiotik und Akustik vorgenommen und exemplarisch Warn- und Hinweisklänge im automotiven Kontext besprochen. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse sollen einen Beitrag leisten, die Gestaltung von Warn- und Hinweisklängen zu erleichtern und zu verbessern.

Drögemüller, T.

• Untersuchungen zur aktiven Entkopplung von Fahrwerkskomponenten
  H. Atzrodt, S. Herold, T. Drögemüller, J. Millitzer und B. Seipel
[A]

Die Innenraumakustik in einem Fahrzeug wird hauptsächlich durch die Motor-, Wind- und Fahrbahnanregung verursacht. In diesem Beitrag soll ein Konzept für die Beeinflussung des Rollgeräusches dargstellt und mittels numerischer Untersuchungen die Wirksamkeit geprüft werden. Das Rollgeräusch wird über die Reifen und Fahrwerkskomponenten in die Fahrzeugkarosserie eingeleitet. Wird diese Fahrwerkskomponente mittels aktiver Lager von der Karosserie entkoppelt, ist eine Reduktion des Schalldruckes im Innenraum zu erwarten. In den aktiven Lagern werden piezokeramische Aktoren eingesetzt, die auch im höheren Frequenzbereich die Schwingungen und somit den Schalldruck im Fahrzeuginneren reduzieren können. Mittels numerischer Untersuchungen soll das Konzept überprüft, die Designparameter für das aktive Lager ermittelt, die Regelung erprobt und die mögliche Performance abgeschätzt werden. Dafür wurden die gemessenen Übertragungsfunktionen aus einer Transferpfadanalyse identifiziert und mit analytischen Modellen gekoppelt, um somit ein Gesamtmodell für die Geräuschentwicklung durch die Fahrbahnanregung zu ermitteln. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen bieten die Grundlage für die reale Umsetzung des aktiven Lagers und die Integration in ein Versuchsfahrzeug.

Dunstmair, A.

• Bedingungen für gleichlaute Schalle aus Kopfhörern und Lautsprechern
  F. Völk, A. Dunstmair, T. Riesenweber und H. Fastl
[A]

In der Literatur berichteten verschiedene Autoren von unterschiedlichen Schalldruckpegeln im Gehörgang für den Fall, dass bestimmte Schalle einmal mit Kopfhörern und einmal mit einem Lautsprecher so wiedergegeben werden, dass beide Darbietungen als gleich laut empfunden werden. Dies erschien insofern verwunderlich, als die Schalldruck-Zeitfunktionen an den Trommelfellen meistens als die einzigen akustischen Eingangsgrößen betrachtet werden, die dem Hörsystem zur Bildung der Lautheitsempfindung zur Verfügung stehen. Bis heute steht dieser Widerspruch ungeklärt im Raum. In vorliegendem Beitrag werden die wesentlichen Bedingungen für gleichlaute Schalle aus Kopfhörern und Lautsprechern basierend auf der Theorie der binauralen Synthese systematisch abgleitet. Insbesondere kann auf diese Weise der oben genannte Widerspruch aufgelöst werden. Es zeigt sich, dass der gleiche Schallpegel im Gehörgang zwar als wesentliche, aber nicht als einzige Einflussgröße auf die Lautheitsempfindung betrachtet werden muss.

Durrani, N.

• Active Vibration Control of Piezoelectric Structures
  N. Durrani und T. Nestorovic
[A]

Mechanical lightweight structures, used in engineering applications, often tend to unwanted vibrations, which may result in disturbing sound radiation or even damage of components. Passive methods for increasing the structural damping are often inadequate, because they always include the use of additional mass in the form of damping materials, additional stiffening or mass dampers.

The concept of active vibration control has become a useful approach in the recent years, due to improvement of the vibration susceptibility of lightweight structures with the least possible increase in mass. For the active vibration control, supporting mechanical structure is supplied with sensors and actuators operated by a controller. High integration of the structural system with active materials (actuators/sensors) and control is regarded as a smart structure due to its ability to adapt to environment changes. The technology of smart materials and structures, especially piezoelectric smart structures, has become mature over the last decade. One promising application of piezoelectric smart structures is the control and suppression of unwanted structural vibrations.

An overall approach to active control of piezoelectric structures will be presented by an example of a smart cantilever beam, which involves subsequent steps of model identification, control design, simulation, experimental verification and implementation.

Eckers, C.

• Der Einfluss eines Singstimmseminars auf die Sing- und Sprechstimme von Lehramtsstudentinnen der Primarstufe
  C. Eckers, S. Forge, H. Gembris und M. Kob
[A]

Die präventive Wirkung von Stimmtrainingsprogrammen zur Verbesserung der Stimme wurde bereits vielfach bewiesen (vgl. Hazlett et al., 2009). Im Rahmen der Evaluation des stimmfördernden Projekts ''SMS - Singen macht Sinn'' soll deshalb untersucht werden, ob auch ein Seminar für die Singstimme die Sprech- und Singstimmleistungen von teilnehmenden Lehramtsstudierenden beeinflusst. In einer Längsschnittstudie im Prä-Post-Test-Design werden jeweils 30 Lehramtsstudierende der Experimental- und Kontrollgruppe untersucht. Die Stimmleistungen werden mittels einer logopädischen perzeptiven Stimmbeurteilung mit einer adaptiven visuellen Analogskala, einer Selbsteinschätzung der Stimme mit dem Voice Handycap Index, einer Messung des Singstimmprofils mit der Software Phoneto und akustischen Aufnahmen angehaltener Vokale [a:] ermittelt. Bereits nach der Voruntersuchung lassen sich Leistungsgruppen voneinander unterscheiden. So zeigen 15% der Probanden Stimmauffälligkeiten im Dysphonia Severity Index. Es zeigt sich auch, dass Probanden mit Singerfahrung über einen größeren Frequenzumfang verfügen und lautere Töne produzieren als Probanden ohne diese Erfahrung. Dies führt zu der Erwartung, dass sich der singbare Frequenz- und Dynamikumfang bei der Experimentalgruppe im Gegensatz zur Kontrollgruppe vergrößert. Darüber hinaus erhoffen wir bei Parametern der Stimmqualität, u.a. Shimmer, Jitter und der Harmonics-to-Noise-Ratio, mit Hilfe des Göttinger Heiserkeitsdiagramms, der Stimmsignalanalysesoftware Praat und des Dysphonia Severity Index positive Veränderungen festzustellen. Die ersten Ergebnisse der Nachuntersuchung werden auf der DAGA präsentiert.

Ehrlich, J.

• Schwertwal jagt Königslachs: Ein Problem der Sonarortung
  J. Ehrlich
[A]

In einer theoretischen Simulationsstudie wird der Beutefang eines Killerwals ( Orcinus Orca ) bei der Ortung eins Königslachses ( Oncorhynchus Tshawytscha ) untersucht. Als bestimmender Parameter der Ortungsleistung des Orcas wird das Signal-zu-Rausch Verhältnis gegenüber dem Störgeräusch im Meer angenommen. Das Sonarsignal des Orcas zeichnet sich durch ein sehr kurzes Klickgeräusch von etwa 50 s mit einer große Bandbreite etwa 60 kHz aus. Die Mittenfrequenz des Signals liegt bei 50 kHz. Die Modellierung erfolgt mit einem Dynamic Beamtracing Rechenverfahren unter Einbeziehung des Sende- und Empfangspattern des Orca Sonars. Bei der Modellierung der Schallausbreitung werden neben natürlichen Störungen, etwa durch Regen oder Windgeräusche an der Wasseroberfläche auch der Einfluss anderer, nicht natürlicher Geräuschquellen auf die Detektionsleistung des Wals berücksichtigt. Für verschiedene Umweltbedingungen und Geometrien werden die Signal-zu-Rausch Verhältnisse und die Entdeckungswahrscheinlichkeiten beruhend auf den genannten Parametern berechnet.

Eichenlaub, C.

• Einfluß der Schienenrauheit auf den Geräuschpegel von Schienenfahrzeugvorbeifahrten
  C. Eichenlaub und L. Krüger
[A]

Das Rad-Schiene-Geräusch dominiert bei Vorbeifahrten von Schienenfahrzeugen das zugehörige Geräuschereignissen über einen weiten Geschwindigkeitsbereich. Da dieses Geräusch aus der Wechselwirkung von Rad und Schiene resultiert, Typtests von Fahrzeugen aber idealerweise nur von Fahrzeugeigenschaften abhängig sein sollen, finden Typtests in der Regel auf sehr glatten Schienen statt. Der Beitrag zeigt, welchen Einfluß die Schienenrauheit auf das Messergebnis haben kann und zeigt, wie im Rahmen von Zulassungsverfahren und Kundenabnahmen Messungen auf Gleisen mit höherer Schienenrauheit zu bewerten sind.

Ellermeier, W.

• Akustische Messungen an Photovoltaik-Wechselrichtern
  A. Meister, K. Moritz, A. Skowronek, L. Kurtze, W. Ellermeier, M. Roos und S. Seeber
[A]

Derzeit beschäftigen sich Forschungseinrichtungen und Hersteller damit, Defizite in relevanten Normen für die akustische Messung von Photovoltaik-Wechselrichtern aufzuzeigen und Alternativen zu erarbeiten. Geräuschemissionsangaben in dB(A) eignen sich nicht, den Grad der Belästigung des Menschen einzuschätzen und verschiedene Solarwechselrichter diesbezüglich zu vergleichen. Mit akustischen Messungen und Hörversuchen an der TU Darmstadt sollen deshalb geeignetere Kenngrößen ermittelt werden. Hierzu wurden in einem ersten Schritt Wechselrichter mehrerer Hersteller in verschiedenen Betriebszuständen akustisch untersucht. Schalldruckmessungen erfolgten an 40 Mikrofonpositionen auf einer halbkugelförmigen Hüllfläche um die Geräte. Die Auswertung der erfassten Messdaten beinhaltete FFT-Analysen, die Bestimmung des Schallleistungspegels sowie die Ermittlung der Schalldruckspektren im Ultraschallbereich. Es zeigten sich gerätetypische Spektren, die bei den meisten Fabrikaten tonale Komponenten hohen Schalldruckpegels im Bereich von 16-20 kHz, oftmals auch im Ultraschallbereich bei 35-40 kHz aufwiesen. Schallleistung, Summenpegel und Signal-Rausch-Abstand der hochfrequenten tonalen Komponenten nahmen mit steigender Geräteleistung um 5 bis 15 dB zu. Die Drehzahl zugeschalteter Lüfter beeinflusste die akustischen Pegelmaße demgegenüber nur geringfügig. In einem zweiten Schritt wurden die gewonnenen Messdaten psychoakustisch analysiert. Dabei zeigte sich, dass der A-bewertete Schallpegel und die Schallleistung die subjektiven Wirkungen der Geräuschemissionen nur unbefriedigend vorhersagen. Aus den gewonnenen Erkenntnissen sollen verbesserte Prüfverfahren für Geräuschemissionsmessungen von Photovoltaik-Wechselrichtern entwickelt werden.

• Psychoakustische Analyse der Betriebsgeräusche von Photovoltaik-Wechselrichtern
  W. Ellermeier, F. Kattner, L. Kurtze, M. Roos, S. Seeber und J. Bös
[A]

Wechselrichter, wie sie in Photovoltaik-Anlagen Verwendung finden, emittieren Geräusche im gesamten hörbaren Spektrum, oftmals mit besonders hohen Spitzen im Bereich von 16-18 kHz. Um zu bestimmen, wie die Geräuschemissionen vom Betriebszustand der Geräte abhängen, wurden fünf Fabrikate in einer halbschalltoten Kammer sowohl mit einer halbkugelförmigen Anordnung aus 40 Mikrofonen als auch mit Hilfe eines Kunstkopfes untersucht. Dabei wurden die interessierenden Parameter (elektrische Leistung, Betriebsspannung, Lüfterdrehzahl) unabhängig voneinander variiert. Die anfallenden Messdaten wurden nach gängigen psychoakustischen Metriken (Lautheit, Tonhaltigkeit, Rauigkeit, Schärfe) analysiert. Im Ergebnis fanden sich qualitative Unterschiede zwischen den Fabrikaten und systematische Abhängigkeiten (insbesondere der Lautheit und der Ausgeprägtheit prominenter Tonkomponenten) von der Geräteleistung. Dabei zeigten sich auch Diskrepanzen zwischen dem A-bewertetem Schalldruckpegel, der stark durch die hochfrequenten Komponenten beeinflusst war, und der (psychoakustischen) Lautheit, die empfindlicher auf die breitbandigen Lüftergeräusche ansprach. Die instrumentellen psychoakustischen Analysen wurden zusätzlich durch Hörversuche validiert. Insgesamt sprechen die Ergebnisse dafür, psychoakustische Gesichtspunkte in die Bewertung der Geräuschemissionen von Photovoltaik-Wechselrichtern einzubeziehen.

Enghardt, L.

• Impedanzbestimmung für Schallabsorber in rechteckigen Strömungskanälen
  S. Busse, A. Schulz und L. Enghardt
[A]

Es wird ein Verfahren zur Impedanzbestimmung von absorbierenden Wandauskleidungen in Strömungskanälen mit rechteckigem Querschnitt vorgestellt. Dabei kann sowohl der Einfluss konstanter Blockprofile als auch der realer 2D-Strömungsprofile mit Grenzschicht berücksichtigt werden. Angesetzt wird ein Kanalmodell nach Mungur und Gladwell, wobei eine der Seitenwände als Schallabsorber ausgeführt ist. Dafür wird durch Separationsansatz die Pridmore-Brown-Gleichung formuliert. Sie bildet zusammen mit den bekannten Randwerten auf der schallharten Wand, welche der Absorberwand gegenüberliegt, ein Anfangswertproblem. Dieses kann unter Zuhilfenahme der axialen Wellenzahl sowie des Strömungsprofils mittels Runge-Kutta-Integration numerisch gelöst werden. Aus den Lösungswerten auf der Absorberwand kann unter Ausnutzung der Ingard-Myers-Randbedingung schließlich die Absorberimpedanz bestimmt werden. Die komplexe Wellenzahl ebener Wellen kann für den Absorberbereich durch Umrechnung des Transmissionsfaktors aus Mikrofonmessdaten ermittelt oder direkt eingegeben werden. Dies ermöglichte die Validierung mittels Wellenzahl- und Impedanzdaten einer NASA-Referenzstudie. Diese Vergleichsdaten zeigten sehr gute Ergebnisse des Verfahrens bei einer zugleich erheblichen Verringerung der Rechenzeit im Verhältnis zu anderen Methoden.

Enzinger, E.

• Auswirkungen von Sprachcodecs auf Formantmessungen für Sprechervergleiche
  E. Enzinger
[A]

Akustisch-phonetische Ansätze in der forensischen Sprechererkennung basieren teils auf Vergleichen von Formantmessungen zwischen Tat- und Verdächtigtenaufnahme. Neben Effekten auf Stimmparameter aufgrund der Sprechsituation sind die Auswirkungen des Telefonkanals von besonderer Relevanz. Die hier vorgestellte Studie konzentriert sich auf den für heutige GSM und UMTS Mobilfunknetze spezifizierten Adaptive Multi-Rate (AMR) Codec, der acht Qualitätsstufen mit unterschiedlichen Bitraten vorsieht, zwischen denen während eines Gesprächs auf Basis der Kanalübertragungsqualität gewechselt werden kann. Um spezifisch durch den Codec verursachte Abweichungen zu untersuchen, wurden Studioaufnahmen von 30 männlichen Wiener Sprechern in den einzelnen Bitraten en- und dekodiert. Bei ausgewählten Vokalsegmenten wurden automatische Formantmessungen unter Verwendung von verschiedenen auf LPC basierenden Trackern durchgeführt. Für den Vergleich zwischen Werten der Originalaufnahmen und der kodierten Signale wurden weiters Daten von 6 Sprechern manuell korrigiert. Die Ergebnisse zeigen partielle Abweichungen abhängig von Codec-Stufe und individuellen Sprechern.

Enzner, G.

• Fast Range-Acquisition of Head-Related Impulse Responses
  G. Enzner
[A]

Epp, B.

• Der Einfluss cochleärer Verarbeitung auf die Wahrnehmung
  B. Epp, M. Mauermann und J. Verhey
[A]

Die Zerlegung akustischer Signale in einzelne Frequenzbänder auf Ebene der Cochlea wird häufig mit Hilfe von Filterbänken modelliert. Dieser effektive Ansatz erlaubt zwar eine globale Beschreibung des Systems, erschwert jedoch durch seine Vereinfachung die Unterscheidung von mechanischen und neuronalen Anteilen der auditorischen Verarbeitung. Um ein detailliertes Verständnis über die der auditorischen Signalverarbeitung zugrunde liegenden Mechanismen zu bekommen ist daher eine realistische Abbildung der Verarbeitungsstufen notwendig. Im vorliegende Beitrag wird ein physiologisch plausibles und physikalisch motiviertes aktives und nichtlineares Modell der Cochlea benutzt, um die Beiträge neuronaler Verarbeitung von denen der mechanischen Verarbeitung auf Ebene der Cochlea zu separieren. Die Simulationen zeigen, dass verschiedene Daten zu cochleärer Verarbeitung wie Kompression, Verstärkung, hohe Frequenzselektivität und frequenzübergreifende Interaktionen sowie Daten zu otoakustischen Emissionen mit einem einzigen Parametersatz modelliert werden können. Das Modell zeigt ausserdem Unterschiede in der Abbildung von zeitlichen Modulationen nahe der Ruhehörschwelle mit Feinstruktur. Ein Vergleich dieser Abbildungen mit psychoakustischen Daten weist darauf hin, dass die psychoakustisch gemessenen Effekte schon durch die Dynamik der Cochlea erklärt werden können. Die Nutzung eines solchen Modells ermöglicht ein tieferes Verständnis der peripheren Verarbeitungsmechanismen und kann dadurch zu einer verbesserten Versorgung von Hörschäden beitragen.

• Einfluss von auditorischer Bewegung auf Lokalisation unter Freifeldbedingungen
  S. Klockgether, B. Epp und J. Verhey
[A]

Das auditorische System des Menschen ist in der Lage, komplexe akustische Umgebungen in einzelne Objekte zu unterteilen (Objektbildung). Dies wird u.a. durch das binaurale Hören, welches zur Lokalisation genutzt wird, ermöglicht. In natürlichen Hörsituationen sind die Positionen von Schallquellen oft nicht konstant. Während bewegungssensitive Neurone in Tiermodellen nachgewiesen werden konnten, ist der Einfluss von räumlicher Dynamik auf die auditorische Wahrnehmung des Menschen noch weitesgehend ungeklärt. Mit Hilfe eines Lautsprecherarrays aus 32 Aktivlautsprechern wurden daher psychoakustische Messungen unter Freifeldbedingungen durchgeführt. In einer Hörsituation ohne Störgeräusch konnte für Töne ein direkter Einfluss von Bewegung auf kleinste hörbare Winkelunterschiede (Minimum Audible Angle, MAA) gezeigt werden. Das Ergebnis deutet darauf hin, dass das auditorische System sensitiv für Bewegung ist. In einem weiteren Experiment mit einem neu entwickelten psychoakustischen Paradigma wurde untersucht, ob räumliche Dynamik von Schallquellen die Detektionsleistung eines Tones im Störgeräusch beeinflusst. Auf Basis der Ergebnisse wird diskutiert, inwiefern auch die Dynamik von binauralen Signaleigenschaften zur akustischen Objektbildung beiträgt.

Ernst, S.M.A.

• Auswirkung zusätzlicher, zufälliger Fluktuationen des spektralen Profils der Stimuli im CMR Experiment
  S.M.A. Ernst und B.C.J. Moore
[A]

Buss [(2010) J. Acoust. Soc. Am. 127, 3614-3628] konnte zeigen, dass die Mithörschwellen eines in einem komodulierten Verdecker eingebetteten Signals, das aus bis zu elf Schmalbandrauschen besteht, eine U-förmige Funktion der Signalfrequenz beschreiben. Sie betonte, dass diese Beobachtung vergleichbar zur Signalfrequenzabhängigkeit in ''Profile Analysis'' (PA-) Experimenten sei und schlussfolgerte, dass sowohl dem Comodulation Masking Release (CMR) als auch der PA die gleichen Basismechanismen, welche sich Änderungen im spektralen Profil zunutze machen, zugrunde lägen. Diese Schlussfolgerung wird in diesem Beitrag überprüft, indem zufällige Fluktuationen dem Gesamtpegel, dem Pegel der einzelnen Verdeckerkomponenten, sowie der Signalfrequenz aufgeprägt wurden. Für ein Signal in Form eines Schmalbandrauschens, welches nur die Nutzung der Änderungen im spektralen Profil zulässt, sank der Schwellenunterschied zwischen den Mithörschwellen bei Präsentation im Verdecker mit komodulierten und unkorrelierten Einhüllenden über Frequenzen hinweg (CMR), bei ansteigender Pegelfluktuation der einzelnen Verdeckerkomponenten von ca. 6 auf 0 dB. Bei Darbietung eines Tons als Signal war der CMR allerdings wesentlich größer und blieb selbst bei einer Fluktuation der Verdeckerkomponenten von 6 dB zum Großteil erhalten. Diese Daten deuten darauf hin, dass der CMR eines Tonsignals nicht ausschließlich auf der Wahrnehmung von Änderungen im spektralen Profil basiert, sondern weitere Mechanismen eine entscheidende Rolle spielen.

Ertl, M.

• Kombinierte Fluid-Struktur-Schwingungen in fluidgefüllten Leistungstransformatoren
  M. Ertl und H. Landes
[A]

Escher, A.

• Entwicklung eines adaptiven Verfahrens zur Untersuchung der Lokalisation von schmalbandigen Rauschsignalen
  A. Escher, M. Blau und V. Mellert
[A]

Die Lokalisation von Schallquellen wird meist indirekt durch optische Zeiger vermessen. Mit Hilfe eines akustischen Zeigers soll versucht werden schmalbandige Geräusche zu lokalisieren. Dadurch bleibt die Wahrnehmung auf die akustische Sinnesmodalität beschränkt. Es wurde ein bestehendes Lautsprecherpositionierungssysteme um ein adaptives akustisches Zeigesystem erweitert und ein entsprechender adaptiver Algorithmus programmiert. Der akustische Zeiger kann praktische jede beliebige Position in der Horitzontalebene erreichen. Um die Gültigkeit eines adaptiven Verfahrens zur Lokalisationsmessung zu evaluieren, wurde in dieser Studie die Lokalisation von Schmalbandrauschen untersucht. Die Teststimuli wurden in Terzen von 1-13 kHz aufgeteilt und besaßen eine Bandbreite von jeweils einer zehntel Oktave. Die Testsignale wurden von 5 Lautsprechern, aufgestellt in einen Halbkreis um die Versuchsperson an den Positionen 0, 30, 90, 150 und 180, dargeboten. Im ersten Aufgabenteil mussten die Probanden die Einfallsrichtung des Schmalbandrauschens mittels optischen Zeigers anzeigen, im zweiten sollte die Richtung des beweglichen akustischen Zeigersignal mit dem feststehenden Testsignal adaptiv in Deckung gebracht werden. Für das adaptive Verfahren mit akustischem Zeiger zeigt sich auf den Positionen 0, 30, 150 und 180, über alle Frequenzen eine geringere Streuung gegenüber dem optischen Zeigeverfahren. In den Medianwerten der Lokalisation haben beide Verfahren gleichgute Ergebnisse erzielt.

Ewert, R.

• Strahllärmvorhersagen durch stochastische Quellmodellierung mit Hilfe hybrider RANS/CAA Methode
  A. Neifeld und R. Ewert
[A]

In dieser Arbeit geht es um die Möglichkeit, die Ähnlichkeitsspektren (g-Spektrum und f-Spektrum) des Strahllärms vorhersagen zu können. Dazu wird ein Verfahren genutzt, das die Strömungssimulationen (CFD-RANS) mit der akustischen Simulation (CAA) kombiniert. Bei der akustischen Quellmodellierung handelt es sich hier um die stochastische Modelierung, die die Quellverteilung aus den statistischen Turbulenzdaten der RANS Lösung generiert. Diese Quellformulierung wurde von Tam & Auriault in dem Paper (AIAA Vol. 37, No. 2, February 1999. Jet mixing noise from fine-scale turbulence.) publiziert.

Um die Strömungsdaten des Einstrom-Strahls zu berechnen, wurde der DLR CFD-Löser TAU herangezogen. Für die akustischen Simulationen wurde der DLR CAA-Löser PIANO (Perturbation Investigation of Aerodynamic Noise) in Kombination mit dem RPM (Random Particle Mesh) Code benutzt. Mit diesem Verfahren wird es möglich, sowohl den feinskaliegen Turbulenzlärm (Tam & Auriault Quellterm), wie auch die großskaliegen Machwellen, die durch hydrodynamische Instabilität angeregt werden, miteinander zu kombinieren. Durch Positionieren der virtuellen Mikrofone können die Schalldruckspektren an beliebigen Stellen in dem Rechengebiet ausgewertet werden. Wobei die Auswertung nicht nur auf das berechnete Nahfeld beschränkt ist, da durch Kirchhoff Verfahren diese Rechnungen ins Fernfeld extrapoliert werden können. Weiterhin waren wir bemüht, die Machskalierungsgesetz in Strouhalähnlichkeit mit diesen Simulationen richtig widergeben zu können.

Ewert, S.

• Hearing-Loss Compensation in a Telephone System
  F. Xiong, D. Schneider, S. Goetze, S. Ewert, T. Rohdenburg und J.-E. Appell
[A]

Hearing deficiencies are amongst the most prevalent disabilities, which severely hinder normal speech communication for hearing impaired persons. Although digital hearing aids have been developed for several years, only the minority of hearing impaired persons use hearing aids due to different reasons. One reason is lack of the convenience for the users particularly for telephone conversations, which is an extremely important aspect of daily communications. To tackle this problem, a personalized and adaptable telephone system incorporating compensation strategies for individual hearing deficiencies is described in this contribution. Multiband dynamic compression is used to compensate for the hearing loss. Ten presets are defined based on ISO7029, as well as the NAL-R and FIG6 formula to specify the gain and compression ratio respectively. The effectiveness of the proposed system is evaluated by hearing aid users who are asked to compare the adjusted telephone system after selecting the preferred preset with a standard telephone system but wearing their own hearing aid. The results show whether the integrated telephone system can improve the perceived sound quality and intelligibility as well as the satisfaction for the hearing-impaired users in this specific listening condition.

• Modelling adaptation and amplitude-modulation processing
  C. Iben und S. Ewert
[A]

The computational auditory signal processing and perception model (CASP) by Jespen et al. [J. Acoust. Soc. Am. 124, 422 (2008)] accounts for various aspects of simultaneous and non-simultaneous masking in human listeners. The model introduced improvements over the auditory pre-processing stages of the model by Dau et al. [J. Acoust. Soc. Am. 102, 2892 (1997)] that were used in a number of monaural and binaural applications and modelling studies. The current study focuses on two aspects of the pre-processing stages of CASP, being adaptation and modulation processing. Both stages interact and are responsible for main properties of the model, like the ability to predict Weber's law, forward masking, and modulation masking. In the first step, the modulation processing stage was modified to allow for the correct prediction amplitude-modulation depth discrimination based on Ewert and Dau [J. Acoust. Soc. Am. 116, 478 (2004)]. In the second step, the adaptation stage was modified to allow for a binaural stage after fast adaptation with a short time constant, motivated by Ewert et al. [The Neurophysiological Bases of Auditory Perception. 337, (2009)]. A test battery of experiments was established and the model with modified stages was tested and compared to CASP.

• Einfluss von Modulationstiefe und Einhüllendenform auf die Wahrnehmung interauraler Zeitdifferenzen
  T. Wendt, M. Dietz, S. Ewert, B. Laback und V. Hohmann
[A]

Bei der Lateralisation akustischer Stimuli spielen interaurale Zeitdifferenzen (ITD) zwischen den an beiden Ohren anliegenden Signalen eine entscheidende Rolle. Dabei hängt die gerade wahrnehmbare ITD (engl.: just noticeable difference, JND) bei Trägerfrequenzen oberhalb von 1500 Hz entscheidend von der Form der Einhüllenden ab. In zwei unabhängigen Studien testeten Klein-Hennig et al. (Fortschritte der Akustik - NAG/DAGA 2009, 1119-1121) sowie Laback et al. (International Symposium on Auditory and Audiological Research - ISAAR 2009, in press) kürzlich durch unabhängige Variation der Einhüllendenparameter Pausenzeit und Flankensteilheit deren isolierten Einfluss auf die JND. Die Ergebnisse der Studien sind in einigen Punkten identisch, in anderen gibt es jedoch voneinander abweichende Ergebnisse. Diese Vergleichsstudie beleuchtet, inwieweit die unterschiedlichen Flankenformen sowie die unterschiedlichen Trägerfrequenzen die abweichenden Ergebnisse der beiden Studien erklären. Als ein Ergebnis ergibt sich ein neues Maß für die Pausenzeit, mit dem sich diesbezügliche Unterschiede erklären lassen. Desweiteren wird der Einfluss von Anstiegsflankenform, Modulationstiefe und Trägerfrequenz auf die JND im Detail erläutert.

Fabris, C.

• Stand der Überarbeitung der Outdoor-Richtlinie
  C. Fabris
[A]

Die europäische Richtlinie 2000/14/EG in der aktuellen Fassung reglementiert das Inverkehrbringen von 57 zur Verwendung im Freien vorgesehenen Geräten und Maschinen unter den Bedingungen einer Konformitätserklärung, der Konformitätsbewertung, der Kennzeichnung des CE-Zeichens und der Einhaltung eines Geräuschgrenzwertes für einige der Geräte und Maschinen.

Im Zuge einer geplanten Novellierung der Richtlinie im Jahr 2010 wurden dem Europäischen Rat und Parlament von entsprechenden Expertengremien im Zeitraum von 2007 bis heute mehrere Berichte vorgelegt, die zeigen sollten

- welche zusätzlichen Geräte und Maschinen in die jeweiligen Artikel aufgenommen werden sollen,

- ob bestimmte Geräte und Maschinen von Artikel 13 in Artikel 12 übernommen werden sollen,

- ob Grenzwerte für Geräte und Maschinen in Artikel 12 unter Berücksichtigung der technologischen Entwicklung überarbeitet werden sollen.

Die Berichte befassten sich mit den technischen Möglichkeiten dieser Fragen (NOMEVAL-Bericht), einer ökonomischen und ökologischen Folgenabschätzung (Impact Assessment) und der Anpassung an das neue rechtliche Rahmenkonzept der EU (New Legal Framework).

Diese Entwicklung wurde und wird durch die aktive Teilnahme des Umweltbundesamtes an den Expertengremien unter Gesichtspunkten des Schutzes der Umwelt vor störendem Lärm kritisch verfolgt. Inhalt des Vortrages ist ein Überblick über die Ergebnisse der Berichte und Empfehlungen des Umweltbundesamtes zur Novellierung der Richtlinie.

• Akustische Schornsteinfegermessung
  H.-H. Bartel und C. Fabris
[A]

Für stationäre nicht genehmigungsbedürftige Anlagen i. S. d. Bundes-Immissionsschutzgesetzes, die am Einsatzort durch mehrere Module zu einem bestimmungsgemäß arbeitenden Gerät bzw. zu einer bestimmungsgemäß arbeitenden Anlage zusammen gesetzt werden, ist die Ermittlung eines Emissionsschalldruckpegels in der Regel nicht vorgesehen. Das ist im Wesentlichen im Fehlen eines praktikablen Messverfahrens begründet. Wenn es in Deutschland zu Beschwerden über Lärm durch stationäre Anlagen kommt, wird zur Überprüfung der Anlagengeräusche grundsätzlich die TA Lärm zur Hilfe genommen. Im Fall tieffrequenter Geräusche empfiehlt die TA Lärm die Anwendung der DIN 45680, die jedoch nur ein Verfahren für Immissionsmessungen im Innenraum bereithält. Das Umweltbundesamt sieht dringenden Bedarf nach einem Messverfahren von Schallemissionen zur Begutachtung der Inbetriebnahme zusammengesetzter stationärer Anlagen insbesondere bezüglich des Schutzes der Umwelt und Nachbarschaft vor störendem tieffrequenten Lärm (vergleichbar mit der Überprüfung von Luftschadstoffen bei Inbetriebnahme von Heizungsanlagen durch einen Schornsteinfeger). Der Vortrag bietet einen Überblick über die aktuell gültigen rechtlichen Grundlagen, nimmt Bezug auf gültige Messverfahren, insbesondere Verfahren zur Ermittlung tieffrequenter Geräuschanteile und soll die Ideensammlung des Umweltbundesamtes zur Ausgestaltung eines einfachen, praktikablen Messverfahrens für den ''akustischen Schornsteinfeger'' darstellen.

Faller, C.

• Adaptive Beamformer Simulating a Highly Directive Microphone
  C. Faller
[A]

Conventional adaptive beamformers usually optimize signal-to-noise ratio (SNR) of their output signal, considering signal from a specific direction as desired signal and all other signals as noise. The direction of a desired source has to be precisely known (or estimated) and spectral, directional, and diffuse characteristics are arbitrarily adapted in time to reach the SNR optimization goal. A directional microphone has time-invariant such characteristics, which is crucial for achieving good sound quality. The discussed adaptive beamformer is a rapidly adaptive system with the goal to mimic the characteristics of a real directional microphone. The beamformer can be measured like a microphone, giving consistent results.

Fassio, G.

• Optimierung audiovisueller Medien für Hörgeschädigte
  C. Simon, G. Fassio, R. Kühler, B. Albrecht und J. Rennies
[A]

Die Sprachverständlichkeit bei audiovisuellen Medien wie Film und Fernsehen kann durch Schwerhörigkeit, wie sie insbesondere im Alter häufig auftritt, stark eingeschränkt sein. In dieser Studie wird untersucht, inwieweit dieses Problem durch eine auf Altersschwerhörigkeit abgestimmte Tonfassung gelöst werden kann. In einer Vorstudie wird zunächst die Relevanz der mit dem Ton dargebotenen Bildinformation bei der Sprachverständlichkeitsbewertung von audiovisuellem Material für Normalhörende belegt und die weitere Parametrisierung der Hauptstudie entwickelt. In der Hauptstudie wird in zwei Testreihen die Sprachverständlichkeit für kurze Dialogszenen aus Fernsehspielfilmen mit zwölf altersschwerhörigen Probanden gemessen. Die eine Hälfte der Szenen enthält die originale Fernsehtonfassung, die andere enthält eine für Presbyakusispatienten speziell bearbeitete Tonfassung. Um eine Auswertung des heterogenen Audiomaterials trotz der hohen Individualität von Hörschädigungen zu ermöglichen, entsprechen die Probanden einem durch Alter, Reintonaudiogramm und Sprachverständlichkeitsschwelle (Oldenburger Satztest) vordefinierten Profil. Die Testergebnisse belegen eine signifikante Verbesserung der Sprachverständlichkeit durch Anpassung der akustischen Signale. Es erfolgt ein Vergleich mit SII-Berechnungen auf Grundlage des vorgegebenen Reintonaudiogramms.

Fastl, H.

• Ein Algorithmus zur Vorhersage des für transparente Auralisierung nutzbaren Dynamikbereichs rauschbehafteter Impulsantworten
  F. Völk, T. Riesenweber und H. Fastl
[A]

Da die Impulsantworten linearer, zeitinvarianter akustischer Systeme eine einfache und zugleich vollständige Beschreibung dieser Systeme darstellen, werden sie häufig für technische Anwendungen, die eine solche Systembeschreibung erfordern, eingesetzt. Auralisierung, binaurale Synthese oder Faltungshall seien hier als typische Anwendungen genannt. Werden die Impulsantworten durch Messung bestimmt, überlagert sich der aufgenommenen Impulsantwort selbst unter idealen Messbedingungen zumindest das inhärente Rauschen des Messsystems und -verfahrens. Unter nicht idealen Bedingungen können weitere Störanteile auftreten. In diesem Beitrag wird eine Berechnungsvorschrift entwickelt und im Detail erläutert, die es erlaubt, basierend auf bekannten Hörbarkeitsschwellen den maximal zur Auralisierung nutzbaren Dynamikbereich einer beliebigen Impulsantwort zu prognostizieren. Ein Vergleich der Modell-Prognosen mit in psychoakustischen Experimenten ermittelten Daten zeigt Abweichungen zwischen den inter-individuellen Medianen der psychoakustischen Messwerte und den entsprechenden Vorhersagen kleiner als dB.

• Zum Einfluss von Amplitude und Frequenz der Sprachgrundfrequenz auf Simulationen des Sprachverstehens bei Cochlea-Implantaten mit elektrisch-akustischer Stimulation (EAS)
  T. Rader, U. Baumann und H. Fastl
[A]

Patienten mit elektrischer und akustischer Stimulation am gleichen Ohr (EAS) zeigen - verglichen mit konventionell versorgten Cochlea-Implantat (CI) Patienten - in Störgeräuschsituationen ein besseres Verstehen von Sprache. Der akustisch stimulierte Frequenzbereich bis etwa 500 Hz enthält als Information im Wesentlichen die Grundfrequenz des Sprachsignals, welche sowohl Amplituden- als auch Frequenzinformation enthält. Hier wird untersucht, welche Art der Information (Amplitude oder Frequenz) stärker für das Sprachverstehen im sprachmodulierten Störgeräusch (Rauschen nach Fastl) verantwortlich ist. Zu diesem Zweck wurde das Sprachsignal des Oldenburger Satztests mit Hilfe computergestützter Signalverarbeitung im Frequenzbereich auf die 12 Mittenfrequenzen eines Med-El DUET-Sprachprozessors reduziert (elektrischer Anteil der Stimulation) und additiv mit der extrahierten Grundfrequenz überlagert. Die Grundfrequenz wurde einerseits bei konstanter Frequenz entsprechend ihrer Amplitude moduliert (nur Amplitudeninformation) und andererseits mit konstanter Amplitude entsprechend ihrer Frequenz moduliert (nur Frequenzinformation). Die EAS-Simulation des Oldenburger Satztestes wurde bei normalhörenden Versuchspersonen (n = 12) durchgeführt. Die Medianwerte der Sprachverständlichkeitsschwellen (SVS) zeigen bei den Versuchspersonen im Störgeräusch ein besseres Abschneiden für die konstante Frequenz (SVS = 0.8 dB SNR) im Vergleich zur konstanten Amplitude (SVS = 2.9 dB SNR) der Grundfrequenz. In der Simulation scheint demnach die Amplitudeninformation der Grundfrequenz mehr für das Sprachverstehen verantwortlich zu sein, als die Tonhöheninformation.

• Extraktion der zur Beurteilung der Motorrauhigkeit verwendeten Kriterien
  S. Großmann, J. Ohlendorf und H. Fastl
[A]

Im Vorfeld durchgeführte Hörversuche zur Beurteilung der Motorrauhigkeit wiesen bei einigen Stimuli eine hohe inter-individuelle Streuung zwischen den Probanden bei gleichzeitig intra-individueller Beurteilungsstabilität auf. Die Begrifflichkeit Motorrauhigkeit wurde innerhalb der Probanden nicht einheitlich, bzw. die zur Beurteilung der Motorrauhigkeit herangezogenen Parameter unterschiedlich gewichtet. Zur Beantwortung der Fragestellung, welche Kriterien bei der Beurteilung der Motorrauhigkeit herangezogen werden, wurde ein Workshop durchgeführt. Ziel war die Extraktion der zur Beurteilung der Motorrauhigkeit verwendeten Merkmale. Die Anforderungen an die Probanden für den Workshop waren intra-individuelle Stabilität und ein gutes Artikulationsvermögen, um die Beurteilungskriterien mit eigenen Worten innerhalb der Gruppe wiedergeben zu können. Durch inter-individuell stark streuende Probanden wurde ein hoher Informationsgewinn, aufbauend auf unterschiedlichen Beurteilungsmerkmalen und -vorgehensweisen, erzielt. Die in der Gruppe erarbeiteten Merkmale wurden in sechs verschiedene Kriterien geclustert, und ein Schema zur Beurteilung der Motorrauhigkeit abgeleitet. Die Ergebnisse des Workshops wurden durch einen späteren Hörversuch mit reduziertem Datensatz mit hoher Korrelation validiert. Neben Erläuterungen zur Durchführung des Workshops und der eingesetzten mehrdimensionalen Beurteilungsmethode wird anhand von Beispielen auf das Ergebnis eingegangen.

• Psychoakustische Experimente zum Einfluss des Ventriloquismuseffekts auf Richtungsunterschiedsschwellen (Minimum Audible Angles) in der Horizontalebene
  M. Schmidhuber, F. Völk und H. Fastl
[A]

Die durch einen visuellen Reiz verursachte Veränderung der wahrgenommenen Position eines akustischen Stimulus bezeichnet man häufig als Ventriloquismus-Effekt. In diesem Beitrag werden Auswirkungen dieses Effekts auf Richtungsunterschiedsschwellen (Minimum Audible Angles) bei sequentieller Präsentation gleichmäßig anregenden Rauschens in reflexionsbehafteter Umgebung betrachtet. Zur Wiedergabe der akustischen Stimuli dienen Wellenfeldsynthese oder Intensitätsstereophonie, als visuelle Stimuli kommen rote Leuchtdioden zum Einsatz. Um weitere visuelle Einflüsse zu verhindern finden die Versuche in einem abgedunkelten Laborraum statt. Mit dem Ziel Veränderungen der Richtungsunterschiedsschwellen zu adressieren, wird eine der Leuchtdioden an der intendierten Position eines der Schalle präsentiert, während die Positionen der anderen Diode und des anderen Schalles nicht übereinstimmen. Auf diese Weise kann durch den Ventriloquismus-Effekt die Richtungsunterschiedsschwelle erhöht oder verringert werden, je nachdem ob die Änderung der Position des visuellen Stimulus größer oder kleiner als die der intendierten Position des akustischen Stimulus ist. Es zeigt sich, dass zusätzliche visuelle Stimulation in Dunkelheit ermittelte Richtungsunterschiedsschwellen für beiden Wiedergabemethoden in unterschiedlicher Weise verändern kann, wobei deutliche inter- individuelle Unterschiede auftreten.

* Der Erstautor ist jetzt tätig bei: Akustikbüro Schwartzenberger und Burkhart, Pöcking, Germany

• Psychoacoustic experiments on feasible sound levels of possible warning signals for quiet vehicles
  D. Menzel, K. Yamauchi, F. Völk und H. Fastl
[A]

Reduced engine noise of electric or hybrid vehicles can lead to potentially dangerous situations for pedestrians when an oncoming vehicle is inaudible in a given background noise (e.g. Kerber and Fastl, internoise 2007). One possible solution to this problem is the use of warning sounds which are radiated by the vehicle to alert pedestrians. A pilot study on this topic has been performed in Japan (Yamauchi et al. internoise 2010), where the level of three possible warning sounds (engine noise, car horn, band-pass noise) was adjusted in four different urban background sounds (busy street, residential area, heavy traffic, shopping area) in a laboratory environment. For the present experiments, the input device and the layout of the test procedure were improved. In one experiment, subjects were asked to adjust the level of the warning sounds so that they are clearly audible and can be reliably detected in the background noise. In a second experiment the goal was to adjust the level so that the warning sounds are just audible. Results of the adjustments are presented and discussed in view of intra-individual and inter-individual differences. Moreover, they are compared to current recommendations for sound levels of warning signals in quiet vehicles.

• Zum Einfluss der optischen Darbietungsweise auf audio-visuelle Interaktionen beim Lautheitsurteil
  D. Menzel, A. Gottschalk, N. Haufe, F. Völk und H. Fastl
[A]

Die Lautheitsbeurteilung synthetischer oder technischer Schalle kann durch gleichzeitig dargebotene Farbreize, beispielsweise Farbflächen oder Abbildungen eingefärbter Produkte, beeinflusst werden. Bei der Untersuchung solcher audiovisueller Interaktionen werden häufig Bildschirme zur Darstellung der optischen Stimuli eingesetzt, was zur Folge hat, dass die gezeigten Farbstimuli nur einen kleinen Teil des Gesichtsfeldes der Probanden abdecken. Zudem ist die erreichbare Realitätsnähe bei Bildschirmdarstellung eingeschränkt. Der vorliegende Beitrag geht daher der Frage nach, ob die Verwendung anderer Anzeigemedien audiovisuelle Interaktionen begünstigen kann. Es werden Ergebnisse aus Experimenten mit Bildschirmdarstellung, vergrößerter Darstellung auf einer Leinwand sowie bei Verwendung optischer virtueller Realitäten in einer CAVE verglichen. Die Realitätsnähe wurde dabei zusätzlich durch den Einsatz virtueller Akustik mittels Binauraler Raumsynthese erhöht.

• Simulation und psychoakustische Bewertung von Übertragungsfehlern bei der Wellenfeldsynthese
  F. Lindner, F. Völk und H. Fastl
[A]

Wellenfeldsynthese ist ein Audio-Wiedergabeverfahren, mit dessen Hilfe das Schallfeld einer Referenzszene in einem begrenzten Volumen, dem Hörraum, möglichst fehlerfrei synthetisiert werden soll. Theoretisch ist die korrekte Synthese des von einer Quelle (Primärquelle) erzeugten Wellenfeldes unter bestimmten Bedingungen im Hörraum z. B. mit einer unendlich großen Anzahl von Sekundärquellen, basierend auf dem Kirchhoff-Helmholtz-Integral, möglich. Als Primärquellen werden häufig Quellen von Kugelwellen oder ebenen Wellenfronten verwendet. Für Implementierungen der Wellenfeldsynthese müssen jedoch die theoretischen Anforderungen auf ein realisierbares Maß angepasst werden, was unweigerlich zu Abweichungen zwischen synthetischem und primärem Schallfeld führt. In diesem Beitrag soll zur Klärung der Frage beigetragen werden, unter welchen Bedingungen diese Abweichungen hörbar sind. Zunächst werden dafür die von ausgesuchten Wellenfeldsynthesesystemen erzeugten Schalldruck-Zeitfunktionen an einem bestimmten Ort im Hörraum mittels einer Rechnersimulation synthetisiert. Die so erhaltenen Signale werden anschließend in psychoakustischen Experimenten nach dem ''three-alternative forced-choice''- Verfahren bei diotischer Kopfhörerwiedergabe mit dem entsprechenden Originalsignal verglichen. Auf diese Weise ist es möglich, die Hörbarkeit prinzipieller Fehler im Wellenfeldsyntheseverfahren und seiner Herleitung unabhängig von einer speziellen Implementierung zu untersuchen. Darüber hinaus erlaubt es dieses Verfahren, die Ursache für bestimmte Fehler zielgerichtet im Hörversuch einzugrenzen, und so die physikalischen Auslöser zu bestimmen.

• Bedingungen für gleichlaute Schalle aus Kopfhörern und Lautsprechern
  F. Völk, A. Dunstmair, T. Riesenweber und H. Fastl
[A]

In der Literatur berichteten verschiedene Autoren von unterschiedlichen Schalldruckpegeln im Gehörgang für den Fall, dass bestimmte Schalle einmal mit Kopfhörern und einmal mit einem Lautsprecher so wiedergegeben werden, dass beide Darbietungen als gleich laut empfunden werden. Dies erschien insofern verwunderlich, als die Schalldruck-Zeitfunktionen an den Trommelfellen meistens als die einzigen akustischen Eingangsgrößen betrachtet werden, die dem Hörsystem zur Bildung der Lautheitsempfindung zur Verfügung stehen. Bis heute steht dieser Widerspruch ungeklärt im Raum. In vorliegendem Beitrag werden die wesentlichen Bedingungen für gleichlaute Schalle aus Kopfhörern und Lautsprechern basierend auf der Theorie der binauralen Synthese systematisch abgleitet. Insbesondere kann auf diese Weise der oben genannte Widerspruch aufgelöst werden. Es zeigt sich, dass der gleiche Schallpegel im Gehörgang zwar als wesentliche, aber nicht als einzige Einflussgröße auf die Lautheitsempfindung betrachtet werden muss.

• Richtungsunterschiedsschwellen (Minimum Audible Angles) für ein zirkulares Wellenfeldsynthesesystem in reflexionsbehafteter Umgebung
  F. Völk und H. Fastl
[A]

Als Richtungsunterschiedsschwelle (Minimum Audible Angle) bezeichnet man den Winkel zwischen zwei benachbarten Schallquellen, deren Positionen bei sequentieller Wiedergabe auditiv eben als unterschiedlich wahrgenommen werden können. Richtungsunterschiedsschwellen bei klassischer Lautsprecherwiedergabe unter definierten, sehr speziellen Bedingungen (in reflexionsarmer Umgebung) sind wohl bekannt. Bei Verwendung von Wellenfeldsynthese zur Schallwiedergabe, insbesondere in reflexionsbehafteter Umgebung, stellt sich jedoch erneut die Frage nach den Richtungsunterschiedsschwellen, da in diesem Fall eine deutlich veränderte Situation vorliegt: In typischen Konfigurationen wird Wellenfeldsynthese verwendet, um ebene oder Kugelwellen (also Schallfelder in reflexionsarmer Umgebung), die sogenannten Primärquellen, zu synthetisieren. Wird ein Wellenfeldsynthesesystem allerdings in reflexionsbehafteter Umgebung betrieben, überlagern sich dem synthetischen Schallfeld die Reflexionen des Wiedergaberaums. Der Einfluss dieser Reflexionen auf die Eigenschaften der resultierenden Hörereignisse ist weitgehend unklar. In diesem Beitrag werden deshalb Richtungsunterschiedsschwellen für ein zirkulares Wellenfeldsynthesesystem vorgestellt, die in reflexionsbehafteter Umgebung bei vollständiger Dunkelheit mit einem two-alternative forced choice Verfahren gemessen wurden. Diskutiert werden insbesondere Einflüsse des Wiedergaberaums, der Stimuli und der Primärquellenart auf die Richtungsunterschiedsschwellen.

Fedtke, T.

• Zum akustischen Zentrum von Gehörgangssonden
  T. Fedtke, M. Zebian und J. Hensel
[A]

Häufig wird bei Schalldruckmessungen im Gehörgang vereinfachend angenommen, dass das akustische Zentrum einer Gehörgangssonde mit dem geometrischen Ort ihrer Einsprechöffnung übereinstimmt.

Je größer jedoch der Querschnittssprung zwischen dem Gehörgang und der Einsprechöffnung des zum Sondenmikrofon führenden akustischen Rohrs ist, desto größer wird der Einfluss dieser Ankopplungsstelle, und desto weiter entfernt sich das akustische Zentrum von dieser. Es verschiebt sich in Richtung des Mikrofons, was sich durch eine Verminderung der (Antiresonanz-) Frequenz bemerkbar macht, bei welcher der Abstand des akustischen Zentrums zum reflektierenden Trommelfell genau der Viertelwellenlänge entspricht.

Deshalb ist für die exakte Bestimmung der individuellen Gehörgangslänge mit akustischen Mitteln die genaue Kenntnis des Ortes des akustischen Zentrums erforderlich. Die Geometrie der Ankopplungsstelle zwischen der Sonde und dem Gehörgang muss also berücksichtigt werden.

Mittels FEM-Simulationen von Gehörgangssonden in Modellgehörgängen verschiedenen Durchmessers und unterschiedlicher Form wurde der Einfluss von Sonden- und Gehörgangsgeometrie auf die Lage des akustischen Zentrums untersucht. Die Ergebnisse werden unter Berücksichtigung aus der Literatur bekannter mathematischer Beschreibungen der Stoßstellen zwischen Rohren [1] mit Messungen an physikalischen Gehörgangsmodellen verglichen.

[1] Karal, F. C.: The Analogous Acoustical Impedance for Discontinuities and Constrictions of Circular Cross Section. In: JASA 25 (1953), S. 327-334

Feilner, M.

• Kontexterkennung für Hörgeräte mittels zusätzlicher Sensormodalitäten
  B. Tessendorf, A. Bulling, D. Roggen, T. Stiefmeier, G. Tröster, M. Feilner und P. Derleth
[A]

Heutige ''state-of-the-art''-Hörgeräte besitzen bereits eine Automatik, die unterschiedliche Hörziele des Hörgeräteträgers unterstützt. Diese Automatik analysiert dabei das empfangene Audiosignal, um auf das mögliche Hörziel zu schließen. Ein Hörgeräteträger kann im selben akustischen Umfeld unterschiedliche Hörziele haben, die entsprechend unterschiedliches Hörgeräteverhalten erfordern. Das Audiosignal alleine bietet in solchen Fällen meist zu wenig Kontextinformation, um mögliche Hörziele des Nutzers eindeutig zu unterscheiden. Dies ist insbesondere in komplexen Hörsituationen mit mehreren Schallquellen oder unterschiedlichen möglichen Aktivitäten des Hörgeräteträgers der Fall. Diese komplexen Hörsituationen bedingen den Einsatz effizienter Algorithmen, die allerdings bei Fehlentscheidung des Hörziels die Unterstützung des eigentlichen Hörwunsches nachteilig beeinträchtigen. Der Einsatz spezialisierter Algorithmen bedingt daher eine treffsichere Hörzielerkennung.

In diesem Beitrag wird ein Ansatz mit Berücksichtigung weiterer Sensormodalitäten vorgestellt und soll hinsichtlich der Lösung der Mehrdeutigkeitsproblematik analysiert werden. Als Anwendungsbeispiel dient dabei eine typische Büroumgebung. Körper- und Augenbewegungen werden dabei als zusätzliche Sensormodalitäten mit einbezogen. Die Arbeit zeigt das Potential zusätzlicher Sensormodalitäten für zukünftige kontextsensitive Hörgeräte.

Feistel, S.

• Neue Tools für die raumakustische Simulation
  W. Ahnert, T. Behrens und S. Feistel
[A]

Zur raumakustischen Simulation ist eine Datengrundlage für Absorption- und Streuverhalten verschiedenster Konstruktionen, geometrische Strukturen und Materialien erforderlich. Dabei ist der Absorptionsgrad oft aus Prüfzeugnissen oder der Standard-Literatur zu beschaffen, beim Streugrad (Scattering nach ISO 17497-1) ist dies dagegen weniger der Fall. Dazu sind Tools in Entwicklung, die hinsichtlich Funktion und Wirkungsweise die frequenzabhängige Berechnung von Absorptionsgrad und Streugrad aber auch von komplexen Reflexionsfaktoren und Schalldämmaßen gestattet. Auch wird über ein weiteres Tool berichtet, dass zur Modensimulation kleiner Räume bzw. bei tiefen Frequenzen die komplexe Übertragungsfunktion berechnet.

Fellner, M.

• Spatial sound for casino game machines
  M. Stadtschnitzer, M. Fellner, M. Telsnig, G. Koller und M. Kropf
[A]

Main focus of the investigations was on 3D-audio for game machines using binaural synthesis and cross-talk cancellation. It concentrated on the creation of a three-dimensional sound field, which is formed by solely using loudspeakers, which were already integrated in the game machine chassis. The player's position can be predicted accurately in case of standing in front of a game machine. Hence, a three-dimensional sound field can be produced using solely the integrated stereo arrangement with the aid of binaural synthesis techniques which requires a stable player's position. A specific algorithm was implemented without modifying the hardware of the game machine. The results of listening tests highlight two things: A three-dimensional sound field can be formed by using a two-channel system (Prototype I) which is favored over the conventional stereophonic sound field. Secondly, a frequency dependent angle of sound incidence provided by a four-channel system (Prototype II) is not well suited to create an enveloping sound field. Due to the added value of prototype I, this solution was immediately implemented in 'Fishing for JackpotsTM' and distributed successfully in game machines of Atronic. As a second approach a concept for audio for linked gaming is introduced.

• Design and implementation of a listening room in accordance with the ITU-R BS 1116-1 standard
  A. Sereinig, M. Künstner, M. Fellner, F. Graf, H. Rainer und A. Reiter
[A]

At JOANNEUM RESEARCH (Graz/Austria) a listening room in accordance with the ITU-R BS 1116-1 standard has been built which fulfils the standard ITU-R BS 1116-1 for the assessment of audio systems. It has been designed and simulated with CATT acoustics and then been measured to document its room acoustic characteristics.

In the design stage the room's geometry was implemented in the commercially available software CATT Acoustic. The calibration of the simulation was then accomplished with values obtained by a thorough measurement of the empty target room by employing the commercially available software WinMLS. Afterwards, the optimization process could be started. The chosen standard, however, primarily defines the reverberation time of a listening room. Thus the virtual room was equipped in order to attenuate the sound field in accordance with the standard's requirements. The approach yielded quite good reverberation time results.

During and after the room's building process detailed measurements were done. The results show, that the real room acoustics fit very well with the previous simulations. For low frequencies the performance is even better. All measured results are within the tolerance of the relevant standard ITU-R BS 1116-1.

Fels, J.

• Equalization for Binaural Synthesis with Headphone
  B. Masiero, J. Fels und M. Vorländer
[A]

Vergleicht man die binaurale Darbietung von Schallereignissen, so sind deutliche Qualitätsunterschiede zwischen Abhöreinrichtungen mit Kopfhörern und mit übersprechkompensierten Lautsprecheranordnungen zu verzeichnen. Insbesondere tritt die ''Im-Kopf-Lokalisation'' bei der Kopfhörerwiedergabe häufiger auf als bei der Lautsprecherwiedergabe. Offensichtlich bewertet der Mensch das Schallereignis klanglich und räumlich bei der Entzerrung von Lautsprechern etwas großzügiger als bei Kopfhörern. Grund dafür ist eine nicht genügend exakte Entzerrung des Kunstkopf-Kopfhörer-Systems. Werden Stimuli über Kopfhörer wiedergegeben, so kommt es zu einer Abweichung vom Schallsignal im Gehörgang und dem Kopfhörersignal. Diese Abweichungen entstehen durch Resonanzen und Nichtlinearitäten durch den Kopfhörer - aber auch durch die Ankopplung des Kopfhörers an den Gehörgang. Um eine definierte Schnittstelle für z.B. psychoakustische Hörversuche mit Kopfhörern bieten zu können, muss der Kopfhörer korrekt entzerrt werden. Eine eindeutige Methode, die auch für unterschiedliche Kopfhörertypen zufriedenstellende Ergebnisse liefert, ist bislang noch nicht geklärt. In dieser Studie wurden die daher Übertragungsfunktionen von Kopfhörer zu Kunstkopf und zum Miniaturmikrofon im verstopften Gehörgang gemessen. Zudem wurde die Übertragungsfunktion vom Kopfhörer im Freifeld gemessen. Dadurch wird ersichtlich wie das Volumen bzw. die Kopplung die Übertragungsfunktion beeinflusst. Diese Ergebnisse erlauben einen besseren Entwurf von geeigneten Entzerrungsfiltern. In diesem Beitrag werden die Berechnungsmethoden und Ergebnisse der Entzerrungsfilter vorgestellt.

Feneberg, G.

• Vergleich des Messverfahrens PEAQ mit Hörversuchen in Produkttests
  J. Fischer, G. Feneberg und G. Krump
[A]

Bei der Beurteilung von Geräten wie Fernsehern oder Handys, die per Lautsprecher akustische Signale wiedergeben, ist man noch sehr stark auf subjektive Hörtests angewiesen. Da die traditionelle Messung von Lautsprecherparametern und anderen Einflussfaktoren wie Gehäuseform und Lautsprecherposition bei Komplettsystemen nicht möglich ist, wäre ein objektives Messverfahren zur Beurteilung der Audioqualität eines Gerätes im Gesamtzusammenhang von großem Vorteil. Das instrumentelle Messverfahren PEAQ (Perceptual Evaluation of Audio Quality), welches in ITU-R Rec. BS.1387 ursprünglich zur objektiven Bestimmung von Qualitätseinbußen durch verlustbehaftete Audiocodecs entwickelt wurde, bietet eine gute Basis für objektive Messungen der akustischen Wiedergabequalität von Geräten. Im Beitrag wird die Eignung des PEAQ-Verfahrens hinsichtlich der Ergänzung beziehungsweise des Ersatzes von Hörversuchen diskutiert und erste Untersuchungsergebnisse werden vorgestellt.

Fichtel, C.

• Untersuchung der Schallübertragung von entkoppelten Treppenläufen im Prüfstand und am Bau
  C. Fichtel, J. Scheck, E. Taskan und H.-M. Fischer
[A]

Die Entkopplung von massiven Treppenläufen entspricht heutzutage dem Stand der Technik. Dennoch gibt es bislang kein genormtes Prüfverfahren zur schalltechnischen Kennzeichnung von Entkopplungselementen. Ein zuverlässiges Prognoseverfahren ist momentan weder in der nationalen noch in der internationalen Normung verfügbar. Anhand von Untersuchungen im Treppenprüfstand und am Bau wurde die Trittschallübertragung von entkoppelten Treppenläufen untersucht. Basierend darauf wird ein Vorschlag für die schalltechnische Kennzeichnung von Entkopplungselementen gemacht und ein EN ISO 12354 kompatibles Prognoseverfahren vorgestellt.

Fiebig, A.

• Applicability of the soundscape approach in the legal context
  A. Fiebig und K. Genuit
[A]

• Neue Straßenverkehrsgeräusche aufgrund neuer Fahrzeugantriebskonzepte
  A. Fiebig und R. Sottek
[A]

Fiedler, R.

• Untersuchungen zur audiovisuellen Entfernungs- und Geschwindigkeitswahrnehmung bewegter Quellen
  C. Pörschmann, R. Sommer und R. Fiedler
[A]

In vorangegangenen psychoakustischen Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass die Geschwindigkeitswahrnehmung von sich an einem Hörer vorbeibewegenden Schallquellen stark von der minimalen Entfernung zur Schallquelle abhängt. Auch ist die Entfernungswahrnehmung bewegter Quellen auch davon abhängig, ob die Darbietung binaural oder diotisch erfolgte. Im Gegensatz dazu wird die Entfernungswahrnehmung sich an dem Hörer vorbeibewegender Schallquellen maßgeblich durch die Hörerfahrung und die Lautheit des Hörereignisses dominiert. In den vorgestellten Untersuchungen wurden audiovisuelle Stimuli von vorbeifahrenden Fahrzeugen dargeboten. Es wird dargestellt, inwieweit die visuelle und die auditive Komponente für die Geschwindigkeits- und die Entfernungswahrnehmung relevant sind. Als Grundlage für die Experimente dienten Geräusche eines vor dem Hörer vorbeifahrenden Motorrades, die mit einem Kunstkopf bei vier unterschiedlichen Geschwindigkeiten und in fünf verschiedenen Entfernungen zur Straße aufgezeichnet wurden. Als visuelle Stimuli wurden mit unterschiedlicher Detailgenauigkeit artifiziell erzeugte Objekte auf einem Bildschirm präsentiert.

Die folgenden Fragestellungen wurden mit Hilfe der Experimente untersucht: Inwieweit hängt die Geschwindigkeitswahrnehmung bewegter Objekte jeweils von der visuellen und der auditiven Komponente ab? Inwieweit hängt die Entfernungswahrnehmung bewegter Objekte jeweils von der visuellen und der auditiven Komponente ab? Welchen Einfluss hat die Komplexität des visuell erzeugten Objektes auf die Ergebnisse?

Es werden Durchführung und Ergebnisse der Untersuchungen dargestellt und diskutiert.

Fingscheidt, T.

• On Instrumental Quality Assessment of Speech Enhancement Systems in Three Independent Dimensions
  H. Yu und T. Fingscheidt
[A]

Instrumental quality assessment of speech enhancement systems can be conducted in an intrusive manner by logging its operational influence on the noisy signal, which is the sum of the clean speech and the noise. Based on the achieved filtered clean speech signal and the filtered noise signal, the values of noise attenuation, the quality of the speech component, and the level of musical tones are of interest. In practice, the first two measures can be instrumentally specified, while noise artifacts like musical tones are commonly being subjectively evaluated. In this paper we present an instrumental measure for musical tones along with the two known measures noise attenuation and speech component quality. The musical tones measure is based on an assessment of the kurtosis ratio of the noise signal and the filtered noise signal only. The specifics and strength of our approach is that the three measures noise attenuation, speech component quality and level of musical tones can be shown to be independent. Due to this independence, the three proposed quality criteria are useful for instrumentally testing the performance of speech enhancement systems and can nicely be applied as optimization criteria for parameterization of speech enhancement algorithms in a Monte-Carlo simulation.

Fischer, H.-M.

• Schalltechnisches Verhalten von leichten massiven Installationswänden
  A. Ruff und H.-M. Fischer
[A]

Installationswände, an denen Sanitärinstallationen befestigt sind, haben aus schalltechnischer Sicht die wichtige Aufgabe, die Übertragung von Installationsgeräuschen möglichst gering zu halten. Da Installationsgeräusche zu den störendsten Geräuscheinwirkungen im Gebäude zählen, stellt die DIN 4109 baurechtlich eingeführte Anforderungen an Installationswände. Leichte massive Installationswände aus Gips-Wandbauplatten werden in der Baupraxis verwendet, obwohl ihre flächenbezogene Masse deutlich unter den 220 kg/m, die die DIN 4109 fordert, liegt. Allerdings werden solche Wände nicht starr an den Baukörper angeschlossen, sondern durch so genannte Randstreifen entkoppelt eingebaut. In einem laufenden Forschungsvorhaben wird untersucht, inwiefern sich diese leichten Gips-Massivwände aufgrund ihrer Entkopplung dennoch als Installationswände eignen. Im Rahmen der messtechnischen Untersuchungen im Prüfstand werden verschiedene Übertragungswege bei unterschiedlichen Anregungszuständen durch Sanitärgegenstände betrachtet. Besondere Beachtung findet dabei die Körperschall-Entkopplung der Wände durch die Randstreifen. Von den Sanitärgegenständen wird durch das Empfangsplattenverfahren nach DIN EN 15657-1 die Körperschall-Leistung bestimmt. Diese dient unter anderem als Eingangsdatensatz für das Berechnungsmodell der DIN EN 12354-5. Mittels der untersuchten Übertragungssituationen im Prüfstand soll dann im Folgenden die Anwendbarkeit des Modells für Wände aus Gips-Wandbauplatten überprüft werden. Im Beitrag wird der aktuelle Stand der Untersuchungen präsentiert.

• Akustische Beschreibung eines schwimmenden Estrichs mit und ohne Schallbrücke
  M. Schneider, H.-M. Fischer und J. Seidel
[A]

Schwimmende Estriche sind seit vielen Jahren Standard im Geschosswohnungsbau. Sie verbessern sowohl die Tritt-, als auch die Luftschalldämmung von Wohnungstrenndecken. Immer wieder wird jedoch festgestellt, dass durch Ausführungsfehler, in der Regel Randschallbrücken oder Schallbrücken zwischen Rohdecke und Estrich, die akustische Wirkung der Estriche vermindert wird. In diesem Beitrag werden Messergebnisse vorgestellt, die an einem schwimmenden Estrich auf einer massiven Rohdecke im Deckenprüfstand ermittelt wurden. Um das akustische Verhalten des schwimmenden Estrichs möglichst umfassend zu charakterisieren wurden unterschiedlichste Messmethoden eingesetzt. Neben der klassischen Bestimmung der Luft- und Trittschalldämmung sowie der Luft- und Trittschallverbesserung konnte mittels Modalanalyse das Schwingungsverhalten visualisiert und durch Körperschallmessungen der Abstrahlgrad und der Verlustfaktor bestimmt werden. Durch den Einbau einer massiven Körperschallbrücke konnte deren Einfluss auf die Luft- und Trittschalldämmung der Massivdecke mit Estrich bzw. auf die Verbesserung der Luft- und Trittschalldämmung durch den Estrich aufgezeigt werden. Weiterhin wird die Wirkung dieser Schallbrücke auf das Schwingungsverhalten, den Abstrahlgrad sowie auf den Verlustfaktor vorgestellt.

• Untersuchung der Schallübertragung von entkoppelten Treppenläufen im Prüfstand und am Bau
  C. Fichtel, J. Scheck, E. Taskan und H.-M. Fischer
[A]

Die Entkopplung von massiven Treppenläufen entspricht heutzutage dem Stand der Technik. Dennoch gibt es bislang kein genormtes Prüfverfahren zur schalltechnischen Kennzeichnung von Entkopplungselementen. Ein zuverlässiges Prognoseverfahren ist momentan weder in der nationalen noch in der internationalen Normung verfügbar. Anhand von Untersuchungen im Treppenprüfstand und am Bau wurde die Trittschallübertragung von entkoppelten Treppenläufen untersucht. Basierend darauf wird ein Vorschlag für die schalltechnische Kennzeichnung von Entkopplungselementen gemacht und ein EN ISO 12354 kompatibles Prognoseverfahren vorgestellt.

Fischer, J.

• Vergleich des Messverfahrens PEAQ mit Hörversuchen in Produkttests
  J. Fischer, G. Feneberg und G. Krump
[A]

Bei der Beurteilung von Geräten wie Fernsehern oder Handys, die per Lautsprecher akustische Signale wiedergeben, ist man noch sehr stark auf subjektive Hörtests angewiesen. Da die traditionelle Messung von Lautsprecherparametern und anderen Einflussfaktoren wie Gehäuseform und Lautsprecherposition bei Komplettsystemen nicht möglich ist, wäre ein objektives Messverfahren zur Beurteilung der Audioqualität eines Gerätes im Gesamtzusammenhang von großem Vorteil. Das instrumentelle Messverfahren PEAQ (Perceptual Evaluation of Audio Quality), welches in ITU-R Rec. BS.1387 ursprünglich zur objektiven Bestimmung von Qualitätseinbußen durch verlustbehaftete Audiocodecs entwickelt wurde, bietet eine gute Basis für objektive Messungen der akustischen Wiedergabequalität von Geräten. Im Beitrag wird die Eignung des PEAQ-Verfahrens hinsichtlich der Ergänzung beziehungsweise des Ersatzes von Hörversuchen diskutiert und erste Untersuchungsergebnisse werden vorgestellt.

Fischer, M.

• Bewusstsein und Handeln in der Lärmbekämpfung – ein sozialpsychologischer Modellansatz
  I. Schlachter, T. Meloni, M. Fischer, E. Lauper und S. Moser
[A]

Mehr als 1.2 Millionen Menschen in der Schweiz sind übermässigen Lärmbelastungen durch den Strassenverkehr ausgesetzt. Doch nicht nur der Verkehr generiert Lärm, sondern auch die Fülle der Alltagshandlungen. Verursacher und Leidtragender zugleich ist das Individuum. Lärm bekämpfen beginnt deshalb - nebst rein technischer Lärmbekämpfung und Vollzug der Lärmschutzgesetzgebung - auch im Kopf jedes Individuums. Bereits heute versucht der Bund mittels Öffentlichkeitsarbeit das Bewusstsein für die Lärmproblematik zu verstärken. Kommuniziert werden vor allem Ausmass und gesundheitliche Folgen der übermässigen Lärmbelastung (Wissensvermittlung). Das Potential zur Lärmminderung durch Bewusstseinsbildung wird noch ungenügend ausgenützt - nicht zuletzt aufgrund fehlender Grundlagen im Sinne eines umfassenden Wirkungsmodells, welches die relevanten sozialen und psychologischen Mechanismen in aggregierter Form abbildet. Mit dem laufenden Forschungsprojekt soll ein Modell erschaffen und validiert werden, das ein tieferes Verständnis der Bewusstseinsbildung für Individuum und Gesellschaft im Bereich der Lärmthematik ermöglicht. Basierend auf dem phasenartig aufgebauten Modell werden mögliche Interventionsstrategien entwickelt, die auf eine Veränderung der mentalen und kognitiven Orientierungsmuster einwirken und die Thematik in der Wertigkeit der Gesellschaft erhöhen. Es werden Aufbau des sozialpsychologischen Modells sowie erste Resultate des Forschungsvorhabens vorgestellt.

Fischer, R.-L.

• SRT-basierte Bestimmung der Kommunikationsqualität im Kfz
  R.-L. Fischer, J. Otten und C. Meinecke
[A]

Bei der Beurteilung der Sprachkommunikation ist es üblich anhand von subjektiven Bewertungen, Signal-Rausch-Abstände (SNRs)abzuleiten, die dann Qualitätsstufen für Kommunikation von ''`schlecht''' bis ''`ausgezeichnet''' zugeordnet werden.

Die Untersuchung der Sprachverständlichkeit im Fahrzeug ergab, dass der frequenzabhängige SNR über Geschwindigkeit, Sitzposition, Wiedergabemedium der Sprache, etc. stark schwankt. Es ist daher anzunehmen, dass die Qualitätswahrnehmung bei einem festen SNR die unterschiedlichen Situationen nur unzureichend beschreibt.

Als alternativer Ansatz wird die Berechnung des situationsabhängigen Speech-Related-Threshold (SRT) durch Sprachverständlichkeitsmodelle zur Schätzung der Kommunikationsqualität vorgeschlagen. Es wird gezeigt, dass eine SRT-bezogene Formulierung von Qualitätsstufen (SRT+fester Pegeloffset für die Sprache) sowohl für junge Normalhörende als auch Personen mit alterstypischem Hörvermögen zu einer besseren Passung für verschiedene Situationen führt. Die Auswirkungen des SRT-bezogenen Ansatzes zur Bestimmung der Kommunikationsqualität werden diskutiert.

Fischer, S.A.

• Raumakustik und Innendesign in Studios am Beispiel des Funkhauses Düsseldorf des Westdeutschen Rundfunks WDR
  S.A. Fischer und E.-J. Völker
[A]

Studios für Mikrofonaufnahme und Lautsprecherwiedergabe weisen die erforderliche Akustik auf. Sie ist durch ein Schallfeld beschrieben, das durch Direktschall, starke erste Reflektionen und Nachhall gekennzeichnet ist. Die bautechnischen Maßnahmen beziehen sich auf diese Eigenschaften. Sie gelten für reflektierende und schallabsorbierende Oberflächen, für Winkelspiegel und Vermeidung von störenden Moden sowie für Aufhellung des Klangbildes durch Halligkeiten. Als Beispiel gilt der reflektierende Holzboden unter den Streichinstrumenten oder der halbhallige Regieraum. Das genaue Abhören von Musik und Sprache muss möglich sein. Zu dieser Bewertung gehören auch Licht und Farben, wie sie nach Feng Shui anzuwenden sind. Im Mittelpunkt steht der Arbeitsplatz des Musikers im Studio, des Toningenieurs am Regietisch oder des Sprechers im Hörspielstudio. Es stellt sich die Frage, ob dieses Ziel am Beispiel einiger vorgestellter Studios und Regieräume erreicht wurde. Hierzu werden Erfahrungen beim Funkhaus des WDR-Düsseldorf einbezogen, an dem die Autorin bei Planung und Ausführung von 1985 bis 1990 mitgewirkt hat. Das Experimentalstudio des IAB ist ein weiteres Beispiel. Es ist gelungen, im Studio und im Regieraum eine gute Akustik mit ansprechender Beleuchtung zu schaffen. Mit 110 Lautsprecherboxen können über 20 Einspielwege künstliche Schallfelder erzeugt werden. Abhörversuche zur Beurteilung von Schallfeldern sind möglich im Studio und im Regieraum.

Fišer, M.

• Akustisches Tunnelmonitoring - Verkehrsfreigabe für das weltweit erste System
  F. Graf, H. Rainer, B. Rettenbacher und M. Fišer
[A]

Die typischerweise beim Betrieb von Tunneln auftretenden Geräusche werden von Motor-, Roll- und Strömungsgeräuschen der passierenden Fahrzeuge geprägt. Auftretende Anomalien im Geräusch, wie z.B. der Aufprall eines Fahrzeuges gegen die Tunnelwand, der gegenseitige Aufprall zweier Fahrzeuge, Reifenquietschen, Stimmen (Schreie) usw. sowie Anomalien im Geräusch von Einzelfahrzeugen werden von im Tunnel angebrachten Mikrofonen detektiert. Durch Erkennungsalgorithmen werden diese Geräusche automatisch identifiziert und bestimmten Alarmklassen zugeordnet. Ein großer Vorteil akustischer Methoden zur Unfallerkennung besteht darin, dass Unfälle bzw. kritische Ereignisse in Tunneln praktisch immer von einem unterscheidbaren Unfallgeräusch begleitet sind. Diese Geräusche treten bereits zum Zeitpunkt des Geschehens - und nicht erst nach einiger Zeit - auf und können so detektiert werden. Im Mai 2010 erfolgte die Verkehrsfreigabe für das erste voll integrierte System zum Akustischen Tunnelmonitoring im österreichischen Kirchdorftunnel, der von ASFINAG betrieben wird. In Summe sind 49 Mikrofone in beiden Tunnelröhren installiert. Die Mikrofonsignale werden via Lichtwellenleiter in die Betriebszentrale übertragen, wo das Analysesystem untergebracht ist. Die Analyse und Klassifizierung aller Signale erfolgt in Echtzeit, wobei sowohl ein Ring- als auch ein Ereignisspeicher implementiert wurden. Der Tunnelwart erhält nach spätestens 0,25s die Alarmmeldung, die eine automatische Aufschaltung der Videokamera auslöst.

Forge, S.

• Der Einfluss eines Singstimmseminars auf die Sing- und Sprechstimme von Lehramtsstudentinnen der Primarstufe
  C. Eckers, S. Forge, H. Gembris und M. Kob
[A]

Die präventive Wirkung von Stimmtrainingsprogrammen zur Verbesserung der Stimme wurde bereits vielfach bewiesen (vgl. Hazlett et al., 2009). Im Rahmen der Evaluation des stimmfördernden Projekts ''SMS - Singen macht Sinn'' soll deshalb untersucht werden, ob auch ein Seminar für die Singstimme die Sprech- und Singstimmleistungen von teilnehmenden Lehramtsstudierenden beeinflusst. In einer Längsschnittstudie im Prä-Post-Test-Design werden jeweils 30 Lehramtsstudierende der Experimental- und Kontrollgruppe untersucht. Die Stimmleistungen werden mittels einer logopädischen perzeptiven Stimmbeurteilung mit einer adaptiven visuellen Analogskala, einer Selbsteinschätzung der Stimme mit dem Voice Handycap Index, einer Messung des Singstimmprofils mit der Software Phoneto und akustischen Aufnahmen angehaltener Vokale [a:] ermittelt. Bereits nach der Voruntersuchung lassen sich Leistungsgruppen voneinander unterscheiden. So zeigen 15% der Probanden Stimmauffälligkeiten im Dysphonia Severity Index. Es zeigt sich auch, dass Probanden mit Singerfahrung über einen größeren Frequenzumfang verfügen und lautere Töne produzieren als Probanden ohne diese Erfahrung. Dies führt zu der Erwartung, dass sich der singbare Frequenz- und Dynamikumfang bei der Experimentalgruppe im Gegensatz zur Kontrollgruppe vergrößert. Darüber hinaus erhoffen wir bei Parametern der Stimmqualität, u.a. Shimmer, Jitter und der Harmonics-to-Noise-Ratio, mit Hilfe des Göttinger Heiserkeitsdiagramms, der Stimmsignalanalysesoftware Praat und des Dysphonia Severity Index positive Veränderungen festzustellen. Die ersten Ergebnisse der Nachuntersuchung werden auf der DAGA präsentiert.

Forst, C.

• Akustische Abstrahlung des Forschungsschiffes PLANET
  S. Schäl und C. Forst
[A]

Die latente Bedrohung der Marineschifffahrt durch die Auswertung der akustischen Unterwasserabstrahlung in Unterwasserwaffen erfordert als Voraussetzung für Gegenmaßnahmen die Kenntnis der eigenen Unterwassersignatur und des Ausbreitungsverhaltens im Einsatzraum. Die Erfassung der akustischen Unterwasserabstrahlung eines Objektes erfolgt durch mobile Systeme oder Festinstallationen im Küstenbereich. Die Ergebnisse sind untereinander im Vergleich bei gleicher Einstellung desselben Messobjektes in der Regel nicht deckungsgleich. Eine Prognose und Bewertung für andere Seegebiete basierend auf diesen Vermessungen ist nur eingeschränkt möglich. Die Parameter der Umwelteinflüsse, der Messgeometrie und der Ausbreitungsbedingungen sind maßgeblich für eine Bewertung von Wasserschallvermessungen.. Die Präsentation zeigt anhand von Beispielen der Vermessung der PLANET in Tief- und Flachwasser die Unterschiede auf. Die Wehrtechnische Dienststelle 71 in Eckernförde betreibt sowohl eine Flachwassermessstelle in der Eckernförder Bucht als auch eine Tiefwassermessstelle im Herdla Fjord bei Bergen in Kooperation mit Norwegen und den Niederlanden. Das Forschungsschiff PLANET konnte in kurzen Abständen an beiden Einrichtungen vermessen werden. Mit einem empirischen Ansatz wird bezogen auf diese Messeinrichtungen eine Korrekturkurve erzeugt, welche durch weitere Messobjekte validiert wird. Ziel ist es in weiteren Schritten, eine Messstellenunabhängige akustische Analyse zu etablieren.

Franck, D.

• Antriebszustandsdiagnose einer permanentmagneterregten Synchronmaschine durch Ausnutzung von Körperschall und Stromverlauf
  D. Franck, T. Herold und K. Hameyer
[A]

Durch die Zustandsdiagnose (Condition Monitoring) soll der aktuelle Systemzustand eines Prozesses erfasst werden. Dazu werden Signale mittels Sensoren aufgenommen und ausgewertet. Ein Kernpunkt in vielen Anwendungen ist die umrichtergespeiste elektrische Maschine. Der hier vorgestellte Ansatz zur Überwachung ihres Zustands ist die Auswertung der Oberflächenschnelle des Gehäuses und des aufgenommenen Stroms hinsichtlich Abweichungen vom Sollzustand. Damit lassen sich beispielsweise Fertigungstoleranzen in der Magnetisierung, Exzentrizität oder abweichende Windungszahlen diagnostizieren. Weiterhin kann der Zustand der nachgeschalteten Applikation durch Auswertung der Drehmomentrückwirkung überwacht werden. Dieses Paper beschäftigt sich mit der Simulation von Abweichungen im System ''elektrische Maschine''. Eine Nachbildung von Zuständen mittels Simulationen hat den Vorteil, dass Algorithmen zur Auswertung und Diagnose offline erstellt, getestet, bewertet und angepasst werden können. Für die Diagnose von den verschiedenen Zuständen müssen angepasste Modelle erstellt werden, welche die hinreichende Nachbildung der relevanten Systemzustände ermöglicht. Der verfolgte Ansatz ist die Stützung analytischer Modelle durch Parameter, die aus Messungen oder Finite Elemente Berechnungen extrahiert werden. Dieses Vorgehen verbindet die schnelle Simulationsgeschwindigkeit von analytischen Ansätzen mit der Genauigkeit von numerischen Lösungsverfahren. Die Zustandsdiagnose beruht auf der Auswertung von strukturellen Schwingungen und elektrischen Strömen und Spannungen. Dazu werden die Modellebenen Feldberechnung, Elektrik und Mechanik betrachtet.

Frank, M.

• A simple technical measure for the perceived source width
  M. Frank, G. Marentakis und A. Sontacchi
[A]

When comparing multi-channel audio reproduction systems, a lot of extensive listening tests have to be done. In order to design these tests as efficient as possible, it is favorable to have prior information. Above all, the prediction of some psychoacoustic properties of the systems is useful. Simple technical measures are desired to deliver those estimates.
Regarding the spatial properties, not only the perceived direction of sound events, but also their spatial width is most important. In the paper, we investigate a simple measure for the prediction of this perceived source width. This measure is calculated analytically from the loudspeaker signals/weights of the reproduction system, resulting in the so-called energy vector . The goal of the investigation are listening tests, establishing a relation between perception and the objective measure. Moreover, the studies can be extended to take the acoustical properties of the listening room into account.

Fredelake, S.

• Modellierung der Sprachverständlichkeit bei Versorgung mit einem Cochlea Implantat in Abhängigkeit von der Taubheitsdauer
  S. Fredelake, B. Kollmeier und V. Hohmann
[A]

Nach Versorgung mit einem Cochlea Implantat (CI) lässt sich eine große Variabilität in der Sprachwahrnehmung beobachten. Während einige CI-Träger beim Oldenburger Satztest Sprachverständlichkeitsschwellen erreichen, die sich geringfügig von den Schwellen für Normalhörende unterscheiden, brauchen andere CI-Träger für die gleiche Sprachverständlichkeit deutliche höhere Sprachpegel. Als eine Ursache für diese Unterschiede werden pathologische Veränderungen des auditorischen Nervensystems in Abhängigkeit von der Taubheitsdauer vermutet, jedoch fehlen quantitative Modellvorstellungen zum Zusammenhang zwischen Parametern der auditorischen Verarbeitung und der Sprachwahrnehmung mit CIs. Deshalb wurde ein Modell des elektrisch stimulierten Hörnervs implementiert und durch systematische Variation der Modellparameter ihr Einfluss auf die modellierte Sprachverständlichkeit untersucht. Das Modell besteht aus einer Population von Nervenzellen, die nach Stimulation durch ein simuliertes CI, Aktionspotentiale in Abhängigkeit von der zeitlichen und räumlichen Anregung produzieren. Diese Aktionspotentiale werden auf einer zentralen Verarbeitungsstufe zu einer internen Repräsentation weiterverarbeitet, die zur Vorhersage der Sprachverständlichkeit mit CIs dient. Durch Reduktion der Anzahl der auditorischen Nervenzellen zusammen mit einer Verbreiterung der Stromausbreitungsfunktion wird die modellierte Sprachverständlichkeit erheblich verschlechtert. Eine physiologisch sinnvolle Variation der Parameter führte zu einem Bereich an Sprachverständlichkeitsschwellen, wie er in einer großen Gruppe von CI-Trägern beobachtet wurde. Möglichkeiten zur Anpassung des Modells für die Vorhersage des individuellen Versorgungserfolges mit CIs werden diskutiert.

Freudenberger, J.

• A Teleconference System with Distributed Microphones
  S. Stenzel, E. Böhmler und J. Freudenberger
[A]

Frey, C.

• Actuator-generated sound in flow ducts simulated with the CFD solver linearTRACE
  A. Holewa, C. Frey, S. Guerin und U. Tapken
[A]

LinearTRACE is the linearized version of TRACE, the DLR CFD solver for turbomachinery flow problems. Contrary to TRACE which works in the time domain, linearTRACE is a frequency-domain solver. The linearizing offers the possibility to significantly reduce simulation time.

The present work studies the ability of linearTRACE to simulate the behavior of actuators aiming at exciting sound in annulus ducts with flow. The actuators are mounted either at the duct wall or on the surface of simplified stator vanes. In both cases the actuators are simulated by harmonically vibrating surfaces.

The comparison of the numerical simulations against some analytical solutions validates the excitation of the correct azimuthal and radial mode orders but also indicates that the source type differs from simple monopoles and dipoles in terms of the amplitude ratio of modes propagating upstream and downstream.

Fricke, J.P.

• Schumann und die Klangfarbengesetze. Wo lagen die Schwierigkeiten ihrer Akzeptanz?
  J.P. Fricke
[A]

Die von Erich Schumann entwickelten Formantgesetze waren zunächst unglaubhaft, konnten aber später bestätigt werden (F.A. Saunders 1946, P.F: Lehman 1962, Ulrich Müller 1970, Wolfgang Voigt 1975). Formanten sind bei den Blasinstrumenten nicht zu erwarten, weil ihnen der Resonator fehlt, sie zu erzeugen. Es fehlt ein stark entkoppelter Resonator mit einer Übertragungsfunktion, wie der Vokaltrakt ihn darstellt. Dennoch sind bei den Holz- und Blechblasinstrumenten frequenzkonstante Energiemaxima festzustellen, die von der Tonhöhe relativ unabhängig sind. An ihnen können die Formantgesetze nachgewiesen werden. (Das ist bei den Windkapselinstrumenten nicht der Fall, sondern nur bei den modernen Orchesterinstrumenten). Da eine plausible Erklärung der Schumannschen Ergebnisse fehlte, war ihre Akzeptanz unter den Fachkollegen stark erschwert. Wenn die Übertragungs- und die Abstrahlfunktion für die Formantentstehung nicht in Frage kommen, empfiehlt es sich, bei der Anregungsfunktion nach Möglichkeiten zu suchen. Mit dem Verfahren der Impulsformung wurde 1975 (Fricke, DAGA Braunschweig) ein alternatives Konzept vorgeschlagen. Es wurde in den Jahren danach systematisch überprüft und konnte bis jetzt bestätigt werden. Es galt also zunächst, die Unmöglichkeit der Existenz von frequenzkonstanten Formanten zu widerlegen. Dies war mit dem Konzept der konstanten Impulsform möglich. Mit der Variation der Form der Impulse konnte dann die Richtigkeit der Formantgesetze bestätigt werden.

Friebe, Sebastian

• Schallschutz der Studios im Funkhaus des WDR in Düsseldorf – Neubau 1990 und heutige Bewertung
  W. Teuber und S. Friebe
[A]

Der Studiobau in Deutschland ist seit Jahrzehnten geprägt von den hohen Anforderungen, die insbesondere vom Institut für Rundfunktechnik formuliert worden sind. Es wurde ein Baustandard entwickelt, der für lange Zeit Gültigkeit behielt. Auch der erhöhte Schallschutz im Wohnungsbau macht besondere schalldämmende Konstruktionen notwendig, die nur mit erheblichem Aufwand und Qualitätssicherung am Bau eingehalten werden können. Hier finden sich Aufbauten, die im Studiobau seit langem üblich sind, z. B. mehrstufige Abfederung von schwingungserzeugenden Maschinen, besondere Ausbildung haustechnischer Anlagen wie Fahrstühle, Klima-Kastengeräte, mehrschalige und schwingungsisolierte Wände, Fußböden sowie Schallschutzfenster. Die Anforderungen 1990 decken sich daher mit den heutigen Ansprüchen für den Schallschutz von Studios. Messergebnisse von 1990 können verglichen werden mit heutigen Resultaten. Es stellt sich die Frage, inwieweit eine Veränderung der ursprünglichen Werte eingetreten ist. Dieses kann auch auf zwischenzeitliche Umbauten zurückzuführen sein. Der Vortrag behandelt Messungen der Nachhallzeiten, Schallreflexionen und Feststellung von Impulsantworten für verschiedene Studios. Darüber hinaus interessiert die Messung von Schallabsorptionsgraden in situ durch Verwendung der TEF-Methode. Das gleiche bezieht sich auf einige Körperschallübertragungen bei zweistufiger Abfederung unter Maschinen. Messergebnisse werden auch mit anderen Beispielen verglichen.

Friebe, Stefan

• Automatisierter Biegeresonanzprüfstand zur Bestimmung frequenz- und richtungsabhängiger dynamischer Steifigkeits- und Dämpfungskennwerte als Basis für vibroakustische Simulationen
  M. Gude, W. Hufenbach, M. Dannemann, S. Friebe, M. Pohl und J. Friedrich
[A]

Die vibroakustische Auslegung großflächiger Leichtbaustrukturen erfordert die Verfügbarkeit werkstoff- und belastungsgerechter Kennwertfunktionen. Da bei derartigen Strukturen Biegeschwingungen von hohem Interesse sind, bietet sich der Biegeresonanzversuch zur simultanen Bestimmung von Steifigkeits- und Dämpfungskennwerten an. Die Ermittlung der richtungsabhängigen Steifigkeiten und Dämpfungen etwa bei Faserverbundwerkstoffen erfordert die Untersuchung mehrerer Probekörper mit unterschiedlichen Faserwinkeln. Der für spätere numerische vibroakustische Analysen notwendige Kennwertsatz wird dann mit Hilfe der Polartransformation in Verbindung mit der Methode der kleinsten Fehlerquadrate ermittelt. Die Biegeresonanztechnik erlaubt eine Einstellung der zu messenden Frequenz über die freie Biegelänge des Prüfkörpers. Allerdings wurden die Kennwertsätze von Faserverbundwerkstoffen bisher aufgrund des damit verbundenen Messaufwandes meist nur bei einer oder nur wenigen Frequenzen bestimmt. Für die vollständige Bestimmung des Kennwertsatzes werden mindestens 75 Einzelmessungen benötigt (fünf Faserrichtungen, je fünf Prüfkörper, je drei Messungen). Diese Anzahl an Messungen muss dann für jede Frequenz wiederholt werden und führt somit zu einem schnellen Anstieg von Messzeit und aufwand. Mit dem neuen, weitgehend automatisierten Prüfstand ist die Messung der Frequenz- und Richtungsabhängigkeit der dynamischen Materialkennwerte von Faserverbundwerkstoffen im Biegeresonanzverfahren mit signifikant verringertem Aufwand möglich. Exemplarisch wurden die Kennwertfunktionen für einen im Rahmen des SFB 639 entwickelten textilverstärkten Thermoplastwerkstoff bestimmt und für die vibroakustische Auslegung einer Schalenstruktur genutzt.

• Modellierung des dynamischen Verhaltens und der Schalldämmung von einfach gekrümmten Faserverbundschalen mit hohem Leichtbaugrad
  W. Hufenbach, B. Grüber, M. Dannemann und S. Friebe
[A]

Aufgrund ihres einstellbaren Eigenschaftsprofils werden Leichtbaustrukturen aus faserverstärkten Materialien zunehmend in vielen Hochtechnologieanwendungen eingesetzt. Insbesondere für anspruchsvolle Anwendungen im Bereich der Luft- und Raumfahrt wird dabei ein minimales Strukturgewicht bei hoher Steifigkeit in Verbindung mit einer hohen Werkstoffdämpfung sowie geringer Schallabstrahlung angestrebt. Hierbei bieten anisotrope Faserverbundwerkstoffe ein hohes Leichtbaupotential, da eine maßgeschneiderte steifigkeits- und dämpfungsoptimierte Lösung durch intelligente Wahl der zahlreichen Entwurfsvariablen wie etwa Faserwinkel, Schichtdicken und Materialien realisiert werden kann. Das vibroakustische Verhalten von faserverstärkten Mehrschichtverbundschalen ist durch eine Überlagerung von Materialanisotropie mit dem geometrisch bedingtem komplexen Verformungsverhalten gekennzeichnet. Das entwickelte und hier vorgestellte analytisch basierte Modell trägt diesem komplexen Verhalten Rechnung und beinhaltet neben der Berechnung der Modalparameter Eigenfrequenz, modaler Verlustfaktor und Eigenform auch die Berechnung der Schalldämmung bzw. abstrahlung bei einer Anregung durch ein Diffusfeld. Dabei ermöglicht die analytische Formulierung des Problems eine schnelle Bewertung und einen Vergleich der zahlreichen Varianten im Rahmen von Parameterstudien. Mit Hilfe dieser Studien wird der Einfluss der unterschiedlichen Entwurfsvariablen auf die Zielfunktionen ''Eigenfrequenz'' und ''Schalldämmmaß'' ermittelt. Die Ergebnisse fließen dann in Richtlinien zur vibroakustisch optimalen Gestaltung derartiger Faserverbundschalen ein.

Friedrich, J.

• Automatisierter Biegeresonanzprüfstand zur Bestimmung frequenz- und richtungsabhängiger dynamischer Steifigkeits- und Dämpfungskennwerte als Basis für vibroakustische Simulationen
  M. Gude, W. Hufenbach, M. Dannemann, S. Friebe, M. Pohl und J. Friedrich
[A]

Die vibroakustische Auslegung großflächiger Leichtbaustrukturen erfordert die Verfügbarkeit werkstoff- und belastungsgerechter Kennwertfunktionen. Da bei derartigen Strukturen Biegeschwingungen von hohem Interesse sind, bietet sich der Biegeresonanzversuch zur simultanen Bestimmung von Steifigkeits- und Dämpfungskennwerten an. Die Ermittlung der richtungsabhängigen Steifigkeiten und Dämpfungen etwa bei Faserverbundwerkstoffen erfordert die Untersuchung mehrerer Probekörper mit unterschiedlichen Faserwinkeln. Der für spätere numerische vibroakustische Analysen notwendige Kennwertsatz wird dann mit Hilfe der Polartransformation in Verbindung mit der Methode der kleinsten Fehlerquadrate ermittelt. Die Biegeresonanztechnik erlaubt eine Einstellung der zu messenden Frequenz über die freie Biegelänge des Prüfkörpers. Allerdings wurden die Kennwertsätze von Faserverbundwerkstoffen bisher aufgrund des damit verbundenen Messaufwandes meist nur bei einer oder nur wenigen Frequenzen bestimmt. Für die vollständige Bestimmung des Kennwertsatzes werden mindestens 75 Einzelmessungen benötigt (fünf Faserrichtungen, je fünf Prüfkörper, je drei Messungen). Diese Anzahl an Messungen muss dann für jede Frequenz wiederholt werden und führt somit zu einem schnellen Anstieg von Messzeit und aufwand. Mit dem neuen, weitgehend automatisierten Prüfstand ist die Messung der Frequenz- und Richtungsabhängigkeit der dynamischen Materialkennwerte von Faserverbundwerkstoffen im Biegeresonanzverfahren mit signifikant verringertem Aufwand möglich. Exemplarisch wurden die Kennwertfunktionen für einen im Rahmen des SFB 639 entwickelten textilverstärkten Thermoplastwerkstoff bestimmt und für die vibroakustische Auslegung einer Schalenstruktur genutzt.

• Angepasstes numerisches Simulationskonzept zur vibroakustischen Optimierung von Faserverbundpropellern mit integrierten viskoelastischen Zwischenlagen
  M. Dannemann, W. Hufenbach, J. Friedrich und A. Paul
[A]

Das ursprüngliche Auslegungsziel von Schiffs- und U-Boot-Propellern - die Erzeugung von Vorschub mit höchstmöglicher Effizienz - wird verstärkt zugunsten guter akustischer Eigenschaften modifiziert. Für diese geänderten Anforderungen bieten Faserverbundwerkstoffe aufgrund des in weiten Bereichen einstellbaren Eigenschaftsprofils ein hohes Potential. Die große Vielfalt faserverbundspezifischer Entwurfsvariablen wie etwa Faser-Matrix-Kombination und Verbundaufbau erfordert für eine zielgerichtete vibroakustische Auslegung leistungsfähige Optimierungsstrategien auf Basis effizienter Simulationsmodelle, die insbesondere das anisotrope Dämpfungsverhalten des Faserverbundwerkstoffes als auch die Wirkung hochdämpfender viskoelastischer Zwischenschichten im Verbundaufbau berücksichtigen müssen. Ausgangspunkt der Arbeiten ist daher die Anpassung des Formänderungsenergiekonzeptes für Faserverbundstrukturen mit viskoelastischen Zwischenschichten und dessen Umsetzung mit Hilfe kommerzieller Finite-Elemente-Software. Das eigens für einen abstrahierten Faserverbundpropeller erarbeitete Optimierungsszenario enthält neben den faserverbundspezifischen Entwurfsvariablen des Lagenaufbaus (u.a. Faserwinkel) auch wesentliche Eigenschaften der viskoelastischen Zwischenschicht (etwa Dicke und Position im Verbundaufbau). Die Restriktionen umfassen etwa die Begrenzung der Werkstoffanstrengung nach dem ''max-stress''-Kriterium. Das Optimierungsziel bildet zum einen die Maximierung des modalen Verlustfaktors ausgewählter Eigenformen und zum anderen die Minimierung des abgestrahlten Schalls. Für die Abschätzung der abgestrahlten Schallleistung wurde das Integral der Oberflächenschnellen in Luft berechnet und herangezogen. Mit Hilfe der durchgeführten Optimierungsstudien sind Richtlinien zur dämpfungs- und abstrahlungsgerechten Auslegung von Faserverbundpropellern erarbeitet worden, die eine Ausnutzung des vibroakustischen Potentials von Faserverbundwerkstoffen ermöglichen.

Frischmann, F.

• Numerical models for violins
  F. Frischmann, M. Buchschmid, M. Ruess, J. Kreutz und G. Müller
[A]

Fritzsche, C.

• Der leise Flug der Eulen
  T. Geyer, E. Sarradj und C. Fritzsche
[A]

Der nahezu geräuschlose Flug der Eule ist seit Jahren Gegenstand der Forschung. In der Literatur finden sich einige generelle akustische Studien zum leisen Eulenflug und zu den speziellen Anpassungen der Eulenflügel, welche für diese Lärmreduktion verantwortlich gemacht werden. Dazu gehören Haken an der Flügelvorderkante, Fransen an der Hinterkante sowie ein sehr weicher, luftdurchlässiger Flaum. Jedoch existieren kaum quantitative Angaben zu Amplitude und Spektrum des beim Gleitflug generierten Schalls im Vergleich zu anderen, nicht leise fliegenden Raubvögeln.

Im Vortrag soll daher die Frage geklärt werden, wie leise der Flug der Eule im Vergleich zu anderen Vögeln ist. Von besonderem Interesse ist dabei die Frage, ob der leise Eulenflug durch die geringere Fluggeschwindigkeit hervorgerufen wird oder durch die speziellen Anpassungen des Eulengefieders. Zu diesem Zweck werden Ergebnisse von detaillierten Überflugmessungen gezeigt, welche mit Hilfe eines 92-kanaligen Mikrofonarrays im Freien an verschiedenen Vögeln durchgeführt wurden. Die Auswertung der akustischen Messdaten erfolgte unter Verwendung von Beamforming-Algorithmen im Zeitbereich. Die genaue Flugbahn und Geschwindigkeit der Vögel wurde zeitsynchron zu den akustischen Messungen mit zwei Hochgeschwindigkeitskameras gemessen und mit Hilfe einer speziellen Bildverarbeitungs-Software ausgewertet.

• Integrierte aerodynamische und akustische Auslegung eines Propellers für Ultraleichtflugzeuge
  E. Sarradj und C. Fritzsche
[A]

Bei der Neuentwicklung eines für den Einsatz an Ultraleichtflugzeugen vorgesehenen 3-Blatt-Verstellpropellers mit Blättern aus CFK-Verbundwerkstoff war das Ziel, neben Gewichtseinsparungen und verbesserten Wartungs- und Montageeigenschaften auch eine Lärmminderung sowie eine Verbesserung der aerodynamischen Eigenschaften (Vortriebswirkungsgrad) zur erreichen. Im Beitrag wird ein Verfahren vorgestellt, dass eine integrierte aerodynamische und akustische Auslegung des Propellers unter Berücksichtigung von für die Fertigung relevanten Randbedingungen ermöglicht. Das Verfahren beruht auf der rechnerischen Optimierung der Form des Propellerblatts. Als Parameter dienen dazu die normierte Querschnittsform und die Belastung des Blatts, jeweils als Funktion des Propellerradius. Bei vorgegebenen Motordrehzahlen und -leistungen werden als Zielparameter der Schub im Reiseflug und beim Start sowie der Überflug-Schalldruckpegel im Steigflug berechnet. Die eingesetzten Verfahren sind eine 2D-Randelementemethode zur Berechnung aerodynamischer Polaren, eine Optimal-Blattelemente-Methode zur Berechnung des Schubs und eine akustische 3D-Randelementemethode zur Berechnung der Schallabstrahlung, in der die Formulierung 1A nach Farrasat der Ffowcs-Williams-Hawkings-Gleichung umgesetzt ist. Das Verfahren ist sehr leistungsfähig, so dass im Verlauf des Auslegungsprozesses mehr als 600000 Varianten eines Propellers berechnet werden konnten.

Frommhold, P.

• Acoustic emission due to drop impact on liquid
  P. Frommhold und R. Mettin
[A]

Die Schallentstehung beim Aufprall von Tropfen auf Flüssigkeit ist seit langem wohlbekannt und untersucht worden. So ist das Geräusch von auf Wasser auftreffenden Regentropfen i.d.R. verursacht durch eingetragene Luftblasen. Hier werden nun mit modernen Methoden bisherige Experimente wiederholt und erweitert um die Fragestellung, wie sich die Dicke der Flüssigkeitsschicht und eine eventuelle Strukturierung der festen Unterlage auf die Schallemission auswirkt.

Funke, S.

• Akustische Messungen an einem offenen gegenläufigen Rotor in einem offenen Windkanal
  S. Funke, L. Kim und H. Siller
[A]

Der offene gegenläufige Rotor ist wegen seiner Energieeffizienz ein viel versprechendes Antriebskonzept. Die im Vergleich zu heutigen Turbofan-Triebwerken stärkere Lärmemission stellt jedoch ein großes Problem für die Einführung dieser Technik dar. Im Rahmen des EU-Projekts DREAM wurden akustische Messungen an einem Modell eines offenen gegenläufigen Rotors im offenen Windkanal T-104 bei TsAGI in Zhukovsky (Russland) durchgeführt. Ein linienförmiges Array aus 104 Mikrofonen wurde parallel zur Triebwerksachse außerhalb der offenen Messstrecke installiert. Die Variation von Parametern wie Rotordrehzahl, Windkanalgeschwindigkeit und Abstand der beiden Rotoren zueinander wurden dabei hinsichtlich ihres Einflusses auf die Schallabstrahlung untersucht. Der Effekt eines vor dem Rotor installierten Tragflügels mit Hinterkantenausblasung wird ebenfalls gezeigt. Das inverse Verfahren SODIX wurde eingesetzt um die akustischen Beiträge der beiden Rotoren zu trennen. Der Einfluss der Scherschicht des offenen Windkanals auf die Schallausbreitung von den Rotoren zu den Mikrofonen, sowie Reflexionen an den schallharten Wänden der Versuchshalle mussten bei der Auswertung der Messdaten berücksichtigt werden. Entsprechende Korrekturmöglichkeiten werden gezeigt.

Fuß, S.

• Numerische Berechnung eines Fluids innerhalb und um einer Blockflöte
  S. Fuß und S. Marburg
[A]

Wir präsentieren die Schallausbreitung und Schallabstrahlung innerhalb und um einem dreidimensionalen Blockflötenmodell. Dazu wird das Fluid innerhalb und im Nahfeld des Instruments mit Tetraederelementen vernetzt. Um die Effekte im Fernfeld abzubilden werden infinite Elemente, in diesem Fall komplex konjugierte Astley-Leis Elemente, an die finiten Elemente angeschlossen. Ziel dabei ist die numerische Berechnung der Eigenfrequenzen aller spielbaren Töne, sowie die Ermittlung des Abstrahlverhaltens bei verschiedenen Griffkombinationen. Zunächst werden die Ergebnisse bei Betrachtung eines statischen Fluides präsentiert. Beim Spielen einer Blockflöte wird jedoch ein Luftstrom in das Instrument eingebracht, welcher die Luftsäule im Inneren des Instruments zum Schwingen anregt. Der Spieler ist in der Lage die Tonfrequenz durch Variation des Anblasdrucks zu beeinflussen und somit eine Feinabstimmung im Klang zu erreichen. Die Beschreibung der Schallausbreitung in rotationsbehafteten Strömungen erfolgt mittels der Galbrun-Gleichung. Wir zeigen zunächst an einfachen Geometrien wie sich die Eigenfrequenzen in Abhängigkeit von der Strömung verhalten und stellen diese Ergebnisse den mittels Helmholtzgleichung berechneten Frequenzen von statischen Fluiden gegenüber.

Gaal, M.

• Charakterisierung der Wandler für Luftultraschallprüfung aus zellulärem Polypropylen-Ferroelektret
  M. Gaal, J. Döring, J. Bartusch, V. Bovtun, G. Brekow und M. Kreutzbruck
[A]

Geladenes zelluläres Polypropylen (zPP) eignet sich mit seiner außergewöhnlich niedrigen akustischen Impedanz und piezoelektrischen Eigenschaften für die Herstellung von Luftultraschallwandlern für zerstörungsfreie Prüfung. In diesem Beitrag werden die besonderen Eigenschaften dieser Wandler dargestellt. Mittels dielektrischer Spektroskopie werden die Resonanzfrequenz, der Kopplungsfaktor, die dielektrischen und mechanischen Verluste und die akustische Impedanz ermittelt. Die Messungen in der Impuls-Echo-Technik ergeben die Signalform dieses Wandlers und dadurch auch sein Spektrum. In diesem Beitrag werden frei schwingende und rückseitig schallhart abgeschlossene Folien verglichen. Der schallharte Abschluss der Folien erweist sich aus mehreren Gründen als vorteilhaft: Die akustische Reflexion vom Inneren des Gehäuses wird ausgeschlossen, die Welligkeit der Folie wird behoben, der erzeugte Schalldruck und dadurch auch das empfangene Signal wird um ca. 6dB höher und die Mittenfrequenz wird auf 250 kHz halbiert. Weiterhin wird über die Streuung der Empfindlichkeit verschiedener Folien des gleichen Herstellers berichtet. Anschließend wird der zPP-Wandler mit marktüblichen piezokeramischen Wandlern mit Anpassschichten verglichen. Bei der Durchschallung einer 3mm dicken Aluminiumplatte wurde mit den zPP-Wandlern ein um 12dB höherer Signal-Rausch-Abstand erreicht. Diese Ergebnisse belegen die Eignung des geladenen zPP für den Bau von Wandlern für die Luftultraschallprüfung.

Gabbert, U.

• Piezoaktorische Beeinflussung von Ölwannenschwingungen an einem Dieselmotor
  T. Luft, S. Ringwelski, U. Gabbert, W. Henze und H. Tschöke
[A]

Gabi, M.

• Aeroakustische Messungen an Axialventilatoren zur Motorkühlung
  M. Zayani, S. Caglar und M. Gabi
[A]

Gabriel, C.

• Schnittstelle für die Verwendung von FE-Daten zur Bestimmung von SEA-Parametern in OpenSourceSEA
  C. Gabriel, S. Müller, J. Grabinger, S. Becker und R. Lerch
[A]

Das Programmpaket OpenSourceSEA stellt eine offen zugängliche Entwicklungsumgebung für die Implementierung von Problemstellungen aus der Akustik dar, welche mittels Statistischer Energie Analyse (SEA) gelöst werden können. Im Rahmen des Forschungsprojektes FORLärm wurde dieser Open Source Code nun dahingehend erweitert, dass mit einem freien Programmpaket berechnete Ergebnisdaten einer Finite-Elemente(FE)-Simulation eingebunden werden können. Diese Erweiterung soll die Basis für die Entwicklung einer neuen SEA-FE Kopplung für den Fahrzeugbau bilden. Ziel dieses Beitrags ist die Vorstellung einer Schnittstelle zwischen OpenSourceSEA und CFS++, ein am Lehrstuhl für Sensorik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg entwickelter FE Code. Komplexere Subsysteme, die auf Grund ihrer Geometrie oder ihrer Materialbeschaffenheit nicht analytisch beschrieben werden können, werden auf Basis von Ergebnisdaten einer FE Eigenfrequenzanalyse analysiert. Mit den so berechneten Eigenschwingformen und -frequenzen kann mit verschiedenen Ansätzen wie der modalen Wellenzahlintegration, der dominanten modalen Wellenzahl oder der dominanten Modenordnung die Biegewellenzahl und auch der Abstrahlgrad berechnet werden. Da somit der Kopplungsfaktor zwischen akustischem Subsystem und Struktursubsystem berechnet werden kann und die Modendichte durch die Eigenfrequenzanalyse bekannt ist, kann das FE Modell als SEA Subsystem in das Gesamtmodell eingebunden werden. Das entwickelte Verfahren wird anhand eines einfachen, auch analytisch berechenbaren Beispiels vorgestellt und validiert.

Gaul, L.

• Quantifizierung der Modenwandlung an Rissen in Seilstrukturen mittels Ultraschallwellen
  S. Bischoff, H. Sprenger und L. Gaul
[A]

Ultraschallwellen breiten sich in Seilstrukturen in Form geführter Wellen (vgl. Lamb-Wellen in Platten) über weite Distanzen aus, wodurch eine effektive Strukturüberwachung ermöglicht wird. Zur Lokalisierung und Charakterisierung von Fehlstellen ist eine genaue Kenntnis der Ausbreitungs-, Reflexions- und Transmissionseigenschaften der Ultraschallwellen notwendig. Diese lassen sich mittels der Finite-Elemente-Methode ermitteln, indem ein Segment des periodischen Wellenleiters mit einer Periodizitätsbedingung modelliert wird. Als Lösung des zugeordneten Eigenwertproblems erhält man alle in dem Wellenleiter auftretenden Ausbreitungsmoden sowie lokal auftretende, evaneszente Moden.

Die Randelement-Methode wird in Kombination mit der Finite-Elemente-Methode zur Beschreibung der Wellenausbreitung angewandt. Die Modenwandlung an Unstetigkeiten wie z.B. Rissen oder Kerben lässt sich anschließend durch Reflexions- und Transmissionskoeffizienten beschreiben. Durch Vergleiche zwischen Simulationen und Messungen an Modellaufbauten werden die Zuverlässigkeit und die numerische Genauigkeit der Simulationsergebnisse verifiziert.

Geißler, T.

• Hörgeräteanpassung mit Hilfe sprachaudiometrischer Daten
  T. Geißler, A. Steinbuß und G. Krump
[A]

Vor der Anpassung eines Hörgerätes wird die Hörschädigung mittels Audiometrie (Hörschwelle und Unbehaglichkeitsschwelle) eines Schwerhörigen ermittelt. Anhand des Hörverlustes wird die Verstärkung für ein Hörgerät berechnet und eingestellt. Die maximale Ausgangspegelbegrenzung (MPO - Maximum Power Output) stellt sicher, dass das Hörgerät eingehende Signale nicht über die Unbehaglichkeitsschwelle (UCL - Uncomfortable Loudness Level) des Schwerhörigen hinaus verstärkt. Gängige Formeln zur Berechnung der MPO-Zielkurve basieren auf der mit Reintönen gemessenen UCL. Ein Großteil der Hörgeräte-Spezialisten nutzt jedoch die Möglichkeit, die UCL nicht nur mit schmalbandigen Signalen zu bestimmen, sondern ergänzend mittels Sprache. Häufig entsteht der Eindruck, dass sich mit diesem Signal aufgrund der Vertrautheit und der geringeren Lästigkeit höhere Schwellen messen lassen. Durch die Orientierung der MPO an der mit schmalbandigen Signalen anstatt durch Sprache ermittelten UCL würde also für den Schwerhörigen wertvolle Dynamik verschenkt und das möglicherweise zu Lasten der Sprachverständlichkeit in lauten Situationen. In umfangreichen Stichproben werden die UCLs von Sprache und Reintönen anhand der Reizgröße Pegel und der Empfindungsgröße Lautheit zueinander in Zusammenhang gestellt. Zu diesem Zweck werden zunächst Simulationen mit einem Datensatz eines Hörgeräteakustikers durchgeführt und eine alternative Berechnung für die Einstellung der MPO vorgeschlagen. Die entwickelte Berechnung der MPO wird abschließend in einer Studie mit hörgeschädigten Versuchspersonen evaluiert.

Gembris, H.

• Der Einfluss eines Singstimmseminars auf die Sing- und Sprechstimme von Lehramtsstudentinnen der Primarstufe
  C. Eckers, S. Forge, H. Gembris und M. Kob
[A]

Die präventive Wirkung von Stimmtrainingsprogrammen zur Verbesserung der Stimme wurde bereits vielfach bewiesen (vgl. Hazlett et al., 2009). Im Rahmen der Evaluation des stimmfördernden Projekts ''SMS - Singen macht Sinn'' soll deshalb untersucht werden, ob auch ein Seminar für die Singstimme die Sprech- und Singstimmleistungen von teilnehmenden Lehramtsstudierenden beeinflusst. In einer Längsschnittstudie im Prä-Post-Test-Design werden jeweils 30 Lehramtsstudierende der Experimental- und Kontrollgruppe untersucht. Die Stimmleistungen werden mittels einer logopädischen perzeptiven Stimmbeurteilung mit einer adaptiven visuellen Analogskala, einer Selbsteinschätzung der Stimme mit dem Voice Handycap Index, einer Messung des Singstimmprofils mit der Software Phoneto und akustischen Aufnahmen angehaltener Vokale [a:] ermittelt. Bereits nach der Voruntersuchung lassen sich Leistungsgruppen voneinander unterscheiden. So zeigen 15% der Probanden Stimmauffälligkeiten im Dysphonia Severity Index. Es zeigt sich auch, dass Probanden mit Singerfahrung über einen größeren Frequenzumfang verfügen und lautere Töne produzieren als Probanden ohne diese Erfahrung. Dies führt zu der Erwartung, dass sich der singbare Frequenz- und Dynamikumfang bei der Experimentalgruppe im Gegensatz zur Kontrollgruppe vergrößert. Darüber hinaus erhoffen wir bei Parametern der Stimmqualität, u.a. Shimmer, Jitter und der Harmonics-to-Noise-Ratio, mit Hilfe des Göttinger Heiserkeitsdiagramms, der Stimmsignalanalysesoftware Praat und des Dysphonia Severity Index positive Veränderungen festzustellen. Die ersten Ergebnisse der Nachuntersuchung werden auf der DAGA präsentiert.

Genuit, K.

• Applicability of the soundscape approach in the legal context
  A. Fiebig und K. Genuit
[A]

Gerbig, C.

• Die Überarbeitung der TSI-Lärm und der DIN EN ISO 3095
  N. Meunier und C. Gerbig
[A]

Im Jahr 2009 wurde eine eingeschränkte Überarbeitung der TSI Lärm von der ERA, der europäischen Eisenbahnagentur, durchgeführt. Die erklärten Ziele der ERA waren die Korrektur von erkannten Fehlern sowie die Reduzierung der Kosten für die Lärmmessungen und die Zertifizierung von Fahrzeugfamilien. Im selben Zeitraum unternahm das europäische Normungsgremium CEN TC 256 WG3 eine umfangreiche Überarbeitung der Geräuschprüfnorm EN ISO 3095, mit dem Ziel, die optimierten Messverfahren in die neue TSI Lärm einzubringen. Beide Regelwerke, die voraussichtlich im Laufe des Jahres 2011 in Kraft treten werden, bringen eine Reihe von Neuigkeiten sowohl technischer als auch politischer Natur mit sich. Der Vortrag erläutert und bewertet die wesentlichen Änderungen - insbesondere in Hinblick auf das Referenzgleis sowie auf den Zertifizierungsprozess -und stellt anhand von konkreten Fallbeispielen die Auswirkungen für die Anwender (NoBos, Hersteller, Prüfstellen9 anschaulich dar.

Gerhard, R.

• Comparison of measurements on a simplified piano model with a condenser microphone and a piezoelectric polymer sensor
  M. Kappel, M. Abel und R. Gerhard
[A]

We investigate the sound emitted from the resonance board of a multichord, as a paradigma for piano vibrations. We use two different measurement techniques: (1) thin film sensors made from polyvinylidene fluoride (PVDF), mounted between the multichord bridge and the resonance board, and (2) condensor microphones for airborne sound. The usability of the piezoelectric polymer as calibrated acoustical sensor was tested and characterized with respect to different parameters, such as the input pressure, the force amplitude, the long term stability and the frequency response. The parameters were varied in order evaluate the effectivity and the durability of the electro-mechanical transducer. In addition, we placed ribs on the rear side of the resonance board in order to investigate how their number affects the sound radiation. Depending on the rib distance, significant high-frequency reductions of the response spectrum are observed with the peaks from the allowed vibration modes in between.

Gerhard, T.

• Numerische und experimentelle Untersuchung des Stromfeldes in einem Axialventilator mit passivem Hinterkantenausblasen
  T. Gerhard, M. Kohlhaas und T. Carolus
[A]

Bei luftfördernden Strömungsmaschinen mit Rotor-Stator Anordnung wird mit dem Ausblasen von Luft aus der hohlen Schaufelhinterkante des Rotors versucht, das Geschwindigkeitsdefizit hinter den Schaufeln auszugleichen, um den tonalen Schall durch Rotor-Stator-Interaktion zu minimieren. Darüber hinaus wird eine verminderte Turbulenzintensität im Nachlauf angestrebt, um auch den Breitband-schall zu reduzieren. Bei einer optimalen Konfiguration des ausgeblasenen Luftstroms wird der Nachlauf der Schaufel durch diese Maßnahme impulslos (''momentumless wake'') und turbulenzarm. Allerdings erzeugt Hinterkantenausblasen ein Eigengeräusch, das der angestrebten Schallminderung entgegenläuft. Neben dem aktiven Ausblasen, bei dem der Luftmassenstrom aus einem externen Druck-luftreservoir bezogen wird, besteht auch die Möglichkeit des passiven Ausblasens durch Abzapfen von Fluid an einer geeigneten Stelle. Bei dem dargestellten passiven Ausblaskonzept wird die bestehende Druckdifferenz zwischen Schaufeldruck- und -saugseite genutzt, um einen Massenstrom zum Ausblasen zu erzeugen. Durch numerische Strömungssimulationen (CFD, RANS) wird eine bestmögliche Konfiguration erarbeitet. Anschließend wird ein Niederdruckaxialventilator mit passivem Hinterkantenausblasen konstruiert, gebaut und hinsichtlich der aerodynamischen Betriebsdaten und der emittierten Schallleistung experimentell untersucht. Es zeigt sich, dass im vorliegenden Fall das passive Ausblasen die aerodynamischen Leistungsdaten des Ventilators nicht negativ beeinflusst, der zugeführte Impuls allerdings nicht ausreicht, um den Ventilatorschall signifikant zu reduzieren. Die Validierung der numerischen Simulationen erfolgt durch Hitzdrahtmessungen im Rotornachlauf (Statorposition).

Gerlach, A.

• Ultraschallbasierte digitalholographische Objekterkennung - Messtechnische Validierung
  T. Wenzel und A. Gerlach
[A]

Inhalt der hier beschriebenen Untersuchung ist ein auf Holographie basierendes Objekterkennungssystem, das die räumliche Position und Lage von Objekten feststellen und sie unabhängig von Farbe, Form und Kontrast erkennen kann. Das System arbeitet mit langen Wellenlängen, um die Aufzeichnung von störenden Oberflächeninformationen zu vermeiden. Dabei wird statt Infrarot- oder Terahertz-Strahlung Ultraschall eingesetzt, um eine bessere Durchführbarkeit und eine kostengünstigere Verwendung zu ermöglichen. Das Verfahren wurde von Tobias Wenzel bereits früher im Rahmen von ''Jugend forscht'' theoretisch untersucht. Nunmehr wurde es auch experimentell verifiziert. Dazu wurden mehrere Rückstreuobjekte in einer reflexionsarmen Umgebung mit Ultraschall beschallt. Unterstützt durch eine elektrische Positioniereinrichtung wurden mit einem geeigneten Mikrofon an mehreren Tausend Positionen im Schallfeld sowie mit einem Referenzmikrofon an fester Position der Schalldruck als Funktion der Zeit aufgezeichnet. Auf der Grundlage dieser Schallmessdaten wird das Holographie-Verfahren auf die Nutzbarkeit als Objekterkennungssystem geprüft. Über die ersten Ergebnisse wird berichtet.

Gerlach, S.

• Evaluation of Joint Position-Pitch Estimation Algorithm for Localising Multiple Speakers in Adverse Acoustical Environments
  S. Gerlach, S. Goetze, J. Bitzer und S. Doclo
[A]

Automatic speaker localization, detection and tracking are important challenges in multi-channel hands-free communication systems. In particular, simultaneous localization of different speakers is of great interest for multi-microphone noise reduction schemes. Besides position, another possible feature to distinguish between different speakers is the fundamental frequency of the speaker's voice. The recently proposed Position-Pitch (PoPi) estimation algorithm combines source tracking based on well-known cross-correlation approaches with pitch estimation techniques. In this contribution we evaluate the robustness of a modified version of the PoPi algorithm for localizing simultaneous speakers in a realistic environment including room reverberation and different signal-to-noise ratios. In order to improve robustness we particularly focus on modifications of the frequency-domain phase transformation used by the original PoPi algorithm.

Gerstenberger, C.

• Numerical Simulation of Acoustic Streaming within a Biological Fluid-Structure Coupled System like the Cochlea
  C. Gerstenberger und F.-E. Wolter
[A]

To this day, there is still a controversial debate on the influence of acoustic streaming within the inner ear on the processes of hearing. To investigate the magnitude and structure of these acoustically driven flows, we developed an elaborate computational model using two successive finite-element approaches. Initially, a first-order system is considered which describes a linear acoustic subproblem in the time-domain. Since the acoustic field within the fluid-filled chambers of the cochlea is mainly influenced by the interactions between the watery fluid on the one hand and the partition structure on the other hand, particular attention had also to be paid to the accurate modeling of the biological structures and the coupling conditions. At each time-step, our approach leads to a monolithic system that accomplishes the fluid-structure-interactions in one step. On the basis of the time-averaged results of the linear acoustic subproblem, the acoustically driven flows, caused by the second order distortions of the underlying Navier-Stokes equations, are determined by assembling and solving an additional stationary system of equations. The results of our numerical simulation yield numerical estimates of the occurrence of acoustically driven flows within the inner ear providing instruments for a discussion on their physiological impact.

Geyer, C.

• Messunsicherheiten bauakustischer Messungen in Gebäuden
  C. Geyer
[A]

Über die Unsicherheiten bauakustischer Messungen in Prüfständen liegen eine Reihe von Untersuchungen vor.

Die dort ermittelten Unsicherheiten werden in der Regel auf die bauakustischen Messungen in Gebäuden übertragen. Aufgrund der wesentlich ungünstigeren Randbedingungen der bauakustischen Messungen in Gebäuden sind allerdings größere Messfehler bei diesen Messungen zu erwarten.

Im Rahmen dieses Beitrags werden die Unsicherheiten bauakustischer Messungen des Luft- und Trittschallschutzes (bewertetes Schalldämm-Maß und bewerteter Norm- Trittschallpegel) mit statistischen Methoden abgeschätzt und dargestellt.

• Der Leichtbauprüfstand in Dübendorf: ein neuartiger Prüfstand zur Messung der Schallübertragung im Holzbau
  R. Bütikofer, C. Geyer, L. Krajči, A. Müller, B. Schuppisser und H. Weber
[A]

Die Schallübertragung leichter Konstruktionen, z. B. von Gebäuden mit Holzkonstruktionen, unterscheidet sich wesentlich von der in Massivbauten.

An der EMPA in Dübendorf wurde von der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt und der Berner Fachhochschule ein Prüfstand zur Untersuchung der Schallübertragung für Leichtbaukonstruktionen errichtet.

Der Prüfstand ist im Gebäude schwingungsisoliert aufgestellt. Die Rückwand und eine Seitenwand des Prüfstands bilden Ortbetonwände. Durch körperschall-entkoppelte Fugen zwischen den Bauteilen im Prüfstand und Vorsatzschalen wird die Schalllängsleitung über die massiven Bauteile unterdrückt.

In den Prüfstand werden die zu prüfenden Leichtbauteile (Geschossdecken und Wände) so eingebaut, dass zwei Räume nebeneinander und zwei übereinander entstehen und somit die Luft- und Trittschallübertragung sowohl in vertikaler Richtung, als auch in horizontaler Richtung untersucht werden kann.

Durch die Möglichkeit, leichte Bauteile mit Wand-Deckenknoten in Originalgrösse im Prüfstand einzubauen, kann auch die Wechselwirkung der trennenden und flankierenden Bauteile bei der Schallübertragung untersucht werden.

Damit steht ein präziser Messstand zur Verfügung, in dem die erforderlichen Eingabegrössen für die Prognosemodelle für den Schallschutz im Holzbau ermittelt werden können.

Geyer, T.

• Der leise Flug der Eulen
  T. Geyer, E. Sarradj und C. Fritzsche
[A]

Der nahezu geräuschlose Flug der Eule ist seit Jahren Gegenstand der Forschung. In der Literatur finden sich einige generelle akustische Studien zum leisen Eulenflug und zu den speziellen Anpassungen der Eulenflügel, welche für diese Lärmreduktion verantwortlich gemacht werden. Dazu gehören Haken an der Flügelvorderkante, Fransen an der Hinterkante sowie ein sehr weicher, luftdurchlässiger Flaum. Jedoch existieren kaum quantitative Angaben zu Amplitude und Spektrum des beim Gleitflug generierten Schalls im Vergleich zu anderen, nicht leise fliegenden Raubvögeln.

Im Vortrag soll daher die Frage geklärt werden, wie leise der Flug der Eule im Vergleich zu anderen Vögeln ist. Von besonderem Interesse ist dabei die Frage, ob der leise Eulenflug durch die geringere Fluggeschwindigkeit hervorgerufen wird oder durch die speziellen Anpassungen des Eulengefieders. Zu diesem Zweck werden Ergebnisse von detaillierten Überflugmessungen gezeigt, welche mit Hilfe eines 92-kanaligen Mikrofonarrays im Freien an verschiedenen Vögeln durchgeführt wurden. Die Auswertung der akustischen Messdaten erfolgte unter Verwendung von Beamforming-Algorithmen im Zeitbereich. Die genaue Flugbahn und Geschwindigkeit der Vögel wurde zeitsynchron zu den akustischen Messungen mit zwei Hochgeschwindigkeitskameras gemessen und mit Hilfe einer speziellen Bildverarbeitungs-Software ausgewertet.

• Auslegung eines Turbulenzgitters für die Untersuchung des Vorderkantenschalls an einem Tragflügelprofil
  M. Hobracht, E. Sarradj und T. Geyer
[A]

Der Umströmungslärm von Körpern und Profilen ist eine bedeutende Lärmquelle bei zahlreichen technischen Anwendungen, z.B. bei Luftfahrzeugen, Windrädern, Ventilatoren und im Automobilbereich. Dabei spielt insbesondere auch die Turbulenz in der Zuströmung eine wichtige Rolle. Der Einsatz von Turbulenzgittern ist eine Möglichkeit, solche Turbulenz mit bestimmten Eigenschaften für experimentelle Untersuchungen zu erzeugen. Für die Auslegung solcher Gitter gibt es bereits verschiedene Studien, wie zum Beispiel die von ROACH (1987).

Im Windkanal der BTU Cottbus wurden verschiedene Gitter zum einen hinsichtlich ihrer Turbulenzeigenschaften und zum anderen hinsichtlich der dadurch hervorgerufenen Vorderkantenschallerzeugung an einem SD7003 - Tragflügelprofil analysiert. Dabei wurden die charakteristischen Turbulenzgrößen wie Strömungsgeschwindigkeit, Turbulenzgrad und turbulente Längenskala anhand von Hitzdrahtmessungen ermittelt und mit den von ROACH publizierten Ergebnissen verglichen. Als besonders günstig hinsichtlich hoher Turbulenzgrade stellten sich von den insgesamt zwölf untersuchten Gittern zwei Rechtecklochgitter mit relativ kleinen Maschenweiten (12 und 14 mm) bei derselben Lochgröße (10 mm) heraus. Mit diesen Gittern wurden zum Nachweis des Vorderkantenschalls Mikrofonarraymessungen durchgeführt. Ein wesentlicher Grund für die Verwendung eines Mikrofonarrays ist die notwendige örtliche Trennung der Schallquellen. Da die Gitter ein Eigengeräusch erzeugen, gilt es, dieses von dem entstehenden Vorderkantengeräusch zu unterscheiden. Zusätzlich wird eine Abschätzung des dominanten Frequenzbereiches präsentiert.

Gibbs, B.M.

• Inverse Methods for Estimating Blocked Forces of a Structure-Borne Sound Source on a Reception Plate
  C. Höller und B.M. Gibbs
[A]

The principal aim of a current research project at the University of Liverpool is to develop laboratory equipment and measurement procedures for the indirect measurement of operational forces (and possibly moments) between a structure-borne sound source and a 20mm aluminium reception plate. For the most common case of a high-mobility source situation, these correspond to the blocked forces (and moments). The contact forces are obtained from operational velocity responses at remote positions, using inverse methods. The transfer mobility matrix, to be inverted for the force determination, is calculated using products of beam functions and a modal summation approach. The selection of appropriate sensor locations and the condition of the mobility matrix can influence the accuracy of the inverse force determination significantly. Therefore, methods are considered to find the best possible combination of remote positions, and regularization techniques are considered to improve the accuracy of the matrix inversion. The paper will present details on these key issues as well as preliminary results.

Giering, K.

• Wirkungsbezogener Schienenlärmindex - Eine Methode zur Lärmkontingentierung im Mittelrheintal?
  K. Giering und S. Augustin
[A]

In ihrem 10-Punkte-Programm ''Leises Rheintal'' haben sich die Umwelt- und Verkehrsminister von Rheinland-Pfalz und Hessen darauf verständigt, ein Schutzkonzept zu entwickeln, was durch ''eine Kombination kurzfristiger, mittelfristiger und langfristiger Maßnahmen den Schienenverkehr im gesamten Mittelrheintal schrittweise menschen- und umweltverträglicher'' gestalten soll. Im Rahmen der Umsetzung dieses Programms soll zur Begrenzung der Lärmbelastung unter Beteiligung der Länder Rheinland-Pfalz und Hessen in einem Modellvorhaben ein praxistaugliches Verfahren zur Lärmkontingentierung entwickelt werden. Ein wesentlicher Schwerpunkt soll dabei auf die Entwicklung einer geeigneten Kenngröße (Lärmindex) gelegt werden, die die belästigende und störende Wirkung des Lärms auf die Gesamtbevölkerung des Mittelrheintals widerspiegelt und es gestattet, verschiedene Lärmminderungsmaßnahmen, die im Zuge einer Kontingentierung eingesetzt werden können, hinsichtlich ihrer akustischen Wirksamkeit zu beschreiben. Aus dem Bereich des Fluglärms sind derartige wirkungsbezogene Indizes bereits bekannt (Züricher Fluglärmindex, Frankfurter Fluglärmindex). Auf diesen Kenntnissen aufbauend, wird ein wirkungsbezogener Schienenlärmindex vorgeschlagen, der die Belästigungsreaktion tags bzw. im Wachzustand sowie die Störung des Nachtschlafs (Zunahme von Aufwachreaktionen) widerspiegelt. Wesentliche Charakteristika des Index' werden vorgestellt; der Stand der Implementierung im Mittelrheintal wird aufgezeigt.

Gierlich, H.W.

• Endgeräte im E-Modell
  S. Möller, F. Kettler, H.W. Gierlich, N. Côté, A. Raake und M. Wältermann
[A]

Das E-Modell in ITU-T-Empfehlung G.107 stellt ein Planungswerkzeug zur parametrischen Vorhersage der Sprachqualität schmalbandiger Telefonnetze dar. Dabei wird für die gesamte Übertragungsstrecke Mund-zu-Ohr ein Qualitätswert geschätzt, der neben den Netzwerkeinflüssen ganz erheblich von den verwendeten Endgeräten bestimmt wird. Endgeräte werden bislang aber nur in Form sogenannter Loudness Ratings berücksichtigt, welche für Handapparate definiert sind; andere Endgeräte wie Headsets oder Freisprecher mit der ihnen inhärenten Signalverarbeitung werden bislang nicht betrachtet.

In diesem Beitrag sollen erste Schritte erläutert werden, diese Endgeräte adäquat im E-Modell zu berücksichtigen. Der Fokus liegt dabei auf dem Einfluss der Störgeräuschunterdrückung. Instrumentelle Messungen zeigen, dass durch Einschluss von zwei neuen Parametern die Korrelationen von E-Modell-Vorhersagen zu instrumentellen Schätzwerten von 0.62 auf 0.78 steigen, und durch Berücksichtigung eines weiteren Parameters sogar auf 0.86 erhöht werden können. Auch werden erste Vorschläge zur Berücksichtigung der Klangverfärbung gemacht, die durch die akustischen Übertragungswege beim Freisprechen hervorgerufen werden. Die Ergebnisse sollen bei einer Überarbeitung der ITU-T-Empfehlung G.107 Berücksichtigung finden.

• Some considerations on the replacement of artificial test signals by speech
  H.W. Gierlich
[A]

Giesler, J.

• Experimentelle Untersuchungen zur Schallabstrahlung komplexer Filtergeometrien
  F.T. Schulz, J. Giesler und E. Sarradj
[A]

Zur Belüftung von Personenwagen bzw. zur Kühlung elektrischer Anlagen in Schienenfahrzeugen wird Außenluft angesaugt. Um diese von aufgewirbelten Staub- und Sandpartikeln sowie von Wassertropfen zu reinigen werden Filter in den Ansaugbereich eingebaut. Herkömmliche Filtermatten sind wartungsintensiv und nur bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten wirksam, weshalb die dort verwendeten Filter auf dem Prinzip der Fliehkraftabscheidung basieren.

Für eine dauerhafte Ansaugung darf der durch die Strömung erzeugte Schall möglichst nicht höher sein als andere Lärmpegel der Schienenfahrzeuge. Bei steigendem Bedarf an Kühlluft und verbesserter Dämmung der Motoren ist die Entwicklung neuer Filtergeometrien notwendig. Dabei wird neben dem Druckverlust und der Abscheiderate auch die Schallemission berücksichtigt.

Im Rahmen eines Projektes an der TU Cottbus werden diese Parameter untersucht. Mehrere Filterproben wurden in den Ansaugbereich des akustischen Windkanals eingebaut. Im Nachlauf der Filter wurde mit einer Prandtlsonde der Druckverlust gegenüber dem Umgebungsdruck gemessen. Die Schallleistungen wurden nach dem Hallraumverfahren ermittelt. Die Ergebnisse werden gegenübergestellt und mit empirischen Formeln verglichen.

• Vorderkantenschall - Modelle und Versuch
  J. Giesler und E. Sarradj
[A]

Der dominierende Teil des an turbulent angeströmten Tragflügel- oder Schaufelprofilen generierten Schalls entsteht durch Interaktion der Zuströmturbulenz mit der Profilvorderkante und wird daher als Vorderkantenschall bezeichnet. Es ist bekannt, dass die Intensitäten und die integralen Längenskalen der Zuströmturbulenz sowie die Profilgeometrie die Schallentstehung an der Profilvorderkante beeinflussen und es existieren einige Modelle, die für eine homogene Zuströmturbulenz eine Abschätzung des Vorderkantenschalls gestatten. In vielen technischen Konfigurationen, wie zum Beispiel in Turbomaschinen oder an Windrädern, ist die Zuströmung aber inhomogen und hochturbulent und es kann hier nicht generell von einer Eignung der Modelle ausgegangen werden. Ähnlich inhomogene und hochturbulente Zuströmbedingungen lassen sich im Windkanalexperiment durch Vorsatz eines Zylinders stromauf des Profils erzeugen (Zylinder-Profil-Konfiguration).

Die Schallentstehung durch inhomogene und hochturbulente Zuströmung an der Vorderkante des Profils wird an der BTU Cottbus an einer variierten Zylinder-Profil-Konfiguration im aeoakustischen Windkanal untersucht. Die Aufzeichnung und Trennung des Vorderkantenschalls wurde mit einem Mikrofonarray durchgeführt. Die Intensität und die integralen Längenskalen der Turbulenz wurden durch Hitzdrahtmessungen ermittelt.

Im Beitrag wird der Versuchsaufbau präsentiert und Ergebnisse von Modellrechnungen werden Messdaten gegenübergestellt. Die Tauglichkeit der Modelle für vergleichsweise inhomogene und stark turbulente Zuströmbedingungen wird diskutiert.

Ginn, B.

• Array based aerodynamic noise source identification
  B. Ginn
[A]

Glandier, C.

• Nutzung numerischer Optimierungsmethoden für die Verbesserung gekoppelter Fluid/Struktur-Analysen von Gesamtkraftfahrzeugmodellen
  C. Schedlinski, C. Arzul, K. Bohnert, D. Clasen, C. Glandier und A. Irrgang
[A]

Um treffsichere Aussagen über das akustische Verhalten im Innenraum von Kraftfahrzeugen zu erhalten, ist, neben der genauen Kenntnis der Massen, Dämpfungen und Steifigkeiten der Struktur selber, auch eine ausreichende Kenntnis des Absorptionsverhaltens erforderlich.

In dieser Veröffentlichung werden verschiedene Anwendungsbereiche für numerische Optimierungsmethoden gezeigt, die sowohl eine Verbesserung der strukturmechanischen Steifigkeits-, Dämpfungs- und Masseneigenschaften, als auch der akustischen Absorptionseigenschaften von Trim-Komponenten ermöglichen. Die Anwendung wird dabei am Beispiel einer Rohkarosserie mit Anbauteilen demonstriert, welche im Rahmen des Arbeitskreises 6.1.19 ''Strukturoptimierung Akustik'' der deutschen Automobilindustrie untersucht wurde. Ziel des Arbeitskreises ist es, eine Weiterentwicklung der FEM-Simulation in der Fahrzeugakustik zu erreichen, wobei insbesondere Strategien zur generellen Verbesserung der Prognosegüte der eingesetzten Berechnungsmodelle für akustische Anwendungen entwickelt werden sollen.

Glesner, M.

• Real-time Characterization of Noise Sources with Computationally Optimised Wireless Sensor Networks
  F. Philipp, F. Samman und M. Glesner
[A]

Characterization of acoustic and vibration sources in terms of relative position and amplitude is a fundamental requirement for active noise reduction processes. Wireless sensor networks constitute a flexible solution to identify noise sources in various environments by providing valuable information to tune spatially distributed actuators and enhance their efficiency. A wireless sensor node specifically designed for computationally intensive digital signal processing has been developed for real-time and accurate identification of noise sources. Each sensor node is equipped with a microphone and an ultrasonic transceiver. After a self-positioning phase where distances between nodes is measured with time of arrival of ultrasounds, the network is enabled for the detection of external perturbations. Time difference on arrival of sounds are estimated on each node with algorithms based on cross-correlation of compressed signals. The direction of arrival of the noise or the position of its source is then derived by solving a least-squares problem by a method optimised for resource-constrained distributed systems. Results from multiple sensors clusters are combined following a divide and conquer strategy in order to obtain a robust estimate of the position.

Gnann, V.

• Score Informed Sparseness for Source Separation
  C. Rohlfing, M. Spiertz und V. Gnann
[A]

Source separation is a useful preprocessing step for re-/upmixing or music transcription. It can be shown, that the separation quality increases, if the separation algorithm gets additional side information, e.g. the score of the current mixture. The main disadvantage of this score informed non blind source separation algorithms is the restricted availability of scores for large amounts of musical pieces. If the score is not available, the extraction of the score can be done by a professional musician or an automatic music transcription algorithm. To avoid both necessities, we will propose a source separation algorithm, which utilizes only the temporal activity (TA) of each instrument in the mixture. Compared to the whole score, this TA can be evaluated with much less experience in music transcription. To improve separation quality, the TA controls the sparsity of a non-negative matrix factorization. We will show, that for certain mixtures, this TA is a sufficient information for source separation. If TA is not sufficient, it can be utilized as a preprocessing step to improve the source separation quality.

• Single Sensor Source Separation for Acoustical Machine Diagnostics
  M. Spiertz, V. Gnann, P. Dietrich, J.-R. Ohm und M. Vorländer
[A]

Acoustical recordings in the context of machine diagnosis usually consist of a multitude of signal components. In order to analyze the individual components of the machine regarding their condition or even to detect faults it is advantageous to handle the signals separately according to their origin of generation. Generally these signals cannot be recorded separately. Additionally, in certain scenarios only a single sensor signal is available. Therefore we propose single sensor source separation algorithms as preprocessing step for automatic machine diagnostic algorithms, e.g. level calculation, order analysis, or kurtosis. One of the promising methods for source separation is the non-negative matrix factorization (NMF). Its basic variant separates different acoustical events/sources. The basic NMF can be extended e.g. by separating all steady state signals from all transient signals. With such extensions, the NMF can be easily adopted to a wide range of separation tasks. In this contribution this algorithm is applied to a measured signal of an electrical machine, containing the superposition of a steady state motor noise signal and the transient signal of a defect bearing.

Goebels, K.

• Akustik im Rundfunk – im Wandel verschiedener Nutzungsprofile
  K. Goebels und S. Goossens
[A]

Gömmel, A.

• Multiple-mass simulation of the human vocal folds using elastic properties from measurements
  M. Otten, F. Müller, A.-K. Rohlfs, K. Püschel, A. Gömmel, M. Hess und M. Kob
[A]

The accurate simulation of the vocal fold vibration can help plan and forecast the results of phonosurgical interventions. The multiple-mass model VOX has been enhanced to integrate data from measurements of excised human larynges. The measured data showed an inhomogeneous elasticity of the vocal fold tissues. Based on three measuring points the elastic properties can be obtained in order to construct a model with three masses along the vocal fold. Nevertheless more mass elements are needed so that good spatial resolution of the vibration can be achieved. The spring rates obtained from the measurements were conditioned to disperse the resilience among more mass elements. The simulated glottal opening was checked against data collected from clinical applications like high speed glottography or phonovibrograms. The laryngeal data set was matched to the available video data regarding vocal fold length, age and gender of the subjects. The shape and the area of the glottal opening and its variation in time were compared. Pathologic cases were simulated based on data from healthy tissue and their impact on the vibration was investigated. First simulations of normal tissue coincide with clinical data. Future comparison of pre- and post-operation footage will help validating the assumptions made.

Goertz, A.

• Variantenstudie zur Beschallung akustischer schwieriger Räume
  A. Goertz, M. Makarski und A. Schmitz
[A]

Aus einer Vielzahl Planungen von Beschallungsanlagen in öffentlichen Räumen mit durchweg schwierigen akustischen Randbedingungen haben sich je nach Ausgangsposition verschiedene Lautsprecherkonzepte als erfolgversprechend herauskristallisiert. Als besonders problematisch haben sich dabei große Bahnhofshallen erwiesen, die über teilweise sehr lange Nachhallzeiten (3-6s) in Kombination mit einem hohen Störpegel (85 dBA) verfügen. Anhand eines konkreten Beispiels aus der Praxis sollen hier verschiedene Lautsprecherkonzepte und deren Ergebnisse miteinander verglichen werden. Die Bewertung erfolgt in Bezug auf die erreichte Sprachverständlichkeit (STI) und den mit Sprachsignalen möglichen Maximalpegel unter Berücksichtigung der einschlägigen Normenwerke (VDE 0828, EN 60268-16, VDE 0833-4).

• Beschallungskonzepte für Bahnhöfe
  A. Schmitz, A. Goertz und M. Makarski
[A]

Die Qualität der Beschallungsanlagen auf Bahnhöfen rückt immer mehr in den Fokus der Bahnbetreiber. Dies nicht nur, weil die Kunden allzu oft die Qualität der Durchsagen beanstanden, sondern insbesondere auch weil die einschlägigen Normen zur Sprachalarmierung im Not- und Brandfall (VDE 0828 und VDE 0833-4) eine Mindestsprachqualität fordern, die auch bei den Plan- und Abnahmeprüfungen zunehmend durchgesetzt wird. Im Rahmen des Vortrages wird aufgezeigt, welche Anforderungen speziell an die Lautsprecherkonzepte in den verschiedenen Bahnhofsbereichen (Eingangshalle, Passagen und Bahnsteigbereiche) zu stellen sind und welche Beschallungskonzepte sich in Abhängigkeit der raumakustischen und denkmalpflegerischen Randbedingungen als geeignet erweisen. Dabei werden auch die Widersprüche diskutiert, die sich im Spannungsfeld der beschallungstechnischen Planung für Bahnhöfe immer wieder zeigen.

• Automatische Detektion und Lokalisation von Schiffshörnern mit Hilfe von Mikrofonarrays
  M. Makarski, A. Goertz und A. Schmitz
[A]

In der Seeschiffahrt werden zu Warnzwecken, bei Notrufen und zur Übermittlung einfacher Nachrichten Hornlautsprecher, aber z. B. auch Glocken eingesetzt. Bei Hochseeschiffen ist es üblich die Brücke geschlossen auszuführen, so dass aufgrund der schlechten Schalldurchlässigkeit die Brückenwache ein akustisches Signal eines anderen Schiffes kaum wahrnehmen kann. Für solche Schiffe ist eine Schallsignalempfangsanlage (SSE) vorgeschrieben, die mit Hilfe von Mikrofonen Schallsignale anderer Schiffe automatisch detektiert und eine grobe Richtungserkennung durchführt.

Im Rahmen eines Forschungsprojektes im Auftrag des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrografie (BSH) wurden umfangreiche Messungen von Schiffshörnern auf See und im Labor durchgeführt. Ziel der Untersuchung ist es auszuloten, ob durch den Einsatz moderner Messtechnik und Alghoritmik in Kombination mit geeigneten Mikrofonarrays eine vergleichbar gute Detektion zu einem menschlichen Ausguck erreicht werden kann. Darüber hinaus soll die Schalleinfallsrichtung möglichst präzise durch das Array bestimmt werden. Die Ergebnisse sollen in zukünftigen Normungen als Datengrundlage zur Beschreibung der Anforderungen an Schallsignalempfangsanlagen dienen.

Goetze, S.

• Hearing-Loss Compensation in a Telephone System
  F. Xiong, D. Schneider, S. Goetze, S. Ewert, T. Rohdenburg und J.-E. Appell
[A]

Hearing deficiencies are amongst the most prevalent disabilities, which severely hinder normal speech communication for hearing impaired persons. Although digital hearing aids have been developed for several years, only the minority of hearing impaired persons use hearing aids due to different reasons. One reason is lack of the convenience for the users particularly for telephone conversations, which is an extremely important aspect of daily communications. To tackle this problem, a personalized and adaptable telephone system incorporating compensation strategies for individual hearing deficiencies is described in this contribution. Multiband dynamic compression is used to compensate for the hearing loss. Ten presets are defined based on ISO7029, as well as the NAL-R and FIG6 formula to specify the gain and compression ratio respectively. The effectiveness of the proposed system is evaluated by hearing aid users who are asked to compare the adjusted telephone system after selecting the preferred preset with a standard telephone system but wearing their own hearing aid. The results show whether the integrated telephone system can improve the perceived sound quality and intelligibility as well as the satisfaction for the hearing-impaired users in this specific listening condition.

• Room Impulse Response Reshaping by p-Norm Optimization based on Estimates of Room Impulse Responses
  J.O. Jungmann, S. Goetze und A. Mertins
[A]

Hands-free telecommunication raised several real-world problems, such as corruption of the desired signal by additive noise, acoustic echoes, and reverberation. This paper addresses the mutual impacts of the subsystems for Acoustic Echo Cancellation (AEC) and Listening Room Compensation (LRC) based on p-norm optimization. In acoustic systems for LRC the equalizer is placed in front of the loudspeaker. An estimate of the room impulse response (RIR) is necessary for the equalizer to compensate for the influence of the RIR at the position of the reference microphone where the human user is assumed to be located. Since the RIR is identified by the acoustic echo canceller anyway, its estimate can be used to design the equalizer. The quality of dereverberation in dependence of the degree of system identification will be investigated in this contribution. Furthermore, the influence of the equalizer on the AEC is analyzed.

• Evaluation of Joint Position-Pitch Estimation Algorithm for Localising Multiple Speakers in Adverse Acoustical Environments
  S. Gerlach, S. Goetze, J. Bitzer und S. Doclo
[A]

Automatic speaker localization, detection and tracking are important challenges in multi-channel hands-free communication systems. In particular, simultaneous localization of different speakers is of great interest for multi-microphone noise reduction schemes. Besides position, another possible feature to distinguish between different speakers is the fundamental frequency of the speaker's voice. The recently proposed Position-Pitch (PoPi) estimation algorithm combines source tracking based on well-known cross-correlation approaches with pitch estimation techniques. In this contribution we evaluate the robustness of a modified version of the PoPi algorithm for localizing simultaneous speakers in a realistic environment including room reverberation and different signal-to-noise ratios. In order to improve robustness we particularly focus on modifications of the frequency-domain phase transformation used by the original PoPi algorithm.

• Real-time Room Reverberation Estimation for Online Speech Intelligibility Monitoring
  J. Schröder, J. Rennies, F. Xiong, J. Anemüller und S. Goetze
[A]

Speech intelligibility (SI) is the most important property in human communication. In hands-free telecommunication systems speech intelligibility is often reduced by distortions like ambient noise, reverberation, too low or changing speaker volume. Reverberation which is one factor for an online SI calculation is caused by the reflections of an acoustic signal at objects and walls which diffusely interfere at a receiver. A common measure for reverberation is the reverberation time RT60. It is defined as the decrease of an impulse response by 60 dB. In this paper, we evaluate methods to estimate RT60 from speech signals as described in Schröder et al. (2009) for online monitoring of speech intelligibility in a hands-free video-conference system. The influence of the RT60-estimators on the performance of the speech intelligibility estimation in real environments is presented.

• Speech Activity Detection for Activity Monitoring using an Embedded Platform
  S. Wilksen, S. Goetze, D. Hollosi, J.-E. Appell und J. Bitzer
[A]

The discrimination of speech signals against other signals is needed in different scenarios like hands-free communication systems, hearing aids, speech input systems or acoustic monitoring systems. For the latter one ethical issues like privacy protection usually are very important. In particular, speech passages in audio recordings need to be removed instantaneously in a preprocessing stage such that contextual information cannot be accessed at any point of time. Therefore, speech needs to be accurately detected in an audio signal in real-time with a minimum computational delay, without compromising the results for the desired event signals

Motivated by the successful utilization of voice activity detection (VAD) algorithms in information technology, this paper investigates their suitability and performance in monitoring applications under realistic acoustic conditions. We implemented several suitable VAD algorithms on an embedded platform. This was done to evaluate the algorithms according to their CPU and memory consumption and to allow the development of a compact, ambient and economically efficient electronic device.

• Speech / Non-Speech Discrimination for Acoustic Monitoring Considering Privacy Issues
  R. Rehr, S. Goetze, D. Hollosi, J.-E. Appell und J. Bitzer
[A]

A reliable decision if acoustic signals contain speech utterances is important in various signal processing problems, such as noise reduction or acoustic monitoring e.g. in the context of ambient assisted living (AAL) where technical systems are used to unobtrusively support older persons in their daily life. Examples for such systems range from acoustic monitoring of activities of daily living (ADL) to automatic fall detection. Here, ethical issues like privacy protection have to be considered such as deleting contextual information like speech utterance from the data stream.

The goal of this contribution is to find an algorithm, which can safely differentiate between speech and noise events. Since many voice activity detection (VAD) methods often only exploit a single feature within a specialized algorithm, they might be unable to discriminate such events and will erroneously classify all events as speech. Therefore, an approach introduced by Shafiee et al., who used machine learning (ML) based algorithms, is used. We compared the discrimination power of several recently published features. Afterwards the best features are selected and used within an ML framework. The performance of the developed algorithm is compared against various VAD approaches allowing us to present preliminary results of the first experiments.

Goossens, S.

• Akustik im Rundfunk – im Wandel verschiedener Nutzungsprofile
  K. Goebels und S. Goossens
[A]

Gottschalk, A.

• Zum Einfluss der optischen Darbietungsweise auf audio-visuelle Interaktionen beim Lautheitsurteil
  D. Menzel, A. Gottschalk, N. Haufe, F. Völk und H. Fastl
[A]

Die Lautheitsbeurteilung synthetischer oder technischer Schalle kann durch gleichzeitig dargebotene Farbreize, beispielsweise Farbflächen oder Abbildungen eingefärbter Produkte, beeinflusst werden. Bei der Untersuchung solcher audiovisueller Interaktionen werden häufig Bildschirme zur Darstellung der optischen Stimuli eingesetzt, was zur Folge hat, dass die gezeigten Farbstimuli nur einen kleinen Teil des Gesichtsfeldes der Probanden abdecken. Zudem ist die erreichbare Realitätsnähe bei Bildschirmdarstellung eingeschränkt. Der vorliegende Beitrag geht daher der Frage nach, ob die Verwendung anderer Anzeigemedien audiovisuelle Interaktionen begünstigen kann. Es werden Ergebnisse aus Experimenten mit Bildschirmdarstellung, vergrößerter Darstellung auf einer Leinwand sowie bei Verwendung optischer virtueller Realitäten in einer CAVE verglichen. Die Realitätsnähe wurde dabei zusätzlich durch den Einsatz virtueller Akustik mittels Binauraler Raumsynthese erhöht.

Graber, G.

• Modifikation der Berechnung der Resonanzfrequenz von Helmholtzresonatoren
  S. Braun und G. Graber
[A]

Mit diesem Beitrag werden die Ergebnisse der messtechnischen Evaluierung der Gleichung für die Berechnung der Resonanzfrequenz von Helmholtzresonatoren vorgestellt. Dazu wurden mehrere Serien von Resonatoren mit unterschiedlichen Parametern für Halsradius, Halslänge und Volumen aufgebaut und im Impedanzrohr nach ISO 10534-2 vermessen. Aus dem frequenzabhängigen Absorptionsgrad und der akustischen Impedanz ist die Resonanzfrequenz direkt ablesbar. Zwischen den theoretischen Werten und den Messergebnissen treten deutliche systematische Abweichungen auf, deren Ursache sich auf die Mündungskorrektur in der Gleichung für die Resonanzfrequenz eingrenzen lässt. Durch die Auswertung der Messdaten ist es möglich, eine modifizierte Gleichung für die Berechnung der Mündungskorrektur abzuleiten, in der nicht nur der Halsradius sondern auch die Halslänge berücksichtigt wird. Die Abweichung zwischen Berechnung und Messdaten lässt sich durch die modifizierte Gleichung für die Resonanzfrequenz von ursprünglich 6 % auf 2 % verringern, was vor allem im tieffrequenten Bereich eine deutliche Verbesserung bei der Dimensionierung von Helmholtzresonatoren bringt.

Grabinger, J.

• Numerische Berechnung der Schallausbreitung in rotierenden Systemen mittels FEM auf nicht-konformen Gittern
  J. Grabinger, M. Kaltenbacher, S. Becker und R. Lerch
[A]

Bei der Produktentwicklung von Lüftern und Pumpen spielt die Geräuschminderung eine immer wichtigere Rolle. Oft werden numerische Modelle zur Berechnung von Wirkungsgrad und Lärmemission eingesetzt, um den Bau kostspieliger Prototypen zu vermeiden. Stand der Technik bei der Berechnung der Abstrahlung von strömungsinduziertem Schall ist das sog. Ffowcs Williams-Hawkings-Verfahren. Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch, dass nur das Laufrad in die Berechnung einbezogen werden kann, nicht aber das Gehäuse, da bewegte und ruhende Wände nicht gleichzeitig berücksichtigt werden können.

Ziel dieses Beitrags ist die Entwicklung eines numerischen Verfahrens, das sowohl die mit dem Laufrad rotierenden Schallquellen als auch die Reflexionen des Schalls am Gehäuse korrekt abbildet. Die aeroakustischen Schallquellen werden gemäß der Lighthillschen Analogie aus einer numerischen Strömungsberechnung extrahiert. Die Lösung der inhomogenen Wellengleichung erfolgt mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode. Um die Schallausbreitung gleichzeitig im rotierenden und im ruhenden Bezugssystem zu modellieren, wird eine Gebietszerlegung am numerischen Modell vorgenommen. Der Austausch von Schallwellen zwischen den nicht-konformen Gittern der beiden disjunkten Gebiete wird durch Anwendung der sog. Mortar-Methode realisiert. Im Gegensatz zu anderen Mortar-Methoden wurde das Verfahren speziell auf die lineare Wellengleichung angepasst, um eine stabile Lösung zu erreichen. Das entwickelte Verfahren wird anhand eines einfachen Beispiels validiert.

• Untersuchungen zur Lärmentstehung und -abstrahlung von Lüftungsanlagen
  P. Horn, S. Kniesburges, J. Grabinger, S. Becker und R. Lerch
[A]

Lüftungsanlagen finden heute nicht nur in technischen Anlagen, sondern auch im Wohnbereich und damit in Bereichen von Ruhezonen Anwendung. Dadurch rücken neben den Leistungsdaten für die Belüftung zunehmend die Geräuschemissionen in den Vordergrund. Diese können nicht nur lästig, sondern unter Umständen sogar gesundheitsschädlich sein. Das diesem Beitrag zu Grunde liegende Projekt beschäftigt sich daher mit der Reduzierung der Lärmemissionen von Lüftungsanlagen als Teil des Forschungsverbundes ''`Lärmminderung von technischen Anlagen - FORLärm'''.

Ziel dieses Beitrags ist es, die Ausbreitung von Körperschall in Lüftungsanlagen und die daraus resultierende Abstrahlung von Luftschall zu untersuchen. Hierzu wird eine Modellanlage aufgebaut, die einfache Grundelemente von realen Lüftungsanlagen enthält. In diesen Anlagen stellt in der Regel ein Lüfter die Körperschallquelle dar. Um jedoch Störeinflüsse durch den aeroakustisch generierten Lärm zu vermeiden, dient im Modell ein Schwingungserreger als Körperschallquelle. Die Ausbreitung des Körperschalls wird mit einem Laser-Scanning-Vibrometer untersucht. Die Messungen zur Schallabstrahlung werden in einem Akustikmessraum durchgeführt. Neben den experimentellen Betrachtungen erfolgt auch eine numerische Berechnung des Verhaltens der Versuchsanlage, wobei die Finite-Elemente-Methode zum Einsatz kommt. Hierbei wird ebenfalls die Ausbreitung des Körperschalls in der Anlage als auch die daraus resultierende Abstrahlung von Luftschall ermittelt. Die Simulationsergebnisse werden schließlich den Messergebnissen gegenüber gestellt.

• Schnittstelle für die Verwendung von FE-Daten zur Bestimmung von SEA-Parametern in OpenSourceSEA
  C. Gabriel, S. Müller, J. Grabinger, S. Becker und R. Lerch
[A]

Das Programmpaket OpenSourceSEA stellt eine offen zugängliche Entwicklungsumgebung für die Implementierung von Problemstellungen aus der Akustik dar, welche mittels Statistischer Energie Analyse (SEA) gelöst werden können. Im Rahmen des Forschungsprojektes FORLärm wurde dieser Open Source Code nun dahingehend erweitert, dass mit einem freien Programmpaket berechnete Ergebnisdaten einer Finite-Elemente(FE)-Simulation eingebunden werden können. Diese Erweiterung soll die Basis für die Entwicklung einer neuen SEA-FE Kopplung für den Fahrzeugbau bilden. Ziel dieses Beitrags ist die Vorstellung einer Schnittstelle zwischen OpenSourceSEA und CFS++, ein am Lehrstuhl für Sensorik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg entwickelter FE Code. Komplexere Subsysteme, die auf Grund ihrer Geometrie oder ihrer Materialbeschaffenheit nicht analytisch beschrieben werden können, werden auf Basis von Ergebnisdaten einer FE Eigenfrequenzanalyse analysiert. Mit den so berechneten Eigenschwingformen und -frequenzen kann mit verschiedenen Ansätzen wie der modalen Wellenzahlintegration, der dominanten modalen Wellenzahl oder der dominanten Modenordnung die Biegewellenzahl und auch der Abstrahlgrad berechnet werden. Da somit der Kopplungsfaktor zwischen akustischem Subsystem und Struktursubsystem berechnet werden kann und die Modendichte durch die Eigenfrequenzanalyse bekannt ist, kann das FE Modell als SEA Subsystem in das Gesamtmodell eingebunden werden. Das entwickelte Verfahren wird anhand eines einfachen, auch analytisch berechenbaren Beispiels vorgestellt und validiert.

Graf, F.

• Akustisches Tunnelmonitoring - Verkehrsfreigabe für das weltweit erste System
  F. Graf, H. Rainer, B. Rettenbacher und M. Fišer
[A]

Die typischerweise beim Betrieb von Tunneln auftretenden Geräusche werden von Motor-, Roll- und Strömungsgeräuschen der passierenden Fahrzeuge geprägt. Auftretende Anomalien im Geräusch, wie z.B. der Aufprall eines Fahrzeuges gegen die Tunnelwand, der gegenseitige Aufprall zweier Fahrzeuge, Reifenquietschen, Stimmen (Schreie) usw. sowie Anomalien im Geräusch von Einzelfahrzeugen werden von im Tunnel angebrachten Mikrofonen detektiert. Durch Erkennungsalgorithmen werden diese Geräusche automatisch identifiziert und bestimmten Alarmklassen zugeordnet. Ein großer Vorteil akustischer Methoden zur Unfallerkennung besteht darin, dass Unfälle bzw. kritische Ereignisse in Tunneln praktisch immer von einem unterscheidbaren Unfallgeräusch begleitet sind. Diese Geräusche treten bereits zum Zeitpunkt des Geschehens - und nicht erst nach einiger Zeit - auf und können so detektiert werden. Im Mai 2010 erfolgte die Verkehrsfreigabe für das erste voll integrierte System zum Akustischen Tunnelmonitoring im österreichischen Kirchdorftunnel, der von ASFINAG betrieben wird. In Summe sind 49 Mikrofone in beiden Tunnelröhren installiert. Die Mikrofonsignale werden via Lichtwellenleiter in die Betriebszentrale übertragen, wo das Analysesystem untergebracht ist. Die Analyse und Klassifizierung aller Signale erfolgt in Echtzeit, wobei sowohl ein Ring- als auch ein Ereignisspeicher implementiert wurden. Der Tunnelwart erhält nach spätestens 0,25s die Alarmmeldung, die eine automatische Aufschaltung der Videokamera auslöst.

• Design and implementation of a listening room in accordance with the ITU-R BS 1116-1 standard
  A. Sereinig, M. Künstner, M. Fellner, F. Graf, H. Rainer und A. Reiter
[A]

At JOANNEUM RESEARCH (Graz/Austria) a listening room in accordance with the ITU-R BS 1116-1 standard has been built which fulfils the standard ITU-R BS 1116-1 for the assessment of audio systems. It has been designed and simulated with CATT acoustics and then been measured to document its room acoustic characteristics.

In the design stage the room's geometry was implemented in the commercially available software CATT Acoustic. The calibration of the simulation was then accomplished with values obtained by a thorough measurement of the empty target room by employing the commercially available software WinMLS. Afterwards, the optimization process could be started. The chosen standard, however, primarily defines the reverberation time of a listening room. Thus the virtual room was equipped in order to attenuate the sound field in accordance with the standard's requirements. The approach yielded quite good reverberation time results.

During and after the room's building process detailed measurements were done. The results show, that the real room acoustics fit very well with the previous simulations. For low frequencies the performance is even better. All measured results are within the tolerance of the relevant standard ITU-R BS 1116-1.

Gramstat, S.

• Möglichkeiten der Maschinendiagnose mit Ultraschall
  P. Holstein, D. Surek, A. Tharandt, H.-J. Münch und S. Gramstat
[A]

Methoden der Technischen Akustik bilden ein wesentliches Gerüst der modernen Maschinendiagnose. In den letzten Jahren wurden die Messmethoden u. a. dadurch verbessert, dass eine größere Zahl von Sensoren (Messkanälen) simultan verwendet werden kann und eine größere Rechenleistung - auch in Echtzeit - zur Verfügung steht. Dabei werden Frequenzen im hörbaren Bereich (betriebsbedingte Anregungen und modale Schwingungen) angeregt und interpretiert. Es treten jedoch auch höhere Frequenzen auf, die durch verschieden Prozesse angeregt werden. Dabei können Vorgänge wie Reibung in Lagern, Kavitation, strömungsbedingte Turbulenzen, innere Materialreibungen, Reibungen an Kontaktstellen von Konstruktionen und Mikrorisse Schallemissionen ervorrufen, die bis in den Bereich von einigen Hundert kHz reichen. Diese Vorgänge haben in der Regel stochastischen Charakter. Im Beitrag wird an Beispielen dargestellt, dass die Diagnose bei höheren akustischen Frequenzen eine wertvolle Ergänzung der Technischen Diagnose darstellen kann und für spezielle Fragestellungen komplementäre Ergebnisse liefert. Es wird auch gezeigt, dass die Sensorik zur simultanen Erfassung nieder- und hochfrequenter Schwingungen geeignet ist.

Grigo, R.

• Bewertungsfragen des bauakustischen Gutachtens und unzulässige Schlussfolgerungen
  R. Grigo
[A]

Ergebnisse von Örtlichen Messungen stimmen nicht immer mit den berechneten Nachweisen überein. Was hat wann Vorrang? Der scheinbar faktenorientierte IST-Nachweis mit dem Messgerät - im Rahmen der Fehlertoleranzen - oder bauaufsichtlich vorgeschriebene rechnerische Nachweis nach DIN 4109? Da die neue DIN EN 12354 scheinbar oder tatsächlich ein genaueres Verfahren anbietet - wie ist das Verhältnis der Ergebnisse beider Rechenwege, insbesondere bei Abweichungen? Und welchen Stellenwert, welche praktische und rechtliche Bedeutung haben die D-, Ci- und Ctr-Beiwerte? Fragen aus dem Grenzbereich von Recht und Bauphysik - wichtig für die Alltagsarbeit des Planers. Die Antworten des Autors sollen zur Diskussion gestellt werden.

Groche, P.

• Akustisch optimiertes Leiterbahnlayout aktiver Schalenstrukturen
  J. Tschesche, M. Ibis, C. Thyes, S. Herold, J. Bös, P. Groche und H. Hanselka
[A]

Die Schallabstrahlung flächiger Strukturen kann mit aktiven Materialien, wie beispielsweise Piezokeramiken, gezielt reduziert werden. Für den Informations- und Energiefluss zwischen aktiven Materialien und der nötigen Regelungstechnik und Leistungselektronik sind elektrische Leiter nötig. Bisher wurden die aktiven Materialien über dünne Drähte angeschlossen, und eine weitere Funktionsintegration der elektrischen Leiter wurde nicht berücksichtigt. Durch moderne Umformverfahren können nun sowohl Leiter als auch Sensorik und Aktorik auf den Trägerblechen vor dem Umformprozess appliziert werden. Das ermöglicht die Fertigung eines aktiven Strukturbauteils in nur einem Umformprozess. Die Forderung nach vollständiger Funktionsintegration und Effizienz eines aktiven Strukturbauteils macht in diesem Zuge neben der optimierten Positionierung der aktiven Komponenten auch eine Optimierung von Leiterbahnen und Anschlüssen nötig. Dabei können sowohl das Material der Leiter variiert als auch deren Stärke und das Layout so optimiert werden, dass die Schallabstrahlung reduziert wird. Diese Arbeit zeigt exemplarisch Möglichkeiten und Grenzen der Einflussnahme auf die Schallabstrahlung durch das Leiterbahnlayout eines aktiven Bauteils am Beispiel einer Schalenstruktur.

Grohmann, T.

• Lokalisierung und Klassifizierung tonaler Schallquellen in Seitenkanalgebläsen
  T. Grohmann und R. Dittmar
[A]

Seitenkanalmaschinen zählen zu den Strömungsmaschinen und finden Einsatz in vielen Bereichen der Industrie. Der Geräuscheindruck von Seitenkanalgebläsen wird dominiert von einem schmalbandigen Sirenenton mit der Frequenz Schaufelzahl x Drehzahl. Aufgrund sich stetig verschärfender gesetzlicher Anforderungen an zulässigen Schallemissionen und -immissionen sowie der zunehmenden Sensibilität der Öffentlichkeit sind die Hersteller von Maschinen und Anlagen gezwungen, Schallpegel zu reduzieren. In dem Vortrag wird aufgezeigt, wie über einen komplementären Ansatz aus Experiment, Numerik und Analytik die tonalen Schallquellen des Seitenkanalgebläses: Entspannung des von der Druckseite zur Saugseite mitgeschleppten Unterbrechermassenstroms, Abstreifen des Fördergases am druckseitigen Unterbrecher und periodisches Aufschneiden von sich ablösenden Wirbeln durch Schaufelkanten lokalisiert und die physikalischen Vorgänge bei der Schallentstehung beschrieben werden können. Anhand eines Vergleiches mit Schalldruckmessungen werden die auf Basis der Lighthill-Analogie formulierten Quellglieder bewertet. Aus den Ergebnissen werden konstruktive Vorschläge zur gezielten Schallreduktion der tonalen Komponenten abgeleitet.

Großmann, S.

• Extraktion der zur Beurteilung der Motorrauhigkeit verwendeten Kriterien
  S. Großmann, J. Ohlendorf und H. Fastl
[A]

Im Vorfeld durchgeführte Hörversuche zur Beurteilung der Motorrauhigkeit wiesen bei einigen Stimuli eine hohe inter-individuelle Streuung zwischen den Probanden bei gleichzeitig intra-individueller Beurteilungsstabilität auf. Die Begrifflichkeit Motorrauhigkeit wurde innerhalb der Probanden nicht einheitlich, bzw. die zur Beurteilung der Motorrauhigkeit herangezogenen Parameter unterschiedlich gewichtet. Zur Beantwortung der Fragestellung, welche Kriterien bei der Beurteilung der Motorrauhigkeit herangezogen werden, wurde ein Workshop durchgeführt. Ziel war die Extraktion der zur Beurteilung der Motorrauhigkeit verwendeten Merkmale. Die Anforderungen an die Probanden für den Workshop waren intra-individuelle Stabilität und ein gutes Artikulationsvermögen, um die Beurteilungskriterien mit eigenen Worten innerhalb der Gruppe wiedergeben zu können. Durch inter-individuell stark streuende Probanden wurde ein hoher Informationsgewinn, aufbauend auf unterschiedlichen Beurteilungsmerkmalen und -vorgehensweisen, erzielt. Die in der Gruppe erarbeiteten Merkmale wurden in sechs verschiedene Kriterien geclustert, und ein Schema zur Beurteilung der Motorrauhigkeit abgeleitet. Die Ergebnisse des Workshops wurden durch einen späteren Hörversuch mit reduziertem Datensatz mit hoher Korrelation validiert. Neben Erläuterungen zur Durchführung des Workshops und der eingesetzten mehrdimensionalen Beurteilungsmethode wird anhand von Beispielen auf das Ergebnis eingegangen.

Grothe, T.

• Einfluss von Geometrievariationen auf die Impedanz von Blasintrumenten
  J. Baumgart und T. Grothe
[A]

Die hohe Sensitivität des Ohres gegenüber Frequenzmodulationen erfordert eine hohe Präzision der Tonhöhe. Diese wird maßgeblich durch den akustischen Resonator bei Blasinstrumenten bestimmt. Für den Musiker ist es von daher wichtig ein Musikinstrument zu haben, welches möglichst genau auf der gewünschten Tonhöhe spielt. Zur Korrektur kann der Instrumentenbauer den Querschnittsverlauf anpassen, was die Impedanz des akustischen Resonators beeinflusst. Diese Veränderungen lassen sich mit der Impedanz am Eintritt des Instrumentes bestimmen.

Numerische und experimentelle Studien zum Einfluß von Geometrievariationen des Resonators auf dessen Eingangsimpedanz werden an einem fagottähnlichen Konus mit einem Tonloch durchgeführt. Mit Hilfe der Transmission-Line-Methode werden die Auswirkungen der effektiven Volumenänderung abgeschätzt. Ein Finite-Elemente-Modell der Störstelle, in dem das lineare viskoelastische Problem gelöst wird, erlaubt die Quantifizierung viskoser Effekte. Um die Geometrievariationen im Experiment parametrisch und reversibel zu gestalten, wurden Probekörper vom Austritt des Instrumentes her eingeschoben und die Eingangsimpedanz mit einem kommerziell erhältlichen Messkopf bestimmt.

Je nach Lage und Form des eingebrachten Körpers mit Bezug zu den Druckverläufen der stehenden Wellen im Resonator ergeben sich Veränderungen der Amplituden und zugehörigen Frequenz der Impedanzmaxima. Ein dünnwandiges Röhrchen als Probekörper beeinflusst mehr die Amplituden als deren Frequenz, im Vergleich zu einem Vollzylinder mit gleichen Abmessungen.

• Analysis of Uncertainty in Input Impedance Measurements on Woodwind Instruments
  W. Ohno und T. Grothe
[A]

Die Resonanzeigenschaften eines Blasinstrumentes sind durch dessen akustische Impedanz am Eintritt bestimmt. Zur Messung der Eingangsimpedanz sind kompakte und einfach bedienbare Systeme erhältlich, die für den Einsatz in Instrumentenbau-werkstätten geeignet sind. Dort ist es jedoch oftmals schwierig, Umgebungsgeräusche, die Abstrahlung an Instrumentenöffnungen, das Umgebungsklima und die Temperatur des Instrumentes zu kontrollieren. Auch der Anschluß des Instrumentes an den Meßkopf beeinflusst das Messergebnis stark.

In dieser Arbeit wird der Einfluss dieser Störgrößen auf Amplitude und Frequenz von Impedanzmaxima untersucht. Testobjekte waren 4 Fagotte verschiedener Hersteller. Anhand der Ergebnisse wird die Vergleichbarkeit von Impedanzkurven diskutiert, die unter nicht idealen Umgebungsbedingungen erfasst wurden.

Grüber, B.

• Modellierung des dynamischen Verhaltens und der Schalldämmung von einfach gekrümmten Faserverbundschalen mit hohem Leichtbaugrad
  W. Hufenbach, B. Grüber, M. Dannemann und S. Friebe
[A]

Aufgrund ihres einstellbaren Eigenschaftsprofils werden Leichtbaustrukturen aus faserverstärkten Materialien zunehmend in vielen Hochtechnologieanwendungen eingesetzt. Insbesondere für anspruchsvolle Anwendungen im Bereich der Luft- und Raumfahrt wird dabei ein minimales Strukturgewicht bei hoher Steifigkeit in Verbindung mit einer hohen Werkstoffdämpfung sowie geringer Schallabstrahlung angestrebt. Hierbei bieten anisotrope Faserverbundwerkstoffe ein hohes Leichtbaupotential, da eine maßgeschneiderte steifigkeits- und dämpfungsoptimierte Lösung durch intelligente Wahl der zahlreichen Entwurfsvariablen wie etwa Faserwinkel, Schichtdicken und Materialien realisiert werden kann. Das vibroakustische Verhalten von faserverstärkten Mehrschichtverbundschalen ist durch eine Überlagerung von Materialanisotropie mit dem geometrisch bedingtem komplexen Verformungsverhalten gekennzeichnet. Das entwickelte und hier vorgestellte analytisch basierte Modell trägt diesem komplexen Verhalten Rechnung und beinhaltet neben der Berechnung der Modalparameter Eigenfrequenz, modaler Verlustfaktor und Eigenform auch die Berechnung der Schalldämmung bzw. abstrahlung bei einer Anregung durch ein Diffusfeld. Dabei ermöglicht die analytische Formulierung des Problems eine schnelle Bewertung und einen Vergleich der zahlreichen Varianten im Rahmen von Parameterstudien. Mit Hilfe dieser Studien wird der Einfluss der unterschiedlichen Entwurfsvariablen auf die Zielfunktionen ''Eigenfrequenz'' und ''Schalldämmmaß'' ermittelt. Die Ergebnisse fließen dann in Richtlinien zur vibroakustisch optimalen Gestaltung derartiger Faserverbundschalen ein.

Grutzek, G.

• Effiziente Identifikation von Telefon-Spam
  J. Strobl, F. Kurth, G. Grutzek und H. Knospe
[A]

Telefon-Spam, etwa in Form automatisiert und massenhaft eingespielter Werbeanrufe, kann in Zukunft zu einem relevanten Problem werden. Ein Ansatzpunkt zur Abwehr von Telefon-Spam bietet die Analyse der bei der Telefonie übertragenen Audiodaten, wobei Abschnitte von wenigen Sekunden des Signals mit zuvor eingegangenen Anrufen verglichen werden. Bei Identifikation von wiederholt eingespielten Sprachdaten kann der Anruf als Telefon-Spam betrachtet und entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden. Die technische Herausforderung bei diesem Vorgehen besteht im effizienten und gleichzeitig robusten Abgleich der Audiodaten mit denen vorheriger Anrufe. Die vorliegende Arbeit stellt hierzu ein Verfahren vor, bei dem in einem Vorverarbeitungsschritt robuste Audiomerkmale aus den Anrufen extrahiert werden, die dann als Fingerabdrücke zum Signalvergleich herangezogen werden. Außerdem wird zum effizienten Signalvergleich ein indexbasiertes Suchverfahren vorgestellt, das eine schnelle Identifikation vorliegender Fingerabdrücke auch bei einer sehr großen Zahl erfasster Anrufe erlaubt. Das Verfahren verwendet bekannte Methoden der Audioidentifikation, welche an die Anforderungen der Sprachdaten und der Telefonie-Umgebung angepasst wurden.

Gude, M.

• Automatisierter Biegeresonanzprüfstand zur Bestimmung frequenz- und richtungsabhängiger dynamischer Steifigkeits- und Dämpfungskennwerte als Basis für vibroakustische Simulationen
  M. Gude, W. Hufenbach, M. Dannemann, S. Friebe, M. Pohl und J. Friedrich
[A]

Die vibroakustische Auslegung großflächiger Leichtbaustrukturen erfordert die Verfügbarkeit werkstoff- und belastungsgerechter Kennwertfunktionen. Da bei derartigen Strukturen Biegeschwingungen von hohem Interesse sind, bietet sich der Biegeresonanzversuch zur simultanen Bestimmung von Steifigkeits- und Dämpfungskennwerten an. Die Ermittlung der richtungsabhängigen Steifigkeiten und Dämpfungen etwa bei Faserverbundwerkstoffen erfordert die Untersuchung mehrerer Probekörper mit unterschiedlichen Faserwinkeln. Der für spätere numerische vibroakustische Analysen notwendige Kennwertsatz wird dann mit Hilfe der Polartransformation in Verbindung mit der Methode der kleinsten Fehlerquadrate ermittelt. Die Biegeresonanztechnik erlaubt eine Einstellung der zu messenden Frequenz über die freie Biegelänge des Prüfkörpers. Allerdings wurden die Kennwertsätze von Faserverbundwerkstoffen bisher aufgrund des damit verbundenen Messaufwandes meist nur bei einer oder nur wenigen Frequenzen bestimmt. Für die vollständige Bestimmung des Kennwertsatzes werden mindestens 75 Einzelmessungen benötigt (fünf Faserrichtungen, je fünf Prüfkörper, je drei Messungen). Diese Anzahl an Messungen muss dann für jede Frequenz wiederholt werden und führt somit zu einem schnellen Anstieg von Messzeit und aufwand. Mit dem neuen, weitgehend automatisierten Prüfstand ist die Messung der Frequenz- und Richtungsabhängigkeit der dynamischen Materialkennwerte von Faserverbundwerkstoffen im Biegeresonanzverfahren mit signifikant verringertem Aufwand möglich. Exemplarisch wurden die Kennwertfunktionen für einen im Rahmen des SFB 639 entwickelten textilverstärkten Thermoplastwerkstoff bestimmt und für die vibroakustische Auslegung einer Schalenstruktur genutzt.

Guderian, M.

• Erzeugung von Luftultraschall mit mikro- und nanostrukturierten Kohlenstoffmaterialien unter Ausnutzung des thermoakustischen Prinzips
  A. Harrer, J. Prager, M. Kreutzbruck, M. Guderian und A. Meyer-Plath
[A]

In diesem Beitrag wird ein neuartiger Ansatz zur Erzeugung von Luftultraschall vorgestellt, der auf dem thermoakustischen Prinzip beruht. Mikro- und nanostrukturierte Kohlenstoffmaterialien werden dabei mit einem harmonischen Wechselstrom gespeist und erfahren durch ohmsche Verluste eine Temperaturänderung, die sich auf das umgebende Fluid überträgt. Daraus resultieren Druckmodulationen, und es wird eine ausbreitungsfähige Schallwelle erzeugt. Dabei tritt Frequenzverdopplung gegenüber der Anregungsfrequenz auf. Es konnte gezeigt werden, dass der entscheidende Parameter für die Effizienz der Methode, d.h. für ein möglichst großes Verhältnis von Schalldruck zu eingebrachter Leistung, die Wärmekapazität pro Flächeneinheit ist. Da dieser Quotient für Kohlenstoffmaterialien sehr klein sein kann, erlaubt das thermoakustische Prinzip hier die effiziente Erzeugung von Luftultraschall. Schalldruckmessungen an verschiedenen Materialproben wurden bis 100 kHz mit einem Mikrofon durchgeführt, oberhalb von 100 kHz wurde eine laservibrometrische Schnellemessung eingesetzt. In experimentellen Untersuchungen wurde die Schallerzeugung in Abhängigkeit der Materialeigenschaften analysiert und systematisiert. Die experimentellen Ergebnisse wurden mit numerischen und analytischen Berechnungsergebnissen verglichen.

Guerin, S.

• Validation of the CAA Solver PIANO with lined-wall boundary conditions
  A. Bassetti, S. Guerin und S. Busse
[A]

Understanding the physical mechanisms that occur in the aeroacoustics of lined surfaces is a key issue for the optimal design of passive sound absorbers (liners) in aircraft engines. The liners play an important role to reduce the noise emitted by modern transport-aircraft engines. Engine and engine-nacelle manufacturers base their designs on gathered past experience and, more recently, on computational aeroacoustics (CAA) solutions, including impedance-type boundary conditions to simulate the presence of liners in various regions of the engine-duct walls. The DLR CAA software PIANO implements a time-domain linearized Euler equation (LEE) solver. It can be used to simulate the evolution of a small-perturbation inviscid aerodynamic field at the presence of a stationary background flow. The present work deals with the validation of a Helmholtz-resonator model for impedance-wall boundary conditions in PIANO. The model has been recently implemented in PIANO. It will be tested to reproduce experimental data, measured in the DLR-Berlin liner test rig. A test case regarding optimal positioning of a lined surface on a curved-axis square-section duct will also be presented.

• Actuator-generated sound in flow ducts simulated with the CFD solver linearTRACE
  A. Holewa, C. Frey, S. Guerin und U. Tapken
[A]

LinearTRACE is the linearized version of TRACE, the DLR CFD solver for turbomachinery flow problems. Contrary to TRACE which works in the time domain, linearTRACE is a frequency-domain solver. The linearizing offers the possibility to significantly reduce simulation time.

The present work studies the ability of linearTRACE to simulate the behavior of actuators aiming at exciting sound in annulus ducts with flow. The actuators are mounted either at the duct wall or on the surface of simplified stator vanes. In both cases the actuators are simulated by harmonically vibrating surfaces.

The comparison of the numerical simulations against some analytical solutions validates the excitation of the correct azimuthal and radial mode orders but also indicates that the source type differs from simple monopoles and dipoles in terms of the amplitude ratio of modes propagating upstream and downstream.

Gündert, S.

• Fremdgeräuscheinwirkung und Raummoden bei tiefen Frequenzen im reflexionsarmen Raum
  S. Gündert, I. Bork und M. Blau
[A]

Das Schallfeld reflexionsarmer Räume wird durch die Berandungen maßgeblich beeinflusst. Bei tiefen Frequenzen kann der erhöhte Reflexionsfaktor zu unzureichend genauen Messergebnissen führen, da u.a. durch schwach gedämpfte Moden tieffrequente Störgeräusche signifikant verstärkt werden. Mit einer experimentellen Modalanalyse des Schallfeldes sollten die modalen Parameter ermittelt werden. Durch Verwendung einer geeigneten Modalanalysesoftware wird eine anschauliche Darstellung der Schalldruckverteilung ermöglicht. Das Messverfahren wird vorgestellt und Ergebnisse sowie Konsequenzen für die Messtechnik werden diskutiert.

Guski, M.

• Lärmmessungen auf der Intensivstation
  M. Guski, R. Scharrer, M. Czaplik, R. Rossaint und M. Vorländer
[A]

Auf der Intensivstation eines Krankenhauses herrscht ein hoher Lärmpegel. Dies ist auf den hohen Einsatz von technischen Geräten und häufige pflegerische und ärztliche Maßnahmen zurückzuführen. Diese Lärmbelastung führt zu einer erheblichen Beeinflussung der Erholung der Patienten. In einem derzeit durchgeführten Forschungsprojekt soll der Einfluss von Lärm auf objektiv messbare Stressparameter untersucht werden. Neben der reinen Lautheit sollen auch psychoakustische Parameter sowie weitere Einflussfaktoren, zum Beispiel die Anzahl von lauten Ereignissen wie Gerätealarmen, ausgewertet werden. Da nicht alle Einflussgrößen zuvor bekannt sind, und eine Echtzeitauswertung aller Parameter gleichzeitig zu aufwändig ist, sollen Langzeitaufnahmen durchgeführt werden. Um bei den Aufnahmen die Privatsphäre der Personen zu schützen wird das Signal verzerrt bevor dieses abgespeichert wird. Dieser Algorithmus macht es unmöglich gesprochene Sprache zu verstehen, während die spektrale Form des Signals erhalten bleibt und spätere Analysen nicht beeinflusst werden. Die Verwendung auf der Intensivstation stellt weitere Anforderungen an die Messgeräte, insbesondere an Größe, Aufbauort und Betriebssicherheit. Für die Messungen wurden iPods (Apple iPod Touch) verwendet. Für diese wurde eine Software geschrieben, welche die Verzerrung durchführt und die Daten speichert, so dass sie später ausgelesen und ausgewertet werden können. Dieses Setup ermöglicht automatische, ununterbrochene Aufzeichnungen von über sieben Tagen.

Haase, T.

• Auslegung und experimentelle Vermessung eines aktiven gekrümmten CFK - Paneels
  O. Unruh, M. Misol, T. Haase und S. Algermissen
[A]

Die vorliegende Arbeit stellt aktuelle Ergebnisse der Forschungsaktivitäten des DLR im Bereich ASAC (Active Structural Acoustic Control) an gekrümmten CFK-Strukturen vor. Die Auslegung eines Systems zur Schwingungs- und Lärmreduktion geschieht mit der ASAC-Prozesskette. Die Prozesskette simuliert den vollständigen Übertragungspfad von der Strukturanregung bis hin zur geregelten Schallabstrahlung und beinhaltet neben der optimalen Aktuatorplatzierung auch die experimentelle Umsetzung und Vermessung des aktiven Systems. Ein wichtiger Teil der Optimierung ist die approximative Berechnung der Schallleistung mit dem analytischen Ansatz von Bevan. Dieser Ansatz ermöglicht eine numerisch effiziente Berechnung der aktiven Schallleistung in jedem Schritt der Optimierung auf Basis der Oberflächenschnellen und einer hinsichtlich der Krümmung korrigierten Schallstrahlungsimpedanz. Die Güte der Approximation wird durch eine harmonische Analyse in ANSYS unter Berücksichtigung der Fluid - Struktur - Kopplung quantifiziert. Die numerisch ausgelegte CFK-Struktur wird gefertigt, mit Aktuatorik und Sensorik ausgestattet und in einem Schalltransmissionsprüfstand unter Diffusfeldanregung vibroakustisch vermessen.

Häb-Umbach, R.

• Investigations into Features for Robust Classification into Broad Acoustic Categories
  J. Schmalenströer, M. Bartek und R. Häb-Umbach
[A]

In many applications it is desirable to classify an incoming audio stream into the broad acoustic classes speech, music, other acoustic events and stationary noise, before further processing. For example, automatic speech recognition can be improved if only those audio data are forwarded to the decoder that contain indeed speech, smart environments can benefit from such a classification to infer the user's activity and hearing aids often incorporate different processing algorithms and settings depending on the type of input signal. While humans can classify signals into the aforementioned categories usually effortlessly a classification by machine faces the problem of large intra-class variability.

We compiled a database of 12 hours length using material from the CHIL database, recordings of web radios, and own recordings. We investigated a total of 188 acoustic features and achieved for the best configuration a classification accuracy better than 95%. This was achieved by a 42-dimensional feature vector consisting of MFCCs, an autocorrelation feature and so-called track features that measure the length of ''traces'' of high energy in the spectrogram. We also found a 4-feature configuration with a classification rate of about 80% allowing for broad acoustic category classification with low computational effort.

Haberzettl, S.

• Piezoelektret-Beschleunigungsaufnehmer mit integriertem FET
  J. Hillenbrand, S. Haberzettl und G.M. Sessler
[A]

Piezoelektret-Beschleunigungsaufnehmer können sowohl mit Ladungs- als auch mit Spannungsverstärkern betrieben werden. Da Piezoelektret-Folien wegen ihrer kleinen Dielektrizitätskonstanten vergleichsweise geringe Kapazitäten besitzen, ergeben sich für die Beschleunigungsaufnehmer hohe Spannungsempfindlichkeiten, die durch Stapelung mehrerer Folien noch vergrößert werden. Um diesen Vorteil in der Praxis auch nutzen zu können, muss ein Impedanzwandler in unmittelbarer Nähe der Folien platziert und der hochohmige Teil des Aufnehmers vollständig mittels eines Faradayschen Käfigs abgeschirmt werden. Derartige Beschleunigungsaufnehmer, mit im Metallgehäuse integriertem FET und bis zu drei gestapelten Piezoelektret-Folien, wurden gebaut und untersucht. Mit Hilfe eines Audioanalysators und eines Shakers wurden die Empfindlichkeit der Aufnehmer im Frequenzbereich von 10 Hz bis 8 kHz, die Querempfindlichkeit, das Rauschverhalten, die minimal auflösbare Beschleunigung und der Einfluss akustischer Störsignale gemessen. Mit einer seismischen Masse von 2,5 g wurden, je nach Größe des statischen Drucks und Anzahl der Folien, Empfindlichkeiten von ca. 100 bis 900 mV/g bei Resonanzfrequenzen von 5 bis 1 kHz gemessen. Die Querempfindlichkeit der Aufnehmer liegt bei ca. 5 % und die der Rauschspannung äquivalente Beschleunigung wurde zu 70 g bestimmt.

Haltenorth, I.

• Büroraumakustik im Wandel der Zeit
  I. Haltenorth
[A]

Hambrecht, J.

• Einsatzmöglichkeiten dreidimensionaler Mikrofonarrays in der Raumakustik
  A. Meyer, D. Döbler und J. Hambrecht
[A]

Hameyer, K.

• Simulationskette zur Prädiktion der abgestrahlten Schallleistung elektrischer Maschinen
  J. Blum, M. Pollow, M. Müller-Trapet, M. van der Giet, P. Dietrich, K. Hameyer und M. Vorländer
[A]

Im Design-Prozess elektrischer Maschinen gewinnt die Prädiktion und Reduzierung elektromagnetisch angeregter Lärmkomponenten zunehmend an Bedeutung. Für eine erste Bewertung des akustischen Verhaltens ist die abgestrahlte Schallleistung in relevanten Betriebspunkten eine der wichtigsten Kennzahlen. Der hierbei benötigte Rechenaufwand ist aber verhältnismäßig groß. Deshalb wird meistens nur ein einfacher, aus der Oberflächenschnelle berechneter Parameter optimiert.

In diesem Beitrag werden die drei einzelnen Simulationsschritte vorgestellt. In einem ersten Schritt erfolgt eine elektromagnetische Feldberechnung. Anschließend wird die Oberflächenschnelle bestimmt und die Schallleistung durch eine Abstrahlungsrechnung gewonnen. Der Fokus liegt auf der Berechnung der abgestrahlten Schallleistung unter Verwendung eines semi-analytischen Abstrahlmodells. Durch Anwendung der diskreten Fourier-Transformation im Ortsbereich lassen sich bekannte und verifizierte analytische Modelle auf diskretisierte Abstrahlköper anwenden. Es wird ein Modell eines unendlich ausgedehnten Zylinders mit axial begrenzter Schnelle verwendet, da elektrische Maschinen häufig eine zylinderförmige Geometrie aufweisen. Durch die Abtastung ist im Gegensatz zum rein analytischen Modell keine weitere Definition der Randbedingungen an den Zylinderenden erforderlich.

Die Abstrahlcharakteristik und die resultierende Schallleistung einer Asynchronmaschine werden dabei für einen konkreten Betriebspunkt sowohl mit dem vorgestellten Modell als auch mit der Boundary-Element Methode bestimmt. Es folgt eine Analyse hinsichtlich Korrektheit, Anwendbarkeit und Zeitgewinn der Simulation.

• Antriebszustandsdiagnose einer permanentmagneterregten Synchronmaschine durch Ausnutzung von Körperschall und Stromverlauf
  D. Franck, T. Herold und K. Hameyer
[A]

Durch die Zustandsdiagnose (Condition Monitoring) soll der aktuelle Systemzustand eines Prozesses erfasst werden. Dazu werden Signale mittels Sensoren aufgenommen und ausgewertet. Ein Kernpunkt in vielen Anwendungen ist die umrichtergespeiste elektrische Maschine. Der hier vorgestellte Ansatz zur Überwachung ihres Zustands ist die Auswertung der Oberflächenschnelle des Gehäuses und des aufgenommenen Stroms hinsichtlich Abweichungen vom Sollzustand. Damit lassen sich beispielsweise Fertigungstoleranzen in der Magnetisierung, Exzentrizität oder abweichende Windungszahlen diagnostizieren. Weiterhin kann der Zustand der nachgeschalteten Applikation durch Auswertung der Drehmomentrückwirkung überwacht werden. Dieses Paper beschäftigt sich mit der Simulation von Abweichungen im System ''elektrische Maschine''. Eine Nachbildung von Zuständen mittels Simulationen hat den Vorteil, dass Algorithmen zur Auswertung und Diagnose offline erstellt, getestet, bewertet und angepasst werden können. Für die Diagnose von den verschiedenen Zuständen müssen angepasste Modelle erstellt werden, welche die hinreichende Nachbildung der relevanten Systemzustände ermöglicht. Der verfolgte Ansatz ist die Stützung analytischer Modelle durch Parameter, die aus Messungen oder Finite Elemente Berechnungen extrahiert werden. Dieses Vorgehen verbindet die schnelle Simulationsgeschwindigkeit von analytischen Ansätzen mit der Genauigkeit von numerischen Lösungsverfahren. Die Zustandsdiagnose beruht auf der Auswertung von strukturellen Schwingungen und elektrischen Strömen und Spannungen. Dazu werden die Modellebenen Feldberechnung, Elektrik und Mechanik betrachtet.

Hammelmann, F.

• Minderung der mittleren Lärmbelastung durch das Lärmmanagement auf Schießplätzen der Bundeswehr
  K.-W. Hirsch, J. Vogel, E. Braun, B. Wiedemann, M. Becker und F. Hammelmann
[A]

Das Lärmmanagement auf Schießplätzen der Bundeswehr ist grundsätzlich ein Regelsystem, das bei der täglichen Planung des Schießen durch organisatorische Maßnahmen darauf abzielt, dass in der benachbarten Wohnbebauung weder der Richtwert für den energieäquivalenten Dauerschallpegel eines Schießtages noch der Richtwert für das lauteste Einzelgeräuschpegel überschritten wird. Das Management erlaubt dabei 5% reale Überschreitungstage, die sich ergeben können, weil z.B. in seltenen Fällen das Wetter für einen Bereiche des Wohnumfeldes an einem dieser sogenannten Überschreitungstage besonders (un)günstige Schallausbreitungsbedingungen vorgelegen haben. Das Lärmmanagement stellt also eigentlich sicher, dass das 5er Perzentil des Pegels unterhalb des Richtwertes bleibt, wenn es 18 Überschreitungstage in dem einem Schießtag vorausgehenden gleitenden Jahr von 365 Tagen erlaubt. Der Vortrag stellt den sich tatsächlich einstellenden Zusammenhang des 5er Perzentiles des energieäquivalenten Dauerschallpegels für den Schießtag und den energieäquivalenten Langzeitmittelungspegel über ein Jahr vor und diskutiert die durch das Lärmmanagement erreichte Minderung der mittleren Lärmbelastung.

• Ein neues Verfahren zur Berechnung der Zusatzdämpfung durch Waldstücke in technischen Schallausbreitungsmodellen
  K.-W. Hirsch und F. Hammelmann
[A]

Lärmschutz bei Wäldern besteht - wenn man so will - aus dem Schallschutz, d.h. aus der tatsächlichen Minderung von Immissionspegeln, und aus einem natürlichen Sicht- und Staubschutz, d.h. aus einer Wirkung auf die Moderatoren der Lärmempfindung. Man kann folgern, dass ein Waldstück bei gleicher Pegelminderung gegenüber technischen Bauten des Schallschutzes zusätzlich Vorteile bietet. Dieser Aspekt macht den Lärmschutz durch ein Waldstück gerade dann attraktiv, wenn Lärmschutz in naturnaher Umgebung erforderlich wird. Dennoch wird die Lärmschutzfunktion von Wäldern bzw. Waldflächen im Rahmen einer Immissionsprognose nur selten berücksichtigt oder bei der Lärmminderungsplanung als Lärmschutzmaßnahme vorgeschlagen. Für die Berechnung der Pegelminderung, genauer der Zusatzdämpfung durch ein Waldstück, wird im Anhang A (informativ) der DIN ISO 9613 ein Verfahren vorgeschlagen, das neben anderen geometrischen Nebenbestimmungen auf die Durchdringung eines Kreisbogens mit dem Radius 5000 m von der Quelle zum Empfänger durch den Waldbestand abstellt. Ein Bewuchs ist dabei als Wald anzusehen, wenn ''es unmöglich ist, über eine kurze Strecke durch den Bewuchs hindurchzusehen''. Der Vortrag stellt ein Waldmodell vor, das diesen Ansatz so ersetzt, dass andere Krümmungsradien, eine Bewuchs-spezifische Durchgangsdämpfung, die Höhe des Waldbestandes und eine Folge von Waldstücken sachgerecht berücksichtigt werden können.

Hamrayeva, V.

• Untersuchung usbekischer Sprachsignale im erweiterten Frequenzbereich
  B. Wiedecke, M. Payasov und V. Hamrayeva
[A]

Sprachsignale haben eine sehr komplexe Struktur, was dazu führt, dass im Prozess ihrer Identifizierung und Erkennung Signalabweichungen oder das völlige Fehlen einer der Komponenten, fatale Folgen hat. Für gewöhnlich ordnet man Sprachsignale dem Frequenzbereich von 50 bis 5.000 Hz zu. Was in der Regel für romanische und auch slawische Sprachen durchaus zutreffend ist, führte aber bei der usbekische Sprache, die aufgrund ihrer gutturalen Artikulation als Signale mit tiefer Frequenz wahrgenommen wird, zu völlig fehlerhaften Schlussfolgerungen. Mit den nachstehenden Untersuchungen wurde einwandfrei nachgewiesen, dass es sich bei der usbekischen Sprache eindeutig um Signale handelt, die überwiegend höheren Frequenzen (5.000 - 17.000 Hz) zuzuordnen sind. Die Ergebnisse der Analysen wurden insbesondere dazu verwendet, um für die usbekische Sprache entsprechend nach Altersgruppen differenzierte Sprachtests für die Pädiatrie zu entwickeln. Die praktische Approbation der entwickelten Sprachtest ist derzeit bereits abgeschlossen und hat die Zweckmäßigkeit zur Reanimation der audiometrischer Untersuchungen nachgewiesen. In der Analyse wurde festgestellt, dass im Wesentlichen, unabhängig von Alter und Geschlecht der Sprecher ein so gut wie identischer Verlauf des Signals mit fast übereinstimmender Strukturierung der einzelnen Komponenten des Signals vorliegt. Ausgehend davon werden derzeit die Untersuchungen bezüglich der Nutzung von Methoden der Mustererkennung zur Identifizierung und Erkennung von Sprachsignalen fortgesetzt.

Hannon, P.

• Excitation Signal Generation in a Speech Reconstruction System
  P. Hannon, B. Iser und M. Krini
[A]

Speech reconstruction attempts to recreate regions of a speech signal that are corrupted due to a low signal-to-noise ratio (SNR) and are consequently also suppressed by the noise suppression module of a signal processing system.

The work presented here uses fixed-length frame-based processing to obtain the short-time Fourier transform (STFT) of overlapping clean speech segments. A parametric representation of each input STFT is estimated according to the source-filter model of speech production, leading to synthetic STFTs that should accurately approximate the input signal STFTs. Transforming the synthetic STFTs to the time domain and applying the overlap-add algorithm allows for the generation of an appropriate synthetic speech signal designed to resemble the input speech.

By flattening the input STFT using an estimate of the spectral envelope, a complex-valued source signal is observed, which is modeled here by distinct magnitude and phase vectors. Combinations of magnitude and phase vector generation methods (e.g., pitch-based vector quantization codebooks, harmonic-plus-noise modeling, and frequency-dependent linear phase differences) are compared. The focus here is placed on the accuracy and the inter- and intra-frame coherency of the excitation models.

Finally, results of the reconstruction methods described above are detailed and a short summary of the experiments is given.

Hanselka, H.

• Beschleunigungsaufnehmer-Arrays auf Basis von Piezoelektret-Folien zur Realisierung modaler Sensoren
  P. Pondrom, L. Stein, L. Kurtze, J. Hillenbrand, J. Bös, H. Hanselka und G.M. Sessler
[A]

Seit einigen Jahren werden Beschleunigungsaufnehmer auf Basis von Piezoelektret-Folien hergestellt und untersucht. Solche Sensoren zeichnen sich durch hohe Empfindlichkeit, niedriges Gewicht, geringe Bauhöhe und ihren einfachen Aufbau aus. Daher sind sie besonders gut zur Realisierung von ein- oder zweidimensionalen Arrays geeignet. In der vorliegenden Arbeit wurden daher biegsame Sensor-Arrays hergestellt, bei denen mehrere dieser Aufnehmer auf einer doppelseitigen flexiblen Leiterplatte aufgebracht sind. Die elektromagnetische Abschirmung der Sensoren erfolgt auf der Oberseite durch eine aufgeklebte metallisierte Kunststofffolie und auf der Unterseite durch die Leiterplatte. Das von den Einzelsensoren erzeugte Signal wurde mittels Ladungsverstärkern aufgenommen. Mit einer Masse von 1,2 g und einer quasistatisch gemessenen d33-Konstante von 700 pC/N wurden eine Empfindlichkeit von 0,8 pC s/m bei 100 Hz und eine Resonanzfrequenz von 3,5 kHz erreicht. Werden die einzelnen Sensorausgänge mit unterschiedlichen Gewichtungsfaktoren summiert, so kann ein solches Array als modaler Sensor verwendet werden, der nur für bestimmte Moden einer schwingenden Struktur sensitiv ist. Solche Sensoren können beispielsweise bei der aktiven Dämpfung von Schwingungen mit besonders intensiver Schallabstrahlung eingesetzt werden.

• Untersuchung der akustischen Auswirkungen von Wellenfehlstellungen in Sondergetrieben
  A. Skowronek, S. Kuhl, J. Bös und H. Hanselka
[A]

Möchte man akustische Eigenschaften von Getrieben messtechnisch erfassen, so montiert man diese in der Regel auf Prüfständen und wertet Mikrofon- oder Beschleunigungsmessungen während des Betriebes aus. Jedoch schwanken die Messergebnisse bei erneuter Montage der Getriebe häufig relativ stark. Bedingt ist dies durch hohe Steifigkeiten von Getrieben, so dass bereits kleine Änderungen in der Positionierung von Bauteilen zu Änderungen der wirkenden Kräfte und somit des abgestrahlten Schalls führen. Um trotzdem aussagekräftige Ergebnisse zu erlangen, werden Messungen deswegen in der Regel wiederholt und gemittelt. Die Ausprägung und der genaue Einfluss von Wellenfehlstellungen auf akustische Kennwerte bleiben dabei jedoch unbekannt. In dem Vortrag werden Messergebnisse eines innovativen Akustik-Prüfstands vorgestellt, der für die Untersuchungen solcher Einflüsse konzipiert wurde. Dabei ist die Lagerung einer Getriebeeingangswelle als Fest-Los-Lagerung mit einem aktiven radialen Magnetlager realisiert. Dieses kann gezielt statische oder umlaufende radiale Fehlstellungen der Eingangswelle erzeugen, so dass Verschiebungen wie z.B. durch Montagefehler oder Unwuchten simuliert werden können. Auch können die dynamischen radialen Kräfte bestimmt werden, die in Abhängigkeit von den Fehlstellungen auf die Welle wirken. Die so gewonnenen Daten sollen eine Abschätzung akustischer Kenngrößen in Abhängigkeit von den Fertigungstoleranzen einzelner Bauteile ermöglichen.

• Komplementäre Methoden der Strukturüberwachung und Möglichkeiten zu ihrer Vernetzung
  H. Hanselka und D. Mayer
[A]

Die Überwachung von technischen Strukturen auf Ermüdung und Schäden ist die Voraussetzung für eine zustandsbasierte Wartung. Dies ist zum Beispiel für sicherheitskritische Strukturen wie in Flugzeugen, oder bei schlecht zugänglichen Systemen wie Off-Shore Windenergieanlagen oder großen Brückenbauwerken interessant. Zusätzlich ermöglicht die kontinuierliche Überwachung die Ausnutzung von konstruktiven Reserven und somit neue Leichtbaukonzepte. Im Bereich der Strukturüberwachung (engl. Structural Health Monitoring, SHM) werden verschiedene Methoden entwickelt. In dieser Arbeit werden drei Konzepte gegenübergestellt, die auf unterschiedlichen Sensorsystemen, Messverfahren und Auswertealgorithmen beruhen: Die Überwachung der mechanischen Belastungen, die Analyse von Strukturvibrationen, sowie die Anwendung hochfrequenter Ultraschallwellen. Anhand von Beispielen zeigt sich, dass jeweils begrenzte und unterschiedliche Aussagen über den Zustand der Struktur möglich sind. Durch die Kombination der einzelnen Methoden zu einem übergreifenden SHM-System können sich die einzelnen Analysen aber sinnvoll ergänzen, ein genaueres Urteil über den Zustand der Struktur ermöglichen und die Zuverlässigkeit des Systems erhöhen. Weiterhin wird anhand der untersuchten Beispiele die Möglichkeit diskutiert, solche umfassenden Überwachungssysteme für komplexe Strukturen durch Netzwerke intelligenter Sensoren (Smart Sensor Networks) zu realisieren.

• Akustisch optimiertes Leiterbahnlayout aktiver Schalenstrukturen
  J. Tschesche, M. Ibis, C. Thyes, S. Herold, J. Bös, P. Groche und H. Hanselka
[A]

Die Schallabstrahlung flächiger Strukturen kann mit aktiven Materialien, wie beispielsweise Piezokeramiken, gezielt reduziert werden. Für den Informations- und Energiefluss zwischen aktiven Materialien und der nötigen Regelungstechnik und Leistungselektronik sind elektrische Leiter nötig. Bisher wurden die aktiven Materialien über dünne Drähte angeschlossen, und eine weitere Funktionsintegration der elektrischen Leiter wurde nicht berücksichtigt. Durch moderne Umformverfahren können nun sowohl Leiter als auch Sensorik und Aktorik auf den Trägerblechen vor dem Umformprozess appliziert werden. Das ermöglicht die Fertigung eines aktiven Strukturbauteils in nur einem Umformprozess. Die Forderung nach vollständiger Funktionsintegration und Effizienz eines aktiven Strukturbauteils macht in diesem Zuge neben der optimierten Positionierung der aktiven Komponenten auch eine Optimierung von Leiterbahnen und Anschlüssen nötig. Dabei können sowohl das Material der Leiter variiert als auch deren Stärke und das Layout so optimiert werden, dass die Schallabstrahlung reduziert wird. Diese Arbeit zeigt exemplarisch Möglichkeiten und Grenzen der Einflussnahme auf die Schallabstrahlung durch das Leiterbahnlayout eines aktiven Bauteils am Beispiel einer Schalenstruktur.

• LOEWE-Zentrum AdRIA: Überblick über die Ergebnisse der Aufbauphase
  J. Bös, T. Bein und H. Hanselka
[A]

Das LOEWE-Zentrum AdRIA (Adaptronik - Research, Innovation, Application) ist ein großes interdisziplinäres Forschungsprojekt in Darmstadt, das von der hessischen Landesregierung finanziert wird. Neben dem federführenden Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF sind daran auch 22 Fachgebiete aus sechs verschiedenen Fachbereichen der TU Darmstadt sowie ein Fachbereich der Hochschule Darmstadt beteiligt. Die erste Projektphase (''Aufbauphase'') mit einer Laufzeit von drei Jahren wird im Sommer 2011 abgeschlossen sein, wobei das Projekt um weitere drei Jahre verlängert werden soll (''Betriebsphase'').

Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die bisher in der Aufbauphase erzielten Projektergebnisse und einen kurzen Ausblick auf die für die Betriebsphase geplanten Arbeiten. Für die drei sog. Leitprojekte (''Adaptives Auto'', ''Leises Büro'' und ''Adaptive Tilger'') wurden in den zehn sog. Technologiebereichen die notwendigen Methoden, Modelle, Algorithmen und Werkstoffe für die Entwicklung adaptronischer Systeme zur Lärm- und Schwingungsminderung geschaffen oder weiterentwickelt. Beispielhaft seien die Fortschritte bei der Entwicklung bleifreier und transparenter Piezokeramiken, integrierter Simulationsmodelle, neuartiger Aktoren und Sensoren, innovativer Fertigungsverfahren für robuste Aktoren, neuer Regelungskonzepte und Elektronikkomponenten sowie erweiterter Verfahren zur Bewertung der Zuverlässigkeit aktiver Systeme genannt.

Diese Technologien sollen in der Betriebsphase an realitätsnahen Demonstrationsstrukturen erprobt, weiterentwickelt und praxistauglich gemacht werden.

• Aufbau eines adaptiven Helmholtzresonators zur gezielten Frequenzgangbeeinflussung
  C. Thyes, O. Heuss, T.B. Klaus, J. Bös und H. Hanselka
[A]

Am LOEWE-Zentrum AdRIA wurde ein Demonstrator zur Untersuchung von elastischen Strukturelementen wie Fenstern, Fassaden oder Trennwänden mit angeschlossenem Luftvolumen aufgebaut. Das Luftvolumen wird dabei von der elastischen Wand und fünf weiteren nahezu ideal steifen, schallharten Wänden umschlossen. Durch die schallharten Wände können sich im Inneren bei unterschiedlichen Frequenzen deutliche Schalldruckresonanzen ausbilden. Zur Untersuchung aktiver Maßnahmen an der flexiblen Wand besteht der Wunsch einzelne Resonanzüberhöhungen im Innenraum gezielt beeinflussen zu können. Dies ist mit sogenannten Helmholtzresonatoren, die wie akustische Tilger wirken, möglich. Der Aufbau eines solchen Resonators für die Bedämpfung unterschiedlicher Resonanzspitzen war das Ziel dieser Arbeit. Zur Auslegung des Resonators wurde ein FEM-Simulationsmodell aufgebaut, Simulationen durchgeführt und Erkenntnisse abgeleitet. Damit konnte der Resonator konstruiert und mit Hilfe eines Rapid-Prototyping-Verfahrens hergestellt werden. Er stellt ein dynamisches System mit einem Freiheitsgrad dar. Durch Kombination der beiden konstruktiven Parameter (Volumen und Halsgeometrie) können seine dynamischen Eigenschaften (Eigenfrequenz und Dämpfung) und damit seine Impedanz eingestellt werden. Mit dem fertig gestellten Resonator wurden Messungen am Demonstrator durchgeführt. Es kann gezeigt werden, dass Veränderungen im Frequenzgang ähnlich wie bei einem gedämpften Tilger in der Strukturdynamik gelingen. Resonanzen im Luftvolumen werden nahezu vollständig durch den Resonator gedämpft. Dies bestätigt die Ergebnisse der Simulationen.

• Realistische Bewertung schwingungsaktiver Maschinen und deren Lagerungen mittels aktiver Anbindungsimpedanzen
  T. Jungblut, S. Wolter und H. Hanselka
[A]

Die Anforderungen an das vibroakustische Verhalten technischer Systeme nehmen stetig zu. Dies betrifft auch den Körperschalleintrag von Maschinen in angrenzende Strukturen. Da die an den Koppelstellen übertragenen Kräfte erheblich von den dynamischen Eigenschaften der verwendeten Lagerungselemente sowie der Trägerstrukturen, auf denen die Maschine gelagert ist, beeinflusst werden, können festgelegte Anforderungen häufig erst nach der Installation einer Maschine an ihrem Einsatzort überprüft werden. Um bereits auf Basis von Testläufen zuverlässige Aussagen bezüglich des Schwingungsverhaltens einer Maschine oder eines Lagerungssystems treffen zu können, ist es erforderlich die Eigenschaften der Anbindungsstruktur am späteren Aufstellort in den Versuchen zu berücksichtigen. Testaufbauten, die dieser Forderung gerecht werden, sind häufig kostenintensiv, kaum an sich ändernde Randbedingungen anpassbar und können viel Bau- bzw. Lagerraum benötigen. Abweichungen zu den realen Bedingungen müssen trotzdem häufig in Kauf genommen werden. Insbesondere bei großen Maschinen kleiner Stückzahl, die in Großstrukturen integriert werden, ist eine Berücksichtigung der realen Anbindungsbedingungen in der Versuchsumgebung häufig nicht möglich. Eine interessante Möglichkeit, um bei der Bewertung der vibroakustischen Eigenschaften einer Maschine die Wechselwirkungen mit angrenzenden Trägerstrukturen zukünftig berücksichtigen zu können, besteht darin, dass dynamische Verhalten der Anbindungsstrukturen durch aktive oder semi-aktive Systeme nachzubilden. Im Rahmen dieses Beitrags werden verschiedene Konzepte vorgestellt und anhand von Versuchsergebnissen diskutiert.

• Sensitivitätsanalyse an einem aktiv geregelten Rahmen-Platte-Prüfstand
  S. Buckert, J. Bös und H. Hanselka
[A]

Mit dem Ziel der Quantifizierung des Energieflusses in aktiven Systemen soll das analytische Modell einer Platte mit Piezopatch aus einem Rahmen-Platten-Prüfstand hinsichtlich Parametereinflüssen sowohl in der Simulation als auch experimentell untersucht werden. Mit Hilfe der Sensitivitätsanalyse können die Einflüsse von Parametern (z.B. Plattendicke, Aktorposition) auf das Systemverhalten untersucht und damit die Parameter identifiziert werden, auf die das System besonders sensibel reagiert. Durch Betrachtung der Sensitivitätswerte können darüber hinaus Zusammenhänge zwischen Parametern dargestellt werden. Das Hauptaugenmerk der Simulationen liegt auf der Untersuchung verschiedener Parametereinflüsse (z.B. Diskretisierungsdichte) auf die Berechnung der Strukturintensität und auf den aus der Strukturintensität berechneten Leistungsfluss in bestimmten Strukturbereichen. Die Bestimmung des Leistungsflusses dient dazu, eine Energiebilanz für das aktive System aufzustellen. Der Leistungsfluss wird mit Hilfe von geschlossenen Integralen um die Aktoren berechnet. Zur Überprüfung der Simulationsergebnisse werden Versuche am Rahmen-Platte-Prüfstand durchgeführt, bei denen das System mit einem Shaker angeregt wird und die Schwingungen mit einem Piezopatch oder einem zweiten Shaker beeinflusst werden. Die Ergebnisse dieser Untersuchung können für die Bewertung und den Vergleich aktiver Systeme, zur Reglerauslegung und in der Strukturoptimierung verwendet werden.

Hansen, M.

• Zahlentheoretisch motivierte Optimierung von Mikrofonpositionen für einen virtuellen Kunstkopf
  E. Rasumow, M. Blau, S. Doclo, D. Püschel, M. Hansen, S. van de Par und V. Mellert
[A]

Um die kopfbezogenen Übertragungsfunktionen des Menschen (HRTFs) in akustische Messungen mit einzubeziehen, werden diese oft mithilfe von Kunstköpfen durchgeführt. Deren richtungsabhängige Spektralverfärbungen des Eingangssignals können auch durch ein angemessen beschaltetes Mikrofonarray angenähert werden, das im Vergleich kleiner, leichter und variabler ist. Die filter-and-sum beamforming-Methode ermöglicht es, verschiedene Richtcharakteristiken in Abhängigkeit von Richtung und Frequenz zu erzeugen. Die dabei freien Parameter sind die Filter eines jeden Mikrofons, sowie die Mikrofonanzahl und -positionen. Sind die Mikrofonpositionen festgelegt, können die Filter der Mikrofone durch Minimierung verschiedener Kostenfunktionen gewonnen werden. Eine Optimierung der Mikrofonpositionen ist jedoch im allgemeinen nur mithilfe einer rechenaufwändigen brute-force Methode möglich. Vielmehr gilt es hierbei, einen Kompromiss zwischen möglichst vielen unterschiedlichen Mikrofonabständen und möglichst guter räumlicher Verteilung der Mikrofone auf andere Weise zu gewinnen. Dieser Beitrag stellt eine Methode zur Berechnung von Mikrofonanordnungen vor, die auf zahlentheoretischen Überlegungen basiert. Die daraus gewonnenen Mikrofonpositionen werden hinsichtlich der Anpassgenauigkeit bei der Optimierung und hinsichtlich der Robustheit gegen Positionierungsfehler mit weiteren Mikrofonanordnungen, die unter Verwendung einer brute-force Methode berechnet worden sind, verglichen. Erste Simulationen deuten darauf hin, dass mit der zahlentheoretisch motivierten Positionierung eine robustere und genauere Anpassung an individuelle HRTFs möglich ist.

Hanss, M.

• Qualitätsbewertung von Modellen mittels Unsicherheitsanalysen für die wellengestützte Strukturüberwachung
  C. Schaal und M. Hanss
[A]

Hardtke, H.-J.

• Schnelle Optimierung in der Strukturakustik
  M. Ranjbar, S. Marburg und H.-J. Hardtke
[A]

In dieser Arbeit wird eine Kombination aus einem kommerziell verfuegbaren Finite-Elemente-Software-Paket und zusaetzliche Programmen verwendet, um die Form der Finite-Elemente-Modell der Struktur zu optimieren. Dieser automatische Optimierungsprozess laeuft so lange weiter, bis eine vorgegebene maximale Anzahl der Bewertungen von der Zielfunktion erreicht ist. Entwurfsvariablen sind die lokalen Geometrie aenderungswerte an ausgewaehlten Ober-flaechen Schluessel-Punkte. Das Ziel der Optimierung umfasst die Minimierung der Effektivwert der Schallleistungspegel. Der zulaessige Bereiche der Entwurfsvariablen sind begrenzt. Das Optimierungsverfahren wird auf der Finite-Elemente-Modell einer rechteckigen Platte aus Stahl erprobt. Es gibt drei einheitliche harmonische Anregungen auf die Oberflaeche der Platte. Acht Optimierung Methoden werden getestet. Die betrachte Optimierung Verfahren koennten signifikante Verbesserungen der Ziel-Funktion erreichen. Die effektive Methoden der Optimierung umfasst Methode der beweglichen Asymptoten, Methode der zulaessige Richtungen und simuliert abkuehlung.

Harrer, A.

• Erzeugung von Luftultraschall mit mikro- und nanostrukturierten Kohlenstoffmaterialien unter Ausnutzung des thermoakustischen Prinzips
  A. Harrer, J. Prager, M. Kreutzbruck, M. Guderian und A. Meyer-Plath
[A]

In diesem Beitrag wird ein neuartiger Ansatz zur Erzeugung von Luftultraschall vorgestellt, der auf dem thermoakustischen Prinzip beruht. Mikro- und nanostrukturierte Kohlenstoffmaterialien werden dabei mit einem harmonischen Wechselstrom gespeist und erfahren durch ohmsche Verluste eine Temperaturänderung, die sich auf das umgebende Fluid überträgt. Daraus resultieren Druckmodulationen, und es wird eine ausbreitungsfähige Schallwelle erzeugt. Dabei tritt Frequenzverdopplung gegenüber der Anregungsfrequenz auf. Es konnte gezeigt werden, dass der entscheidende Parameter für die Effizienz der Methode, d.h. für ein möglichst großes Verhältnis von Schalldruck zu eingebrachter Leistung, die Wärmekapazität pro Flächeneinheit ist. Da dieser Quotient für Kohlenstoffmaterialien sehr klein sein kann, erlaubt das thermoakustische Prinzip hier die effiziente Erzeugung von Luftultraschall. Schalldruckmessungen an verschiedenen Materialproben wurden bis 100 kHz mit einem Mikrofon durchgeführt, oberhalb von 100 kHz wurde eine laservibrometrische Schnellemessung eingesetzt. In experimentellen Untersuchungen wurde die Schallerzeugung in Abhängigkeit der Materialeigenschaften analysiert und systematisiert. Die experimentellen Ergebnisse wurden mit numerischen und analytischen Berechnungsergebnissen verglichen.

Hatzfeld, C.

• Entwicklung eines hybriden aktiven Lagerungssystems mit paralleler Krafteinleitung
  R. Kraus, J. Millitzer, C. Hatzfeld und R. Werthschützky
[A]

Im Hinblick auf den Fahrkomfort und das akustische Verhalten sind die Möglichkeiten passiver Motorlagerungen weitestgehend ausgeschöpft. Auf der Suche nach weiteren Verbesserungen gelangen aktive Lagerungen zunehmend in den Fokus aktueller Forschungstätigkeiten. Durch die Einleitung von Gegenkräften kann bei solchen Systemen die Körperschallanregung gegenüber konventionellen Abkoppelementen zusätzlich gesenkt werden. Die Topologie aktiver Lagerungssysteme besteht häufig aus einer Aktorik, die zu einem passiven Lagerungselement in Reihe geschaltet ist und so neben den dynamischen Kräften auch die statisch wirkenden Kräfte aufnehmen muss. Der statische Kraftanteil resultiert bei solchen hybriden Lagern im einfachsten Fall aus der Motormasse und ist meist deutlich größer als die akustisch relevanten, dynamischen Kraftanteile.

Vorgestellt wird eine Möglichkeit das aktive Element von der statischen Last zu entkoppeln und die auf die Aktorik wirkenden Kräfte im Idealfall auf die dynamischen Erregerkräfte zu begrenzen. Die hierdurch sinkenden Anforderungen an die Aktorik vereinfachen über die Gewichts und Bauraumeinsparungen hinaus die Integration von Wegübersetzungsmechanismen. Zudem werden der notwendige Leistungsbedarf und damit auch die Anforderungen an die Leistungselektronik, die häufig eine die Leistungsfähigkeit begrenzende Komponente darstellt, reduziert. Neben der Vorstellung des neuartigen Wirkprinzips wird auf die zugrunde liegende Simulationsmethodik eingegangen und nach Festlegung konstruktiver Randbedingungen der Einsatz eines Genetischen Algorithmus zur Bestimmung optimaler Lagerparameter erläutert.

Haufe, N.

• Zum Einfluss der optischen Darbietungsweise auf audio-visuelle Interaktionen beim Lautheitsurteil
  D. Menzel, A. Gottschalk, N. Haufe, F. Völk und H. Fastl
[A]

Die Lautheitsbeurteilung synthetischer oder technischer Schalle kann durch gleichzeitig dargebotene Farbreize, beispielsweise Farbflächen oder Abbildungen eingefärbter Produkte, beeinflusst werden. Bei der Untersuchung solcher audiovisueller Interaktionen werden häufig Bildschirme zur Darstellung der optischen Stimuli eingesetzt, was zur Folge hat, dass die gezeigten Farbstimuli nur einen kleinen Teil des Gesichtsfeldes der Probanden abdecken. Zudem ist die erreichbare Realitätsnähe bei Bildschirmdarstellung eingeschränkt. Der vorliegende Beitrag geht daher der Frage nach, ob die Verwendung anderer Anzeigemedien audiovisuelle Interaktionen begünstigen kann. Es werden Ergebnisse aus Experimenten mit Bildschirmdarstellung, vergrößerter Darstellung auf einer Leinwand sowie bei Verwendung optischer virtueller Realitäten in einer CAVE verglichen. Die Realitätsnähe wurde dabei zusätzlich durch den Einsatz virtueller Akustik mittels Binauraler Raumsynthese erhöht.

Haverkamp, M.

• Die “Farbe-Ton-Forschung” in Hamburg 1925-1936
  M. Haverkamp
[A]

Im Jahr 1925 initiierte der Hamburger Psychologieprofessor Georg Anschütz verschiedene Aktivitäten zur Erforschung der visuellen Aspekte auditiver Wahrnehmung. Die Bemühungen gipfelten in vier Kongressen zur Farbe-Ton-Forschung in den Jahren 1927, 1930, 1933 und 1936. Zahlreiche Dokumente finden sich in drei Sammelbänden sowie in weiteren Publikationen. Diese Veröffentlichungen zeigen zum ersten Mal umfangreiches Material farbiger Visualisierungen synästhetischer Phänomene. Die ersten beiden Kongresse sind ausführlich dokumentiert. Neben der Beschreibung und Analyse synästhetischer, durch Schallreize ausgelöster Phänomene wurde erfolgreich versucht, psychologische Forschung, Musikpsychologie, Pädagogik und Bildende Kunst zusammenzuführen. Im Rahmen der Farbe-Ton-Forschung wurden darüber hinaus ausführliche Quellenstudien durchgeführt und viele hundert Publikationen ausgewertet. In den 1930er Jahren rückten allgemeine Fragestellungen in den Vordergrund, insbesondere im Zusammenhang mit der Entwicklung des Tonfilms. Mitte der 30er Jahre konnten die Aktivitäten nicht fortgesetzt werden. Erst gegen Ende des 20sten Jahrhunderts wurde die Forschung zu multisensuellen Verknüpfungen im Wahrnehmungssystem auf internationaler Ebene wieder aufgenommen. Zahlreiche Befunde belegen inzwischen die Verbreitung synästhetischer Phänomene sowie die Bedeutung multisensueller Verknüpfungen für die Geräuschwahrnehmung. Die Farbe-Ton-Forschung hat dazu wesentliche Vorarbeiten geleistet. Bereits zu Beginn der 1930er Jahre war ein wissenschaftliches Niveau wahrnehmungspsychologischer Untersuchungen erreicht, das erst gegen Ende des 20sten Jahrhunderts - u.a. mit Hilfe abbildender Verfahren der Hirnforschung - übertroffen wurde.

Heckmann, M.

• Generalization performance of spectro-temporal speech features
  M. Heckmann
[A]

We previously introduced Hierarchical Spectro-Temporal (HIST) features, which, in contrast to conventional spectral features as MFCCs or RASTA-PLP features, are able to model spectro-temporal modulations. We could show that a combination of HIST features with either MFCCs or RASTA-PLP features significantly improves recognition performance in a noisy digit recognition task. HIST features consist of two hierarchical layers where the corresponding filter functions are learned in a data driven way. In this paper we want to investigate the influence of the learning algorithm on the second layer on the performance of the features. For doing so we investigated on one hand different learning algorithms and on the other hand a mismatch between the database used for learning the features and the one employed for training and testing the recognition system. As learning algorithms we investigated Non-negative Matrix Factorization (NMF), Non-negative Sparse Coding (NNSC), and Weight Coding (WC). The two databases we used for learning the features are TIDigits, a database containing continuously uttered digit sequences, and TIMIT, a database of phonetically rich American English sentences which do not contain numbers. To evaluate the performance of the system we used in all cases TIDigits with additionally added noise at varying Signal-To-Noise-Ratios (SNRs).

Heeren, W.

• Spektrale Lautheitssummation bei zeitversetzter Darbietung der Frequenzkomponenten
  W. Heeren, J. Rennies und J. Verhey
[A]

Der Pegel eines breitbandigen Signals ist im Allgemeinen niedriger als der eines gleichlauten schmalbandigen Geräusches. Dieser als spektrale Lautheitssummation bezeichnete Effekt wird in der Regel für breitbandige Signale gemessen, deren Frequenzkomponenten gleichzeitig dargeboten werden. Der vorliegende Beitrag untersucht, ob und in welchem Maße sich dieser Effekt auch für Signale nachweisen lässt, deren Frequenzkomponenten zu unterschiedlichen Zeitpunkten dargeboten werden. Die spektrale Lautheitsummation wurde für Tonpulsfolgen bestehend aus kurzen Sinuspulsen variierender Frequenz gemessen. Die Frequenzen wurden zufällig aus fünf Frequenzen (1370, 1850, 2500, 3400 und 4800 Hz) ausgewählt. Als Referenzstimulus diente eine Tonpulsfolge aus 2500 Hz Sinuspulsen, mit einer zum Teststimulus identischen zeitlichen Struktur. Zum Vergleich wurde die spektrale Lautheitssummation auch für Tonkomplexpulsfolgen bestimmt, bei der alle fünf Frequenzen gleichzeitig dargeboten wurden. Gemessen wurden der Einfluss der Einzelpulsdauer (10 bis 100 ms), der Stimulusdauer (1000 oder 2000 ms), sowie der Dauer des Interpulsintervalls (IPI; 0 bis 390 ms). Die Ergebnisse zeigen eine nennenswerte nicht-simultane spektrale Lautheitssummation sowohl für kurze Pulsdauern und IPI als auch, in geringerem Umfang, für die längsten IPI. Die gewonnenen Daten werden vor dem Hintergrund wiederholratenabhängiger spektraler Lautheitssummation von Rauschpulsen [z.B. Verhey und Uhlemann (2008), JASA 123(2), 925-934] und zeitlicher Effekte innerhalb der auditorischen Filter diskutiert.

Heider, M.

• Schadensdiagnose an Zahnradprüfständen
  B.-R. Höhn, K. Stahl, M. Otto, M. Heider und J. Bihr
[A]

Zahnflankenschäden können als Dauerschäden der leistungsübertragenden Zahnräder in Getrieben auftreten. Die Belastbarkeit der Zahnräder ist abhängig von eingesetzter Geometrie, dem Werkstoff und dem verwendeten Schmierstoff. An der Forschungsstelle für Zahnräder und Getriebebau werden an zahlreichen Standardprüfständen Tragfähigkeitsversuche zu diesen Einflussparametern durchgeführt. Die Schadenserkennung erfolgt standardmäßig durch Sichtprüfung der Zahnräder. Zur präziseren Bestimmung des Zeitpunkts des Schadenseintritts werden seit einiger Zeit testweise Systeme zur Schwingungsüberwachung und darauf basierender Schadenserkennung eingesetzt. An der FZG liegt durch die zahlreichen fortlaufend durchgeführten Versuche eine breite praktische Datenbasis vor. Zudem liegt am Lehrstuhl breites Know-How in der Auslegung und Berechnung von Zahnrädern vor, das auch zur Schadenserkennung angewendet werden kann.

Heinrichs, E.

• Umgebungslärmrichtlinie – Lärmbilanz 2010; Untersuchung der Lärmaktionspläne nach der Richtlinie 2002/49/EG
  E. Heinrichs und M. Hintzsche
[A]

Seit der Verabschiedung der Umgebungslärmrichtlinie 2002/49/EG und ihrer Umsetzung in nationales Recht wurden zahlreiche Erfahrungen mit der Lärmaktionsplanung in Deutschland gesammelt. Die Gemeinden oder die nach Landesrecht zuständigen Behörden haben in diesem Zusammenhang unterschiedliche Ansätze verfolgt, beispielsweise bei den Zuständigkeiten für Lärmkartierung und Aktionsplanung, der Bearbeitungstiefe, der Art der geplanten Maßnahmen oder der Öffentlichkeitsbeteiligung. Vor diesem Hintergrund wurde im Rahmen eines Ufoplan-Forschungsvorhabens eine Zwischenbilanz gezogen, die den Stand der Aktionsplanung in Deutschland darstellt und eine gezielte Weiterentwicklung des Planungsverfahrens erlaubt. Zu diesem Zweck wurden folgende Arbeiten geleistet: - Systematisches Zusammentragen und Analyse der unterschiedlichen Rahmenbedingungen, - Darstellung des aktuellen Standes der Lärmaktionsplanung in Deutschland, - Analyse der vorliegenden Informationen im Zusammenhang mit den Ergebnissen der Lärmkartierung. Im Ergebnis des Vorhabens wurden Empfehlungen erarbeitet, die dazu beitragen können, die Umsetzung lärmmindernder Maßnahmen aus Aktionsplänen zu forcieren und die Akzeptanz dieses Planungsverfahrens zu erhöhen.

Heise, U.

• Optimization of a small-sized reverberation room
  U. Heise, C. Thomas und P. Piprek
[A]

Introduction: A small-sized reverberation room for absorption measurements has been installed at Airbus site Hamburg. First acoustic measurements showed the need for optimization of decay time. Different improvements were made. One important point was the door sealing. By optimizing the type and location of the sealing, the decay time increases in the high frequency range. Further investigation of the diffusers was also conducted. By dampening the diffusers, the decay time increased in the mid frequency range. This has major impact on the calculation of the absorption coefficient. In non-optimized small-sized reverberation rooms it is usual, to get absorption coefficients above 1. It is commonly understood that this effect is caused by the so-called edge effect. The investigations for optimization of the reverberation room showed that the edge effect is not the only source for this acoustical behavior. Due to these analyses, it seems that measurements in this kind of facility show in general an overvalued absorption coefficient.

Helfer, M.

• Schallquellenortung in Windkanälen unter Berücksichtigung des Strömungsfeldes
  M. Riegel und M. Helfer
[A]

Die Schallquellenortung in Windkanälen kann innerhalb und außerhalb der Strömung erfolgen. Innerhalb der Strömung müssen besondere Maßnahmen getroffen werden, um störungsfreie Messwerte zu erhalten. Außerhalb der Strömung sind Korrekturen erforderlich, um den Einfluss der Strömung auf die Schallabstrahlung zu berücksichtigen. Es wird auf die unterschiedlichen Messmethoden und auftretende Schwierigkeiten eingegangen.

Helwani, K.

• Calibration of Microphone Arrays with Arbitrary Geometries
  K. Helwani, H. Buchner und S. Spors
[A]

Microphone arrays for wave field analysis are being developed and increasingly used. Usually, the microphones used in an array are calibrated separately such that the characteristics of all microphones can be assumed to be identical. The calibrated microphones are then placed in a predefined array geometry. Most of the calibration approaches neglect the deviation of the realization of the array aperture from the ideal one, e.g., the position of the microphones in spherical array geometry could deviate from the desired one due to the finite precision of the constructing instruments. The performance of the array and its ability to build the desired beams could suffer under this deviation. We propose a system theoretical approach to calibrate microphone arrays with arbitrary geometries. The approach requires measurements of impulse responses of the microphone arrays from multiple source positions. Hence, a virtual multiple input/output system (MIMO) is set up. Our approach inverts this MIMO system. Thus, the invertibility of the system plays a central role in computing numerically stable beam filters. We show the conditions for the invertibility of the system and which considerations can be made in terms of improving the beamforming based on this approach.

Hemmer, D.

• Fluglärmmessung mit automatischer Geräuschklassifikation
  D. Hemmer, D. Knauß und C. Pörschmann
[A]

Eine Messung von Fluggeräuschen erfolgt in der Regel über ein längeres Zeitintervall, um unterschiedliche Betriebsbedingungen zu erfassen und eine ausreichende Datenbasis zu erhalten. Da die Messpunkte zum Teil erheblich mit Fremdgeräusch belastet sind, ergibt sich das Problem, Fluglärmereignisse von anderen Geräuschquellen (z.B. von Straßenverkehr) zu unterscheiden. Bei langen Messzeiten ist eine manuelle Segmentierung zeitaufwendig. Deshalb bietet sich hier eine automatische Geräuschidentifikation anhand der spektralen und temporalen Eigenschaften der Ereignisse an. Es werden verschiedene Möglichkeiten der Geräuschidentifikation (Musteranalyse, Korrelationsanalyse) an einem konkreten Beispiel vorgestellt und anhand von Messungen deren Praxistauglichkeit untersucht. Dies beinhaltet die Frage, inwieweit eine korrekte Identifikation erfolgen kann, wenn Fluglärm und Fremdgeräusche (z.B. Autos) gleichzeitig am Messort auftreten. Zudem werden die Auswirkungen verschiedener Erkennungsraten bei der Geräuschidentifikation auf die Ermittlung des gesamten Beurteilungspegels von Fluglärm behandelt.

Hempel, U.

• Modellierung der multimodalen Wellenausbreitung in Ultraschall-Clamp-On-Systemen
  U. Hempel, S. Wöckel und J. Auge
[A]

Henke, C.

• Discontinuous Galerkin (DG) Verfahren höherer Ordnung für nichtlineare Erhaltungsgleichungen
  C. Henke
[A]

Viele Fragestellungen aus der Akustik führen auf ein nichtlineares, hyperbolisches Differentialgleichungssystem erster Ordnung (Euler Gleichungen). Bei der Konstruktion von entsprechenden Diskretisierungsverfahren ist es hilfreich die auftretenden Schwierigkeiten Nichtlinearität und Kopplung des Systems getrennt voneinander zu betrachten.

In diesem Vortrag wird ein DG Verfahren für ein nichtlineares skalares Erhaltungsgesetz auf beschränkten Gebieten vorgestellt. Aufgrund der Nichtlinearität besteht die Gefahr, dass unterschiedliche Folgen von Gittern zu unterschiedlichen Lösungen konvergieren. Die gewünschte Konvergenz gegen eine eindeutige Lösung kann garantiert werden, wenn die diskrete Lösung ein starkes Stabilitätskriterium erfüllt und in einem gewissen Sinne konsistent mit dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik ist. Der in diesem Zusammenhang erforderliche Stabilitätsbegriff erfordert die gleichmäßige Beschränktheit der $L^ {infty}$-Norm bzgl. der Zeit- und Raumvariablen und unterdrückt ein übermäßiges Oszillieren der numerischen Lösung.

Berichtet wird über die zentrale Konstruktionsidee und über ein neues Ergebnis, dass die angesprochene Stabilität auch für DG Verfahren höherer Ordnung garantiert.

Henning, B.

• Luftultraschall-Abstandsmessung mit verkürztem Mindestabstand
  A. Schröder und B. Henning
[A]

Bei der Ultraschall-Abstandsmessung wird meist nur ein Schallwandler im Sende-Empfangsbetrieb eingesetzt. Hierbei kann das Empfangssignal (Echo) jedoch erst nach dem Ausschwingen des Schallwandlers detektiert werden. Daraus resultiert ein minimal messbarer Abstand, der von der Güte des Schallwandlers und der Länge des Sendesignals abhängt. Eine Möglichkeit diesen Mindestabstand zu verringern besteht darin, das elektrische Empfangssignal vom Sendesignal zu separieren. Dazu wird das elektrische Sendesignal am Schallwandler mittels eines mathematischen Modells bestimmt. Dies wird anschließend von der gemessenen Schallwandlerspannung subtrahiert um das elektrische Empfangssignal zu erhalten. Das Modell kann entweder bei einer Messung ohne Echo oder iterativ bei mehreren Messungen mit verschiedenen Echos erfolgen. In bisherigen Arbeiten wurde damit bei Schallwandlern mit geringer Bandbreite eine Sendesignaldämpfung von bis zu 56 dB erreicht. Für die Abstandsmessung ist jedoch eine hohe Bandbreite von Vorteil, weil dies die Genauigkeit der Laufzeitmessung erhöht. Zusätzlich könnten dann auch kodierte Sendesignale verwendet werden. Daher wird in diesem Beitrag die elektrische Interfaceschaltung des Schallwandlers erweitert, um die Bandbreite zu erhöhen. Für die Bestimmung der möglichen Sendesignaldämpfung und des minimal messbaren Abstandes dient ein Versuchsaufbau mit einem 40 kHz Schallwandler (Bandbreite 2,5 kHz). Simulationen der Interfaceschaltung zeigen eine Vergrößerung der Bandbreite auf ca. 10 kHz.

• Vergleich zwischen der Schlierenmethode nach Toepler und der Hintergrundschlierenmethode zur Bestimmung akustischer Größen eines Ultraschallwandlers
  S. Olfert und B. Henning
[A]

Bei der computergestützten Entwicklung und Optimierung von Ultraschallwandlern oder bei der Analyse der Schallausbreitung in komplexen Systemen ist es notwendig, die Simulationsergebnisse durch Messungen zu verifizieren. In der Regel wird das Schallfeld in Gasen mit einem Mikrofon oder in Flüssigkeiten mit einem Hydrophon punktuell an der jeweiligen Sensorposition ermittelt und ausgewertet. In diesem Beitrag werden zwei Verfahren vorgestellt, die eine schnelle und nichtinvasive Messung ausgewählter akustischer Schallfeldgrößen ermöglichen. Sowohl das klassische Schlierenverfahren nach Töppler als auch das Hintergrundschlierenverfahren (engl. Background Oriented Schlieren Method) wurden für die Charakterisierung von akustischen Wellen modifiziert und weiterentwickelt. Beide Verfahren basieren auf der Ablenkung des Lichts durch die Brechungsindexänderung, die seinerseits vom Schallwechseldruck verursacht wird. Der grundlegende Unterschied liegt in der weiteren Verarbeitung des Lichts. Bei der Schlierenmethode wird eine Ortsfilterung durchgeführt, um die mittlere Helligkeit herauszufiltern und damit nur das Schallfeld abzubilden. Beim Hintergrundschlierenverfahren wird die Veränderung des Hintergrunds durch die Korrelation mit einem Referenzbild ausgewertet. Im ersten Teil werden die beiden Messverfahren sowie die realisierten Messaufbauten kurz vorgestellt und Einsatzmöglichkeiten, insbesondere im Hinblick auf die Schallfeldcharakterisierung, aufgezeigt. Im zweiten Teil des Beitrags werden die beiden Verfahren verglichen und die Vor- und Nachteile bezüglich ausgewählter Messaufgaben bewertet.

Hensel, J.

• Zum akustischen Zentrum von Gehörgangssonden
  T. Fedtke, M. Zebian und J. Hensel
[A]

Häufig wird bei Schalldruckmessungen im Gehörgang vereinfachend angenommen, dass das akustische Zentrum einer Gehörgangssonde mit dem geometrischen Ort ihrer Einsprechöffnung übereinstimmt.

Je größer jedoch der Querschnittssprung zwischen dem Gehörgang und der Einsprechöffnung des zum Sondenmikrofon führenden akustischen Rohrs ist, desto größer wird der Einfluss dieser Ankopplungsstelle, und desto weiter entfernt sich das akustische Zentrum von dieser. Es verschiebt sich in Richtung des Mikrofons, was sich durch eine Verminderung der (Antiresonanz-) Frequenz bemerkbar macht, bei welcher der Abstand des akustischen Zentrums zum reflektierenden Trommelfell genau der Viertelwellenlänge entspricht.

Deshalb ist für die exakte Bestimmung der individuellen Gehörgangslänge mit akustischen Mitteln die genaue Kenntnis des Ortes des akustischen Zentrums erforderlich. Die Geometrie der Ankopplungsstelle zwischen der Sonde und dem Gehörgang muss also berücksichtigt werden.

Mittels FEM-Simulationen von Gehörgangssonden in Modellgehörgängen verschiedenen Durchmessers und unterschiedlicher Form wurde der Einfluss von Sonden- und Gehörgangsgeometrie auf die Lage des akustischen Zentrums untersucht. Die Ergebnisse werden unter Berücksichtigung aus der Literatur bekannter mathematischer Beschreibungen der Stoßstellen zwischen Rohren [1] mit Messungen an physikalischen Gehörgangsmodellen verglichen.

[1] Karal, F. C.: The Analogous Acoustical Impedance for Discontinuities and Constrictions of Circular Cross Section. In: JASA 25 (1953), S. 327-334

Hentschker, I.

• Trittschallmessungen im Modellmaßstab
  C. Bethke, I. Hentschker und V. Wittstock
[A]

Bauakustische Messreihen erfordern häufig einen großen baulichen Aufwand. Um diesen Aufwand zu reduzieren und trotzdem umfangreiche Experimente durchführen zu können, wurde in der Vergangenheit an der PTB die bauakustische Modellmesstechnik entwickelt. Sie wurde zunächst nur für Luftschalldämmungen angewendet, da es sich hierbei um Relativmessungen handelt, deren Ergebnisse bei verschiedenen Anregestärken ihre Gültigkeit behalten. Diese Arbeiten wurden nun auf die Messung des Normtrittschallpegels erweitert. Bei dieser Messung handelt es sich um ein Absolutverfahren mit genormter Anregung, so dass ausführlich untersucht werden musste, wie die im Modell gewonnenen Ergebnisse auf reale Verhältnisse übertragen werden können. Es zeigte sich, dass sowohl für homogene Betondecken als auch für einfache Holzbalkendecken eine sehr gute Übereinstimmung zwischen Modell und Original erzielt werden kann. Damit ergeben sich für die Zukunft umfangreiche Messmöglichkeiten.

Henze, W.

• Piezoaktorische Beeinflussung von Ölwannenschwingungen an einem Dieselmotor
  T. Luft, S. Ringwelski, U. Gabbert, W. Henze und H. Tschöke
[A]

• Simulation verschiedener akustischer Transferpfade an einem Dieselmotor unter Verwendung künstlicher neuronaler Netze
  K. Hintz, T. Luft, W. Henze und H. Tschöke
[A]

Herget, W.

• Messtechnische Untersuchungen zur Durchgangsdämpfung von Luftauslässen
  W. Herget, K. Bay und P. Brandstätt
[A]

Ausgangspunkt ist die Verbindung zwischen Räumen, wie z.B. Büros, durch gemeinsame Raumlufttechnische Anlagen (RLTA). Diese bilden einen Übertragungsweg für Luftschall von einem Raum zum nächsten oder über mehrere Räume hinweg. Je nach räumlicher Situation sind die Platzverhältnisse mitunter nicht ausreichend, um die Pegel soweit abzusenken, dass Beeinträchtigungen und Belästigungen vermieden werden können. Im Vortrag werden Messungen an Luftdurchlässen bezüglich ihrer Wirkung auf die Durchgangsdämpfung vorgestellt. Die Untersuchungen wurden mit unterschiedlichen Messverfahren im Freifeld- und im Hallraum durchgeführt. Die Vergleichbarkeit der Messverfahren sowie der Einfluss der Geometrie von Lüftungskästen auf die Durchgangsdämpfung werden dargestellt und anhand von Messwerten diskutiert.

• Modellbeschreibung zum Einfluss von Luftdurchlässen auf die Schall-Längsübertragung zwischen Räumen
  K. Bay, W. Herget und P. Leistner
[A]

Durch RLT-Anlagen versorgte Räume stehen über gemeinsame Lüftungskanäle miteinander in Verbindung, die einen Übertragungsweg für den Luftschall von einem Raum zum nächsten oder über mehrere Räume hinweg bilden. Im Blickpunkt des Vortrages steht die Verbindung vom Lüftungskanal zum Raum, die im Allgemeinen durch geometrisch angepasste und gegebenenfalls bedämpfte Luftdurchlässe hergestellt wird. Schrittweise wird die rechnerische Beschreibung einfacher Luftdurchlässe nach dem Wellenleitermodell entwickelt und die Durchgangsdämpfung mit Messungen verglichen. Darauf aufbauend erfolgt die Erweiterung des Modells zur Beschreibung der Schall-Längsübertragung zwischen Räumen. Der Einfluss von Luftdurchlässen auf die Schall-Längsübertragung wird dargestellt und anhand von Messwerten diskutiert. Hinweise für den praktischen Einsatz werden abgeleitet.

Herold, S.

• Akustisch optimiertes Leiterbahnlayout aktiver Schalenstrukturen
  J. Tschesche, M. Ibis, C. Thyes, S. Herold, J. Bös, P. Groche und H. Hanselka
[A]

Die Schallabstrahlung flächiger Strukturen kann mit aktiven Materialien, wie beispielsweise Piezokeramiken, gezielt reduziert werden. Für den Informations- und Energiefluss zwischen aktiven Materialien und der nötigen Regelungstechnik und Leistungselektronik sind elektrische Leiter nötig. Bisher wurden die aktiven Materialien über dünne Drähte angeschlossen, und eine weitere Funktionsintegration der elektrischen Leiter wurde nicht berücksichtigt. Durch moderne Umformverfahren können nun sowohl Leiter als auch Sensorik und Aktorik auf den Trägerblechen vor dem Umformprozess appliziert werden. Das ermöglicht die Fertigung eines aktiven Strukturbauteils in nur einem Umformprozess. Die Forderung nach vollständiger Funktionsintegration und Effizienz eines aktiven Strukturbauteils macht in diesem Zuge neben der optimierten Positionierung der aktiven Komponenten auch eine Optimierung von Leiterbahnen und Anschlüssen nötig. Dabei können sowohl das Material der Leiter variiert als auch deren Stärke und das Layout so optimiert werden, dass die Schallabstrahlung reduziert wird. Diese Arbeit zeigt exemplarisch Möglichkeiten und Grenzen der Einflussnahme auf die Schallabstrahlung durch das Leiterbahnlayout eines aktiven Bauteils am Beispiel einer Schalenstruktur.

• Untersuchungen zur numerischen Optimierung von verteilten Neutralisatorensystemen
  J. Pöllmann, S. Herold und D. Mayer
[A]

In vielen Antrieben und Maschinen treten im Betrieb unerwünschte Schwingungen auf. Wenn eine Isolation dieser Quellen nicht ausreichend möglich ist, bietet sich die Verwendung von Tilgern zur Kompensation der Schwingungen an, wobei diese dann auf die Erregerfrequenzen abgestimmt werden. Eine größere Maschine kann nicht mehr als einfaches Feder- Masse-System angesehen werden. Vielmehr stellt sie eine elastische Struktur dar, die zudem über verteilte Kräfte angeregt wird. Daher stellt sich die Aufgabe, optimale Anbringungspunkte für Tilger zu finden, wobei häufig mehrere auf der Struktur zu verteilen sind. Darüber hinaus sind im Allgemeinen Restriktionen hinsichtlich der zusätzlichen Masse der Tilger zu beachten, weshalb auch eine Verteilung dieser Masse auf die verschiedenen Tilger zu betrachten ist. In dieser Arbeit werden anhand eines vereinfachten dreidimensionalen Strukturmodells Lösungsmöglichkeiten für diese Aufgabenstellungen mit Hilfe numerischer Optimierungsverfahren untersucht. Dazu wird zunächst ein reduziertes Zustandsraummodell der Struktur erstellt, welches Kräfte und Geschwindigkeiten an möglichen Tilgerpositionen als Ein- und Ausgangsgrößen enthält. Die applizierten Tilger werden danach mit Hilfe einer regelungstechnischen Formulierung in das System eingefügt. Diese Systembeschreibung ermöglicht einerseits die Variation der Tilgerpositionen an diskreten Punkten und andererseits eine kontinuierliche Optimierung der Tilgerparameter. Dabei kann die durch die Tilger zusätzlich angebrachte Masse in Form einer Straffunktion berücksichtigt werden.

• Untersuchungen zur aktiven Entkopplung von Fahrwerkskomponenten
  H. Atzrodt, S. Herold, T. Drögemüller, J. Millitzer und B. Seipel
[A]

Die Innenraumakustik in einem Fahrzeug wird hauptsächlich durch die Motor-, Wind- und Fahrbahnanregung verursacht. In diesem Beitrag soll ein Konzept für die Beeinflussung des Rollgeräusches dargstellt und mittels numerischer Untersuchungen die Wirksamkeit geprüft werden. Das Rollgeräusch wird über die Reifen und Fahrwerkskomponenten in die Fahrzeugkarosserie eingeleitet. Wird diese Fahrwerkskomponente mittels aktiver Lager von der Karosserie entkoppelt, ist eine Reduktion des Schalldruckes im Innenraum zu erwarten. In den aktiven Lagern werden piezokeramische Aktoren eingesetzt, die auch im höheren Frequenzbereich die Schwingungen und somit den Schalldruck im Fahrzeuginneren reduzieren können. Mittels numerischer Untersuchungen soll das Konzept überprüft, die Designparameter für das aktive Lager ermittelt, die Regelung erprobt und die mögliche Performance abgeschätzt werden. Dafür wurden die gemessenen Übertragungsfunktionen aus einer Transferpfadanalyse identifiziert und mit analytischen Modellen gekoppelt, um somit ein Gesamtmodell für die Geräuschentwicklung durch die Fahrbahnanregung zu ermitteln. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen bieten die Grundlage für die reale Umsetzung des aktiven Lagers und die Integration in ein Versuchsfahrzeug.

Herold, T.

• Antriebszustandsdiagnose einer permanentmagneterregten Synchronmaschine durch Ausnutzung von Körperschall und Stromverlauf
  D. Franck, T. Herold und K. Hameyer
[A]

Durch die Zustandsdiagnose (Condition Monitoring) soll der aktuelle Systemzustand eines Prozesses erfasst werden. Dazu werden Signale mittels Sensoren aufgenommen und ausgewertet. Ein Kernpunkt in vielen Anwendungen ist die umrichtergespeiste elektrische Maschine. Der hier vorgestellte Ansatz zur Überwachung ihres Zustands ist die Auswertung der Oberflächenschnelle des Gehäuses und des aufgenommenen Stroms hinsichtlich Abweichungen vom Sollzustand. Damit lassen sich beispielsweise Fertigungstoleranzen in der Magnetisierung, Exzentrizität oder abweichende Windungszahlen diagnostizieren. Weiterhin kann der Zustand der nachgeschalteten Applikation durch Auswertung der Drehmomentrückwirkung überwacht werden. Dieses Paper beschäftigt sich mit der Simulation von Abweichungen im System ''elektrische Maschine''. Eine Nachbildung von Zuständen mittels Simulationen hat den Vorteil, dass Algorithmen zur Auswertung und Diagnose offline erstellt, getestet, bewertet und angepasst werden können. Für die Diagnose von den verschiedenen Zuständen müssen angepasste Modelle erstellt werden, welche die hinreichende Nachbildung der relevanten Systemzustände ermöglicht. Der verfolgte Ansatz ist die Stützung analytischer Modelle durch Parameter, die aus Messungen oder Finite Elemente Berechnungen extrahiert werden. Dieses Vorgehen verbindet die schnelle Simulationsgeschwindigkeit von analytischen Ansätzen mit der Genauigkeit von numerischen Lösungsverfahren. Die Zustandsdiagnose beruht auf der Auswertung von strukturellen Schwingungen und elektrischen Strömen und Spannungen. Dazu werden die Modellebenen Feldberechnung, Elektrik und Mechanik betrachtet.

Herr, M.

• Simulation der Schallentstehung in Klimarohrkomponenten
  C. Appel, M. Siefert und M. Herr
[A]

Ein wichtiger Baustein zur Steigerung des akustischen Passagierkomforts in Luftfahrzeugkabinen ist die Fähigkeit zur Auslegung lärmarmer und effizienter Klimaanlagen. Die Lärmquellen in Kabinenklimaanlagen sind vielfältig. So wird beispielsweise die Luftzufuhr über ein komplexes System aus Krümmern, Querschnittsverengungen und Aufweitungen über die Kabine verteilt. Letztlich erreicht die klimatisierte Luft über den Kabinenluftauslass (KLA) den Passagier. Der KLA verlangsamt dabei den Luftstrom und verteilt ihn sehr gleichmäßig durch ein Lochgitter über die gesamte Breite des Auslasses.

In vorangegangen Arbeiten wurde die Schallerzeugung an unterschiedlichen Klimaanlagenkomponenten wie Rohren und Blenden bereits simuliert und mit experimentellen Daten validiert. In Fortführung dieser Untersuchungen konnte mit dem DLR Code PIANO erstmals für eine generische aber dennoch sehr komplexe KLA Geometrie die Schallerzeugung modelliert werden. Eingesetzt wird hierfür das dreidimensionale stochastische Quellmodell FRPM (Fast Random Particle Mesh Method). Die Modellierung basiert auf RANS Rechungen, welche mit dem inkompressiblen Strömungslöser THETA des DLR erzeugt wurden. Die Schallberechnung wird jeweils separat für einzelne Auslassgittersegmente durchgeführt. Das Paper enthält einen Vergleich der erzielten Simulationsergebnisse mit akustischen Validierungsmessdaten.

Herrmann, T.

• Lärmarmer Gleisoberbau: Komponenten und Planungshilfen
  C. Czolbe und T. Herrmann
[A]

Im relevanten Geschwindigkeitsbereich der Eisenbahn dominiert auf Seite der Emission der Anteil des Rollgeräuschs. Dieses wird durch die Rauheiten von Rad und Schiene verursacht, die Höhe der Schallemission hängt jedoch auch vom Gleisoberbau ab. Der Einfluss der Dämpfung von Oberbaukonstruktionen und des verwendeten Schienentyps wurde bereits theoretisch durch Simulation untersucht und soll nun anhand einiger realer Messbeispiele diskutiert werden. Die Schienenrauheiten auf der Strecke wurden in den vergangenen Jahren mittels indirekter Verfahren für einige tausend km Netz bestimmt. Auch hier zeigen sich gewisse Einflüsse und Abhängigkeiten des Oberbautyps auf den Schienenrauheitsverlauf und -Entwicklung. Aufgrund der unterschiedlichen Dämpfungseigenschaften im Frequenzbereich und der jeweiligen Rauheitsspektren lassen sich die Oberbautypen verschiedenen Geschwindigkeitsbereichen zuordnen. Durch den Einsatz von Schienenstegabsorbern wird heutzutage nachträglich die Dämpfung eines Gleisabschnittes erhöht und die Schallabstrahlung reduziert. Die Wirkung der Schienenstegabsorber ist allerdings stark vom Ausgangszustand des Gleises und der verwendeten Zwischenlage abhängig. Mitunter führt ein Ersatz der Zwischenlage zur gleichen Pegelreduktion als der Anbau von Schienenstegabsorbern. Aus diesem Katalog von Einflussfaktoren lassen sich ''lärmarme Oberbautypen'' ableiten und der jeweiligen Situation entsprechend mit den Ansprüchen des Gleisbaus vereinen. Bei zukünftigen Streckensanierungen oder Neubaustrecken sollte dies vermehrt berücksichtigt werden, um von Beginn an optimale Voraussetzungen für einen geräuscharmen Schienenverkehr zu bieten.

Herzke, T.

• Pilotstudie zur Wahrnehmbarkeit und Beurteilung verschiedener Hörgeräte-Entzerrungsfunktionen durch Hörgeräteträger
  T. Sankowsky-Rothe, T. Herzke und M. Blau
[A]

Eine optimale Hörgeräteanpassung sollte den oftmals eingeschränkten Dynamikbereich des Restgehörs eines Schwerhörigen möglichst gut ausschöpfen. Dies erfordert unter anderem die Kenntnis des durch das Hörgerät erzeugten Schalldruckes am Trommelfell des individuellen Ohres. Sind die Übertragungseigenschaften des individuellen Gehörgangs bekannt, können sie in Form einer Entzerrungsfunktion berücksichtigt werden. Üblicherweise werden Übertragungseigenschaften des Gehörgangs entweder durch ein Modell eines mittleren Gehörgangs angenommen oder aber durch eine Schalldruckmessung im Gehörgang bestimmt. Darüber hinaus existieren auch Verfahren zur Vorhersage der Übertragungseigenschaften auf Grundlage einer Reflektanz- oder einer Schalldruckmessung.

Die verschiedenen Methoden zur Bestimmung der Übertragungseigenschaften führen teilweise zu erheblichen Unterschieden in den Entzerrungsfunktionen. In einer Pilotstudie mit 3 erfahrenen Hörgeräteträgern wurde nun untersucht, in wie weit diese Unterschiede wahrgenommen und beurteilt werden. Bei der Auswahl der Probanden wurde auf eine große Variabilität der Gehörgangsgeometrie geachtet.

Es werden die Ergebnisse aus einer offenen Befragung, einer Befragung nach verschiedenen Attributen der Klangqualität sowie der gesamt Prävalenz präsentiert und diskutiert.

Hess, M.

• Multiple-mass simulation of the human vocal folds using elastic properties from measurements
  M. Otten, F. Müller, A.-K. Rohlfs, K. Püschel, A. Gömmel, M. Hess und M. Kob
[A]

The accurate simulation of the vocal fold vibration can help plan and forecast the results of phonosurgical interventions. The multiple-mass model VOX has been enhanced to integrate data from measurements of excised human larynges. The measured data showed an inhomogeneous elasticity of the vocal fold tissues. Based on three measuring points the elastic properties can be obtained in order to construct a model with three masses along the vocal fold. Nevertheless more mass elements are needed so that good spatial resolution of the vibration can be achieved. The spring rates obtained from the measurements were conditioned to disperse the resilience among more mass elements. The simulated glottal opening was checked against data collected from clinical applications like high speed glottography or phonovibrograms. The laryngeal data set was matched to the available video data regarding vocal fold length, age and gender of the subjects. The shape and the area of the glottal opening and its variation in time were compared. Pathologic cases were simulated based on data from healthy tissue and their impact on the vibration was investigated. First simulations of normal tissue coincide with clinical data. Future comparison of pre- and post-operation footage will help validating the assumptions made.

Heß, W.

• Umsetzung eines binauralen Lokalisationsmodells als Echtzeit-Anwendung auf CPU und GPU
  M. Schwyrz und W. Heß
[A]

Zur Echtzeit-Schätzung und -Visualisierung von lateraler Auslenkung, Breite und Lautheit von Hörereignissen wurde ein binaurales Lokalisationsmodell als PC-basiertes VST-Plugin implementiert. Der hohe Bedarf an Rechenleistung und die Echtzeit-Signalverarbeitung unter Windows erfordern eine Auslagerung von verschiedenen Signalverarbeitungsroutinen auf die Grafikkarte. Aufteilung der Berechnung auf CPU und GPU, Optimierung und Parallelisierung von Verarbeitungsschritten sowie die Adaption der Schätzung an die individuelle Wahrnehmung durch einen lernfähigen Algorithmus werden beschrieben.

• Vergleich von Head-Tracking Systemen für virtuelle Akustik Applikationen
  W. Heß
[A]

Zur Auralisierung einer auditiven virtuellen Umgebung werden über die Echtzeit-Faltung von Audiosignalen mit richtungsabhängigen binauralen Raumimpulsantworten Kopfbewegungen kompensiert. Die Erfassung der Kopfbewegung erfolgt über einen Head-Tracker. Dabei sollte die Latenz zwischen Kopfbewegung und Filternachführung so gering sein, daß ein Filterwechsel nicht wahrgenommen wird. Vor- und Nachteile verschiedener Head-Tracking Verfahren werden erläutert. Anhand von drei kommerziell verfügbaren Head-Trackern und zwei Eigenentwicklungen werden Latenz, Genauigkeit und Winkelauflösung miteinander verglichen.

• Vergleich Auralisierung über CPU und GPU
  M. Schoeffler und W. Heß
[A]

Die Auralisierung einer auditiven virtuellen Umgebung erfolgt über die Echtzeit-Faltung von Audiosignalen mit binauralen Raumimpulsantworten. Sie wird als plausibel wahrgenommen, wenn geringe Latenzen bei der Kompensation der Kopfbewegung erreicht werden, also der virtuelle Raum stabil ist. Konventionelle Implementierungen basieren auf einer Berechnung der Auralisierung durch die CPU. Durch die Leistungsfähigkeit aktueller Grafikprozessoren kann die Berechnung teilweise oder komplett auf die Grafikkarte verlagert werden. Die Unterschiede hinsichtlich Umsetzung und Performance zwischen CPU und GPU werden anhand einer aktuellen Implementierung aufgezeigt.

Hessinger, J.

• Korrelation zwischen Geher und Norm-Hammerwerk bei der Trittschallübertragung
  A. Rabold, U. Schanda und J. Hessinger
[A]

Die Bewertung der Trittschalldämmung von Leichtbaudecken anhand der Messergebnisse, die mit dem Norm-Hammerwerk als Anregungsquelle erzielt werden, wird seit vielen Jahren kontrovers diskutiert. Hierbei konzentriert sich der Disput häufig auf die Eignung des Norm-Hammerwerks. Weitgehende Übereinstimmung herrscht hingegen darin, dass der derzeit im Nachweisverfahren verwendete bewertete Norm-Trittschallpegel zur Beurteilung der Decke ungeeignet ist. Zur richtigen Beurteilung der Trittschallübertragung einer Decke wird jedoch nicht nur das Anregungs- und das Bewertungsverfahren bei der Trittschallmessung, sondern auch das gehörrichtige Beurteilungsverfahren der realen Trittschallübertragung von gehenden Personen diskutiert. Zahlreiche Bewertungs- und Beurteilungsverfahren werden hierzu in der Literatur vorgeschlagen. Es ergibt sich somit eine Vielzahl an möglichen Beurteilungskriterien der Messung mit dem Norm-Hammerwerk und einer realen Anregung. In diesem Beitrag werden auf Basis von mehr als 350 Messdatensätzen unterschiedlicher Leichtbaudecken, die als Eingangsdaten für den Bauteilkatalog der neuen DIN 4109 gedient haben, sowie vergleichender Trittschallmessungen beim Begehen von Leichtbaudecken die verschiedenen Bewertungskriterien hinsichtlich der Korrelation zwischen Trittschallmessung und realer Anregung verglichen. Die vorgestellten Ergebnisse basieren auf Forschungsergebnissen des ift Rosenheim und weiterführenden Arbeiten an der Hochschule Rosenheim.

• Schalldämmung von Fensterlüftern
  J. Hessinger
[A]

Hettler, S.

• Vertraglicher Schallschutz: BGH degradiert DIN 4109 zur Empfehlung mit Mindestschutzcharakter
  S. Hettler
[A]

Es besteht offensichtlich eine Diskrepanz zwischen der Schallschutzbemessungsgrundlage DIN_4109 und den gestiegenen Ansprüchen von Immobilienerwerbern. Besonders im Wohnungsbau besteht ein gesteigertes Bedürfnis nach akustischer Privatsphäre. Dies führte unweigerlich dazu, dass der Bundesgerichtshof als höchste Instanz zur Anwendung der DIN_4109 als Maßstab für den vertraglich vereinbarten Schallschutz mit einem Grundsatzurteil vom 14.06.2007 entschieden hat. Dieses Urteil hat in der Baubranche für erhebliche Unruhe gesorgt. Anhand konkret ausgeurteilter Beispiele zu Neubauten und Sanierungen im Wohnungsbau sowie zu Mietwohnverhältnissen bestimmt der Beitrag das vertraglich geschuldete Schallschutzniveau im Hochbau. Als eine Konsequenz der aktuellen Rechtsprechung wird zukünftig der vertragliche Schallschutz allein nach den anerkannten Regeln der Technik zum Herstellungszeitpunkt bestimmt werden. Grundlage ist dabei ein zwischen den Vertragsparteien vereinbartes Qualitätsniveau. Vorschriften wie die DIN_4109 oder die VDI_4100 haben nur Empfehlungscharakter. Der Beitrag gibt den Inhalt der aktuellen Rechtsprechung allgemein verständlich wieder und zieht hieraus Schlussfolgerungen für die akustische Planungspraxis. Die DIN_4109 als unumstößliches Schallschutzkriterium wird es in der Form der Vergangenheit jedenfalls nach heutiger Rechtsprechung nicht mehr geben. Der Umgang mit dieser Tatsache wird bisher isoliert in den technischen und juristischen Fachbereichen diskutiert. Der Beitrag zeigt aus einer fachübergreifenden Betrachtung Risiken und Chancen für den Schallschutz, die bislang in der jeweiligen Fachdiskussion übersehen wurden.

Heuss, O.

• Aufbau eines adaptiven Helmholtzresonators zur gezielten Frequenzgangbeeinflussung
  C. Thyes, O. Heuss, T.B. Klaus, J. Bös und H. Hanselka
[A]

Am LOEWE-Zentrum AdRIA wurde ein Demonstrator zur Untersuchung von elastischen Strukturelementen wie Fenstern, Fassaden oder Trennwänden mit angeschlossenem Luftvolumen aufgebaut. Das Luftvolumen wird dabei von der elastischen Wand und fünf weiteren nahezu ideal steifen, schallharten Wänden umschlossen. Durch die schallharten Wände können sich im Inneren bei unterschiedlichen Frequenzen deutliche Schalldruckresonanzen ausbilden. Zur Untersuchung aktiver Maßnahmen an der flexiblen Wand besteht der Wunsch einzelne Resonanzüberhöhungen im Innenraum gezielt beeinflussen zu können. Dies ist mit sogenannten Helmholtzresonatoren, die wie akustische Tilger wirken, möglich. Der Aufbau eines solchen Resonators für die Bedämpfung unterschiedlicher Resonanzspitzen war das Ziel dieser Arbeit. Zur Auslegung des Resonators wurde ein FEM-Simulationsmodell aufgebaut, Simulationen durchgeführt und Erkenntnisse abgeleitet. Damit konnte der Resonator konstruiert und mit Hilfe eines Rapid-Prototyping-Verfahrens hergestellt werden. Er stellt ein dynamisches System mit einem Freiheitsgrad dar. Durch Kombination der beiden konstruktiven Parameter (Volumen und Halsgeometrie) können seine dynamischen Eigenschaften (Eigenfrequenz und Dämpfung) und damit seine Impedanz eingestellt werden. Mit dem fertig gestellten Resonator wurden Messungen am Demonstrator durchgeführt. Es kann gezeigt werden, dass Veränderungen im Frequenzgang ähnlich wie bei einem gedämpften Tilger in der Strukturdynamik gelingen. Resonanzen im Luftvolumen werden nahezu vollständig durch den Resonator gedämpft. Dies bestätigt die Ergebnisse der Simulationen.

Heute, U.

• Aktive Sonardetektion mit einem selbstausrichtenden Array
  D. Küter und U. Heute
[A]

In einer engen Kooperation mehrerer Hochschulgruppen der CAU Kiel und Firmen des ''Maritimen Clusters Kiel'' wird an einer neuartigen ''Piraterie- und Terror-Abwehr für Seeschiffe'' (PITAS) gearbeitet. Das PITAS-Projekt hat zum Ziel, durch Früherkennung und Einleiten von Abwehrmaßnahmen Piraten- und Terrorangriffe abzuwehren. Hierfür werden vorhandene und noch zu entwickelnde Sensoren durch Sensor-Fusion zwecks Analyse und Tracking potenzieller Gefahrenquellen zusammengefasst. Im Rahmen dieses Projektes wird, basierend auf der Idee des van-Atta-Arrays, die Entwicklung eines neuen Sonar-Systems angestrebt. Hauptaufgabe dieses Sonarsystems wird die Detektion von Tauchern auf Reede und im Hafens sein sowie eine passive Detektion und Klassifikation von Motorgeräuschen. Die Funktion des van-Atta-Arrays basiert auf einer direkten Kopplung zwischen Sender und Empfänger, bei der eine Selbstausrichtung des ausgesandten Signals auf das mögliche Ziel stattfindet. Die Verwendung des van-Atta-Arrays in dem Medium Wasser bietet gegenüber der üblichen Anwendung in der Radartechnik neue Randbedingungen. Diese, sowie Ansätze in der Verarbeitung der empfangenen Signale und der darauf folgenden Aufbereitung des zu sendenden Signals, werden im Rahmen dieses Vortrages präsentiert. Der Schwerpunkt liegt hierbei in der für die Funktion essenziellen Interferenz-Effekten sowie Kohärenzbetrachtungen des Signals.

• Quality Estimation of Text-To-Speech Signals
  C. Norrenbrock, U. Heute, F. Hinterleitner und S. Möller
[A]

This contribution addresses the search for acoustic quality correlates in synthetic speech signals. The approach consists of determining the degree of aperiodicity during voiced speech, considering the fact that natural speech always exhibits a small aperiodic component. This lack in periodicity (perturbation) results in a specific shaping of the Fourier spectrum with strong links to perceptual categories such as hoarseness, breathiness and roughness. In Text-To-Speech (TTS) systems, these noise-like modulations of the fundamental frequency and the amplitude are often ignored to some extent, thus contributing to the overall unnaturalness of the synthesized signal. In pathological voice research, numerous acoustic markers capturing voice perturbation are utilised to simplify the characterization of disordered voices. A subset of these measures is evaluated for synthetic speech samples for which formal attribute-based listening tests following ITU-T Rec. P.85 were conducted. Correlations with subjective ratings indicate a characteristic behaviour with respect to speech quality, namely the perceived naturalness. With regard to the basic periodicity parameters used in ITU-T Rec. P.563, the presented perturbation features may well be integrated into new instrumental quality predictors, suitable for synthetic speech.

• Vergleich unterschiedlicher Ansätze zur instrumentellen Vorhersage der Qualität von Text-to-Speech Systemen: Daten der Blizzard Challenge 2010
  F. Hinterleitner, S. Möller, C. Norrenbrock und U. Heute
[A]

Text-to-Speech (TTS) systems have reached a quality level that allows them to be applied to everyday services, e.g. email readers. These new applications demand further improvements in TTS systems. To assess the resulting quality dimensions, a continuous evaluation of the system through cost-intensive as well as time-consuming listening tests is necessary. In order to support a more efficient introduction of TTS systems, methods for instrumentally predicting the quality of synthetic speech are of great interest.

In this paper we present different approaches for instrumentally predicting the perceived quality of TTS systems. First, a Log-likelihood is determined by comparing spectral features from synthesized speech signals with features trained on natural speech. Second, distortion related parameters from the ITU-T Rec. P.563 are extracted. A subset of these parameters is combined to a quality predictor via principal component analysis and linear regression. Our approach is trained on auditorily evaluated synthetic speech data from the Blizzard Challenges 2008 and 2009 and tested on synthetic speech data from 2010. The results show that prediction of auditory quality judgments is already possible within a certain degree of accuracy. These results will be forwarded to ITU-T Study Group 12 Question 7/12 for consideration in their work.

Hillenbrand, J.

• Beschleunigungsaufnehmer-Arrays auf Basis von Piezoelektret-Folien zur Realisierung modaler Sensoren
  P. Pondrom, L. Stein, L. Kurtze, J. Hillenbrand, J. Bös, H. Hanselka und G.M. Sessler
[A]

Seit einigen Jahren werden Beschleunigungsaufnehmer auf Basis von Piezoelektret-Folien hergestellt und untersucht. Solche Sensoren zeichnen sich durch hohe Empfindlichkeit, niedriges Gewicht, geringe Bauhöhe und ihren einfachen Aufbau aus. Daher sind sie besonders gut zur Realisierung von ein- oder zweidimensionalen Arrays geeignet. In der vorliegenden Arbeit wurden daher biegsame Sensor-Arrays hergestellt, bei denen mehrere dieser Aufnehmer auf einer doppelseitigen flexiblen Leiterplatte aufgebracht sind. Die elektromagnetische Abschirmung der Sensoren erfolgt auf der Oberseite durch eine aufgeklebte metallisierte Kunststofffolie und auf der Unterseite durch die Leiterplatte. Das von den Einzelsensoren erzeugte Signal wurde mittels Ladungsverstärkern aufgenommen. Mit einer Masse von 1,2 g und einer quasistatisch gemessenen d33-Konstante von 700 pC/N wurden eine Empfindlichkeit von 0,8 pC s/m bei 100 Hz und eine Resonanzfrequenz von 3,5 kHz erreicht. Werden die einzelnen Sensorausgänge mit unterschiedlichen Gewichtungsfaktoren summiert, so kann ein solches Array als modaler Sensor verwendet werden, der nur für bestimmte Moden einer schwingenden Struktur sensitiv ist. Solche Sensoren können beispielsweise bei der aktiven Dämpfung von Schwingungen mit besonders intensiver Schallabstrahlung eingesetzt werden.

• Piezoelektret-Beschleunigungsaufnehmer mit integriertem FET
  J. Hillenbrand, S. Haberzettl und G.M. Sessler
[A]

Piezoelektret-Beschleunigungsaufnehmer können sowohl mit Ladungs- als auch mit Spannungsverstärkern betrieben werden. Da Piezoelektret-Folien wegen ihrer kleinen Dielektrizitätskonstanten vergleichsweise geringe Kapazitäten besitzen, ergeben sich für die Beschleunigungsaufnehmer hohe Spannungsempfindlichkeiten, die durch Stapelung mehrerer Folien noch vergrößert werden. Um diesen Vorteil in der Praxis auch nutzen zu können, muss ein Impedanzwandler in unmittelbarer Nähe der Folien platziert und der hochohmige Teil des Aufnehmers vollständig mittels eines Faradayschen Käfigs abgeschirmt werden. Derartige Beschleunigungsaufnehmer, mit im Metallgehäuse integriertem FET und bis zu drei gestapelten Piezoelektret-Folien, wurden gebaut und untersucht. Mit Hilfe eines Audioanalysators und eines Shakers wurden die Empfindlichkeit der Aufnehmer im Frequenzbereich von 10 Hz bis 8 kHz, die Querempfindlichkeit, das Rauschverhalten, die minimal auflösbare Beschleunigung und der Einfluss akustischer Störsignale gemessen. Mit einer seismischen Masse von 2,5 g wurden, je nach Größe des statischen Drucks und Anzahl der Folien, Empfindlichkeiten von ca. 100 bis 900 mV/g bei Resonanzfrequenzen von 5 bis 1 kHz gemessen. Die Querempfindlichkeit der Aufnehmer liegt bei ca. 5 % und die der Rauschspannung äquivalente Beschleunigung wurde zu 70 g bestimmt.

Hilz, G.

• DIN 4109 – Die Regel der Technik für den Schallschutz im Hochbau
  G. Hilz
[A]

Hinterleitner, F.

• Quality Estimation of Text-To-Speech Signals
  C. Norrenbrock, U. Heute, F. Hinterleitner und S. Möller
[A]

This contribution addresses the search for acoustic quality correlates in synthetic speech signals. The approach consists of determining the degree of aperiodicity during voiced speech, considering the fact that natural speech always exhibits a small aperiodic component. This lack in periodicity (perturbation) results in a specific shaping of the Fourier spectrum with strong links to perceptual categories such as hoarseness, breathiness and roughness. In Text-To-Speech (TTS) systems, these noise-like modulations of the fundamental frequency and the amplitude are often ignored to some extent, thus contributing to the overall unnaturalness of the synthesized signal. In pathological voice research, numerous acoustic markers capturing voice perturbation are utilised to simplify the characterization of disordered voices. A subset of these measures is evaluated for synthetic speech samples for which formal attribute-based listening tests following ITU-T Rec. P.85 were conducted. Correlations with subjective ratings indicate a characteristic behaviour with respect to speech quality, namely the perceived naturalness. With regard to the basic periodicity parameters used in ITU-T Rec. P.563, the presented perturbation features may well be integrated into new instrumental quality predictors, suitable for synthetic speech.

• Vergleich unterschiedlicher Ansätze zur instrumentellen Vorhersage der Qualität von Text-to-Speech Systemen: Daten der Blizzard Challenge 2010
  F. Hinterleitner, S. Möller, C. Norrenbrock und U. Heute
[A]

Text-to-Speech (TTS) systems have reached a quality level that allows them to be applied to everyday services, e.g. email readers. These new applications demand further improvements in TTS systems. To assess the resulting quality dimensions, a continuous evaluation of the system through cost-intensive as well as time-consuming listening tests is necessary. In order to support a more efficient introduction of TTS systems, methods for instrumentally predicting the quality of synthetic speech are of great interest.

In this paper we present different approaches for instrumentally predicting the perceived quality of TTS systems. First, a Log-likelihood is determined by comparing spectral features from synthesized speech signals with features trained on natural speech. Second, distortion related parameters from the ITU-T Rec. P.563 are extracted. A subset of these parameters is combined to a quality predictor via principal component analysis and linear regression. Our approach is trained on auditorily evaluated synthetic speech data from the Blizzard Challenges 2008 and 2009 and tested on synthetic speech data from 2010. The results show that prediction of auditory quality judgments is already possible within a certain degree of accuracy. These results will be forwarded to ITU-T Study Group 12 Question 7/12 for consideration in their work.

Hintz, K.

• Simulation verschiedener akustischer Transferpfade an einem Dieselmotor unter Verwendung künstlicher neuronaler Netze
  K. Hintz, T. Luft, W. Henze und H. Tschöke
[A]

Hintzsche, M.

• Umgebungslärmrichtlinie – Lärmbilanz 2010; Untersuchung der Lärmaktionspläne nach der Richtlinie 2002/49/EG
  E. Heinrichs und M. Hintzsche
[A]

Seit der Verabschiedung der Umgebungslärmrichtlinie 2002/49/EG und ihrer Umsetzung in nationales Recht wurden zahlreiche Erfahrungen mit der Lärmaktionsplanung in Deutschland gesammelt. Die Gemeinden oder die nach Landesrecht zuständigen Behörden haben in diesem Zusammenhang unterschiedliche Ansätze verfolgt, beispielsweise bei den Zuständigkeiten für Lärmkartierung und Aktionsplanung, der Bearbeitungstiefe, der Art der geplanten Maßnahmen oder der Öffentlichkeitsbeteiligung. Vor diesem Hintergrund wurde im Rahmen eines Ufoplan-Forschungsvorhabens eine Zwischenbilanz gezogen, die den Stand der Aktionsplanung in Deutschland darstellt und eine gezielte Weiterentwicklung des Planungsverfahrens erlaubt. Zu diesem Zweck wurden folgende Arbeiten geleistet: - Systematisches Zusammentragen und Analyse der unterschiedlichen Rahmenbedingungen, - Darstellung des aktuellen Standes der Lärmaktionsplanung in Deutschland, - Analyse der vorliegenden Informationen im Zusammenhang mit den Ergebnissen der Lärmkartierung. Im Ergebnis des Vorhabens wurden Empfehlungen erarbeitet, die dazu beitragen können, die Umsetzung lärmmindernder Maßnahmen aus Aktionsplänen zu forcieren und die Akzeptanz dieses Planungsverfahrens zu erhöhen.

Hirsch, H.-G.

• Untersuchungen zur Kombination der Erkennungsergebnisse zweier robuster Spracherkennungssysteme
  A. Kitzig und H.-G. Hirsch
[A]

Durch die Kombination einzelner Erkennungssysteme zu einem Gesamtsystem kann die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems gegenüber den einzelnen Systemen unter bestimmten Voraussetzungen verbessert werden. Die Verknüpfung mehrerer Systeme kann an verschiedenen Stellen in der Verarbeitungskette von einer Zusammenfassung der akustischen Merkmale bis hin zu einer Kombination der Erkennungsergebnisse erfolgen. Im Rahmen dieser Untersuchungen wurden die Erkennungsergebnisse zweier Systeme verglichen, von denen das eine auf einer Extraktion robuster akustischer Merkmale, das andere auf einer Adaption der HMMs beruht. Dabei stellt man fest, dass sich die Ergebnisse bei Betrachtung verschiedener Störszenarien zu einem gewissen Anteil ''orthogonal'' zueinander verhalten. Dies bedeutet, dass nur einer der beiden Erkenner ein richtiges Ergebnis liefert. Daraus ergibt sich ein Potential zur Verbesserung der Erkennungsrate des Gesamtsystems. Im Rahmen dieser Untersuchungen wurden die Ergebnisse der beiden Erkenner in Bezug auf die erkannte Wortfolge als auch in Bezug auf die bei der Erkennung erfolgte zeitliche Segmentierung der Sprache gemäß der erkannten Wortfolge betrachtet. Die zeitlichen Abschnitte, bei denen sich abweichende Erkennungsergebnisse einstellen, werden dahingehend weiter untersucht, welcher Erkenner mit einer im Vergleich gesehenen, höheren relativen Wahrscheinlichkeit ein Ergebnis liefert. Eine Verbesserung der Erkennungsraten konnte im Rahmen von Erkennungsexperimenten mit gestörten und ungestörten Sprachdaten der Aurora-5 Datenbank aufgezeigt werden.

Hirsch, K.-W.

• Zur Effizienz von Schallschutzmaßnahmen mit Schirmen über größere Entfernungen
  D. Kühner und K.-W. Hirsch
[A]

Die Auslegung von Schallschutzmaßnahmen erfolgt in der Regel so, dass die lärmartspezifischen Prognoseverfahren in der betroffenen Lärmimmissionssituation gerade die Minderung ausrechnen, die zur Unterschreitung eines Immissionswertes hinreicht. Dies führt einerseits dazu, dass die Einfügungsdämmung von Schallschirmen in der ''ungünstigsten Betriebssituation'' für die ''günstigen Schallausbreitungssituation'' bestimmt wird. Das führt andererseits dazu, dass dann bei Schutzbereichen in größeren Entfernungen von der Quelle häufig keine Schirme vorgesehen werden, weil sie dort als ineffektiv gelten. Der Vortrag stellt zunächst eine Sicht auf die Schirmung, bei der die Einfügungsdämmung in Anhängigkeit vom Wetter und über große Entfernungen berechnet werden kann. Danach wird diskutiert, wie bei der Auslegung von Schallschutzmaßnahmen, die sowohl die Häufigkeit der Betriebssituation als auch die Häufigkeit der Wetterbedingungen berücksichtigt werden kann.

• Minderung der mittleren Lärmbelastung durch das Lärmmanagement auf Schießplätzen der Bundeswehr
  K.-W. Hirsch, J. Vogel, E. Braun, B. Wiedemann, M. Becker und F. Hammelmann
[A]

Das Lärmmanagement auf Schießplätzen der Bundeswehr ist grundsätzlich ein Regelsystem, das bei der täglichen Planung des Schießen durch organisatorische Maßnahmen darauf abzielt, dass in der benachbarten Wohnbebauung weder der Richtwert für den energieäquivalenten Dauerschallpegel eines Schießtages noch der Richtwert für das lauteste Einzelgeräuschpegel überschritten wird. Das Management erlaubt dabei 5% reale Überschreitungstage, die sich ergeben können, weil z.B. in seltenen Fällen das Wetter für einen Bereiche des Wohnumfeldes an einem dieser sogenannten Überschreitungstage besonders (un)günstige Schallausbreitungsbedingungen vorgelegen haben. Das Lärmmanagement stellt also eigentlich sicher, dass das 5er Perzentil des Pegels unterhalb des Richtwertes bleibt, wenn es 18 Überschreitungstage in dem einem Schießtag vorausgehenden gleitenden Jahr von 365 Tagen erlaubt. Der Vortrag stellt den sich tatsächlich einstellenden Zusammenhang des 5er Perzentiles des energieäquivalenten Dauerschallpegels für den Schießtag und den energieäquivalenten Langzeitmittelungspegel über ein Jahr vor und diskutiert die durch das Lärmmanagement erreichte Minderung der mittleren Lärmbelastung.

• Ein neues Verfahren zur Berechnung der Zusatzdämpfung durch Waldstücke in technischen Schallausbreitungsmodellen
  K.-W. Hirsch und F. Hammelmann
[A]

Lärmschutz bei Wäldern besteht - wenn man so will - aus dem Schallschutz, d.h. aus der tatsächlichen Minderung von Immissionspegeln, und aus einem natürlichen Sicht- und Staubschutz, d.h. aus einer Wirkung auf die Moderatoren der Lärmempfindung. Man kann folgern, dass ein Waldstück bei gleicher Pegelminderung gegenüber technischen Bauten des Schallschutzes zusätzlich Vorteile bietet. Dieser Aspekt macht den Lärmschutz durch ein Waldstück gerade dann attraktiv, wenn Lärmschutz in naturnaher Umgebung erforderlich wird. Dennoch wird die Lärmschutzfunktion von Wäldern bzw. Waldflächen im Rahmen einer Immissionsprognose nur selten berücksichtigt oder bei der Lärmminderungsplanung als Lärmschutzmaßnahme vorgeschlagen. Für die Berechnung der Pegelminderung, genauer der Zusatzdämpfung durch ein Waldstück, wird im Anhang A (informativ) der DIN ISO 9613 ein Verfahren vorgeschlagen, das neben anderen geometrischen Nebenbestimmungen auf die Durchdringung eines Kreisbogens mit dem Radius 5000 m von der Quelle zum Empfänger durch den Waldbestand abstellt. Ein Bewuchs ist dabei als Wald anzusehen, wenn ''es unmöglich ist, über eine kurze Strecke durch den Bewuchs hindurchzusehen''. Der Vortrag stellt ein Waldmodell vor, das diesen Ansatz so ersetzt, dass andere Krümmungsradien, eine Bewuchs-spezifische Durchgangsdämpfung, die Höhe des Waldbestandes und eine Folge von Waldstücken sachgerecht berücksichtigt werden können.

Hobracht, M.

• Auslegung eines Turbulenzgitters für die Untersuchung des Vorderkantenschalls an einem Tragflügelprofil
  M. Hobracht, E. Sarradj und T. Geyer
[A]

Der Umströmungslärm von Körpern und Profilen ist eine bedeutende Lärmquelle bei zahlreichen technischen Anwendungen, z.B. bei Luftfahrzeugen, Windrädern, Ventilatoren und im Automobilbereich. Dabei spielt insbesondere auch die Turbulenz in der Zuströmung eine wichtige Rolle. Der Einsatz von Turbulenzgittern ist eine Möglichkeit, solche Turbulenz mit bestimmten Eigenschaften für experimentelle Untersuchungen zu erzeugen. Für die Auslegung solcher Gitter gibt es bereits verschiedene Studien, wie zum Beispiel die von ROACH (1987).

Im Windkanal der BTU Cottbus wurden verschiedene Gitter zum einen hinsichtlich ihrer Turbulenzeigenschaften und zum anderen hinsichtlich der dadurch hervorgerufenen Vorderkantenschallerzeugung an einem SD7003 - Tragflügelprofil analysiert. Dabei wurden die charakteristischen Turbulenzgrößen wie Strömungsgeschwindigkeit, Turbulenzgrad und turbulente Längenskala anhand von Hitzdrahtmessungen ermittelt und mit den von ROACH publizierten Ergebnissen verglichen. Als besonders günstig hinsichtlich hoher Turbulenzgrade stellten sich von den insgesamt zwölf untersuchten Gittern zwei Rechtecklochgitter mit relativ kleinen Maschenweiten (12 und 14 mm) bei derselben Lochgröße (10 mm) heraus. Mit diesen Gittern wurden zum Nachweis des Vorderkantenschalls Mikrofonarraymessungen durchgeführt. Ein wesentlicher Grund für die Verwendung eines Mikrofonarrays ist die notwendige örtliche Trennung der Schallquellen. Da die Gitter ein Eigengeräusch erzeugen, gilt es, dieses von dem entstehenden Vorderkantengeräusch zu unterscheiden. Zusätzlich wird eine Abschätzung des dominanten Frequenzbereiches präsentiert.

Hochlenert, D.

• Quietschen bei Kfz-Scheibenbremsen – Ursache und Abhilfemöglichkeiten
  U. von Wagner und D. Hochlenert
[A]

Scheibenbremsen bei Kraftfahrzeugen sind weitgehend ausgereifte technische Systeme, welche mit geringen Kosten in der Regel ihre Kernaufgabe - das Fahrzeug zu verzögern - sicher erfüllen. Problematisch sind bei diesen Bremsen verschiedene Geräuschphänomene, wobei hier an erster Stelle das hochfrequente Bremsenquietschen zu nennen ist. Dieses beeinflusst zwar in aller Regel nicht die Bremswirkung, wird aber von vielen Kunden als Mangel angesehen und führt zu hohen Kosten im Zuge von Reklamationen und Gewährleistungen. Der Vortrag gibt zunächst eine Einführung in die Problematik und zeigt den Entstehungsmechanismus des Bremsenquietschens an mathematisch-mechanischen Modellen. Anhand von Modellüberlegungen und Messergebnissen werden dann verschiedene Defizite herkömmlicher Verfahren zur Untersuchung und Beschreibung dieses Problems identifiziert und Lösungsmöglichkeiten diskutiert. Der Vortrag soll eine breite Einführung in die Problematik und die aktuellen Handlungsfelder geben.

Höhn, B.-R.

• Schadensdiagnose an Zahnradprüfständen
  B.-R. Höhn, K. Stahl, M. Otto, M. Heider und J. Bihr
[A]

Zahnflankenschäden können als Dauerschäden der leistungsübertragenden Zahnräder in Getrieben auftreten. Die Belastbarkeit der Zahnräder ist abhängig von eingesetzter Geometrie, dem Werkstoff und dem verwendeten Schmierstoff. An der Forschungsstelle für Zahnräder und Getriebebau werden an zahlreichen Standardprüfständen Tragfähigkeitsversuche zu diesen Einflussparametern durchgeführt. Die Schadenserkennung erfolgt standardmäßig durch Sichtprüfung der Zahnräder. Zur präziseren Bestimmung des Zeitpunkts des Schadenseintritts werden seit einiger Zeit testweise Systeme zur Schwingungsüberwachung und darauf basierender Schadenserkennung eingesetzt. An der FZG liegt durch die zahlreichen fortlaufend durchgeführten Versuche eine breite praktische Datenbasis vor. Zudem liegt am Lehrstuhl breites Know-How in der Auslegung und Berechnung von Zahnrädern vor, das auch zur Schadenserkennung angewendet werden kann.

Hoeldtke, K.

• He is a talkative person. Does personality affect talking and interaction behaviour of telephone conversation tests?
  K. Hoeldtke und A. Raake
[A]

In this contribution we consider the impact of participants' personality on their talk and interacting behaviour in telephone conversation tests. For this purpose we first assessed the extroversion of each person of conversation partners. According to their scores obtained through self-assessment on the corresponding scale of the NEO-FFI (NEO-Five-Factor-Inventory) subjects were classified regarding their expected interactivity behaviour. Conversation tests comprising three kinds of scenarios were then conducted with all subject pairs. From the recordings, speech patterns were extracted and state probabilities, mean sojourn times and turn rates were calculated. The results give insight into how extroversion manifests itself in the conversation measurements. Based on the findings we answer the question whether it is necessary to define participants' personality for telephone conversation tests.

Höller, C.

• Inverse Methods for Estimating Blocked Forces of a Structure-Borne Sound Source on a Reception Plate
  C. Höller und B.M. Gibbs
[A]

The principal aim of a current research project at the University of Liverpool is to develop laboratory equipment and measurement procedures for the indirect measurement of operational forces (and possibly moments) between a structure-borne sound source and a 20mm aluminium reception plate. For the most common case of a high-mobility source situation, these correspond to the blocked forces (and moments). The contact forces are obtained from operational velocity responses at remote positions, using inverse methods. The transfer mobility matrix, to be inverted for the force determination, is calculated using products of beam functions and a modal summation approach. The selection of appropriate sensor locations and the condition of the mobility matrix can influence the accuracy of the inverse force determination significantly. Therefore, methods are considered to find the best possible combination of remote positions, and regularization techniques are considered to improve the accuracy of the matrix inversion. The paper will present details on these key issues as well as preliminary results.

Hoever, C.

• Waveguide-Finite-Element basierte Parameterstudie zum Rollwiderstand von PKW-Reifen
  C. Hoever, P. Sabiniarz und W. Kropp
[A]

Geringer Rollwiderstand und niedriger Geräuschpegel sind zwei Eigenschaften, die bei einem PKW-Reifen oftmals als in einem Spannungsfeld zueinander stehend angesehen werden. Gleichzeitig werden zukünftig durch legislative Änderungen in beiden Bereichen erhöhte Anforderungen an Reifen gestellt werden.

In Anbetracht der Tatsache, dass es in der Literatur wenig bis keine detaillierten Informationen über den Zusammenhang zwischen Rollwiderstand und akustischem Verhalten von PKW-Reifen gibt, erscheint eine eingehende Untersuchung mit dem Ziel des besseren Verständnisses dieser Thematik erstrebenswert.

In einem ersten Schritt wird dazu ein Waveguide-Finite-Element-Modell (WFEM) eines PKW-Reifens mit einem nicht-linearen quasi-3D Kontaktmodell zur Berechnung der Kontaktkräfte zwischen Reifen und Straßenoberfläche kombiniert. Daraus kann eine detaillierte Aussage über die Reifenvibrationen getroffen werden. In einem weiteren Schritt wird über die potentielle Energie und die Dämpfungseigenschaften der Rollwiderstand des Reifens in Form von dissipierter Leistung berechnen. Dabei können detaillierte Aussagen über die Dissipationsverteilung in verschiedenen Frequenzbereichen, Wellenordnungen oder Teilen des Reifens getroffen werden.

Mittels einer Parameterstudie wird untersucht, wie der Rollwiderstand durch Materialeigenschaften oder konstruktive Merkmale des Reifens beeinflusst wird.

Hoffmann, R.

• Zur Entwicklung des Vocoders in Deutschland
  R. Hoffmann
[A]

In den 1920/30er Jahren wurden die Probleme deutlich, die bei der Sprachübertragung aus dem Konflikt zwischen Sprachbandbreite und verfügbarer Übertragungsbandbreite z. B. bei Fernmeldekabeln entstanden. Eine der vorgeschlagenen Lösungen bestand in der parallelen Übertragung des Signals in einzelnen Frequenzbändern, die in den USA durch H. Dudley realisiert wurde. Dieses Gerät, das Dudley als VOCODER bezeichnete, ist berühmt geworden. Weniger bekannt ist, dass entsprechende Arbeiten auch in Europa stattgefunden haben. So ist das Verfahren in Deutschland wesentlich eher als in den USA patentiert worden. Leider ist es sehr schwierig, über die frühen europäischen und insbesondere deutschen Vocoder belastbare Informationen zu erhalten, da von einer Ausnahme abgesehen die Geräte gegenständlich nicht erhalten sind und die Aktenlage in den meisten Fällen sehr schlecht ist. Im vorliegenden Beitrag wird der aktuelle Stand der Recherchearbeiten vorgestellt, auch in der Hoffnung, dass das Auftauchen weiterer Hinweise angeregt wird. Schließlich verdient der Vocoder unser Interesse, weniger als Fossil der Übertragungstechnik, als vielmehr als Ausgangspunkt für die Entwicklung der gesamten parametrischen Sprachsynthese.

• Akustische Mustererkennung
  C. Tschöpe, M. Wolff und R. Hoffmann
[A]

Die Untersuchung und Interpretation akustischer Signale ist ein Problem, das in vielen Anwendungen anfällt. Auch wenn die Aufgabenstellungen unterschiedlich sind, können sie in ihrem Kerngedanken zusammengefasst werden: Es wird gewünscht, aus bekannten Objekten Klassen zu bilden und unbekannte Objekte den bestehenden Klassen zuzuordnen. Wir gehen davon aus, dass den akustischen Signalen eine Struktur unterliegt. Diese Struktur enthält räumliche und zeitliche Informationen in Form sogenannter akustischer Ereignisse. Das bedeutet, dass einerseits das Ereignis selbst, andererseits auch die Ereignisfolge von Bedeutung ist. Vergleichbar ist diese Betrachtungsweise mit einer Partitur, wo die Noten an sich, aber auch die Notenfolge die Musik charakterisieren. Wenn es gelingt, die Signalstruktur (automatisch) zu erkennen, ist eine (automatische) Interpretation möglich. Dieser Prozess der Entscheidungsfindung wird mit Folgenklassifikatoren (u. a. mit Hidden-Markov-Modellen - HMM) durchgeführt. Wir möchten in unserem Beitrag das Verfahren erläutern und mit Hilfe zahlreicher Beispiele die breite Anwendungspalette veranschaulichen.

Hofmann, M.

• Getriebeakustikentwicklung des Mercedes-Benz SLS AMG
  M. Lauer und M. Hofmann
[A]

Hoge, K.

• Zur Unsicherheit von akustischen Parametern in geometrischen Simulationsverfahren
  M. Rescheleit, S. Lippert, K. Hoge und O. von Estorff
[A]

Zur akustischen Raumsimulation werden, insbesondere im hohen Frequenzbereich, häufig geometrische Verfahren verwendet, die auf einer rein energetischen Betrachtung des Schalls unter Vernachlässigung von Welleneffekten beruhen. Für die Genauigkeit der Simulationsergebnisse stellen die Materialparameter einen wichtigen Einflussfaktor dar. Einer der wichtigsten Eingangsparameter ist der Absorptionsgrad. Unter der Voraussetzung, dass ein annähernd diffuses Schallfeld vorliegt, wird für diesen meist ein über alle Einfallsrichtungen gemittelter Wert angenommen, der z.B. mit Hilfe der Sabineschen Formel aus Hallraummessungen bestimmt werden kann. Für eine Raumsituation, in der die Richtungsverteilung des einfallenden Schalls deutlich von der eines Diffusfeldes abweicht, können die gemittelten Werte jedoch zu Fehlern führen. Auch sind andere Messverfahren, etwa das Impedanzrohr, verfügbar, die kein diffuses Feld erzeugen.

Der vorliegende Beitrag beschäftigt sich mit dem Vergleich von Absorptionsgraden, die aus Messungen im Hallraum sowie im Impedanzrohr ermittelt wurden. Außerdem werden Möglichkeiten zur Verbesserung des Simulationsmodells, etwa die Verwendung von Impedanzen statt Absorptionsgraden, diskutiert. Eine differenziertere Bewertung der aus Messfehlern resultierenden Ungenauigkeiten kann über die Behandlung der Simulationsparameter als unsichere Größen erreicht werden. Auf diese Weise lassen sich statt scharfer Eingangsdaten Intervalle oder stochastische Verteilungen verwenden. Das Simulationsmodell ermittelt dann anstelle eines scheinbar exakten Ergebnisses ein Intervall, innerhalb dessen das korrekte Ergebnis erwartet werden kann.

• Validierung eines Ray-Tracing-Modells zur Simulation der Akustik in Flugzeugkabinen
  K. Hoge, M. Rescheleit und O. von Estorff
[A]

Zu einem hohen Komfort für Passagiere und Flugpersonal gehört, gerade bei längeren Flügen, auch eine ruhige Atmosphäre. Nur so wird die Reisezeit gleichzeitig zu einer Erholungsphase oder kann als Arbeitszeit genutzt werden.

Mögliche Maßnahmen zur akustischen Optimierung sollen aus wirtschaftlichen Gründen möglichst gewichtsneutral realisiert werden. So spielt neben der akustischen Dämmung der Primärstruktur vor allem eine geschickte Auswahl und Platzierung der in der Einrichtung der Kabine verwendeten Materialien eine Rolle.

In dem vorliegenden Beitrag werden die Ergebnisse eines modifiziertes Ray-Tracing Verfahrens zur Simulation der Flugzeugkabinenakustik vorgestellt. Das Modell berücksichtigt die Kabinen Oberflächen, mit deren entsprechenden akustischen Eigenschaften.

Die Simulationsergebnisse wurden in mehreren Schritten validiert. Zuerst galt es die Ergebnisse mit Messungen in einem für das Modell vorteilhaften Schallfeld und einer einfachen Raumgeometrie zu vergleichen. Es folgten Abgleiche mit immer komplexer werdenden Geometrien und höherer Absorption sowie komplexerem Schallfeld. Schließlich wurde ein Vergleich mit Messungen in verschiedenen Flugzeugkabinen durchgeführt. Auf diese Weise wurden Rückschlüsse auf Unsicherheiten in Bezug auf Eingangsparameter, Schallfeldsituation und Frequenzbereich in der Simulation ermöglicht.

Hohmann, V.

• Modellierung der Sprachverständlichkeit bei Versorgung mit einem Cochlea Implantat in Abhängigkeit von der Taubheitsdauer
  S. Fredelake, B. Kollmeier und V. Hohmann
[A]

Nach Versorgung mit einem Cochlea Implantat (CI) lässt sich eine große Variabilität in der Sprachwahrnehmung beobachten. Während einige CI-Träger beim Oldenburger Satztest Sprachverständlichkeitsschwellen erreichen, die sich geringfügig von den Schwellen für Normalhörende unterscheiden, brauchen andere CI-Träger für die gleiche Sprachverständlichkeit deutliche höhere Sprachpegel. Als eine Ursache für diese Unterschiede werden pathologische Veränderungen des auditorischen Nervensystems in Abhängigkeit von der Taubheitsdauer vermutet, jedoch fehlen quantitative Modellvorstellungen zum Zusammenhang zwischen Parametern der auditorischen Verarbeitung und der Sprachwahrnehmung mit CIs. Deshalb wurde ein Modell des elektrisch stimulierten Hörnervs implementiert und durch systematische Variation der Modellparameter ihr Einfluss auf die modellierte Sprachverständlichkeit untersucht. Das Modell besteht aus einer Population von Nervenzellen, die nach Stimulation durch ein simuliertes CI, Aktionspotentiale in Abhängigkeit von der zeitlichen und räumlichen Anregung produzieren. Diese Aktionspotentiale werden auf einer zentralen Verarbeitungsstufe zu einer internen Repräsentation weiterverarbeitet, die zur Vorhersage der Sprachverständlichkeit mit CIs dient. Durch Reduktion der Anzahl der auditorischen Nervenzellen zusammen mit einer Verbreiterung der Stromausbreitungsfunktion wird die modellierte Sprachverständlichkeit erheblich verschlechtert. Eine physiologisch sinnvolle Variation der Parameter führte zu einem Bereich an Sprachverständlichkeitsschwellen, wie er in einer großen Gruppe von CI-Trägern beobachtet wurde. Möglichkeiten zur Anpassung des Modells für die Vorhersage des individuellen Versorgungserfolges mit CIs werden diskutiert.

• Performance comparison of binaural beamforming and MWF-based noise reduction algorithms for hearing aids
  D. Marquardt, V. Hohmann und S. Doclo
[A]

Noise reduction algorithms in hearing aids are crucial to improve speech understanding in background noise for hearing-impaired persons. For binaural hearing aids multi-microphone algorithms, exploiting signals from both the left and right hearing aid, are considered to be promising techniques for noise reduction. In addition to reducing noise and avoiding speech distortion, another important objective of a binaural algorithm is to preserve the binaural cues of the speech and the residual noise, which are perceptually important for spatial impression and speech intelligibility. By solving different cost functions two main categories of binaural multi-microphone noise reduction algorithms can be derived: beamforming and multi-channel Wiener filtering (MWF) based techniques. Whereas beamformers require prior knowledge about the location of the target speech source, MWF-based techniques rely on a robust voice activity detection (VAD), classifying frames as speech-and-noise or noise-only frames. In this paper the performance of two binaural noise reduction algorithms, namely a Generalised Sidelobe Canceller beamformer with binaural postfilter and a binaural MWF-based technique, are compared using objective measures (such as SNR improvement) as well as subjective measures (such as speech reception threshold, listening effort scaling and preference rating).

• Entmaskierung durch binaurale und harmonische Signalmerkmale von Tonkomplexen
  M. Klein-Hennig, M. Dietz und V. Hohmann
[A]

Aus einem Tonkomplex lassen sich einzelne Komponenten nur schwer heraushören, da sie zusammen mit den anderen Komponenten des Tonkomplexes zu einem auditorischen Objekt gruppiert werden. Eine verstimmte Komponente, die keine Vielfache der Grundfrequenz des Komplexes ist, ist salienter, da keine Gruppierung mit dem Tonkomplex stattfindet. Ihre Detektionsschwelle ist niedriger als die einer unverstimmten harmonischen Komponente. Dieser Pegelunterschied in der Detektionsschwelle kann als MMLD (engl. Mistuning Masking Level Difference) bezeichnet werden. Desweiteren lässt sich die Salienz einer einzelnen Komponente durch das Aufprägen eines interauralen Phasenunterschieds (IPD) erreichen. Die zusätzliche binaurale Information führt ebenfalls zu einer Entmaskierung der Komponente. Dieser Schwellenunterschied wird als BMLD (engl. Binaural Masking Level Difference) bezeichnet. In dieser Studie wurden MMLD und BMLD von spektral aufgelösten Komponenten miteinander kombiniert, um eine gegenseitige Beeinflussung zu untersuchen. Die Ergebnisse werden in Hinblick auf aktuelle Modelle und Theorien der binauralen Verarbeitung diskutiert.

• Einfluss von Modulationstiefe und Einhüllendenform auf die Wahrnehmung interauraler Zeitdifferenzen
  T. Wendt, M. Dietz, S. Ewert, B. Laback und V. Hohmann
[A]

Bei der Lateralisation akustischer Stimuli spielen interaurale Zeitdifferenzen (ITD) zwischen den an beiden Ohren anliegenden Signalen eine entscheidende Rolle. Dabei hängt die gerade wahrnehmbare ITD (engl.: just noticeable difference, JND) bei Trägerfrequenzen oberhalb von 1500 Hz entscheidend von der Form der Einhüllenden ab. In zwei unabhängigen Studien testeten Klein-Hennig et al. (Fortschritte der Akustik - NAG/DAGA 2009, 1119-1121) sowie Laback et al. (International Symposium on Auditory and Audiological Research - ISAAR 2009, in press) kürzlich durch unabhängige Variation der Einhüllendenparameter Pausenzeit und Flankensteilheit deren isolierten Einfluss auf die JND. Die Ergebnisse der Studien sind in einigen Punkten identisch, in anderen gibt es jedoch voneinander abweichende Ergebnisse. Diese Vergleichsstudie beleuchtet, inwieweit die unterschiedlichen Flankenformen sowie die unterschiedlichen Trägerfrequenzen die abweichenden Ergebnisse der beiden Studien erklären. Als ein Ergebnis ergibt sich ein neues Maß für die Pausenzeit, mit dem sich diesbezügliche Unterschiede erklären lassen. Desweiteren wird der Einfluss von Anstiegsflankenform, Modulationstiefe und Trägerfrequenz auf die JND im Detail erläutert.

Hoislbauer, H.

• Schallabstrahlung von Straßen-Tunnelportalen
  H. Hoislbauer und G. Strohmayer
[A]

Zum Thema Schallabstrahlung von Tunnelportalen wurde eine Studie im Auftrag der ASFINAG durchgeführt, welche - sowohl auf der Grundlage von Messungen an realen Tunnelportalen als auch durch Erstellung eines Rechenmodells mit dessen Emissionsansätzen - einen Bezug zur RVS 04.02.11, ''Lärmschutz'' herstellt.

Es wird ein Überblick über den Inhalt der Studie gegeben. Auf der Grundlage von Messergebenissen an realen Tunnelportalen wurde ein Rechenmodell entwickelt, welches die Schallabstrahlung von Tunnelportalen in Abhängigkeit verschiedener Einflussparameter, wie Größe, Form, Portalausgestaltung etc. beschreibt. Die Grundzüge bzw. Erkenntnisse aus dem Modell werden kurz umrissen. Weiters wird eine Methodik angegeben, wie die Erkenntnisse der Studie in Programmen für Schallausbreitungsprognosen in der Praxis angewendet werden können. Diese Methodik bildet gleichzeitig die Grundlage für eine Berücksichtigung der gewonnenen Erkenntnisse in einer Erweiterung der Berechnungen betreffend die Schallabstrahlung von Tunnelportalen in Anlehnung an die RVS 04.02.11.

Holewa, A.

• Actuator-generated sound in flow ducts simulated with the CFD solver linearTRACE
  A. Holewa, C. Frey, S. Guerin und U. Tapken
[A]

LinearTRACE is the linearized version of TRACE, the DLR CFD solver for turbomachinery flow problems. Contrary to TRACE which works in the time domain, linearTRACE is a frequency-domain solver. The linearizing offers the possibility to significantly reduce simulation time.

The present work studies the ability of linearTRACE to simulate the behavior of actuators aiming at exciting sound in annulus ducts with flow. The actuators are mounted either at the duct wall or on the surface of simplified stator vanes. In both cases the actuators are simulated by harmonically vibrating surfaces.

The comparison of the numerical simulations against some analytical solutions validates the excitation of the correct azimuthal and radial mode orders but also indicates that the source type differs from simple monopoles and dipoles in terms of the amplitude ratio of modes propagating upstream and downstream.

Hollosi, D.

• A hierarchical approach to content-based classification of environmental sounds using a predefined taxonomy
  S. Kortlang, J. Schröder, D. Hollosi, J. Anemüller und B. Kollmeier
[A]

Hierarchical classification schemes (in contrast to the flat or direct approach) usually assume a classification problem to be separable into smaller, independent and in general easier-to-solve tasks.

Motivated by their success in the field of automatic music genre classification and document classification, a hierarchical approach for content-based classification of environmental sounds with a predefined, tree-structured taxonomy is presented in this paper. The environmental sounds are separated into continuos sounds, impacts and harmonic sounds (such as vocalizations or signals). For each node in the tree, an individual gaussian classifier (GMM) is developed and trained with node-specific features. The features for each node and tree level are selected in such a way that the overall error-rate is minimzed.

A first comparison between the classification rates of the hierarchical and the direct approach is made. The results allow an assessment of the usability and limitations of such a system also for other classification scenarios.

• Speech Activity Detection for Activity Monitoring using an Embedded Platform
  S. Wilksen, S. Goetze, D. Hollosi, J.-E. Appell und J. Bitzer
[A]

The discrimination of speech signals against other signals is needed in different scenarios like hands-free communication systems, hearing aids, speech input systems or acoustic monitoring systems. For the latter one ethical issues like privacy protection usually are very important. In particular, speech passages in audio recordings need to be removed instantaneously in a preprocessing stage such that contextual information cannot be accessed at any point of time. Therefore, speech needs to be accurately detected in an audio signal in real-time with a minimum computational delay, without compromising the results for the desired event signals

Motivated by the successful utilization of voice activity detection (VAD) algorithms in information technology, this paper investigates their suitability and performance in monitoring applications under realistic acoustic conditions. We implemented several suitable VAD algorithms on an embedded platform. This was done to evaluate the algorithms according to their CPU and memory consumption and to allow the development of a compact, ambient and economically efficient electronic device.

• Speech / Non-Speech Discrimination for Acoustic Monitoring Considering Privacy Issues
  R. Rehr, S. Goetze, D. Hollosi, J.-E. Appell und J. Bitzer
[A]

A reliable decision if acoustic signals contain speech utterances is important in various signal processing problems, such as noise reduction or acoustic monitoring e.g. in the context of ambient assisted living (AAL) where technical systems are used to unobtrusively support older persons in their daily life. Examples for such systems range from acoustic monitoring of activities of daily living (ADL) to automatic fall detection. Here, ethical issues like privacy protection have to be considered such as deleting contextual information like speech utterance from the data stream.

The goal of this contribution is to find an algorithm, which can safely differentiate between speech and noise events. Since many voice activity detection (VAD) methods often only exploit a single feature within a specialized algorithm, they might be unable to discriminate such events and will erroneously classify all events as speech. Therefore, an approach introduced by Shafiee et al., who used machine learning (ML) based algorithms, is used. We compared the discrimination power of several recently published features. Afterwards the best features are selected and used within an ML framework. The performance of the developed algorithm is compared against various VAD approaches allowing us to present preliminary results of the first experiments.

Holstein, P.

• Synthese von Mikrofon-Richtcharakteristiken
  M. Domke, H.-P. Schade und P. Holstein
[A]

Zur Aufnahme von Schallquellen werden normalerweise Mikrofone eingesetzt, deren Richtverhalten der Form der Standard-Richtcharakteristiken wie Kugel, Breitniere, Niere, Superniere, Hyperniere oder Acht entspricht. Diese Richtcharakteristiken werden häufig mit einem möglichst frequenzunabhängigen Verlauf realisiert. Im Vortrag werden Mikrofone behandelt, bei denen mehrere Kapseln in unterschiedlichen Anordnungen mit jeweils individueller Richtcharakteristik und nachgeschalteter digitaler Signalverarbeitung eingesetzt werden. Damit ist die Erzeugung von Richtcharakteristiken möglich, deren Form über die der Standard-Richtcharakteristiken hinausgeht, und die auch applikationsspezifisch angepasst werden können. Darüber hinaus wird durch die mögliche Realisierung beliebiger frequenzabhängiger Verläufe der Richtcharakteristik auch die frequenzabhängige Beeinflussung der Räumlichkeit des aufzunehmenden Schallsignals möglich.

• Möglichkeiten der Maschinendiagnose mit Ultraschall
  P. Holstein, D. Surek, A. Tharandt, H.-J. Münch und S. Gramstat
[A]

Methoden der Technischen Akustik bilden ein wesentliches Gerüst der modernen Maschinendiagnose. In den letzten Jahren wurden die Messmethoden u. a. dadurch verbessert, dass eine größere Zahl von Sensoren (Messkanälen) simultan verwendet werden kann und eine größere Rechenleistung - auch in Echtzeit - zur Verfügung steht. Dabei werden Frequenzen im hörbaren Bereich (betriebsbedingte Anregungen und modale Schwingungen) angeregt und interpretiert. Es treten jedoch auch höhere Frequenzen auf, die durch verschieden Prozesse angeregt werden. Dabei können Vorgänge wie Reibung in Lagern, Kavitation, strömungsbedingte Turbulenzen, innere Materialreibungen, Reibungen an Kontaktstellen von Konstruktionen und Mikrorisse Schallemissionen ervorrufen, die bis in den Bereich von einigen Hundert kHz reichen. Diese Vorgänge haben in der Regel stochastischen Charakter. Im Beitrag wird an Beispielen dargestellt, dass die Diagnose bei höheren akustischen Frequenzen eine wertvolle Ergänzung der Technischen Diagnose darstellen kann und für spezielle Fragestellungen komplementäre Ergebnisse liefert. Es wird auch gezeigt, dass die Sensorik zur simultanen Erfassung nieder- und hochfrequenter Schwingungen geeignet ist.

Holsteyns, F.L.

• Messung von akustisch induzierten Strömungen mit und ohne Kavitation
  T. Nowak, A. Thiemann, F.L. Holsteyns, A. Lippert und R. Mettin
[A]

Akustische Strömungen (''Quartzwind'') sind seit vielen Jahren bekannt und untersucht. Sie werden verursacht durch Verluste im durchstrahlten Fluid und spielen u.a. eine Rolle bei der Bewegung von Blasen in Kavitationsblasenfeldern und bei der Ultraschallreinigung. Zum Untersuchen dieser Strömungen nutzen wir einen speziellen Fluoreszenzmikroskopaufbau, mit dem es möglich ist, sub-Mikrometer Tracer-Partikel und Blasenstrukturen gleichzeitig zu beobachten. Wir zeigen Aufnahmen von akustischen Strömungen mit und ohne Kavitation bis hin zu sehr hohen Ultraschallfrequenzen. Der Einfluss der auftretenden Kavitationsblasen auf die Strömung durch erhöhte Schallabsorption und -streuung sowie durch Blasentranslation (''quasi-akustische Strömung'') steht dabei im Mittelpunkt des Interesses.

Holube, I.

• Modellbasiertes Anpassverfahren für hörunterstützende Technologien in Audiogeräten
  S. Nitzschner, D. Schneider, T. Rohdenburg und I. Holube
[A]

Die statistische Auswertung von Audiogrammen von Menschen mit Schwerhörigkeit zeigt, dass etwa 85% der Audiogramme durch zwei typische Verläufe charakterisiert werden können: zu hohen Frequenzen zunehmender Hörverlust (ca. 70%) und flacher Hörverlust (ca. 15%). Nur etwa 20% dieser Gruppe sind mit einem Hörgerät versorgt, obwohl 60-70% von hörunterstützenden Technologien (wie z.B. Dynamikkompression und frequenzabhängige Verstärkung) profitieren würden. Ziel der Integration dieser Technologien in Audiogeräte (TV, Radio, MP3-Player) ist es, insbesondere die bisher unversorgten leicht- bis mittelgradig Schwerhörenden bei der Nutzung dieser Geräte zu unterstützen. Eine Anpassung der Algorithmen-Parameter an die individuelle Hörwahrnehmung sollte nach Möglichkeit ohne professionelle Unterstützung vom Nutzer selbst vorgenommen werden können. Hierzu sollen in dieser Arbeit modellbasierte Verfahren entwickelt und evaluiert werden, die eine Höranpassung basierend auf einer geeigneten Parametrisierung typischer Audiogramme ermöglichen. In einer ersten Untersuchung soll überprüft werden, inwieweit Normalhörende in der Lage sind, sich selbst einen simulierten Hörverlust zu kompensieren. Hierzu werden verschiedene psychoakustische Hörtests zur Bewertung der Sprachverständlichkeit und der subjektiven Klangqualität durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Studie werden in diesem Beitrag vorgestellt.

• Kontinuierliche Messung und Vorhersage von Höranstrengung
  H. Schepker, J. Rennies, I. Holube und B. Kollmeier
[A]

In Video- und Telefonkonferenzen ist die mühelose Sprachkommunikation eine wichtige Voraussetzung. Ziel von Signalverarbeitungsalgorithmen ist es dabei, das Signal mit einer so hohen Qualität zu präsentieren, dass mit möglichst geringer Anstrengung der Sprache des Gegenübers gefolgt werden kann. Da die Sprache jedoch oftmals durch zeitlich veränderliche Hintergrundgeräusche überlagert ist oder sich der Sprecher relativ zum Mikrofon bewegt, ändert sich die Höranstrengung beim Empfänger kontinuierlich. Um die Höranstrengung in solchen Situationen vorhersagen zu können, wurde ein System entwickelt, welches aus einem einkanaligen gestörten Sprachsignal die Höranstrengung schätzt. Das System besteht im Wesentlichen aus einer Kombination von einkanaliger Voice-Activity-Detection und Störgeräuschschätzung sowie einem bandbasierten Sprachverständlichkeitsmodell. In diesem Beitrag werden die Vorhersagen des Systems mit subjektiven Messungen verglichen. In der Messung beurteilten normalhörende Probanden die Höranstrengung kontinuierlich basierend auf einer 13-stufigen Skala. Die Messung wurde bei fünf verschiedenen Signal-Rausch-Abständen für zwei stationäre Störsignale durchgeführt, wobei sich der Signal-Rausch-Abstand zufällig über die Zeit änderte. Um eine mögliche Adaptation des Menschen an ein stationäres Störgeräusch zu untersuchen, wurden sowohl sprunghafte als auch langsame Änderungen des Signal-Rausch-Abstandes verwendet. Weiterhin wurde untersucht, ob der Einsatz von Störgeräuschreduktionsalgorithmen einen ähnlichen Einfluss auf die Vorhersage der Höranstrengung hat, wie es in der Literatur für subjektiv wahrgenommene Höranstrengung gezeigt wurde.

Homm, A.

• Internationale Aktivitäten im Hinblick auf die Reduzierung der Wasserschallabstrahlung von Handelsschiffen
  A. Homm
[A]

Messungen des Umgebungsgeräusches in den Weltmeeren haben gezeigt, dass durch den massiven Anstieg des Schiffsverkehrs in den vergangenen Jahrzehnten auch der Pegel des Hintergrundgeräusches stark angestiegen ist. Wegen der besonderen Ausbreitungsbedingungen gilt dies nicht nur entlang der vielbefahrenen Schifffahrtsrouten sondern generell. Diese Entwicklung bleibt nicht ohne Folgen für die Meeresfauna, insbesondere Säuger, die häufig auf akustische Unterwasserkommunikation angewiesen sind. Vor diesem Hintergrund haben Umweltverbände eine Initiative im ''Marine Environment Protection Committee'' (MEPC) der IMO (International Maritime Organization) gestartet, um langfristig die Schallabstrahlung ziviler Schiffe zu reduzieren. Notwendige Voraussetzung für Aktivitäten in dieser Richtung ist jedoch zunächst ein allgemein anerkannter Standard (Norm) zur reproduzierbaren Vermessung der Wasserschallabstrahlung von zivilen Schiffen. Bisher existieren Anlagen hierzu nur im militärischen Bereich, die letztlich zwar auch für Sonderschiffe, wie Forschungsschiffe oder Fischereiforschungsschiffe genutzt werden, für den Großteil anderer ziviler Fahrzeuge jedoch nicht geeignet sind. Innerhalb der ISO (International Organization for Standardization) wurde deshalb eine Arbeitsgruppe WG 6 (Protecting marine ecosystem from underwater irradiated noise) unter dem TC 8 (Ships and marine technology), SC 2 (Marine environment protection) etabliert, die verbindliche Normen zur Vermessung der Wasserschallabstrahlung von Schiffen erarbeiten soll. Im Vortrag soll über die Entwicklung und den aktuellen Stand der Verhandlungen berichtet werden.

Hoock, H.

• Untersuchungen zur Geräuschentwicklung von Volksfesten
  G. Krump, H. Hoock und B. Winterer
[A]

Die Geräuschentwicklung von Volksfesten hat sehr vielfältige Ursachen. Als Schallquellen sind in erster Linie Fahr- und Betriebsgeräusche von Schaustellerattraktionen, elektroakustisch verstärkte Musikwiedergaben und Sprachdurchsagen, Warnsignale, menschliche Lautäußerungen sowie der Festzeltbetrieb auszumachen. Um Hinweise für die Lärmimmissionsbelastungen in der Nachbarschaft zu erhalten, wurden umfangreiche Schallpegelmessungen an drei verschiedenen Volksfesten in Bayern durchgeführt. Hierbei wurden die Schallemissionen bei Rundgängen auf dem Veranstaltungsgelände ermittelt, die Innenpegel in Festzelten erfasst und gleichzeitig Immissionspegel an verschiedenen Positionen im Umfeld der Volksfeste gemessen. In Pegel-Zeit-Diagrammen werden Emissions- und Immissionspegel zeitsynchron dargestellt, um Aussagen über die Zusammenhänge der Geräuschsituationen inner- und außerhalb der Volksfestplätze treffen zu können. Abschließend werden die Möglichkeiten und Grenzen von Prognoseberechnungen zur Simulation der Lärmbelastungen im Umfeld von Volksfesten untersucht und beurteilt.

Horn, P.

• Untersuchungen zur Lärmentstehung und -abstrahlung von Lüftungsanlagen
  P. Horn, S. Kniesburges, J. Grabinger, S. Becker und R. Lerch
[A]

Lüftungsanlagen finden heute nicht nur in technischen Anlagen, sondern auch im Wohnbereich und damit in Bereichen von Ruhezonen Anwendung. Dadurch rücken neben den Leistungsdaten für die Belüftung zunehmend die Geräuschemissionen in den Vordergrund. Diese können nicht nur lästig, sondern unter Umständen sogar gesundheitsschädlich sein. Das diesem Beitrag zu Grunde liegende Projekt beschäftigt sich daher mit der Reduzierung der Lärmemissionen von Lüftungsanlagen als Teil des Forschungsverbundes ''`Lärmminderung von technischen Anlagen - FORLärm'''.

Ziel dieses Beitrags ist es, die Ausbreitung von Körperschall in Lüftungsanlagen und die daraus resultierende Abstrahlung von Luftschall zu untersuchen. Hierzu wird eine Modellanlage aufgebaut, die einfache Grundelemente von realen Lüftungsanlagen enthält. In diesen Anlagen stellt in der Regel ein Lüfter die Körperschallquelle dar. Um jedoch Störeinflüsse durch den aeroakustisch generierten Lärm zu vermeiden, dient im Modell ein Schwingungserreger als Körperschallquelle. Die Ausbreitung des Körperschalls wird mit einem Laser-Scanning-Vibrometer untersucht. Die Messungen zur Schallabstrahlung werden in einem Akustikmessraum durchgeführt. Neben den experimentellen Betrachtungen erfolgt auch eine numerische Berechnung des Verhaltens der Versuchsanlage, wobei die Finite-Elemente-Methode zum Einsatz kommt. Hierbei wird ebenfalls die Ausbreitung des Körperschalls in der Anlage als auch die daraus resultierende Abstrahlung von Luftschall ermittelt. Die Simulationsergebnisse werden schließlich den Messergebnissen gegenüber gestellt.

Hots, J.

• Lautheit subkritischer Geräusche: Eine Herausforderung für Lautheitsmodelle
  J. Hots, J. Rennies und J. Verhey
[A]

Bei der Abhängigkeit der Lautheit von der Bandbreite von Bandpassrauschsignalen werden im Allgemeinen zwei Fälle unterschieden: Für eine subkritische Bandbreite, d.h. eine Bandbreite kleiner als die Frequenzgruppenbreite, wird in stationären Lautheitsmodellen davon ausgegangen, dass die Lautheit nicht von der Bandbreite abhängt, während für größere Bandbreiten die Lautheit mit zunehmender Bandbreite zunimmt. Dieser Effekt der Lautheitszunahme wird als spektrale Lautheitssummation bezeichnet. Das Rauschen enthält jedoch inhärente Pegelschwankungen. Die Lautheit von einem amplitudenmodulierten Signal ist für niedrige Modulationsfrequenzen im allgemeinen leicht höher als die des unmodulierten Signals. Daher könnte man zumindest für sehr kleine Bandbreiten, bei der das auditorische System den Pegelschwankungen folgen kann, annehmen, dass die Lautheit des Bandpassrauschsignals höher ist als die eines an der Mittenfrequenz zentrierten Sinustons mit dem gleichen Pegel. Um diese Hypothese zu testen, wurde der Pegel gleicher Lautheit eines Bandpassrauschsignals und eines an der Mittenfrequenz zentrierten gleich lauten Sinustons bestimmt. Die Mittenfrequenz war entweder 750Hz, 1.5kHz oder 3kHz. Die Bandbreite variierte zwischen 5Hz und 1620Hz. Die Daten werden im Rahmen von stationären Modellen, die die gleiche Lautheit für subkritische Bandbreiten annehmen und dynamischen Lautheitsmodellen, die Effekte von Pegelschwankungen berücksichtigen, diskutiert.

Hudde, H.

• Netzwerkmodell des peripheren Gehörs - Nachbildung von menschenbezogenen Daten
  S. Becker und H. Hudde
[A]

In den meisten auditorischen Modellen werden ''auditorische Filter'' verwendet, denen die Vorstellung einer Spektralanalyse durch Bandpassfilterung zugrunde liegt. Hier wird hingegen der Ansatz verfolgt, dass nur eine eng an den physiologischen Grundlagen orientierte Modellbildung die dynamischen, nichtlinearen Vorgänge für beliebige Eingangssignale richtig beschreiben kann. In unserem Beitrag wird das Grundmodell der Cochlea, ein lineares, passives Modell der hydroakustisch-mechanischen Eigenschaften ohne äußere und innere Haarzellen, untersucht. Das Modell der Cochlea ist ''zweikanalig''. Damit ist gemeint, dass neben der als Impedanz beschriebenen Basilarmembran zwei fluidgefüllte Kanäle (oberer Kanal U: scala vestibuli und scala media, unterer Kanal L: scala tympani) getrennt erfasst werden. Damit wird nicht nur die gemischt mechanisch-akustische Wanderwelle entlang der Basilarmembran berechenbar, sondern auch die akustische Welle im Fluid beider Kanäle. Die Parameter wurden an am Menschen gewonnene Messdaten angepasst. Dazu gehört u. A. die anatomisch evidente Verbreiterung der Basilarmembran von der Basis zum Apex, die Abstimmung der Tuningkurven in Anlehnung an psychoakustisch vermessene auditorische Filter, die Nachbildung der mensch-spezifischen Wellenlängen an den charakteristischen Orten und die Reproduktion von Messwerten der Cochlea-Eingangsimpedanz. Das Modell beschreibt alle herangezogenen Daten mit zufriedenstellender Genauigkeit. Es erlaubt tiefe Einblicke in die Funktionsweise der passiven Cochlea.

Hübelt, J.

• Verfahren zur direkten Messung der Geräuschemission von Straßen
  S. Kluth, C. Schulze und J. Hübelt
[A]

Die Bestimmung der Geräuschemission von Fahrbahnbelägen erfolgt bisher nach dem in DIN EN ISO 11819-1 genormten Verfahren der Statistischen Vorbeifahrt (SPB-Verfahren). Dieses Verfahren basiert auf der Messung des Schalldruckpegel-Zeitverlaufs einzelner vorbeifahrender Fahrzeuge. Um zu gewährleisten, dass die Einzelvorbeifahrten von anderen Fahrzeugen nicht beeinflusst werden, ist ein Mindestabstand zwischen den vorausfahrenden und nachfolgenden Fahrzeugen erforderlich. Aufgrund der zunehmenden Verkehrsdichte ist die statistisch geforderte Anzahl von Einzelvorbeifahrten jedoch kaum noch zu erreichen. Ziel eines Vorhabens im Auftrag der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) war daher die Entwicklung eines neuen Mittelungspegel-Verfahrens, das trotz dichten Verkehrs einen Rückschluss auf die Geräuschemission des Fahrbahnbelags zulässt. Das neue Verfahren basiert auf der Simulation des Vorbeifahrtpegel-Zeitverlaufs der Einzelfahrzeuge mit Hilfe eines geeigneten Schallausbreitungsmodells und erfordert die genaue Kenntnis der Verkehrssituation. Durch Vergleich von synthetisiertem simuliertem und gemessenem Vorbeifahrtpegel-Zeitverlauf der gesamten Verkehrssituation wird der Fahrzeuggeräuschpegel ermittelt. Die Erprobung des neuen Mittelungspegel-Verfahrens zeigte, dass die Abweichung des Fahrzeuggeräuschpegels für Pkw deutlich kleiner ist als die für das Verfahren der Statistischen Vorbeifahrt angegebene Messtoleranz.

Hüppe, A.

• A Mixed Formulation for Computational Aeroacoustics applying Spectral Finite Elements
  A. Hüppe und M. Kaltenbacher
[A]

In many problems of computational acoustics, the impact of a present flow field on the wave propagation cannot be neglected. For every finite element (FE) approximation, stability, accuracy and efficiency are of great importance. In our contribution we present a time-domain spectral finite element formulation for the acoustic perturbation equations (APE). This system of partial differential equations can be seen as a subset of the linearized Euler equations which include convective terms for the incorporation of flow effects on the acoustic field. The scheme is based on a mixed variational formulation in which the pressure unknowns are approximated continuous whereas we choose a discontinuous approximation for the particle velocity unknowns. This ansatz in combination with the spectral finite element method results in an efficient and accurate numerical scheme for the conservation equations of acoustics. One of the remaining problems within this approach are the instabilities which arise due to the convective terms in the APE. Therefore, a streamline upwind Petrov-Galerkin (SUPG) scheme is utilized to stabilize the scheme. In the talk we will present the theoretical fundamentals of the computational scheme and present its performance with respect to CPU time and memory consumption when applied to aeroacoustics.

Hufenbach, W.

• Automatisierter Biegeresonanzprüfstand zur Bestimmung frequenz- und richtungsabhängiger dynamischer Steifigkeits- und Dämpfungskennwerte als Basis für vibroakustische Simulationen
  M. Gude, W. Hufenbach, M. Dannemann, S. Friebe, M. Pohl und J. Friedrich
[A]

Die vibroakustische Auslegung großflächiger Leichtbaustrukturen erfordert die Verfügbarkeit werkstoff- und belastungsgerechter Kennwertfunktionen. Da bei derartigen Strukturen Biegeschwingungen von hohem Interesse sind, bietet sich der Biegeresonanzversuch zur simultanen Bestimmung von Steifigkeits- und Dämpfungskennwerten an. Die Ermittlung der richtungsabhängigen Steifigkeiten und Dämpfungen etwa bei Faserverbundwerkstoffen erfordert die Untersuchung mehrerer Probekörper mit unterschiedlichen Faserwinkeln. Der für spätere numerische vibroakustische Analysen notwendige Kennwertsatz wird dann mit Hilfe der Polartransformation in Verbindung mit der Methode der kleinsten Fehlerquadrate ermittelt. Die Biegeresonanztechnik erlaubt eine Einstellung der zu messenden Frequenz über die freie Biegelänge des Prüfkörpers. Allerdings wurden die Kennwertsätze von Faserverbundwerkstoffen bisher aufgrund des damit verbundenen Messaufwandes meist nur bei einer oder nur wenigen Frequenzen bestimmt. Für die vollständige Bestimmung des Kennwertsatzes werden mindestens 75 Einzelmessungen benötigt (fünf Faserrichtungen, je fünf Prüfkörper, je drei Messungen). Diese Anzahl an Messungen muss dann für jede Frequenz wiederholt werden und führt somit zu einem schnellen Anstieg von Messzeit und aufwand. Mit dem neuen, weitgehend automatisierten Prüfstand ist die Messung der Frequenz- und Richtungsabhängigkeit der dynamischen Materialkennwerte von Faserverbundwerkstoffen im Biegeresonanzverfahren mit signifikant verringertem Aufwand möglich. Exemplarisch wurden die Kennwertfunktionen für einen im Rahmen des SFB 639 entwickelten textilverstärkten Thermoplastwerkstoff bestimmt und für die vibroakustische Auslegung einer Schalenstruktur genutzt.

• Angepasstes numerisches Simulationskonzept zur vibroakustischen Optimierung von Faserverbundpropellern mit integrierten viskoelastischen Zwischenlagen
  M. Dannemann, W. Hufenbach, J. Friedrich und A. Paul
[A]

Das ursprüngliche Auslegungsziel von Schiffs- und U-Boot-Propellern - die Erzeugung von Vorschub mit höchstmöglicher Effizienz - wird verstärkt zugunsten guter akustischer Eigenschaften modifiziert. Für diese geänderten Anforderungen bieten Faserverbundwerkstoffe aufgrund des in weiten Bereichen einstellbaren Eigenschaftsprofils ein hohes Potential. Die große Vielfalt faserverbundspezifischer Entwurfsvariablen wie etwa Faser-Matrix-Kombination und Verbundaufbau erfordert für eine zielgerichtete vibroakustische Auslegung leistungsfähige Optimierungsstrategien auf Basis effizienter Simulationsmodelle, die insbesondere das anisotrope Dämpfungsverhalten des Faserverbundwerkstoffes als auch die Wirkung hochdämpfender viskoelastischer Zwischenschichten im Verbundaufbau berücksichtigen müssen. Ausgangspunkt der Arbeiten ist daher die Anpassung des Formänderungsenergiekonzeptes für Faserverbundstrukturen mit viskoelastischen Zwischenschichten und dessen Umsetzung mit Hilfe kommerzieller Finite-Elemente-Software. Das eigens für einen abstrahierten Faserverbundpropeller erarbeitete Optimierungsszenario enthält neben den faserverbundspezifischen Entwurfsvariablen des Lagenaufbaus (u.a. Faserwinkel) auch wesentliche Eigenschaften der viskoelastischen Zwischenschicht (etwa Dicke und Position im Verbundaufbau). Die Restriktionen umfassen etwa die Begrenzung der Werkstoffanstrengung nach dem ''max-stress''-Kriterium. Das Optimierungsziel bildet zum einen die Maximierung des modalen Verlustfaktors ausgewählter Eigenformen und zum anderen die Minimierung des abgestrahlten Schalls. Für die Abschätzung der abgestrahlten Schallleistung wurde das Integral der Oberflächenschnellen in Luft berechnet und herangezogen. Mit Hilfe der durchgeführten Optimierungsstudien sind Richtlinien zur dämpfungs- und abstrahlungsgerechten Auslegung von Faserverbundpropellern erarbeitet worden, die eine Ausnutzung des vibroakustischen Potentials von Faserverbundwerkstoffen ermöglichen.

• Modellierung des dynamischen Verhaltens und der Schalldämmung von einfach gekrümmten Faserverbundschalen mit hohem Leichtbaugrad
  W. Hufenbach, B. Grüber, M. Dannemann und S. Friebe
[A]

Aufgrund ihres einstellbaren Eigenschaftsprofils werden Leichtbaustrukturen aus faserverstärkten Materialien zunehmend in vielen Hochtechnologieanwendungen eingesetzt. Insbesondere für anspruchsvolle Anwendungen im Bereich der Luft- und Raumfahrt wird dabei ein minimales Strukturgewicht bei hoher Steifigkeit in Verbindung mit einer hohen Werkstoffdämpfung sowie geringer Schallabstrahlung angestrebt. Hierbei bieten anisotrope Faserverbundwerkstoffe ein hohes Leichtbaupotential, da eine maßgeschneiderte steifigkeits- und dämpfungsoptimierte Lösung durch intelligente Wahl der zahlreichen Entwurfsvariablen wie etwa Faserwinkel, Schichtdicken und Materialien realisiert werden kann. Das vibroakustische Verhalten von faserverstärkten Mehrschichtverbundschalen ist durch eine Überlagerung von Materialanisotropie mit dem geometrisch bedingtem komplexen Verformungsverhalten gekennzeichnet. Das entwickelte und hier vorgestellte analytisch basierte Modell trägt diesem komplexen Verhalten Rechnung und beinhaltet neben der Berechnung der Modalparameter Eigenfrequenz, modaler Verlustfaktor und Eigenform auch die Berechnung der Schalldämmung bzw. abstrahlung bei einer Anregung durch ein Diffusfeld. Dabei ermöglicht die analytische Formulierung des Problems eine schnelle Bewertung und einen Vergleich der zahlreichen Varianten im Rahmen von Parameterstudien. Mit Hilfe dieser Studien wird der Einfluss der unterschiedlichen Entwurfsvariablen auf die Zielfunktionen ''Eigenfrequenz'' und ''Schalldämmmaß'' ermittelt. Die Ergebnisse fließen dann in Richtlinien zur vibroakustisch optimalen Gestaltung derartiger Faserverbundschalen ein.

Iben, C.

• Modelling adaptation and amplitude-modulation processing
  C. Iben und S. Ewert
[A]

The computational auditory signal processing and perception model (CASP) by Jespen et al. [J. Acoust. Soc. Am. 124, 422 (2008)] accounts for various aspects of simultaneous and non-simultaneous masking in human listeners. The model introduced improvements over the auditory pre-processing stages of the model by Dau et al. [J. Acoust. Soc. Am. 102, 2892 (1997)] that were used in a number of monaural and binaural applications and modelling studies. The current study focuses on two aspects of the pre-processing stages of CASP, being adaptation and modulation processing. Both stages interact and are responsible for main properties of the model, like the ability to predict Weber's law, forward masking, and modulation masking. In the first step, the modulation processing stage was modified to allow for the correct prediction amplitude-modulation depth discrimination based on Ewert and Dau [J. Acoust. Soc. Am. 116, 478 (2004)]. In the second step, the adaptation stage was modified to allow for a binaural stage after fast adaptation with a short time constant, motivated by Ewert et al. [The Neurophysiological Bases of Auditory Perception. 337, (2009)]. A test battery of experiments was established and the model with modified stages was tested and compared to CASP.

Ibis, M.

• Akustisch optimiertes Leiterbahnlayout aktiver Schalenstrukturen
  J. Tschesche, M. Ibis, C. Thyes, S. Herold, J. Bös, P. Groche und H. Hanselka
[A]

Die Schallabstrahlung flächiger Strukturen kann mit aktiven Materialien, wie beispielsweise Piezokeramiken, gezielt reduziert werden. Für den Informations- und Energiefluss zwischen aktiven Materialien und der nötigen Regelungstechnik und Leistungselektronik sind elektrische Leiter nötig. Bisher wurden die aktiven Materialien über dünne Drähte angeschlossen, und eine weitere Funktionsintegration der elektrischen Leiter wurde nicht berücksichtigt. Durch moderne Umformverfahren können nun sowohl Leiter als auch Sensorik und Aktorik auf den Trägerblechen vor dem Umformprozess appliziert werden. Das ermöglicht die Fertigung eines aktiven Strukturbauteils in nur einem Umformprozess. Die Forderung nach vollständiger Funktionsintegration und Effizienz eines aktiven Strukturbauteils macht in diesem Zuge neben der optimierten Positionierung der aktiven Komponenten auch eine Optimierung von Leiterbahnen und Anschlüssen nötig. Dabei können sowohl das Material der Leiter variiert als auch deren Stärke und das Layout so optimiert werden, dass die Schallabstrahlung reduziert wird. Diese Arbeit zeigt exemplarisch Möglichkeiten und Grenzen der Einflussnahme auf die Schallabstrahlung durch das Leiterbahnlayout eines aktiven Bauteils am Beispiel einer Schalenstruktur.

Imlau, M.

• Optisches Hydrophon basierend auf photonischen Kristallen
  T. Schaer und M. Imlau
[A]

In der vorliegenden Arbeit werden die Möglichkeiten zur optischen Schalldruckmessung in Flüssigkeiten mittels photonischer Kristalle präsentiert. Photonische Kristalle sind Metamaterialien mit einer Strukturgröße im Bereich von ca. 100nm bis zu ca. 400nm. Ein natürlicher photonischer Kristall ist der Opal, welcher aus Kieselgelkugeln in dichtester Kugelpackung besteht. Das optische Verhalten der Struktur wird vom Abstand der Ebenen und dem jeweiligen Brechungsindex der Materialien bestimmt. Photonische Kristalle haben die Eigenschaft, dass sie je nach interner Struktur ein typisches optisches Transmissions- und Reflexionsspektrum haben. Wellenlängenbereiche, in denen keine Transmission möglich ist, heißen photonische Bandlücke. Das Einbringen eines gezielten Fehlers in die Struktur lässt einen schmalen Wellenlängenbereich innerhalb der Bandlücke zu, in dem Transmission möglich ist. Schalldruck verändert die Abstände in der gesamten Struktur und somit auch die Transmissionswellenlänge. Die Verschiebung ist proportional zum Schalldruck. Ein weiterer Effekt ist die Ausnutzung der Reflexion unter einem bestimmten Einstrahlwinkel. Das Reflexionsverhalten wird durch die Bragg-Bedingung beschrieben und hängt ebenfalls von der internen Struktur des Kristalls ab. Der Schalldruck verändert in diesem Fall die Bragg-Bedingung und somit den Reflexionswinkel. Aus dieser Größe kann die Information über den Schalldruck gewonnen werden. Es wird ein theoretischer Einblick gegeben und die Ansätze zur physikalischen Realisierung gezeigt.

Irrgang, A.

• Nutzung numerischer Optimierungsmethoden für die Verbesserung gekoppelter Fluid/Struktur-Analysen von Gesamtkraftfahrzeugmodellen
  C. Schedlinski, C. Arzul, K. Bohnert, D. Clasen, C. Glandier und A. Irrgang
[A]

Um treffsichere Aussagen über das akustische Verhalten im Innenraum von Kraftfahrzeugen zu erhalten, ist, neben der genauen Kenntnis der Massen, Dämpfungen und Steifigkeiten der Struktur selber, auch eine ausreichende Kenntnis des Absorptionsverhaltens erforderlich.

In dieser Veröffentlichung werden verschiedene Anwendungsbereiche für numerische Optimierungsmethoden gezeigt, die sowohl eine Verbesserung der strukturmechanischen Steifigkeits-, Dämpfungs- und Masseneigenschaften, als auch der akustischen Absorptionseigenschaften von Trim-Komponenten ermöglichen. Die Anwendung wird dabei am Beispiel einer Rohkarosserie mit Anbauteilen demonstriert, welche im Rahmen des Arbeitskreises 6.1.19 ''Strukturoptimierung Akustik'' der deutschen Automobilindustrie untersucht wurde. Ziel des Arbeitskreises ist es, eine Weiterentwicklung der FEM-Simulation in der Fahrzeugakustik zu erreichen, wobei insbesondere Strategien zur generellen Verbesserung der Prognosegüte der eingesetzten Berechnungsmodelle für akustische Anwendungen entwickelt werden sollen.

Iser, B.

• Excitation Signal Generation in a Speech Reconstruction System
  P. Hannon, B. Iser und M. Krini
[A]

Speech reconstruction attempts to recreate regions of a speech signal that are corrupted due to a low signal-to-noise ratio (SNR) and are consequently also suppressed by the noise suppression module of a signal processing system.

The work presented here uses fixed-length frame-based processing to obtain the short-time Fourier transform (STFT) of overlapping clean speech segments. A parametric representation of each input STFT is estimated according to the source-filter model of speech production, leading to synthetic STFTs that should accurately approximate the input signal STFTs. Transforming the synthetic STFTs to the time domain and applying the overlap-add algorithm allows for the generation of an appropriate synthetic speech signal designed to resemble the input speech.

By flattening the input STFT using an estimate of the spectral envelope, a complex-valued source signal is observed, which is modeled here by distinct magnitude and phase vectors. Combinations of magnitude and phase vector generation methods (e.g., pitch-based vector quantization codebooks, harmonic-plus-noise modeling, and frequency-dependent linear phase differences) are compared. The focus here is placed on the accuracy and the inter- and intra-frame coherency of the excitation models.

Finally, results of the reconstruction methods described above are detailed and a short summary of the experiments is given.

Isermann, U.

• Fluglärmberechnungsverfahren - von der AzB zum Werkzeug für den aktiven Schallschutz
  U. Isermann
[A]

• Messung und Beurteilung von Fluggeräuschen – Vorstellung der neuen DIN 45643
  U. Isermann und B. Vogelsang
[A]

Die ursprüngliche DIN 45643 aus dem Jahre 1984 trug den Titel ''Messung und Beurteilung von Fluggeräuschen'' und bestand aus drei Teilen. Der Ersatz für diese Normen, der auf der ISO 20906 basiert, soll hinsichtlich seines Aufbaus, der darin enthaltenen Neuerungen und der daraus resultierenden Auswirkungen vorgestellt und erläutert werden. Dabei wird besonderer Wert zum einen auf die Darstellung der Auswahl der Standorte zur Fluglärm-Überwachung und zum anderen auf die Unsicherheit der Berichtsdaten gelegt. Gleichzeitig soll aber nicht verschwiegen werden, in welchen Bereichen es auch nach mehr als 25 Jahren keine Fortschritte hinsichtlich des Standes der Technik gegeben hat bzw. wo weiterhin ein Entwicklungsbedarf besteht, wie z.B. bei der Geräuschtrennung und/oder der Fremdgeräuschkorrektur.

Jäcker-Cüppers, M.

• Lärmabhängige Trassenpreise - ein Instrument zur Minderung des Schienenverkehrslärms
  M. Jäcker-Cüppers und R. Weinandy
[A]

Lärmabhängige Trassenpreise werden aktuell als Instrument zur Minderung des Schienenverkehrslärms in Deutschland und auf europäischer Ebene intensiv diskutiert. Sie sollen vor allem die Umrüstung der Güterwagen auf alternative Bremssysteme stimulieren, die eine signifikante Verminderung der Lärmbelastungen bewirkt. Lärmabhängige Trassenpreise können aber auch zur Internalisierung der externen Lärmkosten des Schienenverkehrs genutzt werden. Für beide Zielvarianten werden die Gestaltungsoptionen vorgestellt und bewertet. Daraus resultiert ein Vorschlag des Umweltbundesamts für eine zweistufige Einführung des Instruments, der beide Ziele miteinander kombiniert.

Jäschke, M.

• Lärmkartierung 2012 - Flop oder Top?
  M. Jäschke
[A]

Wie gut sind Lärmkarten, die nur Straßen mit mehr als 8.000 Kfz/24h berücksichtigen? Welchen Sinn macht es, auch 2012 wieder nur streng 1:1 nach den Mindestanforderungen der EG-Umgebungslärm-Richtlinie (ULR) zu kartieren, obwohl doch bereits heute viel bessere Lärmkarten erstellt werden können? Stehen die Mindestanforderungen der ULR nicht sogar im Widerspruch zu den Zielen, die die ULR selbst vorgibt: Lärm bekämpfen, Ruhige Gebiete schützen und über Lärm möglichst korrekt informieren?

Antworten liefert eine praxisnahe Forschungsarbeit, für die zahlreiche Lärmkarten mit folgenden Merkmalen berechnet wurden: 1) hinreichend großes Berechnungsgebiet: ganz Hessen plus Außenbereiche (28.600km) 2) derzeit bestmögliche Berechnungsqualität 3) Standard-Hard- und Software 4) drei Lärmarten, davon zwei mit allen Quellen: das gesamte Straßennetz (57.900km) und das gesamte Schienennetz (4.000km), sowie ein Großflughafen 5) Gesamtlärm 6) Raster- und Fassadenpegel 7) Ruhige Gebiete.

Die wichtigsten Ergebnisse werden vorgestellt und Konsequenzen für die Lärmkartierung 2012 abgeleitet.

Jaksche, M.

• Design von Warn- und Hinweisklängen
  M. Jaksche, J. Rubisch, A. Drechsler und H. Raffaseder
[A]

Während akustische Ereignisse als Schallereignisse mittels technischer Parameter beschreibbar sind, lassen sie sich als Lautereignisse, die sowohl von der menschlichen Wahrnehmung als auch von individuellen Assoziationen beeinflusst werden, nicht auf diese Weise fassen. Für das Design von Schallereignissen stehen Parameter wie Grundfrequenz, Pegel, Signalform, Zeistruktur etc. zur Verfügung, die daraus resultierenden Klänge werden von Rezipienten aber - als Lautereignisse - auf unterschiedlichen Wirkungs- und Bedeutungsebenen wahrgenommen, interpretiert und ausgewertet. Um Informationen mithilfe von Auditory Displays erfolgreich an Rezipienten zu vermitteln, ist es daher nötig, dem jeweiligen Zweck angemessene Lautereignisse zu kreieren, umso mehr, als der Einsatz von Auditory Displays zur Unterstützung der Benutzerführung vor allem in visuell dominierten Szenarien (z.B. dem Lenken eines Fahrzeugs) immer mehr an Bedeutung gewinnt. Um sich dem Ziel der Schaffung geeigneter Lauterereignisse anzunähern, werden im Vortrag verschiedene Wahrnehmungsebenen untersucht, Begriffsklärungen aus Semiotik und Akustik vorgenommen und exemplarisch Warn- und Hinweisklänge im automotiven Kontext besprochen. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse sollen einen Beitrag leisten, die Gestaltung von Warn- und Hinweisklängen zu erleichtern und zu verbessern.

Jekosch, U.

• Die Hörwelt aus perzeptionistischer Sicht: Gliederungshilfen für die Psychoakustik
  J. Blauert, R.-D. Dominicus und U. Jekosch
[A]

Der Perzeptionismus sagt aus, dass die Welt - und damit auch die Hörwelt - ausschließlich die Gesamtheit des bewusst Wahrgenommenen umfasst. Eine solche strikte Beschränkung auf das Wahrgenommene erleichtert bestimmte Gliederungsaufgaben in der Psychoakustik. In unserem Beitrag wird dies an dem Beispiel ''Sound Quality'' erläutert. Hierzu wird zunächst die Unterteilung der wahrgenommenen Welt in Dinge, Gefühle und Gedanken diskutiert. Hinsichtlich der Gedanken (Begriffe) wird auf unterschiedliche Abstraktionstufen (Individualbegriffe, Sammelbegriffe, Endbegriffe) abgehoben. Auf dieser Grundlage wird das Gebiet der ''Sound Quality'' nach dem Grade der Abstraktion gegliedert und so ein Schichtenmodell von Sound Quality erstellt. Die folgenden Qualitätsschichten werden dabei idendifiziert: Lautqualität (auditive quality), Hörszenenqualität (aural-scene quality), akustische Qualität (acoustic quality) und Hörkommunikationsqualität (aural-communication quality). Lautqualität betrifft die elementaren psychoakustischen Attribute, Hörszenenqualität schließt die Vorgänge der Objektbildung (u.a. die Gestaltregeln) mit ein, akustische Qualität umfasst den Schall-Aspekt, also die Schwingungen und Wellen elastischer Medien - soweit sie mit Lauten korrelieren. Die Hörkommunikationsqualität schließlich zielt auf die Funktion von Lauten und Lautreihen als Zeichenträger und somit als Elementen von Kommunikation ab.

Joller, L.

• Lärmexposition an Musikschulen und in Musiklokalen; Aktualisierungen der Lärmtabelle 'Musik' der Suva
  L. Joller und H. Waldmann
[A]

Die Suva (Schweizerische Unfallversicherungsanstalt) hat umfangreiche Messungen zur Lärmexposition von Orchestermusikern, Sängern sowie von Pop-, Rock- und Jazz-Musikern durchgeführt und in Form der Lärmtabelle ''Musik'' veröffentlicht (www.suva.ch/waswo/86496). Bisher fehlten Angaben über die Lärmexposition von Lehrpersonen an Musikschulen (Unterricht von Laien).

Entsprechende Messungen wurden nun durchgeführt und die Ergebnisse werden im Referat vorgestellt und mit Ergebnissen aus anderen Quellen verglichen.

Die Lärmtabelle ''Musik'' wurde entsprechend ergänzt und umfasst nun neu Erfahrungswerte zur Lärmexposition von Lehrpersonen an Musikschulen (Laien-Ausbildung) und die bisherigen Bereiche Musikhochschulen (Ausbildung von Berufsmusikern), Orchestermusiker, Sänger, Musiker verschiedenster Stilrichtungen (Unterhaltungsorchester, Big Bands, Pop, Rock und Jazz) sowie das Personal von Musiklokalen, Clubs und Discos.

Jørgensen, S.

• Predicting the intelligibility of processed noisy speech based on the signal-to-noise ratio in the modulation domain
  T. Dau und S. Jørgensen
[A]

One of the major challenges of current hearing research is to solve the ''noise reduction paradox'' that refers to the apparent mismatch between predicted and actual speech intelligibility following noise reduction signal processing. The Speech Transmission Index (STI) and related models are successful when predicting effects of linear distortions such as noise and reverberation, but fail to predict the effects of non-linear signal processing and noise reduction such as spectral subtraction. The STI considers the reduction in speech modulations as the critical physical characteristic related to speech intelligibility. However, recent investigations suggest that the ratio of speech to noise energy in the modulation domain might be a crucial indicator. Here, a new model for predicting the intelligibility of processed noisy speech is proposed based on the envelope power spectrum model (Ewert and Dau, 2000) originally developed to account for modulation detection data. The model estimates the ratio of the speech envelope power and noise envelope power at the output of a modulation filterbank, and relates this metric to speech intelligibility using an optimal detector. Model predictions are compared to data from the literature as well as new experimental data of noisy speech subjected to spectral subtraction.

Josten, F.

• Neue Tonabnahmesysteme für Streich- und Zupfinstrumente
  H. Schiema, H. König und F. Josten
[A]

Heutige Anforderungen an klassische Musikinstrumente bedingen häufig deren elektroakustische Verstärkung. Durch funktionale Zweckbauten, ungewöhnliche Ensemblezusammensetzungen, moderne Kompositionen, etc. stößt man schnell an das Limit der natürlichen Instrumentenlautstärke. Viele elektroakustische Anlagen sind in der Lage die benötigte Verstärkung zu liefern, jedoch stößt man bei der Abnahme von klassischen Instrumenten sehr leicht an deren Grenzen. Das gesamte Klangspektrum und die volle Dynamik der Instrumente wird dementsprechend nur bedingt an das Auditorium wiedergegeben.

Genau mit dieser Problematik hat sich das hier von uns vorgestellte Projekt beschäftigt. Im Ergebnis ist ein System zur Abnahme von klassischen Streich- und Zupfinstrumenten entstanden, das sich durch hohe Authentizität der wiedergegebenen Klangcharaktere auszeichnet. Hierzu wurden für die verschiedenen Instrumentengruppen optimale Sensorpositionen, die Eigenschaften der verwendeten Sensoren und deren Betriebszustände ermittelt.

Die ermittelten Betriebsparameter und Sensorsignale stellen aufgrund des erstaunlichen Dynamikbereichs besondere Anforderungen, sowohl an die analoge, als auch die digitale Signalverarbeitung. Der in der analogen Domäne benötigte minimale Rauschpegel wird durch rauscharme aktive Bauteile, optimierte Layouts, hochwertige Spannungsversorgungen und ausgefeilte Schaltungskonzepte erreicht. Der Übergang in die digitale Domäne ist durch eine entsprechende Wandlertopologie ohne Einengung der Originaldynamik möglich. Die Parameteroptimierung des in einem DSP umgesetzten Entzerrer-Netzwerkes erfolgte durch einen genetischen Algorithmus.

Josupeit, A.

• Masking release based on comodulation of target and cue band
  A. Josupeit und S. van de Par
[A]

A new type of Cue-Band based Masking Release is discussed that is based on comodulation of the masked target band and a cue band. In this experiment listeners had to discriminate between a target complex of 4 sinusoids with 80-Hz spacing starting at 500 Hz and a reference complex starting at 700 Hz. In the 3-IFC design, in all three intervals a 60 dB SPL low-pass masking noise was present with an upper frequency of 3000 Hz. The threshold level at which the tone complexes could be discriminated was measured with an adaptive staircase method. In one condition thresholds were measured without cue-band, in a second condition, a cue band was presented in all three intervals consisting of 60 sinusoids with 80-Hz spacing and the same starting phase as the target band with the first sinusoid starting at 4000 Hz. In the cue band condition, discrimination thresholds were found to be about 2 to 3 dB lower than in the non-cue band condition when the tone complexes had 100 to 200 ms duration compared to the 400-ms masker. The results suggest that high-frequency information in voiced speech can aid to the discriminability of formant frequencies that are masked by noise.

Jüschke, M.

• Messung und Vergleich verschiedener Effekte von Kavitation für eine quantitative Beurteilung von Anwendungsprozessen
  M. Jüschke und C. Koch
[A]

Bei der Optimierung kavitationsgestützter Prozesse wird häufig empirisch vorgegangen. Objektive Anforderungen, die beispielsweise eine Beschreibung für ein Qualitätsmanagement ermöglichen würden, sind daher schwer aufzustellen. In diesem Beitrag werden Messmethoden vorgestellt, die quantitative Kavitationsindikatoren liefern und die auf praktische Anwendungsprozesse angewandt werden können. Zur Untersuchung ihrer Eigenschaften werden Beziehungen zwischen den verschiedenen Messgrößen und Wirkungen der Kavitation hergestellt.

In einem Ultraschall-Reinigungsbad wurden lokal an ausgewählten Stellen mit vier verschiedenen Sonden Wirkungen der Kavitation gemessen: 1. mit einem Hydrophon spektrale Komponenten des Schalldrucks, 2. die Erosion von Alufolie mit einem quantitativen Verfahren, wobei drei Erosionsgrade unterschieden werden: Dellen, Grate und Löcher, die in Alufolie entstehen, 3. eine sonochemische Reaktion: die Entstehung von in einer Kaliumiodid-Lösung und 4. die Lumineszenz in einem Luminol-gefüllten Röhrchen. Als äußere Parameter wurden die Temperatur und der Sauerstoffgehalt des Wassers variiert, und die Wandler wurden mit verschiedenen Leistungen betrieben.

Ein sigmoides Verhalten ist für den meisten Wirkungen bei unterschiedlichen Leistungsstufen zu sehen. Vergleicht man steigende und fallende Leistungen zeigt sich ein Hystereseeffekt. Bei steigenden Temperaturen setzt die Kavitation schon bei geringeren Leistungen ein.

• Multivariate Datenanalyse zur objektiven Beschreibung von Kavitationsanwendungen
  C. Koch und M. Jüschke
[A]

Für die Planung, Dimensionierung und Optimierung von ultraschallunterstützten Prozessen in Industrie und Medizin werden objektive Beschreibungsmethoden benötigt. Dazu wurden an der PTB vier verschiedene Modelle entwickelt, die Indikatoren verschiedener Eigenschaften und Wirkungen der Kavitation liefern: Schallfeldgrößen, ein Erosionsindikator mit Hilfe einer Aluminiumfolie, ein Sonochemieindikator und Sonolumineszenzlicht. Alle Indikatoren liefern quantitative Werte. Eine Interpretation ist wegen des stochastischen Charakters der Kavitation jedoch sehr schwierig.

Deshalb wurden statistische Analyseverfahren zur Untersuchung der Messdaten herangezogen. Mit Hilfe einer Faktoranalyse wurden Zusammenhänge zwischen den einzelnen Indikatoren und den Parametern, die wie z. B. die Temperatur von außen eingestellt werden, untersucht und es konnte eine Gruppierung erfolgen. Dabei zeigte sich, dass nicht alle Größen gemessen werden müssen, sondern z. B. Subharmonische und Ultraharmonische redundant sind.

Gleichzeitig kann eine Datenreduktion erreicht werden. Es zeigte sich, dass sich die bestimmten Indikatoren und die eingestellten Parameter in einem Koordinatensystem von drei Faktoren darstellen ließen. Diese Faktoren können durch wiederum drei einzelne Indikatoren oder Parameter beschrieben werden. Dabei ist bei der Auswahl der beschreibenden Größen zu beachten, dass sie im Faktorenraum möglichst orthogonal zu einander stehen. Mit Hilfe dieser drei Indikatoren bzw. Parameter kann ein Kavitationsprozess beschrieben und in bestimmten Grenzen können auch Kavitationswirkungen vorhergesagt werden.

Jung, C.

• 'KaviMeter': Ein Messverfahren zur Bestimmung des Kavitationsrauschens
  R. Sobotta und C. Jung
[A]

Kavitationsbasierte Prozesse werden in vielen Bereichen genutzt. Beispielhaft für den Bedarf an validierfähigen Prozessschritten sei hier die ultraschallunterstützte industrielle Teilereinigung im Fertigungsprozess genannt.

Es wird ein Messverfahren vorgestellt, mit dem ultraschallinduzierte transiente Kavitation in Wasser und verdünnten wässrigen Lösungen wie sie zur Ultraschalltauchreinigung angewandt werden, quantifiziert werden kann. Das Verfahren basiert auf der Messung des Rauschpegels in geeigneten Bereichen des Spektrums. Das von der kavitierenden Flüssigkeit erzeugte Geräusch wird mit einem kalibrierten Hydrophon gemessen, digitalisiert und spektral analysiert. Zwei geeignete das Geräusch auswertende Rechenverfahren zur Ermittlung des Rauschpegels werden vorgestellt und miteinander verglichen.

Außerdem wird auf Schwierigkeiten der Kalibrierung, die durch den Einfluss der Geometrie des Hydrophons bedingt sind, eingegangen.

Jungblut, T.

• Realistische Bewertung schwingungsaktiver Maschinen und deren Lagerungen mittels aktiver Anbindungsimpedanzen
  T. Jungblut, S. Wolter und H. Hanselka
[A]

Die Anforderungen an das vibroakustische Verhalten technischer Systeme nehmen stetig zu. Dies betrifft auch den Körperschalleintrag von Maschinen in angrenzende Strukturen. Da die an den Koppelstellen übertragenen Kräfte erheblich von den dynamischen Eigenschaften der verwendeten Lagerungselemente sowie der Trägerstrukturen, auf denen die Maschine gelagert ist, beeinflusst werden, können festgelegte Anforderungen häufig erst nach der Installation einer Maschine an ihrem Einsatzort überprüft werden. Um bereits auf Basis von Testläufen zuverlässige Aussagen bezüglich des Schwingungsverhaltens einer Maschine oder eines Lagerungssystems treffen zu können, ist es erforderlich die Eigenschaften der Anbindungsstruktur am späteren Aufstellort in den Versuchen zu berücksichtigen. Testaufbauten, die dieser Forderung gerecht werden, sind häufig kostenintensiv, kaum an sich ändernde Randbedingungen anpassbar und können viel Bau- bzw. Lagerraum benötigen. Abweichungen zu den realen Bedingungen müssen trotzdem häufig in Kauf genommen werden. Insbesondere bei großen Maschinen kleiner Stückzahl, die in Großstrukturen integriert werden, ist eine Berücksichtigung der realen Anbindungsbedingungen in der Versuchsumgebung häufig nicht möglich. Eine interessante Möglichkeit, um bei der Bewertung der vibroakustischen Eigenschaften einer Maschine die Wechselwirkungen mit angrenzenden Trägerstrukturen zukünftig berücksichtigen zu können, besteht darin, dass dynamische Verhalten der Anbindungsstrukturen durch aktive oder semi-aktive Systeme nachzubilden. Im Rahmen dieses Beitrags werden verschiedene Konzepte vorgestellt und anhand von Versuchsergebnissen diskutiert.

Jungmann, J.O.

• Room Impulse Response Reshaping by p-Norm Optimization based on Estimates of Room Impulse Responses
  J.O. Jungmann, S. Goetze und A. Mertins
[A]

Hands-free telecommunication raised several real-world problems, such as corruption of the desired signal by additive noise, acoustic echoes, and reverberation. This paper addresses the mutual impacts of the subsystems for Acoustic Echo Cancellation (AEC) and Listening Room Compensation (LRC) based on p-norm optimization. In acoustic systems for LRC the equalizer is placed in front of the loudspeaker. An estimate of the room impulse response (RIR) is necessary for the equalizer to compensate for the influence of the RIR at the position of the reference microphone where the human user is assumed to be located. Since the RIR is identified by the acoustic echo canceller anyway, its estimate can be used to design the equalizer. The quality of dereverberation in dependence of the degree of system identification will be investigated in this contribution. Furthermore, the influence of the equalizer on the AEC is analyzed.

Kabel, M.

• Design and Optimization of Multilayered Acoustic Trims
  M. Kabel und H. Andrä
[A]

A numerical method for the optimal choice of material variants and of layer thicknesses is presented, which is used for the design of insulating boards without the usage of any prototypes.

The optimization method consists of three steps: (1) The possible varieties of microstructured materials are analysed by computer simulation on the microscale, i.e. a certain set of boundary value problems is solved on the fully resolved microstructure. A following homogenization procedure computes a characteristic set of effective acoustic material parameters. (2) A database of these precomputed characteristic material parameters is used for the calculation of the rated sound transmission loss (DIN EN ISO 717-1) by means of the transfer matrix method (TMM). (3) The optimization algorithm changes the thickness of the layers in (2) to increase the rated sound transmission loss.

A wide variety of materials can be taken into consideration: fibrous absorbers, open and closed cell foams, viscoelastic solids, porous or viscoelastic composites. For each type of material a specific adequate set of acoustic material parameters is chosen and computed in (1) by using finite volume and finite element schemes.

Kaiser, M.

• A Study of Low Frequency Sound Propagation through Listeners
  E. Shabalina, M. Kaiser und M. Vorländer
[A]

The paper deals with operation of subwoofers in large sound reinforcement systems. In order to provide an even sound pressure level distribution over the listening area, subwoofers are often placed in a row in front of the stage. In this case low frequency sound propagates through the crowd, a complex inhomogeneous medium. Although one can expect additional attenuation of sound pressure level with the distance in comparison to the free field sound propagation, both simulations and measurements show a certain redistribution of sound pressure level. The paper presents and discusses results of Boundary Element Method simulations of low frequency sound propagation through crowd represented by a set of cylinders; scale laboratory measurements and live measurements with listeners at open-air concerts.

Kaltenbacher, M.

• Numerische Berechnung der Schallausbreitung in rotierenden Systemen mittels FEM auf nicht-konformen Gittern
  J. Grabinger, M. Kaltenbacher, S. Becker und R. Lerch
[A]

Bei der Produktentwicklung von Lüftern und Pumpen spielt die Geräuschminderung eine immer wichtigere Rolle. Oft werden numerische Modelle zur Berechnung von Wirkungsgrad und Lärmemission eingesetzt, um den Bau kostspieliger Prototypen zu vermeiden. Stand der Technik bei der Berechnung der Abstrahlung von strömungsinduziertem Schall ist das sog. Ffowcs Williams-Hawkings-Verfahren. Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch, dass nur das Laufrad in die Berechnung einbezogen werden kann, nicht aber das Gehäuse, da bewegte und ruhende Wände nicht gleichzeitig berücksichtigt werden können.

Ziel dieses Beitrags ist die Entwicklung eines numerischen Verfahrens, das sowohl die mit dem Laufrad rotierenden Schallquellen als auch die Reflexionen des Schalls am Gehäuse korrekt abbildet. Die aeroakustischen Schallquellen werden gemäß der Lighthillschen Analogie aus einer numerischen Strömungsberechnung extrahiert. Die Lösung der inhomogenen Wellengleichung erfolgt mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode. Um die Schallausbreitung gleichzeitig im rotierenden und im ruhenden Bezugssystem zu modellieren, wird eine Gebietszerlegung am numerischen Modell vorgenommen. Der Austausch von Schallwellen zwischen den nicht-konformen Gittern der beiden disjunkten Gebiete wird durch Anwendung der sog. Mortar-Methode realisiert. Im Gegensatz zu anderen Mortar-Methoden wurde das Verfahren speziell auf die lineare Wellengleichung angepasst, um eine stabile Lösung zu erreichen. Das entwickelte Verfahren wird anhand eines einfachen Beispiels validiert.

• Comparison of PML and ABC Formulations for Computational Acoustics in Unbounded Domains
  M. Kaltenbacher, I. Shevchenkoa und S. Triebenbacher
[A]

One of the great challenges for wave propagation is the efficient and stable computation of wave in unbounded domains. Since the beginning of the eighties of the last century, several numerical techniques have been developed to deal with this topic: infinite elements, Dirichlet-to-Neumann operators based on truncated Fourier expansions, absorbing boundary conditions, etc. The advantages and drawbacks of these different approaches have been widely discussed in literature, see, e.g. [1]

We consider the second order wave equation in an unbounded domain and propose a recently developed perfectly matched layer (PML) technique for its efficient and reliable simulation. Furthermore, we consider the second order Engquist-Majda absorbing boundary condition, which we incorporated into the weak formulation of the acoustic wave equation in terms of Lagrange multipliers. In doing so, we concentrate on time and frequency domain formulations and use the Finite-Element (FE) method for the efficient numerical solution of the wave equation. Based on several numerical examples, we will present a comparison of PML and ABC formulations.

[1] D. Givoli, Computational absorbing boundaries, Computational Acoustics of Noise Propagation in Fluids (S. Marburg and B. Nolte, eds.), Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2008, pp. 57-88.

• A Mixed Formulation for Computational Aeroacoustics applying Spectral Finite Elements
  A. Hüppe und M. Kaltenbacher
[A]

In many problems of computational acoustics, the impact of a present flow field on the wave propagation cannot be neglected. For every finite element (FE) approximation, stability, accuracy and efficiency are of great importance. In our contribution we present a time-domain spectral finite element formulation for the acoustic perturbation equations (APE). This system of partial differential equations can be seen as a subset of the linearized Euler equations which include convective terms for the incorporation of flow effects on the acoustic field. The scheme is based on a mixed variational formulation in which the pressure unknowns are approximated continuous whereas we choose a discontinuous approximation for the particle velocity unknowns. This ansatz in combination with the spectral finite element method results in an efficient and accurate numerical scheme for the conservation equations of acoustics. One of the remaining problems within this approach are the instabilities which arise due to the convective terms in the APE. Therefore, a streamline upwind Petrov-Galerkin (SUPG) scheme is utilized to stabilize the scheme. In the talk we will present the theoretical fundamentals of the computational scheme and present its performance with respect to CPU time and memory consumption when applied to aeroacoustics.

Kalus, N.

• Akustische Strahlungskräfte bei Festkörperwellen (II)
  O. Bschorr, J. Starke und N. Kalus
[A]

In der Vorgängerarbeit [DAGA-2010] wurden die Strahlungskräfte von Longitudinal- und Transversalwellen abgeleitet. Diese Untersuchung wird hier mit den gleichen Annahmen, insb. dem Cosserat-Modell, auf die Deviationswelle erweitert. Während die Longitudinalwelle durch die skalare Divergenz, die Transversalwelle durch den Rotationsvektor so ist die Deviationswelle durch den spurlosen, symmetrischen 3x3-Tensor gekennzeichnet. Auch für die Deviationswelle können die Strahlungskräfte auf ein Tensorpotential zurückgeführt werden. Zwischen den 3 Wellenarten besteht Orthogonalität.

Kameier, F.

• Experimentelle Untersuchung aeroakustischer Effekte am Beispiel einer Zylinder/Platte-Konfiguration
  M. Winkler, K. Becker und F. Kameier
[A]

Im Allgemeinen erzeugen Körper in Strömungen Schalldruckschwankungen. In besonderem Maße kommt es zu einer Verstärkung dieser Schalldruckschwankungen, wenn die Anströmung des Körpers turbulent ist. Dieser Zusammenhang wird am Beispiel einer ebenen Platte im Nachlauf eines Kreiszylinders bei kleinen Mach-Zahlen untersucht. Diese einfache Konfiguration wurde ausgewählt, um das Verständnis für die physikalischen Vorgänge zu verbessern und Daten zur Validierung von numerischen Berechnungen zu liefern. Hierbei kommen zur messtechnischen Erfassung von Zustandsgrößen der Strömung sowie der Akustik unter anderem Particle Image Velocimetry, Constant Temperature Anemometry sowie Oberflächen- und Fernfeldmikrofone zum Einsatz. Besonderes Interesse gilt der Abhängigkeit der akustischen Verstärkung von Geometrieparametern wie Plattenstärke, Zylinderdurchmesser und relative Positionierung der Körper zueinander.

Kappel, M.

• Comparison of measurements on a simplified piano model with a condenser microphone and a piezoelectric polymer sensor
  M. Kappel, M. Abel und R. Gerhard
[A]

We investigate the sound emitted from the resonance board of a multichord, as a paradigma for piano vibrations. We use two different measurement techniques: (1) thin film sensors made from polyvinylidene fluoride (PVDF), mounted between the multichord bridge and the resonance board, and (2) condensor microphones for airborne sound. The usability of the piezoelectric polymer as calibrated acoustical sensor was tested and characterized with respect to different parameters, such as the input pressure, the force amplitude, the long term stability and the frequency response. The parameters were varied in order evaluate the effectivity and the durability of the electro-mechanical transducer. In addition, we placed ribs on the rear side of the resonance board in order to investigate how their number affects the sound radiation. Depending on the rib distance, significant high-frequency reductions of the response spectrum are observed with the peaks from the allowed vibration modes in between.

Kattner, F.

• Psychoakustische Analyse der Betriebsgeräusche von Photovoltaik-Wechselrichtern
  W. Ellermeier, F. Kattner, L. Kurtze, M. Roos, S. Seeber und J. Bös
[A]

Wechselrichter, wie sie in Photovoltaik-Anlagen Verwendung finden, emittieren Geräusche im gesamten hörbaren Spektrum, oftmals mit besonders hohen Spitzen im Bereich von 16-18 kHz. Um zu bestimmen, wie die Geräuschemissionen vom Betriebszustand der Geräte abhängen, wurden fünf Fabrikate in einer halbschalltoten Kammer sowohl mit einer halbkugelförmigen Anordnung aus 40 Mikrofonen als auch mit Hilfe eines Kunstkopfes untersucht. Dabei wurden die interessierenden Parameter (elektrische Leistung, Betriebsspannung, Lüfterdrehzahl) unabhängig voneinander variiert. Die anfallenden Messdaten wurden nach gängigen psychoakustischen Metriken (Lautheit, Tonhaltigkeit, Rauigkeit, Schärfe) analysiert. Im Ergebnis fanden sich qualitative Unterschiede zwischen den Fabrikaten und systematische Abhängigkeiten (insbesondere der Lautheit und der Ausgeprägtheit prominenter Tonkomponenten) von der Geräteleistung. Dabei zeigten sich auch Diskrepanzen zwischen dem A-bewertetem Schalldruckpegel, der stark durch die hochfrequenten Komponenten beeinflusst war, und der (psychoakustischen) Lautheit, die empfindlicher auf die breitbandigen Lüftergeräusche ansprach. Die instrumentellen psychoakustischen Analysen wurden zusätzlich durch Hörversuche validiert. Insgesamt sprechen die Ergebnisse dafür, psychoakustische Gesichtspunkte in die Bewertung der Geräuschemissionen von Photovoltaik-Wechselrichtern einzubeziehen.

Kauba, M.

• Strukturüberwachung an luftfahrtkonformen CFK-Platten
  M. Lilov, M. Kauba, D. Mayer und T. Melz
[A]

Der Einsatz von Strukturüberwachungssystemen (Structural Health Monitoring - SHM) wird gegenwärtig aufgrund der ständig wachsenden Weltwirtschaft, den demzufolge immer knapper werdenden Ressourcen, der Sicherstellung der Betriebszuverlässigkeit sowie der angestrebten Minimierung der Instandhaltungskosten ein unentbehrliches Teil des Gesamtsystems Luftfahrtgerät. In der Praxis gibt es eine Vielfalt von Überwachungssystemen für Flugzeugbauteile. Manche Inspektionssysteme sind sehr aufwendig einzusetzen und erfordern einen hohen Erfahrungsgrad des Anwenders, andere nehmen sehr viel Zeit in Anspruch oder sind sehr teuer. Das Hauptziel unter Beachtung der erwähnten Aspekte ist der Aufbau eines einfachen, zuverlässigen und kostengünstigen Strukturüberwachungssystems.

In diesem Beitrag werden zwei Strukturüberwachungsmethoden, das Breitbandige Ultraschallerregung Verfahren (BU) und das Elektromechanische Impedanz Verfahren (EMI), unter Laborbedingungen untersucht. Als Versuchsobjekte werden luftfahrtkonform gefertigte CFK Platten verwendet. In einem Compression After Impact Test werden die beiden SHM-Methoden angewandt, wobei zur Untersuchung des BU zwei und zur Untersuchung des EMI nur ein flächiger piezokeramischer Energiewandler eingesetzt werden. Während einer zweistufigen Untersuchung, nach Einbringen eines Schlagschadens und während der Kompression, konnte die CFK-Struktur erfolgreich überwacht werden.

Die durchgeführten Arbeiten zeigen, dass sich die untersuchten SHM-Methoden gut für die Überwachung von Flugzeugstrukturen eignen. In Folgearbeiten wird weiterhin die Umsetzung der untersuchten Methoden in Form einer kompakten Hardwareumsetzung des SHM-Systems untersucht.

Kauke, W.

• 'Ohrendruck' - ein unterschätztes Geräuschphänomen?
  U. Letens, W. Kauke und S. Roßberg
[A]

Die Thematik ''tieffrequenter Lärm'' gewinnt in den letzten Jahren zunehmend an Aufmerksamkeit (z.B. im DEGA-FA-Hörakustik). Vor diesem Hintergrund rückt auch das Phänomen des ''Ohrendrucks'' in den Focus: eine unangenehme Empfindung, die sich besonders bei tieffrequenter Anregung mit hohen Schalldruckpegeln einstellt. Aufgrund der Forderung nach kraftstoffsparenden Fahrzeugantrieben wurde die Leerlaufdrehzahl bei vielen PKW-Motoren deutlich reduziert (600...700/min sind heute durchaus üblich). Zusammen mit verbrauchsoptimierten Abgasanlagen (minimierter Gegendruck) führt dies im Leerlauf und im leerlaufnahen Betriebsbereich mitunter zu hohen tieffrequenten Anregungspegeln; gelegentlich wird dabei das Auftreten von Ohrendruck bemängelt. In der Entwicklungsphase von Kraftfahrzeugen besteht die Aufgabe nun darin, die Fahrzeugkomponenten so abzustimmen, dass in keinem Betriebszustand ein Ohrendruck auftreten kann. Die Beurteilung diesbezüglich erfolgt überwiegend subjektiv; hierbei zeigt sich oftmals eine große interindividuelle Streuung. In Einzelfällen wird das Auftreten von Ohrendruck sogar fälschlicherweise angegeben, obwohl tatsächlich (nur) eine ''starke Brummigkeit'' empfunden wird. Eberhard Zwicker hat als einer der Wenigen in einer experimentellen Arbeit (1959 !) die ''Wahrnehmungsschwelle'' für das Auftreten des Ohrendrucks untersucht und quantitative Angaben hierzu veröffentlicht. Aufgrund der in der jüngeren Vergangenheit nur spärlich verfügbaren Literatur zum Ohrendruck werden Sondierungsversuche durchgeführt, die die Besonderheiten der Fahrzeugakustik berücksichtigen. Die Ergebnisse dokumentieren die für verschiedene Signalformen (Sinus, amplitudenmodulierter Sinus, Schmalbandrauschen) ermittelten Ohrendruck-Wahrnehmungsschwellen.

Keiler, F.

• Assessment of spatial audio signals using a higher order Ambisonics representation
  J.-M. Batke und F. Keiler
[A]

Kellermann, W.

• Reverberation Modeling for Robust Speech Recognition
  R. Maas, A. Sehr und W. Kellermann
[A]

Reverberation, which is present in almost all distant-talking recordings of practical interest, significantly reduces the performance of conventional automatic speech recognition (ASR) systems. This performance reduction is caused by the dispersive effect of reverberation on the features. To increase the robustness of ASR systems to reverberation, the acoustic model of the recognizer needs to be able to capture the changed statistical properties of the reverberant feature vector sequences. REMOS (REverberation MOdeling for Speech recognition) is a generic framework especially designed for reverberation-robust distant-talking ASR. The key idea of REMOS is to combine a conventional clean-speech hidden Markov model (HMM) network and a statistical reverberation model (RVM) describing the acoustical environment in the feature domain. During recognition, the most likely contributions of both the HMM and the RVM to the current reverberant observation are determined. The main advantage of REMOS compared to many other state-of-the-art ASR systems is that changing reverberation conditions do not require an entire retraining of the recognizer. It suffices to reestimate the RVM to adapt REMOS to the new environment. Since this can be done efficiently, REMOS is a very flexible framework for reverberation-robust speech recognition. In this contribution, we outline fundamental mechanisms and present recent results.

Kengne, S.

• Speech Quality of Mobile Phones via Bluetooth Link
  M. Lepage, F. Kettler und S. Kengne
[A]

Kerscher, M.

• Kompakte 16-Kanal-Kugellautsprecheranordnung
  M. Kerscher und F. Zotter
[A]

Kompakte kugelförmige Lautsprecheranordnungen werden nicht nur zur omnidirektionalen Schallabgabe, sondern auch zur kontrolliert richtungsabhängigen Schallabgabe verwendet. Derzeit übliche Systeme basieren auf den Platonischen Körpern. Sie sind wegen ihrer Symmetrie einfach zu konstruieren, sind jedoch auf fünf bestimmte Anordnungen beschränkt, die bei Ansteuerung mit begrenzter Richtungsauflösung oftmals eine höhere Anzahl von Lautsprechern verwenden, als unbedingt nötig.

Dieser Beitrag präsentiert deshalb eine kompakte Kugelanordnung mit 16 Lautsprechern, deren Anordnung ''Hyperinterpolation'' erlaubt. Hyperinterpolation, ein Begriff aus der Mathematik, gewährleistet eine Richtungssteuerung mit gleichmäßiger Auflösung und kleinstmöglichem Hardwareaufwand. Es werden folglich genauso viele Lautsprecher wie steuerbare Kugelharmonische (Kugelflächenfunktionen) verwendet.

Wir zeigen die Konstruktion und Übertragungseigenschaften eines Prototyps.

Um die Überlastung zu vermeiden, die typischerweise bei kleinen Kugellautsprecheranordnungen bei tiefen Frequenzen auftreten, schlagen wir eine Filterbank zur Auflösungsreduktion in diesem Bereich vor.

Kettler, F.

• Endgeräte im E-Modell
  S. Möller, F. Kettler, H.W. Gierlich, N. Côté, A. Raake und M. Wältermann
[A]

Das E-Modell in ITU-T-Empfehlung G.107 stellt ein Planungswerkzeug zur parametrischen Vorhersage der Sprachqualität schmalbandiger Telefonnetze dar. Dabei wird für die gesamte Übertragungsstrecke Mund-zu-Ohr ein Qualitätswert geschätzt, der neben den Netzwerkeinflüssen ganz erheblich von den verwendeten Endgeräten bestimmt wird. Endgeräte werden bislang aber nur in Form sogenannter Loudness Ratings berücksichtigt, welche für Handapparate definiert sind; andere Endgeräte wie Headsets oder Freisprecher mit der ihnen inhärenten Signalverarbeitung werden bislang nicht betrachtet.

In diesem Beitrag sollen erste Schritte erläutert werden, diese Endgeräte adäquat im E-Modell zu berücksichtigen. Der Fokus liegt dabei auf dem Einfluss der Störgeräuschunterdrückung. Instrumentelle Messungen zeigen, dass durch Einschluss von zwei neuen Parametern die Korrelationen von E-Modell-Vorhersagen zu instrumentellen Schätzwerten von 0.62 auf 0.78 steigen, und durch Berücksichtigung eines weiteren Parameters sogar auf 0.86 erhöht werden können. Auch werden erste Vorschläge zur Berücksichtigung der Klangverfärbung gemacht, die durch die akustischen Übertragungswege beim Freisprechen hervorgerufen werden. Die Ergebnisse sollen bei einer Überarbeitung der ITU-T-Empfehlung G.107 Berücksichtigung finden.

• Speech Quality of Mobile Phones via Bluetooth Link
  M. Lepage, F. Kettler und S. Kengne
[A]

Kim, L.

• Akustische Messungen an einem offenen gegenläufigen Rotor in einem offenen Windkanal
  S. Funke, L. Kim und H. Siller
[A]

Der offene gegenläufige Rotor ist wegen seiner Energieeffizienz ein viel versprechendes Antriebskonzept. Die im Vergleich zu heutigen Turbofan-Triebwerken stärkere Lärmemission stellt jedoch ein großes Problem für die Einführung dieser Technik dar. Im Rahmen des EU-Projekts DREAM wurden akustische Messungen an einem Modell eines offenen gegenläufigen Rotors im offenen Windkanal T-104 bei TsAGI in Zhukovsky (Russland) durchgeführt. Ein linienförmiges Array aus 104 Mikrofonen wurde parallel zur Triebwerksachse außerhalb der offenen Messstrecke installiert. Die Variation von Parametern wie Rotordrehzahl, Windkanalgeschwindigkeit und Abstand der beiden Rotoren zueinander wurden dabei hinsichtlich ihres Einflusses auf die Schallabstrahlung untersucht. Der Effekt eines vor dem Rotor installierten Tragflügels mit Hinterkantenausblasung wird ebenfalls gezeigt. Das inverse Verfahren SODIX wurde eingesetzt um die akustischen Beiträge der beiden Rotoren zu trennen. Der Einfluss der Scherschicht des offenen Windkanals auf die Schallausbreitung von den Rotoren zu den Mikrofonen, sowie Reflexionen an den schallharten Wänden der Versuchshalle mussten bei der Auswertung der Messdaten berücksichtigt werden. Entsprechende Korrekturmöglichkeiten werden gezeigt.

Kitzig, A.

• Untersuchungen zur Kombination der Erkennungsergebnisse zweier robuster Spracherkennungssysteme
  A. Kitzig und H.-G. Hirsch
[A]

Durch die Kombination einzelner Erkennungssysteme zu einem Gesamtsystem kann die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems gegenüber den einzelnen Systemen unter bestimmten Voraussetzungen verbessert werden. Die Verknüpfung mehrerer Systeme kann an verschiedenen Stellen in der Verarbeitungskette von einer Zusammenfassung der akustischen Merkmale bis hin zu einer Kombination der Erkennungsergebnisse erfolgen. Im Rahmen dieser Untersuchungen wurden die Erkennungsergebnisse zweier Systeme verglichen, von denen das eine auf einer Extraktion robuster akustischer Merkmale, das andere auf einer Adaption der HMMs beruht. Dabei stellt man fest, dass sich die Ergebnisse bei Betrachtung verschiedener Störszenarien zu einem gewissen Anteil ''orthogonal'' zueinander verhalten. Dies bedeutet, dass nur einer der beiden Erkenner ein richtiges Ergebnis liefert. Daraus ergibt sich ein Potential zur Verbesserung der Erkennungsrate des Gesamtsystems. Im Rahmen dieser Untersuchungen wurden die Ergebnisse der beiden Erkenner in Bezug auf die erkannte Wortfolge als auch in Bezug auf die bei der Erkennung erfolgte zeitliche Segmentierung der Sprache gemäß der erkannten Wortfolge betrachtet. Die zeitlichen Abschnitte, bei denen sich abweichende Erkennungsergebnisse einstellen, werden dahingehend weiter untersucht, welcher Erkenner mit einer im Vergleich gesehenen, höheren relativen Wahrscheinlichkeit ein Ergebnis liefert. Eine Verbesserung der Erkennungsraten konnte im Rahmen von Erkennungsexperimenten mit gestörten und ungestörten Sprachdaten der Aurora-5 Datenbank aufgezeigt werden.

Klärner, M.

• Zur Simulation des dynamischen Verhaltens von Faserkunststoff-Verbunden mit thermoplastischer Matrix
  M. Klärner, P. Nossol, S. Marburg und L. Kroll
[A]

Faserkunststoffverbunden (FKV) mit thermoplastischer Matrix eröffnen durch moderne großserienfähige Fertigungsverfahren zahlreiche Möglichkeiten der energie- und ressourceneffizienten Herstellung sowie einer masse- und belastungsoptimierten Bauteilgestaltung. Als eine besondere Eigenschaft der thermoplastischen Matrix ist neben der effizienten Herstellung insbesondere die hohe Materialdämpfung hervorzuheben, welche über die Parameter Lagenaufbau und Faservolumengehalt zudem eine hohe Variabilität bietet. Zur Simulation des dynamischen Bauteilverhaltens mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente gilt es, gültige Dämpfungsmodelle zu ermitteln, deren Parameter experimentell zu bestimmen und diese in der Simulation zu verifizieren. Im vorliegenden Beitrag werden diese Untersuchungen an verschiedenen thermoplastischen FVK durchgeführt und mit FEM-Simulationen verglichen. Die Ergebnisse zeigen die Gültigkeit der in der FEM verfügbaren Dämpfungsmodelle für die modernen Leichtbauwerkstoffe und ermöglichen qualitative und quantitative Bewertungen der dynamischen Eigenschaften von verschiedenen Verbunden anhand der Freiwerte.

Klaus, T.B.

• Aufbau eines adaptiven Helmholtzresonators zur gezielten Frequenzgangbeeinflussung
  C. Thyes, O. Heuss, T.B. Klaus, J. Bös und H. Hanselka
[A]

Am LOEWE-Zentrum AdRIA wurde ein Demonstrator zur Untersuchung von elastischen Strukturelementen wie Fenstern, Fassaden oder Trennwänden mit angeschlossenem Luftvolumen aufgebaut. Das Luftvolumen wird dabei von der elastischen Wand und fünf weiteren nahezu ideal steifen, schallharten Wänden umschlossen. Durch die schallharten Wände können sich im Inneren bei unterschiedlichen Frequenzen deutliche Schalldruckresonanzen ausbilden. Zur Untersuchung aktiver Maßnahmen an der flexiblen Wand besteht der Wunsch einzelne Resonanzüberhöhungen im Innenraum gezielt beeinflussen zu können. Dies ist mit sogenannten Helmholtzresonatoren, die wie akustische Tilger wirken, möglich. Der Aufbau eines solchen Resonators für die Bedämpfung unterschiedlicher Resonanzspitzen war das Ziel dieser Arbeit. Zur Auslegung des Resonators wurde ein FEM-Simulationsmodell aufgebaut, Simulationen durchgeführt und Erkenntnisse abgeleitet. Damit konnte der Resonator konstruiert und mit Hilfe eines Rapid-Prototyping-Verfahrens hergestellt werden. Er stellt ein dynamisches System mit einem Freiheitsgrad dar. Durch Kombination der beiden konstruktiven Parameter (Volumen und Halsgeometrie) können seine dynamischen Eigenschaften (Eigenfrequenz und Dämpfung) und damit seine Impedanz eingestellt werden. Mit dem fertig gestellten Resonator wurden Messungen am Demonstrator durchgeführt. Es kann gezeigt werden, dass Veränderungen im Frequenzgang ähnlich wie bei einem gedämpften Tilger in der Strukturdynamik gelingen. Resonanzen im Luftvolumen werden nahezu vollständig durch den Resonator gedämpft. Dies bestätigt die Ergebnisse der Simulationen.

Klein, F.

• Individualization of head-related transfer functions
  F. Klein und S. Werner
[A]

• Dependencies of binaural auralization via headphones on listening conditions
  S. Werner, F. Klein und A. Siegel
[A]

Klein, W.

• Schwingungsbasierte Maschinendiagnose an Vorschubachsen von Werkzeugmaschinen
  F. Lindner, C. Brecher und W. Klein
[A]

Klein-Hennig, M.

• Entmaskierung durch binaurale und harmonische Signalmerkmale von Tonkomplexen
  M. Klein-Hennig, M. Dietz und V. Hohmann
[A]

Aus einem Tonkomplex lassen sich einzelne Komponenten nur schwer heraushören, da sie zusammen mit den anderen Komponenten des Tonkomplexes zu einem auditorischen Objekt gruppiert werden. Eine verstimmte Komponente, die keine Vielfache der Grundfrequenz des Komplexes ist, ist salienter, da keine Gruppierung mit dem Tonkomplex stattfindet. Ihre Detektionsschwelle ist niedriger als die einer unverstimmten harmonischen Komponente. Dieser Pegelunterschied in der Detektionsschwelle kann als MMLD (engl. Mistuning Masking Level Difference) bezeichnet werden. Desweiteren lässt sich die Salienz einer einzelnen Komponente durch das Aufprägen eines interauralen Phasenunterschieds (IPD) erreichen. Die zusätzliche binaurale Information führt ebenfalls zu einer Entmaskierung der Komponente. Dieser Schwellenunterschied wird als BMLD (engl. Binaural Masking Level Difference) bezeichnet. In dieser Studie wurden MMLD und BMLD von spektral aufgelösten Komponenten miteinander kombiniert, um eine gegenseitige Beeinflussung zu untersuchen. Die Ergebnisse werden in Hinblick auf aktuelle Modelle und Theorien der binauralen Verarbeitung diskutiert.

Kleinhenrich, C.

• Multi-sensorische Wahrnehmung und Wirkung bei Präsenz von tieffrequentem Lärm
  T. Weigler, C. Kleinhenrich und D. Krahé
[A]

Abstract: Menschen reagieren unterschiedlich auf tieffrequenten Lärm. Einige klagen über Schlaflosigkeit, Konzentrationsschwäche etc., andere scheinen überhaupt nicht betroffen zu sein. Was ist der Grund dafür? Eine befriedigende Antwort darauf kann bis heute nicht gegeben werden. Viele Einflussfaktoren sind denkbar, von denen in einem ersten Schritt einigen nachgegangen wurden, und zwar solchen, die die Wirkung des tieffrequenten Lärm zu verstärken scheinen. Schwerpunkt dabei war, das Zusammenspiel verschiedener sensorischer Phänomene zu untersuchen. Inwieweit die gleichzeitige Aufnahme eines auditiven und eines visuellen Reizes durch den Menschen zu einer Verstärkung der angesprochenen negativen Wirkung führen kann, ist eines der Kernthemen dieser Untersuchung. Bei entsprechenden Versuchen wurde klar, dass sich die verschiedenen Reize sowohl gegenseitig verstärken als auch so überlagern können, dass der jeweils andere Reiz in den Hintergrund tritt. Eine weitere Untersuchung mit der gleichen Zielsetzung verbindet akustische Einflüsse mit mechanischen Schwingungen. Die Ergebnisse beider Versuchsreihen werden dargelegt. In welcher Weise die Ergebnisse geeignet sind, bei der eingangs gestellten Frage weiterzukommen, ist weiterer Gegenstand des Vortrag.

• Simulationen adaptiver Ansätze zur Optimierung der Dämpfungswirkung eines MIMO-ANC-Systems unter Verwendung reflektierter Feldgrößen
  C. Kleinhenrich, T. Weigler und D. Krahé
[A]

Ein gegebenes ANC-System (Active Noise Control) dämpft eine horizontal verlaufende Schallwelle (Primärfeld) innerhalb eines 2-dimensional begrenzten horizontalen Bereiches (Zone der Ruhe), ober- und unterhalb der horizontalen Fläche mit abnehmender Wirkung. Die Erfassung von Schalldruck und -schnelle entlang der Berandung der Fläche (Multiple Input) ermöglicht die Bestimmung des Schalldruckverlaufs an diskreten Punkten innerhalb der Zone der Ruhe. An diesen Punkten können virtuelle Mikrofone angenommen werden, die ausschließlich das Primärfeld aufnehmen. Ein Lautsprecherarray (Multiple Output) strahlt daraus abgeleitet eine phasengedrehte Nachbildung (Sekundärfeld) des Primärfeldes ab, sodass aus der destruktiven Interferenz eine Dämpfung des Primärfeldes resultiert. Hierfür müssen die Transferfunktionen zwischen realen und virtuellen Mikrofonen sowie zwischen virtuellen Mikrofonen und Lautsprechern bekannt sein. Die Güte des Systems hängt hiervon ab und die Transferfunktionen können sich zeitlich verändern. Daher sind zur Optimierung der Dämpfungswirkung adaptive Mechanismen notwendig, die Veränderungen erfassen und darauf reagieren. Dieser Beitrag untersucht zwei verschiedene Ansätze anhand von Simulationen im Zeitbereich, die das System an die jeweilig vorherrschenden Bedingungen möglichst gut anpassen sollen. Dabei wird eine neue Methode näher betrachtet, die reflektierte Feldgrößen des ANC-Systems für die Abschätzung eines mehrdimensionalen Fehlereingangs heranzieht. Zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit erfolgt der Vergleich mit einem herkömmlichen Verfahren, das zusätzliche Fehlermikrofone für diese Aufgabe verwendet.

Kletschkowski, T.

• AVC, ASAC oder ANC? Über ein einfaches Ersatz-Modell zum Vergleich aktiver Maßnahmen zur Lärmminderung in der Flugzeugkabine
  T. Kletschkowski und D. Sachau
[A]

Aktive Maßnahmen zur Lärmminderung können hinsichtlich der verwendeten Sensorik und Aktorik klassifiziert werden. Wird die kinetische Energie einer schallabstrahlenden Struktur mit Hilfe struktureller Sensoren (z. B.: Beschleunigungsaufnehmer) bestimmt und durch geeignet angesteuerte strukturelle Aktoren (z. B.: elektro-dynamische Schwingungserreger) minimiert, spricht man von Active Vibration Control (AVC). Wird hingegen die abgestrahlte Schallleistung unter Verwendung akustischer Sensoren (meist Mikrophone) ermittelt und mit Hilfe struktureller Aktoren minimiert, spricht man von Active Strucrural Acoustic Control (ASAC). Maßnahmen, die sowohl akustische Sensoren als auch akustische Aktoren (z. B.: elektro-dynamische Lautsprecher) verwenden, sind als Active Noise Control (ANC) bekannt. Welches Konzept zu bevorzugen ist, hängt von der jeweiligen Problemstellung ab. Die vorliegende Arbeit bezieht sich auf die aktive Lärmminderung in der Flugzeugkabine eines Propeller-Flugzeuges und schlägt ein einfaches Ersatz-Modell zur Abbildung der Vibro-Akustik vor. Dieses besteht aus diskreten Massen und Federn, mit deren Hilfe die elastischen Eigenschaften und die Trägheitseffekte von Struktur und eingeschlossenem Luftvolumen beschrieben werden. Die aus diesem Modell abgeleiteten Bewegungsgleichungen gestatten den qualitativen Vergleich der mit Hilfe von AVC, ASAC oder ANC erreichbaren globalen Pegelreduktion sowie den ebenfalls qualitativen Vergleich der benötigten Stellaufwände. Beide Fragestellungen werden am Beispiel des zweiten akustischen Quermodes diskutiert.

• Vergrößerung der Ruhezone durch mehr Audiokomponenten eines Gegenschallsystems
  I. Widjaja, T. Kletschkowski und D. Sachau
[A]

Eine Reduktion der Geräuschbelastung ist während des Schlafes erforderlich, um stressbedingte Gesundheitsschäden vorzubeugen. Die Zielsetzung besteht in der Schaffung einer ausgedehnten Ruhezone im Bereich des Kopfes einer Person. Für tief- und mittelfrequenten Lärm kann die aktive Schallreduktion passive Schallschutzmaßnahmen signifikant unterstützen. Zur Vergrößerung der Ruhezone wird die Anzahl der Audiokomponenten erhöht. Zunächst stellen sieben Lautsprecherpositionen eine Obermenge dar. Mikrophone sind in einem quaderförmigen Beobachtungsvolumen positioniert. Die Frequenzantworten zwischen jeder Lautsprecher- und Mikrophonposition wird gemessen. Als Zielgrößen werden die Anzahl und Positionen der Lautsprecher und Mikrophone sequentiell optimiert, um die größtmögliche mittlere Schalldruckpegelreduktion im Beobachtungsvolumen bei breitbandigem Störschall (80 Hz f 480 Hz) zu erreichen. Abschließend wird die zu erwartende mittlere Schalldruckpegelreduktion messtechnisch verifiziert.

Kling, C.

• Freifeldkorrekturwerte für Schallpegelmessgeräte nach der kommenden IEC 62585
  C. Kling
[A]

Die kommende Version der Normenserie für Schallpegelmesser IEC/CDV 61672 wird einige Änderungen mit sich bringen. Unter anderem wird die kommende Norm IEC/CDV 62585 referenziert, um diverse Freifeldkorrekturwerte zu bestimmen. Sie erläutert verschiedene Verfahren, die sowohl von den Herstellern als auch von den Prüflaboratorien, die die Bauartzulassung nach Teil 2 von IEC/CDV 61672 durchführen, anzuwenden sind. Ziel ist es vor allem, den Prüflaboratorien für die periodischen Tests nach Teil 3 von IEC/CDV 61672 einen verlässlichen Satz von Korrekturwerten in die Hand zu geben, damit aufwendige Messungen in einer Freifeldkammer künftig überflüssig werden.

Der Vortrag befasst sich mit den Normen IEC/CDV 61672 und IEC/CDV 62585 und der Umsetzung an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) im Rahmen der Prüfungen zur Bauartzulassung.

Klippel, W.

• Static and Dynamic Measurement of the Nonlinear Force Factor Characteristic of Loudspeakers
  W. Klippel
[A]

Der elektrodynamische Kraftfaktor Bl(x) ist in realen Wandlern nicht ein konstanter Koppelparameter, sondern eine nichtlineare Funktion der Schwingspulenauslenkung x. Diese nichtlineare Funktion ist nicht nur eine der wichtigsten Verzerrungsursachen in Lautsprechersystemen, sondern erklärt den Zusammenhang zwischen konstruktiver Gestaltung des Wandlers (Ursache) und dem resultierenden Großsignalverhalten (Symptome). Seit über 10 Jahren kann diese Nichtlinearität über eine einfache Strom- und Spannungsmessung und der nichtlinearen Systemidentifikation bestimmt werden. In diesem Beitrage wird eine alternative statische Messmethode vorgestellt, die Feldverlauf der magnetischen Felddichte mit Hilfe eines Hallsensors und eine mechanische Scannvorrichtung bestimmt. Die Messergebnisse beider Messverfahren werden miteinander verglichen und der Einfluss des Schwingspulenstromes i auf den Kraftfaktor Bl(x,i) werden diskutiert.

Klockgether, S.

• Einfluss von auditorischer Bewegung auf Lokalisation unter Freifeldbedingungen
  S. Klockgether, B. Epp und J. Verhey
[A]

Das auditorische System des Menschen ist in der Lage, komplexe akustische Umgebungen in einzelne Objekte zu unterteilen (Objektbildung). Dies wird u.a. durch das binaurale Hören, welches zur Lokalisation genutzt wird, ermöglicht. In natürlichen Hörsituationen sind die Positionen von Schallquellen oft nicht konstant. Während bewegungssensitive Neurone in Tiermodellen nachgewiesen werden konnten, ist der Einfluss von räumlicher Dynamik auf die auditorische Wahrnehmung des Menschen noch weitesgehend ungeklärt. Mit Hilfe eines Lautsprecherarrays aus 32 Aktivlautsprechern wurden daher psychoakustische Messungen unter Freifeldbedingungen durchgeführt. In einer Hörsituation ohne Störgeräusch konnte für Töne ein direkter Einfluss von Bewegung auf kleinste hörbare Winkelunterschiede (Minimum Audible Angle, MAA) gezeigt werden. Das Ergebnis deutet darauf hin, dass das auditorische System sensitiv für Bewegung ist. In einem weiteren Experiment mit einem neu entwickelten psychoakustischen Paradigma wurde untersucht, ob räumliche Dynamik von Schallquellen die Detektionsleistung eines Tones im Störgeräusch beeinflusst. Auf Basis der Ergebnisse wird diskutiert, inwiefern auch die Dynamik von binauralen Signaleigenschaften zur akustischen Objektbildung beiträgt.

Klotz, C.

• Strukturdynamisches und akustisches Modell für das Eisenbahngleis
  C. Marter, C. Klotz, M. Beitelschmidt und M. Ochmann
[A]

Seit mehreren Jahren ist die Schallabstrahlung von Schienenfahrzeugen Gegenstand der Forschung. Es wird dabei verstärkt der Fokus auf das Eisenbahnrad gelegt. Neben dem Rad strahlen jedoch auch andere Komponenten des Fahrzeug-Fahrweg-Systems Schall ab. Als Wichtigste ist hierbei die Schiene zu nennen. Zur schalltechnischen Untersuchung wurde ein modernes Gleismodell erstellt, welches den speziellen Bedürfnissen der Strukturdynamik und der Akustik genügt. Dazu wurde das Transfermatrizenverfahren zur Modellierung der Strukturmechanik auf Basis einer FE-Modellierung und die Rand-Element-Methode zum Berechnen des akustischen Feldes herangezogen. Dieses Modell arbeitet zweckmäßigerweise im Frequenzbereich und berücksichtigt die Unendlichkeit der Schiene und deren diskrete Fesselung über die Schwellen im Gleisbett. Die Verfahren zur Modellerstellung werden vorgestellt, sowie auf deren numerische Probleme und Besonderheiten hingewiesen und soweit es möglich ist, werden diese auch interpretiert. Als Ergebnis werden exemplarische Berechnungen präsentiert.

Kluth, S.

• Verfahren zur direkten Messung der Geräuschemission von Straßen
  S. Kluth, C. Schulze und J. Hübelt
[A]

Die Bestimmung der Geräuschemission von Fahrbahnbelägen erfolgt bisher nach dem in DIN EN ISO 11819-1 genormten Verfahren der Statistischen Vorbeifahrt (SPB-Verfahren). Dieses Verfahren basiert auf der Messung des Schalldruckpegel-Zeitverlaufs einzelner vorbeifahrender Fahrzeuge. Um zu gewährleisten, dass die Einzelvorbeifahrten von anderen Fahrzeugen nicht beeinflusst werden, ist ein Mindestabstand zwischen den vorausfahrenden und nachfolgenden Fahrzeugen erforderlich. Aufgrund der zunehmenden Verkehrsdichte ist die statistisch geforderte Anzahl von Einzelvorbeifahrten jedoch kaum noch zu erreichen. Ziel eines Vorhabens im Auftrag der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) war daher die Entwicklung eines neuen Mittelungspegel-Verfahrens, das trotz dichten Verkehrs einen Rückschluss auf die Geräuschemission des Fahrbahnbelags zulässt. Das neue Verfahren basiert auf der Simulation des Vorbeifahrtpegel-Zeitverlaufs der Einzelfahrzeuge mit Hilfe eines geeigneten Schallausbreitungsmodells und erfordert die genaue Kenntnis der Verkehrssituation. Durch Vergleich von synthetisiertem simuliertem und gemessenem Vorbeifahrtpegel-Zeitverlauf der gesamten Verkehrssituation wird der Fahrzeuggeräuschpegel ermittelt. Die Erprobung des neuen Mittelungspegel-Verfahrens zeigte, dass die Abweichung des Fahrzeuggeräuschpegels für Pkw deutlich kleiner ist als die für das Verfahren der Statistischen Vorbeifahrt angegebene Messtoleranz.

Knauß, D.

• Lärmmangement Tagebau
  D. Knauß und H.-W. Bartsch
[A]

• Fluglärmmessung mit automatischer Geräuschklassifikation
  D. Hemmer, D. Knauß und C. Pörschmann
[A]

Eine Messung von Fluggeräuschen erfolgt in der Regel über ein längeres Zeitintervall, um unterschiedliche Betriebsbedingungen zu erfassen und eine ausreichende Datenbasis zu erhalten. Da die Messpunkte zum Teil erheblich mit Fremdgeräusch belastet sind, ergibt sich das Problem, Fluglärmereignisse von anderen Geräuschquellen (z.B. von Straßenverkehr) zu unterscheiden. Bei langen Messzeiten ist eine manuelle Segmentierung zeitaufwendig. Deshalb bietet sich hier eine automatische Geräuschidentifikation anhand der spektralen und temporalen Eigenschaften der Ereignisse an. Es werden verschiedene Möglichkeiten der Geräuschidentifikation (Musteranalyse, Korrelationsanalyse) an einem konkreten Beispiel vorgestellt und anhand von Messungen deren Praxistauglichkeit untersucht. Dies beinhaltet die Frage, inwieweit eine korrekte Identifikation erfolgen kann, wenn Fluglärm und Fremdgeräusche (z.B. Autos) gleichzeitig am Messort auftreten. Zudem werden die Auswirkungen verschiedener Erkennungsraten bei der Geräuschidentifikation auf die Ermittlung des gesamten Beurteilungspegels von Fluglärm behandelt.

Kniesburges, S.

• Untersuchungen zur Lärmentstehung und -abstrahlung von Lüftungsanlagen
  P. Horn, S. Kniesburges, J. Grabinger, S. Becker und R. Lerch
[A]

Lüftungsanlagen finden heute nicht nur in technischen Anlagen, sondern auch im Wohnbereich und damit in Bereichen von Ruhezonen Anwendung. Dadurch rücken neben den Leistungsdaten für die Belüftung zunehmend die Geräuschemissionen in den Vordergrund. Diese können nicht nur lästig, sondern unter Umständen sogar gesundheitsschädlich sein. Das diesem Beitrag zu Grunde liegende Projekt beschäftigt sich daher mit der Reduzierung der Lärmemissionen von Lüftungsanlagen als Teil des Forschungsverbundes ''`Lärmminderung von technischen Anlagen - FORLärm'''.

Ziel dieses Beitrags ist es, die Ausbreitung von Körperschall in Lüftungsanlagen und die daraus resultierende Abstrahlung von Luftschall zu untersuchen. Hierzu wird eine Modellanlage aufgebaut, die einfache Grundelemente von realen Lüftungsanlagen enthält. In diesen Anlagen stellt in der Regel ein Lüfter die Körperschallquelle dar. Um jedoch Störeinflüsse durch den aeroakustisch generierten Lärm zu vermeiden, dient im Modell ein Schwingungserreger als Körperschallquelle. Die Ausbreitung des Körperschalls wird mit einem Laser-Scanning-Vibrometer untersucht. Die Messungen zur Schallabstrahlung werden in einem Akustikmessraum durchgeführt. Neben den experimentellen Betrachtungen erfolgt auch eine numerische Berechnung des Verhaltens der Versuchsanlage, wobei die Finite-Elemente-Methode zum Einsatz kommt. Hierbei wird ebenfalls die Ausbreitung des Körperschalls in der Anlage als auch die daraus resultierende Abstrahlung von Luftschall ermittelt. Die Simulationsergebnisse werden schließlich den Messergebnissen gegenüber gestellt.

Knospe, H.

• Effiziente Identifikation von Telefon-Spam
  J. Strobl, F. Kurth, G. Grutzek und H. Knospe
[A]

Telefon-Spam, etwa in Form automatisiert und massenhaft eingespielter Werbeanrufe, kann in Zukunft zu einem relevanten Problem werden. Ein Ansatzpunkt zur Abwehr von Telefon-Spam bietet die Analyse der bei der Telefonie übertragenen Audiodaten, wobei Abschnitte von wenigen Sekunden des Signals mit zuvor eingegangenen Anrufen verglichen werden. Bei Identifikation von wiederholt eingespielten Sprachdaten kann der Anruf als Telefon-Spam betrachtet und entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden. Die technische Herausforderung bei diesem Vorgehen besteht im effizienten und gleichzeitig robusten Abgleich der Audiodaten mit denen vorheriger Anrufe. Die vorliegende Arbeit stellt hierzu ein Verfahren vor, bei dem in einem Vorverarbeitungsschritt robuste Audiomerkmale aus den Anrufen extrahiert werden, die dann als Fingerabdrücke zum Signalvergleich herangezogen werden. Außerdem wird zum effizienten Signalvergleich ein indexbasiertes Suchverfahren vorgestellt, das eine schnelle Identifikation vorliegender Fingerabdrücke auch bei einer sehr großen Zahl erfasster Anrufe erlaubt. Das Verfahren verwendet bekannte Methoden der Audioidentifikation, welche an die Anforderungen der Sprachdaten und der Telefonie-Umgebung angepasst wurden.

Knüttel, T.

• Influence of the source's directivity on room impulse responses
  T. Knüttel, I. Witew und M. Vorländer
[A]

Die Richtcharakteristik eines Messlautsprechers hat großen Einfluss auf die gemessene Raumimpulsantwort und auf daraus resultierende raumakustische Einzahlkennwerte. In diesem Beitrag wird ein Verfahren vorgestellt, welches den Einfluss der Richtwirkung des Messlautsprechers auf eine Impulsantwort erkennbar macht. Hierbei werden die geometrischen Symmetrien eines Dodekaeder Lautsprechers in einem Satz von gemessenen Raumimpulsantworten identifiziert. Es zeigt sich, dass der Einfluss der Quelle selbst in Räumen mit langen Nachhallzeiten auch noch im späten Teil der Impulsantwort deutlich erkennbar ist. Mit dem Ziel, die durch richtende Quellen verursachten Messunsicherheiten in einer Raumimpulsantwort vorhersagen zu können, ist ein Modell entwickelt worden, welches dieses Verhalten simuliert. Ausgehend von einfachen Eingangsdaten wie Raumvolumen, Nachhallzeit und Abstand Quelle-Empfänger erstellt das Modell künstliche Raumimpulsantworten. Diese Impulsantworten variieren in Abhängigkeit von einer ebenfalls gegebenen Richtcharakteristik und können somit für die Bewertung der Messunsicherheit benutzt werden.

Kob, M.

• Prospektive Studie mittels Hochtonaudiometrie: ein Vergleich zwischen Musikern unterschiedlicher Professionalisierung und Nichtmusikern
  M. Kob, M. Schuppert, F. Peßler, M. Otten und M. Pilgramm
[A]

Hintergrund: Um unterschiedliche Parameter von Tönen oder Klängen zuverlässig wahrnehmen und diskriminieren zu können, ist für Berufsmusiker auch das Hören im erweiterten Hochtonbereich von beträchtlicher Relevanz. Bei routinemäßig angewandten audiologischen Messungen werden jedoch lediglich Frequenzen bis 8 kHz erfasst. Ziel der Studie ist die Feststellung der individuellen Hörfähigkeit einschließlich des Hochtonbereichs bei Musikern unterschiedlicher Professionalisierung sowie eine Evaluation der gruppenspezifischen Unterschiede. In weiteren Schritten sollen aus diesen Ergebnissen Aussagen zur Prävention schallbedingter Hörminderungen bei Musikern und zu möglichen Kompensationsmechanismen abgeleitet werden. Methodik: Bei Musikstudierenden, Orchestermusikern, Laienmusikern und altersgematchten musikalisch nicht aktiven Personen werden audiologische Messungen im Frequenzbereich zwischen 125 Hz und 16 kHz mittels eines kalibrierten Hochtonaudiometers Marke Madsen Itera II durchgeführt. Der begleitende anonymisierte Fragebogen erfasst neben allgemeinen audiologischen Parametern auch die relevanten musikerspezifischen Aspekte, u.a. die Instrumentenspezifikation, lang- und kurzfristige berufliche Schallbelastungen durch Musik im Vorfeld der Testung sowie aktuelle Stressbelastungen. Präliminäre Ergebnisse und Schlussfolgerungen insbesondere zur Kompensation und Prävention werden diskutiert sowie weitere audiologische Studienrichtungen aufgezeigt.

• Entwicklung eines Algorithmus für die Detektion von Registerübergängen
  F. Langenbruch, J. Thoma, T. Weißgerber, J. Loviscach, K. Neumann und M. Kob
[A]

Übergänge zwischen Stimmregistern sind sowohl gesangspädagogisch als auch stimmphysiologisch ein interessantes Thema. So ist in der Regel bei professionellen Sängerinnen und Sängern der westlichen klassischen Gesangstradition ein Registerübergang unhörbar, doch u.a. in der Wellenform wie auch im Spektrogramm erkennbar. Es stellt sich die Frage, ob es Merkmale gibt, an denen ein Registerübergang rechnerunterstützt und unabhängig vom individuellen Stimmklang und der Stimmgattung anhand einer Mikrofonaufnahme identifiziert werden kann. Eine solche Methode könnte als elektronische Hilfe in der Gesangspädagogik verwendet werden. Bei der hier vorgestellten Arbeit werden Methoden der semantischen Audioanalyse, insbesondere Feature-Extraktion und Maschinenlernen, angewendet. Auf Grundlage von segmentierten Aufnahmen von je fünf Vokalen von sechs Sängerinnen in drei Stimmgattungen wurden systematische Studien mit Hilfe der MIRtoolbox unter MATLAB durchgeführt. Wir berichten über die Erfolgsquote des Algorithmus und mögliche Anwendungen.

• Der Einfluss eines Singstimmseminars auf die Sing- und Sprechstimme von Lehramtsstudentinnen der Primarstufe
  C. Eckers, S. Forge, H. Gembris und M. Kob
[A]

Die präventive Wirkung von Stimmtrainingsprogrammen zur Verbesserung der Stimme wurde bereits vielfach bewiesen (vgl. Hazlett et al., 2009). Im Rahmen der Evaluation des stimmfördernden Projekts ''SMS - Singen macht Sinn'' soll deshalb untersucht werden, ob auch ein Seminar für die Singstimme die Sprech- und Singstimmleistungen von teilnehmenden Lehramtsstudierenden beeinflusst. In einer Längsschnittstudie im Prä-Post-Test-Design werden jeweils 30 Lehramtsstudierende der Experimental- und Kontrollgruppe untersucht. Die Stimmleistungen werden mittels einer logopädischen perzeptiven Stimmbeurteilung mit einer adaptiven visuellen Analogskala, einer Selbsteinschätzung der Stimme mit dem Voice Handycap Index, einer Messung des Singstimmprofils mit der Software Phoneto und akustischen Aufnahmen angehaltener Vokale [a:] ermittelt. Bereits nach der Voruntersuchung lassen sich Leistungsgruppen voneinander unterscheiden. So zeigen 15% der Probanden Stimmauffälligkeiten im Dysphonia Severity Index. Es zeigt sich auch, dass Probanden mit Singerfahrung über einen größeren Frequenzumfang verfügen und lautere Töne produzieren als Probanden ohne diese Erfahrung. Dies führt zu der Erwartung, dass sich der singbare Frequenz- und Dynamikumfang bei der Experimentalgruppe im Gegensatz zur Kontrollgruppe vergrößert. Darüber hinaus erhoffen wir bei Parametern der Stimmqualität, u.a. Shimmer, Jitter und der Harmonics-to-Noise-Ratio, mit Hilfe des Göttinger Heiserkeitsdiagramms, der Stimmsignalanalysesoftware Praat und des Dysphonia Severity Index positive Veränderungen festzustellen. Die ersten Ergebnisse der Nachuntersuchung werden auf der DAGA präsentiert.

• Multiple-mass simulation of the human vocal folds using elastic properties from measurements
  M. Otten, F. Müller, A.-K. Rohlfs, K. Püschel, A. Gömmel, M. Hess und M. Kob
[A]

The accurate simulation of the vocal fold vibration can help plan and forecast the results of phonosurgical interventions. The multiple-mass model VOX has been enhanced to integrate data from measurements of excised human larynges. The measured data showed an inhomogeneous elasticity of the vocal fold tissues. Based on three measuring points the elastic properties can be obtained in order to construct a model with three masses along the vocal fold. Nevertheless more mass elements are needed so that good spatial resolution of the vibration can be achieved. The spring rates obtained from the measurements were conditioned to disperse the resilience among more mass elements. The simulated glottal opening was checked against data collected from clinical applications like high speed glottography or phonovibrograms. The laryngeal data set was matched to the available video data regarding vocal fold length, age and gender of the subjects. The shape and the area of the glottal opening and its variation in time were compared. Pathologic cases were simulated based on data from healthy tissue and their impact on the vibration was investigated. First simulations of normal tissue coincide with clinical data. Future comparison of pre- and post-operation footage will help validating the assumptions made.

• Das Vokophon
  M.-S. Zeise, F. Dierschke und M. Kob
[A]

Die Thematik der Arbeit umfasst den Stimmschall als Teil des menschlichen Körpers und als akustische Schwingung im Raum. In diesem Kontext wurde das Vokophon entwickelt: Ein Musikinstrument, dessen spezifischer Aufbau eine qualitative Veränderung des Stimmschalls bewirkt. Die Kernelemente des Vokophons sind die Stimme als Klanggeber, ein Mundstück in das hinein gesungen wird und eine Anordnung von Hohlkörpern an deren Schallaustrittsflächen der Klang manuell moduliert wird. Das Frequenzspektrum der Stimme variiert in Abhängigkeit zu den Raummodi des Objektes - einige Frequenzanteile werden aus dem Geräuschkorpus emporgehoben, andere erfahren eine Minderung ihrer Amplitude. Die Form der Musikinstrumente richtet sich nach dem jeweiligen Klangcharakter sowie nach gestalterischen Gesichtspunkten. Neben Vokophonen die allein gespielt werden, gibt es ein Instrument in das zu zweit gesungen wird. Im Vordergrund steht das Singen als körperliche Aktivität und die Sensibilisierung des Gehörs auf feine Nuancen der Stimme. Als eine Erweiterung des Vokaltrakts bietet das Vokophon ein haptisches Modell dessen, was im Körper verborgen liegt. Im Umgang mit dem Objekt wird Wissen generiert, das auf Erfahrung beruht - intuitiv und eindringlich. Die akustischen Eigenschaften des Vokophons fließen in den Gesang ein und fördern einen anderen Umgang mit der Stimme. Ihr Anwendungsbereich beinhaltet sowohl den künstlerisch-musikalischen als auch den musiktherapeutischen Einsatz.

Koch, C.

• Unhörbar – und doch Akustik: Ultraschall im Dienste von Medizin und Technik
  C. Koch
[A]

• Messung und Vergleich verschiedener Effekte von Kavitation für eine quantitative Beurteilung von Anwendungsprozessen
  M. Jüschke und C. Koch
[A]

Bei der Optimierung kavitationsgestützter Prozesse wird häufig empirisch vorgegangen. Objektive Anforderungen, die beispielsweise eine Beschreibung für ein Qualitätsmanagement ermöglichen würden, sind daher schwer aufzustellen. In diesem Beitrag werden Messmethoden vorgestellt, die quantitative Kavitationsindikatoren liefern und die auf praktische Anwendungsprozesse angewandt werden können. Zur Untersuchung ihrer Eigenschaften werden Beziehungen zwischen den verschiedenen Messgrößen und Wirkungen der Kavitation hergestellt.

In einem Ultraschall-Reinigungsbad wurden lokal an ausgewählten Stellen mit vier verschiedenen Sonden Wirkungen der Kavitation gemessen: 1. mit einem Hydrophon spektrale Komponenten des Schalldrucks, 2. die Erosion von Alufolie mit einem quantitativen Verfahren, wobei drei Erosionsgrade unterschieden werden: Dellen, Grate und Löcher, die in Alufolie entstehen, 3. eine sonochemische Reaktion: die Entstehung von in einer Kaliumiodid-Lösung und 4. die Lumineszenz in einem Luminol-gefüllten Röhrchen. Als äußere Parameter wurden die Temperatur und der Sauerstoffgehalt des Wassers variiert, und die Wandler wurden mit verschiedenen Leistungen betrieben.

Ein sigmoides Verhalten ist für den meisten Wirkungen bei unterschiedlichen Leistungsstufen zu sehen. Vergleicht man steigende und fallende Leistungen zeigt sich ein Hystereseeffekt. Bei steigenden Temperaturen setzt die Kavitation schon bei geringeren Leistungen ein.

• Multivariate Datenanalyse zur objektiven Beschreibung von Kavitationsanwendungen
  C. Koch und M. Jüschke
[A]

Für die Planung, Dimensionierung und Optimierung von ultraschallunterstützten Prozessen in Industrie und Medizin werden objektive Beschreibungsmethoden benötigt. Dazu wurden an der PTB vier verschiedene Modelle entwickelt, die Indikatoren verschiedener Eigenschaften und Wirkungen der Kavitation liefern: Schallfeldgrößen, ein Erosionsindikator mit Hilfe einer Aluminiumfolie, ein Sonochemieindikator und Sonolumineszenzlicht. Alle Indikatoren liefern quantitative Werte. Eine Interpretation ist wegen des stochastischen Charakters der Kavitation jedoch sehr schwierig.

Deshalb wurden statistische Analyseverfahren zur Untersuchung der Messdaten herangezogen. Mit Hilfe einer Faktoranalyse wurden Zusammenhänge zwischen den einzelnen Indikatoren und den Parametern, die wie z. B. die Temperatur von außen eingestellt werden, untersucht und es konnte eine Gruppierung erfolgen. Dabei zeigte sich, dass nicht alle Größen gemessen werden müssen, sondern z. B. Subharmonische und Ultraharmonische redundant sind.

Gleichzeitig kann eine Datenreduktion erreicht werden. Es zeigte sich, dass sich die bestimmten Indikatoren und die eingestellten Parameter in einem Koordinatensystem von drei Faktoren darstellen ließen. Diese Faktoren können durch wiederum drei einzelne Indikatoren oder Parameter beschrieben werden. Dabei ist bei der Auswahl der beschreibenden Größen zu beachten, dass sie im Faktorenraum möglichst orthogonal zu einander stehen. Mit Hilfe dieser drei Indikatoren bzw. Parameter kann ein Kavitationsprozess beschrieben und in bestimmten Grenzen können auch Kavitationswirkungen vorhergesagt werden.

Kögel, B.

• 'Bauen in belasteten Gebieten' - Lärmschutz in der Bauleitplanung am Beispiel der Hamburger HafenCity
  B. Kögel
[A]

In Metropolen mit begrenzten Flächenpotenzialen sind durch traditionelle in Bebauungsplänen festsetzbare Maßnahmen (wie etwa Abstandsregelungen oder Abzonierungen) vor dem Hintergrund hoher Vorbelastungen durch Gewerbelärm Situationen entstanden, die die notwendige planerische Gestaltungsfreiheit der Gemeinde immer stärker einschränken. Um hier ein Mindestmaß an planerischem Gestaltungsspiel-raum zu erhalten, müssen Möglichkeiten geschaffen werden, Normen des Gesund-heitsschutzes - wie sie z.B. im BauGB und im BImSchG verankert sind - auf andere Art und Weise als bisher gerecht zu werden.

Im Zuge der Planungen zur Hamburger HafenCity, ein Areal, indem ehemalige Hafengebiete zu Wohngebieten entwickelt werden, wurde ein Lösungsansatz vorgestellt, der auf die Gewährleistung verträglicher Innenraumpegel anstelle von Außenpegeln abstellt.

Mit dem Referat ''Lärmschutz in der Bauleitplanung am Beispiel der Hamburger HafenCity'' sollen die Grundlagen und Rahmenbedingungen diese Lösungsansatzes umrissen und Beispiele zur Umsetzung in der Praxis vorgestellt werden.

Költzsch, P.

• Carl Friedrich Sondhauss (1815 – 1886) – ein deutscher Schuldirektor, Reformer und „Strömungsakustiker“
  P. Költzsch
[A]

König, F.M.

• Kopfhörerbeschallung und 3D-Sound – ein akustisches Mysterium für den Normalverbraucher?
  F.M. König
[A]

Dank miniaturisierter Tonwiedergabegeräte um das allgegenwärtige mp3-Verfahren erfuhren Kopfhörer in diesem Jahrzehnt einen ''big Hype''. Hingegen die Adaption auf unsere individuellen Ohren sowie der eigentlich erwünschte, dreidimensionale Klang ist auf kommerzieller Hi-Fi-Ebene nicht zu haben - warum? Eine alte Fragestellung und doch lassen sich frühere Erkenntnisse in der Kopfhörer-Psychoakustik inspirierend auffrischen: ''Mischlösungen versus DSP''? Gerade Mobiltelefone oder kleine mp3-Player sollten mit beliebigen (Stöpsel-) Kopfhörern einen 3D-Sound für beliebige Kunden erzeugen (vgl. AES- Standardisierungsbestrebungen). Was bleibt da auf der Strecke? Ferner werden mit diesem Beitrag einige, eventuell ''grenzwissenschaftlich'' anmutende Gedanken um die kopfbezogene Beschallung angerissen.

König, H.

• Neue Tonabnahmesysteme für Streich- und Zupfinstrumente
  H. Schiema, H. König und F. Josten
[A]

Heutige Anforderungen an klassische Musikinstrumente bedingen häufig deren elektroakustische Verstärkung. Durch funktionale Zweckbauten, ungewöhnliche Ensemblezusammensetzungen, moderne Kompositionen, etc. stößt man schnell an das Limit der natürlichen Instrumentenlautstärke. Viele elektroakustische Anlagen sind in der Lage die benötigte Verstärkung zu liefern, jedoch stößt man bei der Abnahme von klassischen Instrumenten sehr leicht an deren Grenzen. Das gesamte Klangspektrum und die volle Dynamik der Instrumente wird dementsprechend nur bedingt an das Auditorium wiedergegeben.

Genau mit dieser Problematik hat sich das hier von uns vorgestellte Projekt beschäftigt. Im Ergebnis ist ein System zur Abnahme von klassischen Streich- und Zupfinstrumenten entstanden, das sich durch hohe Authentizität der wiedergegebenen Klangcharaktere auszeichnet. Hierzu wurden für die verschiedenen Instrumentengruppen optimale Sensorpositionen, die Eigenschaften der verwendeten Sensoren und deren Betriebszustände ermittelt.

Die ermittelten Betriebsparameter und Sensorsignale stellen aufgrund des erstaunlichen Dynamikbereichs besondere Anforderungen, sowohl an die analoge, als auch die digitale Signalverarbeitung. Der in der analogen Domäne benötigte minimale Rauschpegel wird durch rauscharme aktive Bauteile, optimierte Layouts, hochwertige Spannungsversorgungen und ausgefeilte Schaltungskonzepte erreicht. Der Übergang in die digitale Domäne ist durch eine entsprechende Wandlertopologie ohne Einengung der Originaldynamik möglich. Die Parameteroptimierung des in einem DSP umgesetzten Entzerrer-Netzwerkes erfolgte durch einen genetischen Algorithmus.

Koh, H.-I.

• Why the evaluation of train noise will need to go with Soundscapes
  H.-I. Koh und B. Schulte-Fortkamp
[A]

To consider the environment of trains under the view of soundscape brings a new perspective in the evaluation of trains and the respective sound quality under scrutiny. The evaluation of soundscapes brings subject-related methodological procedures into this area. With such suitable measurements a way was found that allowed to rely on different dimensions on reaction to these specific environments. Improving the sound quality of an environment imposes not only to reduce loudness but also to account for the qualitative appreciation as a cognitive judgment given by listeners and particularly, for the interaction between acoustic dimensions and other sensory modalities in qualitative judgments of given environments. Getting a better understanding of sound quality in this field requires a multidisciplinary research domain connecting various themes: studies on the subject and his capability in perception and interpretation; studies on the subject inside the respective society and the connection with others via language regarding the construction and the sharing of knowledge. The concept will be introduced.

Kohlhaas, M.

• Numerische und experimentelle Untersuchung des Stromfeldes in einem Axialventilator mit passivem Hinterkantenausblasen
  T. Gerhard, M. Kohlhaas und T. Carolus
[A]

Bei luftfördernden Strömungsmaschinen mit Rotor-Stator Anordnung wird mit dem Ausblasen von Luft aus der hohlen Schaufelhinterkante des Rotors versucht, das Geschwindigkeitsdefizit hinter den Schaufeln auszugleichen, um den tonalen Schall durch Rotor-Stator-Interaktion zu minimieren. Darüber hinaus wird eine verminderte Turbulenzintensität im Nachlauf angestrebt, um auch den Breitband-schall zu reduzieren. Bei einer optimalen Konfiguration des ausgeblasenen Luftstroms wird der Nachlauf der Schaufel durch diese Maßnahme impulslos (''momentumless wake'') und turbulenzarm. Allerdings erzeugt Hinterkantenausblasen ein Eigengeräusch, das der angestrebten Schallminderung entgegenläuft. Neben dem aktiven Ausblasen, bei dem der Luftmassenstrom aus einem externen Druck-luftreservoir bezogen wird, besteht auch die Möglichkeit des passiven Ausblasens durch Abzapfen von Fluid an einer geeigneten Stelle. Bei dem dargestellten passiven Ausblaskonzept wird die bestehende Druckdifferenz zwischen Schaufeldruck- und -saugseite genutzt, um einen Massenstrom zum Ausblasen zu erzeugen. Durch numerische Strömungssimulationen (CFD, RANS) wird eine bestmögliche Konfiguration erarbeitet. Anschließend wird ein Niederdruckaxialventilator mit passivem Hinterkantenausblasen konstruiert, gebaut und hinsichtlich der aerodynamischen Betriebsdaten und der emittierten Schallleistung experimentell untersucht. Es zeigt sich, dass im vorliegenden Fall das passive Ausblasen die aerodynamischen Leistungsdaten des Ventilators nicht negativ beeinflusst, der zugeführte Impuls allerdings nicht ausreicht, um den Ventilatorschall signifikant zu reduzieren. Die Validierung der numerischen Simulationen erfolgt durch Hitzdrahtmessungen im Rotornachlauf (Statorposition).

Kohlrausch, A.

• Frühe Arbeiten zur Lautheit breitbandiger Tonkomplexe
  A. Kohlrausch
[A]

Für die Entwicklung psychoakustischer Messverfahren und Konzepte ist die Bestimmung der Lautheit von großer Bedeutung. Der Lautheitsvergleich zwischen Stimuli verschiedener Frequenz ist die Grundlage der Kurven gleicher Lautheit, die international standardisiert sind und in der Form der A-Gewichtung bei rein physikalischen Pegelmessungen berücksichtigt werden. Der Einfluss der Bandbreite eines Schalles auf die Lautheitswahrnehmung hat andererseits die Entwicklung des Frequenzgruppenkonzeptes beeinflusst. In diesem Beitrag möchte ich eine wenig bekannte Arbeit von Barkhausen und Tischner (1927) vorstellen, in der der Einfluss des Obertonspektrums auf die Lautheitswahrnehmung von Tonkomplexen experimentell bestimmt wurde. Ein wichtiges Ergebnis dieser Arbeit ist, dass ein Vergleich der Lautheit auch bei extrem verschiedenem Klangcharakter der zu vergleichenden Schalle mit hoher Genauigkeit möglich ist. Diese Beobachtung veranlasste Heinrich Barkhausen dazu, ein solches Vergleichsverfahren zur Grundlage seines patentierten Schallmessers für die Praxis zu machen. Die Lautheitsvergleiche ergaben, dass die Lautheit komplexer Signale gleich der Lautheit der subjektiv lautesten im Klang enthaltenen sinusförmigen Oberschwingung ist. Dies gilt allerdings nicht mehr, wenn die Frequenzen der dieser stärksten Komponente benachbarten Oberschwingungen um weniger als etwa 20 % abweichen. Auch bei diesen Messungen zeigte sich also ein Einfluss des Frequenzabstandes, der auf das später entwickelte Konzept der Frequenzgruppe hindeutet.

Kokavecz, J.

• Verbesserung von Schallschutzwänden durch Aufsätze
  J. Kokavecz und M. Möser
[A]

Schallschutzwände sind ein weit verbreitetes Mittel, um Menschen vor Lärm zu schützen. Meistens kommen dabei senkrechte Wände zum Einsatz, deren Höhe sich hauptsächlich aus der Verlängerung des Weges über die Schallschutzwand (Umweltgesetz) ergibt. In den letzten Jahren sind aber auch andere Formen zum Einsatz gekommen, z. B. gekrümmte Wände, Wände mit abknickenden oberen Kanten oder auch gewellte Oberflächen. Diese Formgebung wird bei der Berechnung der Wirkung in der Planungsphase nur unzureichend berücksichtigt.

Aufsätze sind generell geeignet, bestehende Schallschutzwände zu verbessern, da sie eine kostengünstige Alternative zum Neubau sind. Dazu muss aber die Wirkung bekannt sein, um die Belastung der Betroffenen zu reduzieren. Außerdem benötigt man Berechnungsmöglichkeiten für die Planung.

Diese Untersuchung beschäftigt sich mit dem Einfluss von klappenförmigen Aufsätzen auf die Wirkung von Schallschutzwänden. Dabei werden die Ergebnisse aus Messungen und Berechnungen vorgestellt, die ein detailliertes Bild der Wirkung von diesen Aufsätzen auf das Schallfeld zeigen.

Kolkoori, S.R.

• Elastische Wellenausbreitung in austenitischen Schweißnähten - numerische Simulationen und deren messtechnische Validierung
  M.-U. Rahman, S.R. Kolkoori und J. Prager
[A]

In diesem Beitrag wird die numerische Modellierung und deren messtechnische Validierung der elastischen Wellenausbreitung in austenitischen Schweißnähten vorgestellt. Die Ultraschallprüfung von austenitischen Schweißverbindungen war und ist immer noch eine der schwierigsten Aufgaben der ZfP. Für eine optimierte Prüfkonfiguration ist es notwendig verschiedene Prüfparameter wie Einschallwinkel, Prüfkopfposition und -orientierung richtig einzustellen. Um die beste Anordnung zu ermitteln, wird die Schallausbreitung in den austenitischen Schweißnähten mit verschiedenen Verfahren, wie elastische finite Integrationstechnik (EFIT) und Raytracing, simuliert. Mit Hilfe der Simulationsergebnisse wurde die verwendete Gruppenstrahlerprüftechnik optimiert. Es wurden zahlreiche Untersuchungen an anisotropen Testkörpern in V-Durchschallung und an bezüglich der Schweißnaht transversal orientierten Rissen durchgeführt. Die Ergebnisse der auf Raytracing bzw. EFIT basierenden Simulationstools wurden untereinander und auch mit den Messergebnissen verglichen.

Koller, G.

• Spatial sound for casino game machines
  M. Stadtschnitzer, M. Fellner, M. Telsnig, G. Koller und M. Kropf
[A]

Main focus of the investigations was on 3D-audio for game machines using binaural synthesis and cross-talk cancellation. It concentrated on the creation of a three-dimensional sound field, which is formed by solely using loudspeakers, which were already integrated in the game machine chassis. The player's position can be predicted accurately in case of standing in front of a game machine. Hence, a three-dimensional sound field can be produced using solely the integrated stereo arrangement with the aid of binaural synthesis techniques which requires a stable player's position. A specific algorithm was implemented without modifying the hardware of the game machine. The results of listening tests highlight two things: A three-dimensional sound field can be formed by using a two-channel system (Prototype I) which is favored over the conventional stereophonic sound field. Secondly, a frequency dependent angle of sound incidence provided by a four-channel system (Prototype II) is not well suited to create an enveloping sound field. Due to the added value of prototype I, this solution was immediately implemented in 'Fishing for JackpotsTM' and distributed successfully in game machines of Atronic. As a second approach a concept for audio for linked gaming is introduced.

Kollmeier, B.

• Modulation Feature Extraction for Robust Automatic Speech Recognition
  N. Moritz, J. Anemüller und B. Kollmeier
[A]

Today's most commonly used features for automatic speech recognition (ASR), such as the Mel-Frequency Cepstral Coefficients (MFCCs) and Perceptual Linear Predictive analysis (PLPs), use the spectral envelope as the prime carrier of the phonetic identity for the classification process. However, the spectral envelope can easily be disrupted by additive and convolutional noise, whereas human speech perception is much less susceptible by distortions. Perceptual experiments indicate that the auditory system of humans analyzes modulation components of a received speech signal, a process that can be mimicked in signal processing by analyzing longer time trajectories of the spectral envelope. The temporal dynamics of a speech signal, i.e. amplitude modulations, seem to serve more reliable cues for robust speech recognition. In this contribution we provide studies in modulation frequency analysis for an environmental noise robust feature extraction method. Several variants of modulation extraction schemes have been investigated using the Aurora-2 benchmark task and optimization for parameters such as length of temporal analysis window has been performed. Results show that robustness to additive and convolutive noise can be improved by modulation-based features as compared to baseline.

• Robuste Spracherkennung mit spektro-temporalen Filterbankmerkmalen
  M.R. Schädler, B.T. Meyer und B. Kollmeier
[A]

Physiologisch motivierte spektro-temporale Merkmale wurden in den letzten Jahren erfolgreich zur automatischen Spracherkennung eingesetzt. Um mit diesen bessere Erkennungsleistungen als mit traditionellen Merkmalen, wie Mel Frequency Cepstral Coefficients (MFCCs), zu erreichen, kommen dabei zur Sprachmodellierung häufig zusätzliche stochastische und statistische Methoden, wie Neuronale Netze oder eine Hauptkomponentenanalyse, zum Einsatz. In dem von uns vorgestellten, analytischen Ansatz wird eine Filterbank spektro-temporaler Gaborfilter verwendet. Diese gibt die Struktur der Filter vor, limitiert deren Redundanz und kommt so ohne zusätzliche stochastische oder statistische Modellierung aus. In einem Ziffernketten-Erkennungsexperiment ergibt sich mit Gaborfilterbank (GBFB)-Merkmalen im Vergleich zu MFCC-Merkmalen eine mittlere Reduktion der Wortfehlerrate um 30% bei Störgeräuschpegeln zwischen 20 dB und 0 dB, wenn zur Zeit der Sprachmodellierung keine Information über die Störgeräusche vorliegt. Werden Störgeräusche beim Training berücksichtigt, so können die Wortfehlerraten, die mit MFCC-Merkmalen erreicht werden, im Mittel um 17% reduziert werden. Die Verbesserung der Erkennungsleistung deutet an, dass die vorgestellten GBFB-Merkmale robuster gegenüber Variationen des Sprachsignals durch Störgeräusche sind als die traditionellen MFCC Merkmale. Wir vermuten, dass dies Folge einer Verbesserung der Darstellung der Sprachinformation durch besser an Sprachstrukturen angepasste Filter ist.

• A hierarchical approach to content-based classification of environmental sounds using a predefined taxonomy
  S. Kortlang, J. Schröder, D. Hollosi, J. Anemüller und B. Kollmeier
[A]

Hierarchical classification schemes (in contrast to the flat or direct approach) usually assume a classification problem to be separable into smaller, independent and in general easier-to-solve tasks.

Motivated by their success in the field of automatic music genre classification and document classification, a hierarchical approach for content-based classification of environmental sounds with a predefined, tree-structured taxonomy is presented in this paper. The environmental sounds are separated into continuos sounds, impacts and harmonic sounds (such as vocalizations or signals). For each node in the tree, an individual gaussian classifier (GMM) is developed and trained with node-specific features. The features for each node and tree level are selected in such a way that the overall error-rate is minimzed.

A first comparison between the classification rates of the hierarchical and the direct approach is made. The results allow an assessment of the usability and limitations of such a system also for other classification scenarios.

• Modellierung der Sprachverständlichkeit bei Versorgung mit einem Cochlea Implantat in Abhängigkeit von der Taubheitsdauer
  S. Fredelake, B. Kollmeier und V. Hohmann
[A]

Nach Versorgung mit einem Cochlea Implantat (CI) lässt sich eine große Variabilität in der Sprachwahrnehmung beobachten. Während einige CI-Träger beim Oldenburger Satztest Sprachverständlichkeitsschwellen erreichen, die sich geringfügig von den Schwellen für Normalhörende unterscheiden, brauchen andere CI-Träger für die gleiche Sprachverständlichkeit deutliche höhere Sprachpegel. Als eine Ursache für diese Unterschiede werden pathologische Veränderungen des auditorischen Nervensystems in Abhängigkeit von der Taubheitsdauer vermutet, jedoch fehlen quantitative Modellvorstellungen zum Zusammenhang zwischen Parametern der auditorischen Verarbeitung und der Sprachwahrnehmung mit CIs. Deshalb wurde ein Modell des elektrisch stimulierten Hörnervs implementiert und durch systematische Variation der Modellparameter ihr Einfluss auf die modellierte Sprachverständlichkeit untersucht. Das Modell besteht aus einer Population von Nervenzellen, die nach Stimulation durch ein simuliertes CI, Aktionspotentiale in Abhängigkeit von der zeitlichen und räumlichen Anregung produzieren. Diese Aktionspotentiale werden auf einer zentralen Verarbeitungsstufe zu einer internen Repräsentation weiterverarbeitet, die zur Vorhersage der Sprachverständlichkeit mit CIs dient. Durch Reduktion der Anzahl der auditorischen Nervenzellen zusammen mit einer Verbreiterung der Stromausbreitungsfunktion wird die modellierte Sprachverständlichkeit erheblich verschlechtert. Eine physiologisch sinnvolle Variation der Parameter führte zu einem Bereich an Sprachverständlichkeitsschwellen, wie er in einer großen Gruppe von CI-Trägern beobachtet wurde. Möglichkeiten zur Anpassung des Modells für die Vorhersage des individuellen Versorgungserfolges mit CIs werden diskutiert.

• Vorschläge zur Modernisierung der Begutachtungsprozedur bei einer angezeigten beruflich bedingten Lärmschwerhörigkeit
  H. Sukowski, C. Thiele, K. Wagener, A. Lesinski-Schiedat und B. Kollmeier
[A]

Hohe Lärmbelastung kann zu einer irreversiblen Lärmschwerhörigkeit führen, die im Fall einer beruflichen Lärmexposition durch eine HNO-ärztliche Begutachtung beurteilt wird. Derzeit werden dafür Sprachtestmessungen mit dem Freiburger Sprachtest in Ruhe verwendet. Sie zeigen bei geringgradig Schwerhörenden jedoch häufig nur eine geringe Beeinträchtigung des Sprachverstehens, obwohl deutliche Tonhörverluste vorliegen. Die Betroffenen berichten zudem subjektiv von Beeinträchtigungen, insbesondere in Störschall-behafteten Situationen, die durchaus Auswirkungen auf ihr Berufsleben haben, aber nicht adäquat erfasst werden. Mit dem Ziel, das Sprachhörvermögen gerechter und alltagsnäher zu erfassen, werden in der Audiologie-Initiative Niedersachsen Wege vorgeschlagen und evaluiert, die zusätzlich zur Modernisierung der Sprachtestverfahren in Ruhe auch das Sprachhörvermögen im Störgeräusch bei der Gesamtberechnung des Hörschadens berücksichtigen. Bei 165 schwerhörenden Personen (H:135, OL:30) wurden daher zusätzlich zu den Routineverfahren Sprachtestmessungen im Störgeräusch durchgeführt, und es wurde eine Tabelle zur Umrechnung der Messergebnisse in einen ''prozentualen Hörverlust für Sprache im Störgeräusch'' entwickelt. Im neu vorgeschlagenen Gesamtberechnungsmodell werden zudem die prozentualen Hörverluste der Ruhe- und Störgeräuschmessungen zu gleichen Teilen berücksichtigt, ohne eine generelle Verschiebung der Ergebnisse zu höheren prozentualen Hörverlusten zu bewirken. Berechnungen nach dem neuen Vorschlag zeigen, dass damit bei geringen Hörverlusten eine Beeinträchtigung gegenüber Normalhörenden besser nachweisbar ist, so dass insgesamt eine gerechtere Beurteilung resultieren sollte.

• Kontinuierliche Messung und Vorhersage von Höranstrengung
  H. Schepker, J. Rennies, I. Holube und B. Kollmeier
[A]

In Video- und Telefonkonferenzen ist die mühelose Sprachkommunikation eine wichtige Voraussetzung. Ziel von Signalverarbeitungsalgorithmen ist es dabei, das Signal mit einer so hohen Qualität zu präsentieren, dass mit möglichst geringer Anstrengung der Sprache des Gegenübers gefolgt werden kann. Da die Sprache jedoch oftmals durch zeitlich veränderliche Hintergrundgeräusche überlagert ist oder sich der Sprecher relativ zum Mikrofon bewegt, ändert sich die Höranstrengung beim Empfänger kontinuierlich. Um die Höranstrengung in solchen Situationen vorhersagen zu können, wurde ein System entwickelt, welches aus einem einkanaligen gestörten Sprachsignal die Höranstrengung schätzt. Das System besteht im Wesentlichen aus einer Kombination von einkanaliger Voice-Activity-Detection und Störgeräuschschätzung sowie einem bandbasierten Sprachverständlichkeitsmodell. In diesem Beitrag werden die Vorhersagen des Systems mit subjektiven Messungen verglichen. In der Messung beurteilten normalhörende Probanden die Höranstrengung kontinuierlich basierend auf einer 13-stufigen Skala. Die Messung wurde bei fünf verschiedenen Signal-Rausch-Abständen für zwei stationäre Störsignale durchgeführt, wobei sich der Signal-Rausch-Abstand zufällig über die Zeit änderte. Um eine mögliche Adaptation des Menschen an ein stationäres Störgeräusch zu untersuchen, wurden sowohl sprunghafte als auch langsame Änderungen des Signal-Rausch-Abstandes verwendet. Weiterhin wurde untersucht, ob der Einsatz von Störgeräuschreduktionsalgorithmen einen ähnlichen Einfluss auf die Vorhersage der Höranstrengung hat, wie es in der Literatur für subjektiv wahrgenommene Höranstrengung gezeigt wurde.

• Modellierung des Einflusses von Nachhall auf binaurale Sprachverständlichkeit in Ruhe und im Rauschen
  J. Rennies, T. Brand und B. Kollmeier
[A]

Sprachkommunikation kann durch Nachhall stark gestört sein, weil einerseits die räumliche Trennung zwischen Nutz- und Störsignal erschwert und andererseits das Sprachsignal selbst gestört wird. Diese Studie untersucht binaurale Sprachverständlichkeitsschwellen in verhallten Umgebungen mit normal hörenden Probanden in Ruhe und in Anwesenheit einer Störschallquelle. Die Messungen im Störgeräusch zeigen, dass bei frontaler Einfallsrichtung der Sprache die gemessenen Schwellen niedriger sind, wenn der Störschall aus seitlicher Richtung präsentiert wird. Dieser durch Kopfabschattung und binaurale auditorische Verarbeitung verursachte Gewinn verringert sich mit zunehmendem Abstand zwischen Empfänger und Schallquellen. Zusätzlich ist auch bei frontaler Störschallrichtung sowie bei Messungen in Ruhe ein Anstieg der Schwellen mit dem Abstand zu beobachten, da auch das Sprachsignal selbst durch Nachhall gestört wird. Der Effekt ist in Ruhe und im Störgeräusch sehr ähnlich ausgeprägt. Es werden verschiedene um raumakustische Parameter erweiterte binaurale Sprachverständlichkeitsmodelle vorgestellt, die sich in der angenommenen Interaktion von binauraler Verarbeitung und der Verarbeitung früher Reflektionen unterscheiden. Die Störungen durch Nachhall können für verschiedene Empfänger- und Senderpositionen in Ruhe und im Störgeräusch quantitativ vorhergesagt werden. Im Gegensatz zu Messungen im Störgeräusch ist die Vorhersagegenauigkeit bei Messungen in Ruhe deutlich verbessert, wenn individuelle Audiogramme verwendet werden, obwohl alle Probanden gemäß ihrem Reintonaudiogramm normal hörend sind.

Konkel, F.B.

• Modelle zur Beschreibung der Übertragungsfunktion innerhalb von geschlossenen, kleinen Gehäusen mittels Wave Guides bzw. mittels Volumen- und Streukörpern
  F.B. Konkel
[A]

Diese Arbeit beschreibt die Übertragungsfunktion von Schallfeldern innerhalb von kleinen, geschlossenen Gehäusen, welche mit verschiedenen schallharten Objekten gefüllt sind. Es wird der Frequenzbereich betrachtet, innerhalb dem sich die ersten gut separierten Moden ausbilden.

In dieser Arbeit werden zwei erarbeitete Modelle miteinander verglichen. Beim ersten Modell handelt es sich um die Beschreibung des freien Volumens des Schallfeldes mit Hilfe von Wave Guides, die symmetrisch innerhalb des beschriebenen Versuchsraumes angeordnet werden. Dabei handelt es sich um Versuchsräume, die der Größe eines PKW-Motorraums oder Haushaltsgeräten entsprechen. Im zweiten Modell wird das Schallfeld innerhalb eines geschlossenen kleinen Raumes mittels Volumenkörper und Streukörper gefüllt und beschrieben. Das Modell bezieht sich auf verschiedene Füllgrade des Raumes und wird zufällig mit verschieden großen Objekten innerhalb der Raumkoordinaten gefüllt. Dazu werden verschiedene Verteilungen mittels unterschiedlich großer Füllkörper untersucht. Diese werden ebenfalls in ihrer Anzahl variiert.

Diese unterschiedlichen Herangehensweisen werden in dieser Arbeit gegenüber gestellt und miteinander verglichen.

Mit diesen Modellen ergeben sich bereits in einem frühen Designabschnitt der Entwicklung von Produkten Ergebnisse zur Aussage zum Übertragungsverhalten und zum Schallfeld innerhalb des Gehäuses. Mittels dieser Erkenntnisse kann eine Optimierung frühzeitig in der Produktentwicklung realisiert werden.

Korany, N.

• Investigation about Sound Absorption Coefficients of Sound Absorbing Wooden Structures
  N. Korany
[A]

Kordon, U.

• Aus den Anfängen der Experimentalphonetik – Hilfsgeräte zur Behandlung Hör- und Sprachbehinderter
  D. Mehnert, R. Dietzel und U. Kordon
[A]

Die stürmische Entwicklung der Experimentalphonetik am Anfang des vorigen Jahrhunderts wurde nicht nur von der Linguistik und Medizin, sondern auch von der Technik und Pädagogik befördert. Aus diesen Fachgebieten wurden entsprechend den unterschiedlichen Aufgabenstellungen unterschiedliche Geräteentwicklungen angeregt und befördert. Aber auch umgekehrt griffen die Wissenschaftler der angrenzenden Fachgebiete die sich anbietenden Verfahren und Geräteentwicklungen der Experimentalphonetik auf, um sie in ihrem Fachgebiet einzusetzen und zu verwenden, so z. B. auch in der Hör- und Sprachbehindertenpädagogik. Im vorliegenden Beitrag wird über diese Querverbindungen zwischen Experimentalphonetik und Rehabilitationspädagogik berichtet. Es werden erste Geräte vorgestellt und beschrieben, die zur Behandlung und Rehabilitation von Hör- und Sprachbehinderten dienten. Sie befinden sich in der Historischen akustisch-phonetischen Sammlung am Institut.

Kornadt, O.

• Messtechnische Ermittlung von Übertragungsfunktionen in Massivbauten
  J. Arnold, V. Wittstock und O. Kornadt
[A]

Durch die technische Ausstattung von Gebäuden werden Schwingungen in die Gebäudestruktur eingeleitet, die sich zu schutzbedürftigen Räumen ausbreiten können und dort störende Geräusche verursachen. Die Prognose derart verursachter mittlerer Schalldruckpegel in Empfangsräumen ist aus bauaufsichtlicher Sicht erforderlich. Dafür ist neben den Quelleigenschaften (Impedanz und Stärke) sowie den Eigenschaften des Bauteils, an dem die technischen Geräte angekoppelt sind, die Kenntnis der Übertragungsfunktion der Gebäudestruktur von der Anregungsstelle bis zum Empfangsraum erforderlich.

Für die Vorausberechnung der durch die technische Ausstattung erzeugten Pegel steht dem Planer bisher die Normenreihe DIN EN 12354 zur Verfügung. Zur Anwendung der dort aufgeführten Prognoserechnungen ist allerdings eine genaue Kenntnis der Gebäude-Eigenschaften unerlässlich. Im Rahmen einer Studie soll untersucht werden wie stark sich die Übertragungsfunktionen unterschiedlicher Gebäuden, die jedoch einem Bautyp zuzurechnen sind, in Größe und spektraler Zusammensetzung unterscheiden. In dem Vortrag werden erste Messergebnisse hierzu für ein Gebäude in Massivbauweise präsentiert, wobei verschiedene Messmethoden gegenübergestellt werden.

• Charakterisierung von Körperschallquellen - Tauglichkeit der regulären Quellgrößen zur Anwendung der Körperschallprognose in plattenförmige Strukturen
  A. Vogel, V. Wittstock und O. Kornadt
[A]

Ein störendes Verhalten von Körperschallquellen ist nach der Installation meistens nur mit großem Aufwand zu mindern. Es ist daher von Vorteil, schon vor der Bau- oder Sanierungsmaßnahme mögliche Folgen der Körperschalleinleitung zu kennen. In der Norm DIN EN 12354-5:2009 wird das Problem der vorhersagbaren Körperschalleinleitung einer beliebigen Quelle in einen beliebigen Empfänger nur allgemein beschrieben. Bau- und Gerätekataloge für Wände sind in der Norm nicht vorhanden, können aber für eine Prognose des eingeleiteten Körperschalls nützlich sein. Die Charakterisierung einer Quelle erfolgt dabei über die Quellimpedanz sowie die Quellstärke. Mit diesen quellenspezifischen Größen ist es möglich, die im Installationsfall von der Quelle in die Struktur eingeleitete Leistung vorherzusagen. Mit der Empfangsplattenmessmethode wurde die Quellimpedanz einer idealen Körperschallquelle - einem Shaker - mit vorwiegend eindimensionaler, senkrechter Kraftkomponente sowie einer realen Quelle - einem Lüfter - mit Schwingung in alle Raumrichtungen, bestimmt. Mehrere Empfangsplatten unterschiedlicher Biegesteife wurden dann hinsichtlich der prognostizierbaren Leistungseinleitung durch die verschiedenen Körperschallquellen untersucht und verglichen, die Ergebnisse werden vorgestellt. Des Weiteren wurden Kopplungsunterschiede zwischen punkt- und linienförmigem Kontakt Quelle-Struktur untersucht und der Verlustfaktor über die Plattenkalibrierung und Nachhallzeitmessung bestimmt.

Kortlang, S.

• A hierarchical approach to content-based classification of environmental sounds using a predefined taxonomy
  S. Kortlang, J. Schröder, D. Hollosi, J. Anemüller und B. Kollmeier
[A]

Hierarchical classification schemes (in contrast to the flat or direct approach) usually assume a classification problem to be separable into smaller, independent and in general easier-to-solve tasks.

Motivated by their success in the field of automatic music genre classification and document classification, a hierarchical approach for content-based classification of environmental sounds with a predefined, tree-structured taxonomy is presented in this paper. The environmental sounds are separated into continuos sounds, impacts and harmonic sounds (such as vocalizations or signals). For each node in the tree, an individual gaussian classifier (GMM) is developed and trained with node-specific features. The features for each node and tree level are selected in such a way that the overall error-rate is minimzed.

A first comparison between the classification rates of the hierarchical and the direct approach is made. The results allow an assessment of the usability and limitations of such a system also for other classification scenarios.

Krahé, D.

• Tieffrequenter Lärm – Ein Situationsbericht
  D. Krahé
[A]

Vermehrt sind Klagen über tieffrequenten Lärm zu vernehmen, wobei es häufig schwierig ist, den Betroffenen zu helfen. Zunächst gilt es, eine entsprechende physikalische Belastung festzustellen. Selten kann dies so eindeutig geschehen, dass dabei die Anhaltswerte der DIN 45680 überschritten werden. Häufig liegen die Werte darunter, wobei der zeitliche Verlauf gemessener Pegelwerte mit den Beobachtungen der Betroffenen mehr oder minder stark korrelieren kann. Auch dass die Messung überhaupt keine Hinweise erbringt, ist nicht auszuschließen. Zumindest bei einer Überschreitung der Anhaltswerte folgt in der Regel eine Suche nach der Ursache. Ob diese dann gefunden wird und ggf. dann etwas dagegen unternommen werden kann, erweist sich in den nachfolgenden Schritten. Doch zunächst stehen die Fragen im Raum, auf welche Weise und in welchem Maße tieffrequenter Lärm für manche Betroffene zu einer starken gesundheitlichen Belastung werden kann.

An den Beispielen verschiedener Beschwerdefälle mit tieffrequentem Lärm soll die Problematik aufgezeigt und darüber berichtet werden, welche weiteren Schritte zur Klärung der offenen Fragen unternommen werden bzw. werden sollten.

• Multi-sensorische Wahrnehmung und Wirkung bei Präsenz von tieffrequentem Lärm
  T. Weigler, C. Kleinhenrich und D. Krahé
[A]

Abstract: Menschen reagieren unterschiedlich auf tieffrequenten Lärm. Einige klagen über Schlaflosigkeit, Konzentrationsschwäche etc., andere scheinen überhaupt nicht betroffen zu sein. Was ist der Grund dafür? Eine befriedigende Antwort darauf kann bis heute nicht gegeben werden. Viele Einflussfaktoren sind denkbar, von denen in einem ersten Schritt einigen nachgegangen wurden, und zwar solchen, die die Wirkung des tieffrequenten Lärm zu verstärken scheinen. Schwerpunkt dabei war, das Zusammenspiel verschiedener sensorischer Phänomene zu untersuchen. Inwieweit die gleichzeitige Aufnahme eines auditiven und eines visuellen Reizes durch den Menschen zu einer Verstärkung der angesprochenen negativen Wirkung führen kann, ist eines der Kernthemen dieser Untersuchung. Bei entsprechenden Versuchen wurde klar, dass sich die verschiedenen Reize sowohl gegenseitig verstärken als auch so überlagern können, dass der jeweils andere Reiz in den Hintergrund tritt. Eine weitere Untersuchung mit der gleichen Zielsetzung verbindet akustische Einflüsse mit mechanischen Schwingungen. Die Ergebnisse beider Versuchsreihen werden dargelegt. In welcher Weise die Ergebnisse geeignet sind, bei der eingangs gestellten Frage weiterzukommen, ist weiterer Gegenstand des Vortrag.

• Simulationen adaptiver Ansätze zur Optimierung der Dämpfungswirkung eines MIMO-ANC-Systems unter Verwendung reflektierter Feldgrößen
  C. Kleinhenrich, T. Weigler und D. Krahé
[A]

Ein gegebenes ANC-System (Active Noise Control) dämpft eine horizontal verlaufende Schallwelle (Primärfeld) innerhalb eines 2-dimensional begrenzten horizontalen Bereiches (Zone der Ruhe), ober- und unterhalb der horizontalen Fläche mit abnehmender Wirkung. Die Erfassung von Schalldruck und -schnelle entlang der Berandung der Fläche (Multiple Input) ermöglicht die Bestimmung des Schalldruckverlaufs an diskreten Punkten innerhalb der Zone der Ruhe. An diesen Punkten können virtuelle Mikrofone angenommen werden, die ausschließlich das Primärfeld aufnehmen. Ein Lautsprecherarray (Multiple Output) strahlt daraus abgeleitet eine phasengedrehte Nachbildung (Sekundärfeld) des Primärfeldes ab, sodass aus der destruktiven Interferenz eine Dämpfung des Primärfeldes resultiert. Hierfür müssen die Transferfunktionen zwischen realen und virtuellen Mikrofonen sowie zwischen virtuellen Mikrofonen und Lautsprechern bekannt sein. Die Güte des Systems hängt hiervon ab und die Transferfunktionen können sich zeitlich verändern. Daher sind zur Optimierung der Dämpfungswirkung adaptive Mechanismen notwendig, die Veränderungen erfassen und darauf reagieren. Dieser Beitrag untersucht zwei verschiedene Ansätze anhand von Simulationen im Zeitbereich, die das System an die jeweilig vorherrschenden Bedingungen möglichst gut anpassen sollen. Dabei wird eine neue Methode näher betrachtet, die reflektierte Feldgrößen des ANC-Systems für die Abschätzung eines mehrdimensionalen Fehlereingangs heranzieht. Zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit erfolgt der Vergleich mit einem herkömmlichen Verfahren, das zusätzliche Fehlermikrofone für diese Aufgabe verwendet.

Krajči, L.

• Der Leichtbauprüfstand in Dübendorf: ein neuartiger Prüfstand zur Messung der Schallübertragung im Holzbau
  R. Bütikofer, C. Geyer, L. Krajči, A. Müller, B. Schuppisser und H. Weber
[A]

Die Schallübertragung leichter Konstruktionen, z. B. von Gebäuden mit Holzkonstruktionen, unterscheidet sich wesentlich von der in Massivbauten.

An der EMPA in Dübendorf wurde von der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt und der Berner Fachhochschule ein Prüfstand zur Untersuchung der Schallübertragung für Leichtbaukonstruktionen errichtet.

Der Prüfstand ist im Gebäude schwingungsisoliert aufgestellt. Die Rückwand und eine Seitenwand des Prüfstands bilden Ortbetonwände. Durch körperschall-entkoppelte Fugen zwischen den Bauteilen im Prüfstand und Vorsatzschalen wird die Schalllängsleitung über die massiven Bauteile unterdrückt.

In den Prüfstand werden die zu prüfenden Leichtbauteile (Geschossdecken und Wände) so eingebaut, dass zwei Räume nebeneinander und zwei übereinander entstehen und somit die Luft- und Trittschallübertragung sowohl in vertikaler Richtung, als auch in horizontaler Richtung untersucht werden kann.

Durch die Möglichkeit, leichte Bauteile mit Wand-Deckenknoten in Originalgrösse im Prüfstand einzubauen, kann auch die Wechselwirkung der trennenden und flankierenden Bauteile bei der Schallübertragung untersucht werden.

Damit steht ein präziser Messstand zur Verfügung, in dem die erforderlichen Eingabegrössen für die Prognosemodelle für den Schallschutz im Holzbau ermittelt werden können.

Kralicek, J.

• Windnoise: Coupling Wind Tunnel Test Data or CFD Simulation to Full Vehicle Vibro-Acoustic Models
  J. Kralicek und D. Blanchet
[A]

Windnoise has become in recent years a significant contributor to perceived noise inside cars. This paper presents three different coupling approaches to couple CFD (Computational Fluid Dynamic) or wind tunnel test data to a vibro-acoustic model of a vehicle. The first method proposes the extraction of Corcos parameters such as convection velocity, convection wavenumbers and spatial correlation decay coefficients from test or CFD data. These Corcos parameters are then used to excite SEA (Statistical Energy Analysis) panels such as a windshield, side glass, roof or floor panel. The second method proposes the same Corcos parameters extraction which is applied to a FEM (Finite Element Method) panel. Finally, the third method directly uses CFD data to excite a FEM panel. In this latter case, the pressure fluctuation converted and projected onto the modes of the FEM plate providing a more deterministic representation of the turbulent pressure spatial distribution onto the panel. To illustrate these approaches, a side glass CFD computation is performed at different free stream flow velocity and the three coupling approaches are applied to obtain the SPL (Sound Pressure Level) inside a full vehicle vibro-acoustic model. Results are presented, discussed and compared with existing empirical methods.

Krämer, M.

• Kombination von Partikelfiltern mit Schalldämpfern für großvolumige Dieselmotoren
  M. Krämer, P. Brandstätt und K. Bay
[A]

Im Rahmen eines BWPLUS Projektes wurde nach platzsparenden und integrierten Lösungen für Schalldämpfer und Partikelfilter für Dieselmotoren und -aggregate mittels einer aktiven Schalldämpferlösung gesucht. Es wird ein Konzept vorgestellt um übliche aktive Systeme auch in Abgassystemen unter extremen Randbedingungen einzusetzen. Als weitere alternative wird ein Hubkolben-Aktuator als aktive Komponente vorgestellt dessen Funktion auch unter schwierigen Einsatzbedingungen im Abgasstrang möglich erscheint.

Kraus, R.

• Entwicklung eines hybriden aktiven Lagerungssystems mit paralleler Krafteinleitung
  R. Kraus, J. Millitzer, C. Hatzfeld und R. Werthschützky
[A]

Im Hinblick auf den Fahrkomfort und das akustische Verhalten sind die Möglichkeiten passiver Motorlagerungen weitestgehend ausgeschöpft. Auf der Suche nach weiteren Verbesserungen gelangen aktive Lagerungen zunehmend in den Fokus aktueller Forschungstätigkeiten. Durch die Einleitung von Gegenkräften kann bei solchen Systemen die Körperschallanregung gegenüber konventionellen Abkoppelementen zusätzlich gesenkt werden. Die Topologie aktiver Lagerungssysteme besteht häufig aus einer Aktorik, die zu einem passiven Lagerungselement in Reihe geschaltet ist und so neben den dynamischen Kräften auch die statisch wirkenden Kräfte aufnehmen muss. Der statische Kraftanteil resultiert bei solchen hybriden Lagern im einfachsten Fall aus der Motormasse und ist meist deutlich größer als die akustisch relevanten, dynamischen Kraftanteile.

Vorgestellt wird eine Möglichkeit das aktive Element von der statischen Last zu entkoppeln und die auf die Aktorik wirkenden Kräfte im Idealfall auf die dynamischen Erregerkräfte zu begrenzen. Die hierdurch sinkenden Anforderungen an die Aktorik vereinfachen über die Gewichts und Bauraumeinsparungen hinaus die Integration von Wegübersetzungsmechanismen. Zudem werden der notwendige Leistungsbedarf und damit auch die Anforderungen an die Leistungselektronik, die häufig eine die Leistungsfähigkeit begrenzende Komponente darstellt, reduziert. Neben der Vorstellung des neuartigen Wirkprinzips wird auf die zugrunde liegende Simulationsmethodik eingegangen und nach Festlegung konstruktiver Randbedingungen der Einsatz eines Genetischen Algorithmus zur Bestimmung optimaler Lagerparameter erläutert.

Krechel, B.

• Unidirektionale mehrkanalige Audioübertragung über Ethernet
  M. Pollow, P. Dietrich, B. Krechel und M. Vorländer
[A]

Die digitale Übertragung von Audiodaten mit einer sehr großen Anzahl an Kanälen (Mikrofonarrays) oder sehr hohen Abtastraten (Acoustic Emission) erfordert im Echtzeitbetrieb entsprechend hohe Übertragungsraten. Die angestrebte Flexibilität an die Art der Anwendung und realisierbare Baugröße kann momentan durch kommerzielle Produkte nicht kostengünstig erfüllt werden. Die weit verbreitete Ethernet- Netzwerkschnittstelle über Gigabit erfüllt die gestellten Anforderungen an den Datendurchsatz. Aufbauend auf IP-Paketen kann ein standardisiertes Netzwerkprotokoll einer höheren Schicht im ISO-OSI- Referenzmodells verwendet werden, wodurch die Übertragung über Switches bzw. Hubs in bestehenden Netzwerkstrukturen möglich wird.

Die Realisierung wird mit Hilfe eines Field-Programmable-Gate-Arrays (FPGA) durchgeführt, womit eine flexible Anbindung von digitalen Datenströmen ermöglicht wird. Über ein Ethernet-fähiges Zusatzmodul werden Audiodatenpakete über ein verbindungsloses Protokoll (UDP) verschickt, das auf Paketfehlerkorrektur verzichtet und dadurch höhere Datenraten ermöglicht. Als Empfangsmodul eignet sich ein Gigabit-fähiger Standard-Rechner, der den Netzwerkverkehr des entwickelten Systems vollständig aufzeichnet und anschließend zu entsprechenden Audiosignalen zur weiteren Verarbeitung zusammenfügt. Das vorgestellte System bietet eine hochflexible Plattform für wissenschaftliche Anwendungen, bei denen ein hoher Datendurchsatz für zu übertragende Audiodaten benötigt wird.

Kremer, H.

• Verbesserung der Akustik im Orchestergraben: Umgestaltung des Proszeniums der Deutschen Oper am Rhein in Düsseldorf
  K.-H. Lorenz-Kierakiewitz, M. Vercammen und H. Kremer
[A]

Kreutz, J.

• Numerical models for violins
  F. Frischmann, M. Buchschmid, M. Ruess, J. Kreutz und G. Müller
[A]

Kreutzbruck, M.

• Charakterisierung der Wandler für Luftultraschallprüfung aus zellulärem Polypropylen-Ferroelektret
  M. Gaal, J. Döring, J. Bartusch, V. Bovtun, G. Brekow und M. Kreutzbruck
[A]

Geladenes zelluläres Polypropylen (zPP) eignet sich mit seiner außergewöhnlich niedrigen akustischen Impedanz und piezoelektrischen Eigenschaften für die Herstellung von Luftultraschallwandlern für zerstörungsfreie Prüfung. In diesem Beitrag werden die besonderen Eigenschaften dieser Wandler dargestellt. Mittels dielektrischer Spektroskopie werden die Resonanzfrequenz, der Kopplungsfaktor, die dielektrischen und mechanischen Verluste und die akustische Impedanz ermittelt. Die Messungen in der Impuls-Echo-Technik ergeben die Signalform dieses Wandlers und dadurch auch sein Spektrum. In diesem Beitrag werden frei schwingende und rückseitig schallhart abgeschlossene Folien verglichen. Der schallharte Abschluss der Folien erweist sich aus mehreren Gründen als vorteilhaft: Die akustische Reflexion vom Inneren des Gehäuses wird ausgeschlossen, die Welligkeit der Folie wird behoben, der erzeugte Schalldruck und dadurch auch das empfangene Signal wird um ca. 6dB höher und die Mittenfrequenz wird auf 250 kHz halbiert. Weiterhin wird über die Streuung der Empfindlichkeit verschiedener Folien des gleichen Herstellers berichtet. Anschließend wird der zPP-Wandler mit marktüblichen piezokeramischen Wandlern mit Anpassschichten verglichen. Bei der Durchschallung einer 3mm dicken Aluminiumplatte wurde mit den zPP-Wandlern ein um 12dB höherer Signal-Rausch-Abstand erreicht. Diese Ergebnisse belegen die Eignung des geladenen zPP für den Bau von Wandlern für die Luftultraschallprüfung.

• Erzeugung von Luftultraschall mit mikro- und nanostrukturierten Kohlenstoffmaterialien unter Ausnutzung des thermoakustischen Prinzips
  A. Harrer, J. Prager, M. Kreutzbruck, M. Guderian und A. Meyer-Plath
[A]

In diesem Beitrag wird ein neuartiger Ansatz zur Erzeugung von Luftultraschall vorgestellt, der auf dem thermoakustischen Prinzip beruht. Mikro- und nanostrukturierte Kohlenstoffmaterialien werden dabei mit einem harmonischen Wechselstrom gespeist und erfahren durch ohmsche Verluste eine Temperaturänderung, die sich auf das umgebende Fluid überträgt. Daraus resultieren Druckmodulationen, und es wird eine ausbreitungsfähige Schallwelle erzeugt. Dabei tritt Frequenzverdopplung gegenüber der Anregungsfrequenz auf. Es konnte gezeigt werden, dass der entscheidende Parameter für die Effizienz der Methode, d.h. für ein möglichst großes Verhältnis von Schalldruck zu eingebrachter Leistung, die Wärmekapazität pro Flächeneinheit ist. Da dieser Quotient für Kohlenstoffmaterialien sehr klein sein kann, erlaubt das thermoakustische Prinzip hier die effiziente Erzeugung von Luftultraschall. Schalldruckmessungen an verschiedenen Materialproben wurden bis 100 kHz mit einem Mikrofon durchgeführt, oberhalb von 100 kHz wurde eine laservibrometrische Schnellemessung eingesetzt. In experimentellen Untersuchungen wurde die Schallerzeugung in Abhängigkeit der Materialeigenschaften analysiert und systematisiert. Die experimentellen Ergebnisse wurden mit numerischen und analytischen Berechnungsergebnissen verglichen.

Kreuzer, W.

• Vokaltraktmodellierung unter Verwendung eines Pol-Nullstellen Modells
  W. Kreuzer, P. Balazs und D. Marelli
[A]

In der Literatur gibt es viele Modelle zur Schätzung der Querschnittsflächenfunktion des Vokaltrakts basierend auf Sprachsignalen. Dabei wird der Vokaltrakt durch einen Rohrmodell bestehend aus gleich langen Zylindern mit jeweils konstanten Radien modelliert. Mit Hilfe eines Allpol-Modells können die Radien für jeden dieser Zylinder direkt aus dem Sprachsignal bestimmt werden. Allpol-Modelle haben jedoch den Nachteil, dass sie z.B. Nasale schlecht repräsentieren sie im Allgemeinen nur den Oraltrakt modellieren. Um auch Einflüsse des Nasaltrakts berücksichtigen zu können, basiert unser Modell auf einem Pol-Nullstellen-Modell. Es wird angenommen, dass die Polstellen dem Oraltrakt und die Nullstellen dem Nasaltrakt zugeordnet werden können. Die Resultate der Visualisierung werden präsentiert und diskutiert.

• Teilanalytische Lösung der Integrale der Randelemente Methode mit numerisch bestimmter Greenscher Funktion für geschichtete anisotrope Medien
  H. Waubke, W. Kreuzer und G. Rieckh
[A]

Ein Problem der direkten Randelemente Methode sind die singulären Integrale, wenn die Greensche Funktion nur numerisch bestimmt werden kann. Die numerische Bestimmung der Spannungen und Verformungen eines horizontal geschichteten anisotropen Mediums erfolgt mittels diskreter Fourier Rücktransformation über die horizontalen Koordinaten. Ist nur in einer Ebene (yz) eine veränderliche Geometrie vorgegeben, wie man dies bei Eisenbahntunneln annehmen kann, so kann man die Randelemente Methode im transformierten Raum über die verbleibende Koordinate (x) durchführen. Dazu benötigt man eine modifizierte Version des Planscherelschen Satzes. Es verbleibt somit die numerische Rücktransformation über die verbleibende horizontale Koordinate (y). Führt man die Randelemente Methode als kollokative Methode ein, so kann man das Integral über das Element und das Integral der Fourier Rücktransformation vertauschen und ersteres analytisch lösen. Eventuelle Singularitäten entfallen und es verbleibt nur das unendliche Integral der ursprünglichen Fourier Rücktransformation, wobei der Integrant gegenüber der ursprünglichen Funktion mittels einer sinc Funktion abgeschwächt wird. Somit lässt sich das Integral besser numerisch bestimmen als die ursprünglich notwendige Fourier Rücktransformation. Als letzter Schritt ist für die Ergebnisse der Randelemente Methode noch die Fourier Rücktransformation über die verbleibende Koordinate (x) durchzuführen.

Krini, M.

• Excitation Signal Generation in a Speech Reconstruction System
  P. Hannon, B. Iser und M. Krini
[A]

Speech reconstruction attempts to recreate regions of a speech signal that are corrupted due to a low signal-to-noise ratio (SNR) and are consequently also suppressed by the noise suppression module of a signal processing system.

The work presented here uses fixed-length frame-based processing to obtain the short-time Fourier transform (STFT) of overlapping clean speech segments. A parametric representation of each input STFT is estimated according to the source-filter model of speech production, leading to synthetic STFTs that should accurately approximate the input signal STFTs. Transforming the synthetic STFTs to the time domain and applying the overlap-add algorithm allows for the generation of an appropriate synthetic speech signal designed to resemble the input speech.

By flattening the input STFT using an estimate of the spectral envelope, a complex-valued source signal is observed, which is modeled here by distinct magnitude and phase vectors. Combinations of magnitude and phase vector generation methods (e.g., pitch-based vector quantization codebooks, harmonic-plus-noise modeling, and frequency-dependent linear phase differences) are compared. The focus here is placed on the accuracy and the inter- and intra-frame coherency of the excitation models.

Finally, results of the reconstruction methods described above are detailed and a short summary of the experiments is given.

Kroll, L.

• Zur Simulation des dynamischen Verhaltens von Faserkunststoff-Verbunden mit thermoplastischer Matrix
  M. Klärner, P. Nossol, S. Marburg und L. Kroll
[A]

Faserkunststoffverbunden (FKV) mit thermoplastischer Matrix eröffnen durch moderne großserienfähige Fertigungsverfahren zahlreiche Möglichkeiten der energie- und ressourceneffizienten Herstellung sowie einer masse- und belastungsoptimierten Bauteilgestaltung. Als eine besondere Eigenschaft der thermoplastischen Matrix ist neben der effizienten Herstellung insbesondere die hohe Materialdämpfung hervorzuheben, welche über die Parameter Lagenaufbau und Faservolumengehalt zudem eine hohe Variabilität bietet. Zur Simulation des dynamischen Bauteilverhaltens mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente gilt es, gültige Dämpfungsmodelle zu ermitteln, deren Parameter experimentell zu bestimmen und diese in der Simulation zu verifizieren. Im vorliegenden Beitrag werden diese Untersuchungen an verschiedenen thermoplastischen FVK durchgeführt und mit FEM-Simulationen verglichen. Die Ergebnisse zeigen die Gültigkeit der in der FEM verfügbaren Dämpfungsmodelle für die modernen Leichtbauwerkstoffe und ermöglichen qualitative und quantitative Bewertungen der dynamischen Eigenschaften von verschiedenen Verbunden anhand der Freiwerte.

Kropf, M.

• Spatial sound for casino game machines
  M. Stadtschnitzer, M. Fellner, M. Telsnig, G. Koller und M. Kropf
[A]

Main focus of the investigations was on 3D-audio for game machines using binaural synthesis and cross-talk cancellation. It concentrated on the creation of a three-dimensional sound field, which is formed by solely using loudspeakers, which were already integrated in the game machine chassis. The player's position can be predicted accurately in case of standing in front of a game machine. Hence, a three-dimensional sound field can be produced using solely the integrated stereo arrangement with the aid of binaural synthesis techniques which requires a stable player's position. A specific algorithm was implemented without modifying the hardware of the game machine. The results of listening tests highlight two things: A three-dimensional sound field can be formed by using a two-channel system (Prototype I) which is favored over the conventional stereophonic sound field. Secondly, a frequency dependent angle of sound incidence provided by a four-channel system (Prototype II) is not well suited to create an enveloping sound field. Due to the added value of prototype I, this solution was immediately implemented in 'Fishing for JackpotsTM' and distributed successfully in game machines of Atronic. As a second approach a concept for audio for linked gaming is introduced.

Kropp, W.

• Waveguide-Finite-Element basierte Parameterstudie zum Rollwiderstand von PKW-Reifen
  C. Hoever, P. Sabiniarz und W. Kropp
[A]

Geringer Rollwiderstand und niedriger Geräuschpegel sind zwei Eigenschaften, die bei einem PKW-Reifen oftmals als in einem Spannungsfeld zueinander stehend angesehen werden. Gleichzeitig werden zukünftig durch legislative Änderungen in beiden Bereichen erhöhte Anforderungen an Reifen gestellt werden.

In Anbetracht der Tatsache, dass es in der Literatur wenig bis keine detaillierten Informationen über den Zusammenhang zwischen Rollwiderstand und akustischem Verhalten von PKW-Reifen gibt, erscheint eine eingehende Untersuchung mit dem Ziel des besseren Verständnisses dieser Thematik erstrebenswert.

In einem ersten Schritt wird dazu ein Waveguide-Finite-Element-Modell (WFEM) eines PKW-Reifens mit einem nicht-linearen quasi-3D Kontaktmodell zur Berechnung der Kontaktkräfte zwischen Reifen und Straßenoberfläche kombiniert. Daraus kann eine detaillierte Aussage über die Reifenvibrationen getroffen werden. In einem weiteren Schritt wird über die potentielle Energie und die Dämpfungseigenschaften der Rollwiderstand des Reifens in Form von dissipierter Leistung berechnen. Dabei können detaillierte Aussagen über die Dissipationsverteilung in verschiedenen Frequenzbereichen, Wellenordnungen oder Teilen des Reifens getroffen werden.

Mittels einer Parameterstudie wird untersucht, wie der Rollwiderstand durch Materialeigenschaften oder konstruktive Merkmale des Reifens beeinflusst wird.

Krüger, L.

• Einfluß der Schienenrauheit auf den Geräuschpegel von Schienenfahrzeugvorbeifahrten
  C. Eichenlaub und L. Krüger
[A]

Das Rad-Schiene-Geräusch dominiert bei Vorbeifahrten von Schienenfahrzeugen das zugehörige Geräuschereignissen über einen weiten Geschwindigkeitsbereich. Da dieses Geräusch aus der Wechselwirkung von Rad und Schiene resultiert, Typtests von Fahrzeugen aber idealerweise nur von Fahrzeugeigenschaften abhängig sein sollen, finden Typtests in der Regel auf sehr glatten Schienen statt. Der Beitrag zeigt, welchen Einfluß die Schienenrauheit auf das Messergebnis haben kann und zeigt, wie im Rahmen von Zulassungsverfahren und Kundenabnahmen Messungen auf Gleisen mit höherer Schienenrauheit zu bewerten sind.

Krump, G.

• Hörgeräteanpassung mit Hilfe sprachaudiometrischer Daten
  T. Geißler, A. Steinbuß und G. Krump
[A]

Vor der Anpassung eines Hörgerätes wird die Hörschädigung mittels Audiometrie (Hörschwelle und Unbehaglichkeitsschwelle) eines Schwerhörigen ermittelt. Anhand des Hörverlustes wird die Verstärkung für ein Hörgerät berechnet und eingestellt. Die maximale Ausgangspegelbegrenzung (MPO - Maximum Power Output) stellt sicher, dass das Hörgerät eingehende Signale nicht über die Unbehaglichkeitsschwelle (UCL - Uncomfortable Loudness Level) des Schwerhörigen hinaus verstärkt. Gängige Formeln zur Berechnung der MPO-Zielkurve basieren auf der mit Reintönen gemessenen UCL. Ein Großteil der Hörgeräte-Spezialisten nutzt jedoch die Möglichkeit, die UCL nicht nur mit schmalbandigen Signalen zu bestimmen, sondern ergänzend mittels Sprache. Häufig entsteht der Eindruck, dass sich mit diesem Signal aufgrund der Vertrautheit und der geringeren Lästigkeit höhere Schwellen messen lassen. Durch die Orientierung der MPO an der mit schmalbandigen Signalen anstatt durch Sprache ermittelten UCL würde also für den Schwerhörigen wertvolle Dynamik verschenkt und das möglicherweise zu Lasten der Sprachverständlichkeit in lauten Situationen. In umfangreichen Stichproben werden die UCLs von Sprache und Reintönen anhand der Reizgröße Pegel und der Empfindungsgröße Lautheit zueinander in Zusammenhang gestellt. Zu diesem Zweck werden zunächst Simulationen mit einem Datensatz eines Hörgeräteakustikers durchgeführt und eine alternative Berechnung für die Einstellung der MPO vorgeschlagen. Die entwickelte Berechnung der MPO wird abschließend in einer Studie mit hörgeschädigten Versuchspersonen evaluiert.

• Untersuchungen zur Geräuschentwicklung von Volksfesten
  G. Krump, H. Hoock und B. Winterer
[A]

Die Geräuschentwicklung von Volksfesten hat sehr vielfältige Ursachen. Als Schallquellen sind in erster Linie Fahr- und Betriebsgeräusche von Schaustellerattraktionen, elektroakustisch verstärkte Musikwiedergaben und Sprachdurchsagen, Warnsignale, menschliche Lautäußerungen sowie der Festzeltbetrieb auszumachen. Um Hinweise für die Lärmimmissionsbelastungen in der Nachbarschaft zu erhalten, wurden umfangreiche Schallpegelmessungen an drei verschiedenen Volksfesten in Bayern durchgeführt. Hierbei wurden die Schallemissionen bei Rundgängen auf dem Veranstaltungsgelände ermittelt, die Innenpegel in Festzelten erfasst und gleichzeitig Immissionspegel an verschiedenen Positionen im Umfeld der Volksfeste gemessen. In Pegel-Zeit-Diagrammen werden Emissions- und Immissionspegel zeitsynchron dargestellt, um Aussagen über die Zusammenhänge der Geräuschsituationen inner- und außerhalb der Volksfestplätze treffen zu können. Abschließend werden die Möglichkeiten und Grenzen von Prognoseberechnungen zur Simulation der Lärmbelastungen im Umfeld von Volksfesten untersucht und beurteilt.

• Vergleich des Messverfahrens PEAQ mit Hörversuchen in Produkttests
  J. Fischer, G. Feneberg und G. Krump
[A]

Bei der Beurteilung von Geräten wie Fernsehern oder Handys, die per Lautsprecher akustische Signale wiedergeben, ist man noch sehr stark auf subjektive Hörtests angewiesen. Da die traditionelle Messung von Lautsprecherparametern und anderen Einflussfaktoren wie Gehäuseform und Lautsprecherposition bei Komplettsystemen nicht möglich ist, wäre ein objektives Messverfahren zur Beurteilung der Audioqualität eines Gerätes im Gesamtzusammenhang von großem Vorteil. Das instrumentelle Messverfahren PEAQ (Perceptual Evaluation of Audio Quality), welches in ITU-R Rec. BS.1387 ursprünglich zur objektiven Bestimmung von Qualitätseinbußen durch verlustbehaftete Audiocodecs entwickelt wurde, bietet eine gute Basis für objektive Messungen der akustischen Wiedergabequalität von Geräten. Im Beitrag wird die Eignung des PEAQ-Verfahrens hinsichtlich der Ergänzung beziehungsweise des Ersatzes von Hörversuchen diskutiert und erste Untersuchungsergebnisse werden vorgestellt.

• Sprachverständlichkeit in Schulräumen und ihre Bedeutung für den Lernerfolg der Schüler
  D. Brockmeyer, G. Krump und C. Walter
[A]

Die häufigste und damit auch wichtigste Form des Informationsaustausches bzw. der Weitergabe von Wissen in Bildungseinrichtungen ist die menschliche Sprache. Damit die Information im sprachlichen Kontext die Schüler erreicht, ist dazu eine gute bis hervorragende Sprachverständlichkeit, welche die DIN 18041 fordert, erforderlich. Zur Beurteilung der derzeitigen Situation in Schulen in Potsdam und Umgebung wurden im Rahmen einer Diplomarbeit in 16 unterschiedlichen Klassenräumen objektive Messungen der Sprachverständlichkeit und der Nachhallzeit mit subjektiven Einschätzungen und Orientierungsmessungen des Geräuschpegels während Beisitzungen im laufenden Unterricht kombiniert. Zur Ermittlung der Sprachverständlichkeit wurde der Sprachübertragungsindex STI mittels des STIPA-Messverfahrens herangezogen. Die Ergebnisse wurden miteinander verglichen und untersucht, ob sie den Anforderungen nach DIN 18041 entsprechen. Aus den Ergebnissen wurden Schlussfolgerungen zu notwendigen Maßnahmen gezogen.

• Nachhallzeiten und Sprachverständlichkeit in Hörsälen
  G. Krump
[A]

In Klassen- und Vorlesungsräumen ist es vielfach aufgrund ungünstiger raumakustischer Bedingungen zu laut, um sich gut auf den Vortragenden konzentrieren zu können. Zu hohe Nachhallzeiten und eine zu geringe Sprachverständlichkeit tragen entscheidend zu dieser Situation bei und führen zu Unaufmerksamkeit und erhöhtem Unterhaltungslärm. Es werden daher Hörsäle unterschiedlicher Größe, Architektur und Absorptionseigenschaften in verschiedenen Besetzungszuständen hinsichtlich Nachhallzeiten und Sprachverständlichkeit vorgestellt und mit Vorgaben der Norm DIN 18041 verglichen. Verbesserungen von Nachhallzeit und STI-PA durch zusätzliche raumakustische Maßnahmen werden erläutert.

Kruse, R.

• Quellenortung im Freiland: Einfluss der Umgebungsbedingungen und Bestimmung der Quellenhöhe durch Bodeneffektinversion
  R. Kruse und S. Taherzadeh
[A]

Die Ortung von Schallquellen in Freiland mithilfe von Mikrofonarrays dient der Lokalisation von Fahrzeugen und Personen im Sicherheits- bzw. militärischen Bereich. Die Umgebungsfaktoren Bodenimpedanz, Schallgeschwindigkeitsgradienten und Turbulenz können hierbei Einfluss auf die Genauigkeit der Schätzung haben. Durch numerische Simulation und Freilandmessungen wurde der relative Effekt dieser Faktoren auf horizontale und vertikale Arrays untersucht. Während horizontale Arrays insgesamt nur wenig betroffen und damit (durch Triangulation) zur Ermittlung von Azimuth und Abstand gut geeignet sind trifft dies für vertikale Arrays zur Bestimmung der Elevation nicht zu. Da die Bodenreflexion wesentlich für das Schallfeld am Array ist kann durch Inversion eines einfachen, analytischen Schallfeldmodells die Quellenhöhe und deren Abstand mit einem einzelnen, vertikalen Array ermittelt werden. Durch zusätzliche Kombination mit einem großen, aus wenigen Mikrofonen bestehenden horizontalen Array konnte die Zuverlässigkeit dieses Verfahrens weiter erhöht werden.

Kühler, R.

• Optimierung audiovisueller Medien für Hörgeschädigte
  C. Simon, G. Fassio, R. Kühler, B. Albrecht und J. Rennies
[A]

Die Sprachverständlichkeit bei audiovisuellen Medien wie Film und Fernsehen kann durch Schwerhörigkeit, wie sie insbesondere im Alter häufig auftritt, stark eingeschränkt sein. In dieser Studie wird untersucht, inwieweit dieses Problem durch eine auf Altersschwerhörigkeit abgestimmte Tonfassung gelöst werden kann. In einer Vorstudie wird zunächst die Relevanz der mit dem Ton dargebotenen Bildinformation bei der Sprachverständlichkeitsbewertung von audiovisuellem Material für Normalhörende belegt und die weitere Parametrisierung der Hauptstudie entwickelt. In der Hauptstudie wird in zwei Testreihen die Sprachverständlichkeit für kurze Dialogszenen aus Fernsehspielfilmen mit zwölf altersschwerhörigen Probanden gemessen. Die eine Hälfte der Szenen enthält die originale Fernsehtonfassung, die andere enthält eine für Presbyakusispatienten speziell bearbeitete Tonfassung. Um eine Auswertung des heterogenen Audiomaterials trotz der hohen Individualität von Hörschädigungen zu ermöglichen, entsprechen die Probanden einem durch Alter, Reintonaudiogramm und Sprachverständlichkeitsschwelle (Oldenburger Satztest) vordefinierten Profil. Die Testergebnisse belegen eine signifikante Verbesserung der Sprachverständlichkeit durch Anpassung der akustischen Signale. Es erfolgt ein Vergleich mit SII-Berechnungen auf Grundlage des vorgegebenen Reintonaudiogramms.

Kühner, D.

• Zur Effizienz von Schallschutzmaßnahmen mit Schirmen über größere Entfernungen
  D. Kühner und K.-W. Hirsch
[A]

Die Auslegung von Schallschutzmaßnahmen erfolgt in der Regel so, dass die lärmartspezifischen Prognoseverfahren in der betroffenen Lärmimmissionssituation gerade die Minderung ausrechnen, die zur Unterschreitung eines Immissionswertes hinreicht. Dies führt einerseits dazu, dass die Einfügungsdämmung von Schallschirmen in der ''ungünstigsten Betriebssituation'' für die ''günstigen Schallausbreitungssituation'' bestimmt wird. Das führt andererseits dazu, dass dann bei Schutzbereichen in größeren Entfernungen von der Quelle häufig keine Schirme vorgesehen werden, weil sie dort als ineffektiv gelten. Der Vortrag stellt zunächst eine Sicht auf die Schirmung, bei der die Einfügungsdämmung in Anhängigkeit vom Wetter und über große Entfernungen berechnet werden kann. Danach wird diskutiert, wie bei der Auslegung von Schallschutzmaßnahmen, die sowohl die Häufigkeit der Betriebssituation als auch die Häufigkeit der Wetterbedingungen berücksichtigt werden kann.

Kühnicke, E.

• Messung der akustischen Oberflächenimpedanz mit Ultraschall
  S. Kümmritz und E. Kühnicke
[A]

Mit passiven Materialien lässt sich das Leistungsverhalten von Ultraschallwandlern deutlich beeinflussen. Dazu werden, unter anderem, sogenannte Dämpfungskörper zur Erhöhung der Breitbandigkeit der Übertragungsfunktion verwendet. Für eine optimale Bedämpfung des Piezoelementes sollte die akustische Impedanz der Dämpfungskörper im Bereich der des Piezos liegen. Es wurden verschiedene Dämpfungskörper bestehend aus einem Epoxydharz gefüllt mit unterschiedlichen Volumenkonzentrationen von Wolframpartikeln zum Erzielen unterschiedlicher akustischer Impedanzen hergestellt. Diese waren zu charakterisieren. Aufgrund der hohen Dämpfung in den hergestellten Proben, konnte eine einfache Bestimmung der Impedanz durch die Messung der Schallgeschwindigkeit mit einem Impuls-Echo-Verfahren nicht erfolgen. Dies führte zu der Entwicklung einer Vergleichsmessung zur direkten Bestimmung der akustischen Impedanz an der Oberfläche der Probe. Zur Bestimmung der Impedanzen wurden die an der zu untersuchenden Probe und einer Referenzprobe reflektierten Schalldruckamplituden im Frequenzbereich ausgewertet. Dabei zeigte sich, dass die ermittelte akustische Impedanz frequenzabhängig ist. Diese Frequenzabhängigkeit soll in diesem Beitrag diskutiert werden.

• Nichtscannendes Verfahren zur Messung von Krümmungsradien mit einem Ultraschall-Annulararray
  M. Lenz, J. Sorber und E. Kühnicke
[A]

Der Vortrag beschreibt ein neues nichtscannendes Verfahren zur Messung lokaler Krümmungsradien mit Ultraschall. Das Verfahren zielt auf Anwendungen in der zerstörungsfreien Prüfung und in der Medizintechnik. In der zerstörungsfreien Prüfung wird die Messung der Krümmungsradien und davon abgeleitet der Größe von Einschlüssen angestrebt. Ziel der Anwendung in der Medizintechnik ist die Messung der Krümmungsradien von Augenlinse und Netzhaut.

Anstelle des bei Einzelwandlern üblichen Scanvorgangs wird zur Krümmungsbestimmung ein Ultraschall-Annulararray verwendet. Dabei werden die Phasen- und Amplitudendifferenzen auf den verschiedenen Ultraschallelementen ausgewertet. Auf diese Weise kann das Empfangsschallfeld abgescannt und die im Schallfeld enthaltene Information über die Geometrie des Reflektors ausgewertet werden.

Zur Validierung des Verfahrens werden theoretische und experimentelle Ergebnisse vorgestellt. Als Referenzobjekte wurden bei den zugehörigen Messungen verschiedene Kugeln mit Krümmungsradien zwischen 6mm und 11mm verwendet, die in einem definierten Abstand vom Ultraschallwandler angebracht wurden. Nach Bestimmung der genauen Abstrahlfläche der Einzelelemente des Ultraschallwandlers, die mittels Schallfeldmessungen ermittelt wurden, konnte eine gute Übereinstimmung zwischen Messungen und Schallfeldsimulationen erzielt werden. Durch eine modifizierte Ansteuerung des Annulararrays ist es möglich, auch das Sendeschallfeld zu beeinflussen und damit die Empfindlichkeit des Verfahrens weiter zu erhöhen. Das Verbesserungspotential wird theoretisch dargestellt, und es werden aktuelle Messergebnisse gezeigt.

• Nicht-invasives Verfahren zur Messung von Schallgeschwindigkeiten und Schallgeschwindigkeitsprofilen mit Ultraschall
  E. Kühnicke, M. Lenz, M. Bock und J. Sorber
[A]

Verfahren zur nichtinvasiven Bestimmung der ortsaufgelöste Schallgeschwindigkeit sind für die Prozessüberwachung, die Umweltmesstechnik und die Medizin von großem Interesse. Die ortsaufgelöste Schallgeschwindigkeit liefert Prozess- und Zustandsparameter, wie z.B. Temperatur, Konzentration und Dichte.

Im Vortrag wird ein neuartiges nichtinvasives Verfahren vorgestellt, das zur Schallgeschwindigkeitsmessung weder eine Justage, noch das Vorhandensein eines Referenzreflektors erfordert. Es genügt, einen stark fokussierender Ultraschallwandler in die Flüssigkeit einzutauchen und anschließend die Echosignale auszuwerten. Vorausgesetzt wird, dass die Flüssigkeit Streuteilchen (Gasblasen, Partikel) enthält, die einen Teil des ausgesendeten Schalls zum Wandler zurückstreuen. Aus dem Maximum der Echosignalamplitude der Streusignale ergibt sich die Schallaufzeit bis zum Fokus. Dieser Messwert reicht zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit in einer unbekannten Flüssigkeit aus, wenn zuvor durch eine Kalibriermessung in einer Flüssigkeit mit bekannter Schallgeschwindigkeit die Schallaufzeit bis zum Fokus und damit die Fokuslage ermittelt wurde.

Für das Verfahren wurden Kalibriermessungen in Wasser mit Temperaturen zwischen T=6C und 60C (c=1431...1551m/s) durchgeführt. Es ergab sich eine statistische Abweichung der Messdaten von der Kalibriergeraden von (c)=1,41m/s. Die zugehörige relative Ungenauigkeit (c)/c beträgt dementsprechend ungefähr 0,1%.

Durch eine schrittweise Verschiebung des Fokuspunktes bei Verwendung eines Arrays ist es möglich, nichtinvasiv und ohne Verwendung von Vergleichsreflektoren Schallgeschwindigkeitsprofile in einem Medium zu messen. Hierzu werden erste Untersuchungen vorgestellt.

Kümmritz, S.

• Messung der akustischen Oberflächenimpedanz mit Ultraschall
  S. Kümmritz und E. Kühnicke
[A]

Mit passiven Materialien lässt sich das Leistungsverhalten von Ultraschallwandlern deutlich beeinflussen. Dazu werden, unter anderem, sogenannte Dämpfungskörper zur Erhöhung der Breitbandigkeit der Übertragungsfunktion verwendet. Für eine optimale Bedämpfung des Piezoelementes sollte die akustische Impedanz der Dämpfungskörper im Bereich der des Piezos liegen. Es wurden verschiedene Dämpfungskörper bestehend aus einem Epoxydharz gefüllt mit unterschiedlichen Volumenkonzentrationen von Wolframpartikeln zum Erzielen unterschiedlicher akustischer Impedanzen hergestellt. Diese waren zu charakterisieren. Aufgrund der hohen Dämpfung in den hergestellten Proben, konnte eine einfache Bestimmung der Impedanz durch die Messung der Schallgeschwindigkeit mit einem Impuls-Echo-Verfahren nicht erfolgen. Dies führte zu der Entwicklung einer Vergleichsmessung zur direkten Bestimmung der akustischen Impedanz an der Oberfläche der Probe. Zur Bestimmung der Impedanzen wurden die an der zu untersuchenden Probe und einer Referenzprobe reflektierten Schalldruckamplituden im Frequenzbereich ausgewertet. Dabei zeigte sich, dass die ermittelte akustische Impedanz frequenzabhängig ist. Diese Frequenzabhängigkeit soll in diesem Beitrag diskutiert werden.

Künstner, M.

• Design and implementation of a listening room in accordance with the ITU-R BS 1116-1 standard
  A. Sereinig, M. Künstner, M. Fellner, F. Graf, H. Rainer und A. Reiter
[A]

At JOANNEUM RESEARCH (Graz/Austria) a listening room in accordance with the ITU-R BS 1116-1 standard has been built which fulfils the standard ITU-R BS 1116-1 for the assessment of audio systems. It has been designed and simulated with CATT acoustics and then been measured to document its room acoustic characteristics.

In the design stage the room's geometry was implemented in the commercially available software CATT Acoustic. The calibration of the simulation was then accomplished with values obtained by a thorough measurement of the empty target room by employing the commercially available software WinMLS. Afterwards, the optimization process could be started. The chosen standard, however, primarily defines the reverberation time of a listening room. Thus the virtual room was equipped in order to attenuate the sound field in accordance with the standard's requirements. The approach yielded quite good reverberation time results.

During and after the room's building process detailed measurements were done. The results show, that the real room acoustics fit very well with the previous simulations. For low frequencies the performance is even better. All measured results are within the tolerance of the relevant standard ITU-R BS 1116-1.

Küppers, T.

• Zielgeräuschentwicklung von Elektrofahrzeugen
  T. Küppers und J.-W. Biermann
[A]

Die Entwicklung von reinen Elektrofahrzeugen wird insbesondere vor dem Hintergrund knapper fossiler Brennstoffe und CO2-Emission immer stärker vorangetrieben. Der Geräuschcharakter von elektromotorischen Antrieben unterscheidet sich jedoch gravierend von konventionellen Verbrennungsmotoren. Die Neuartigkeit dieses Elektrofahrzeugklangbildes bietet das Potential, in der Klanggestaltung schon frühzeitig auf Kundenwünsche einzugehen und damit das typische Elektrofahrzeugklangbild bei Markteinführung entscheidend mitzuprägen. Durch das geringe Erfahrungspotential der Kunden bezüglich eines elektromotorischen Klangbildes ist der Zielfindungsprozess jedoch komplex und dynamisch in seiner Entwicklung.

Das aktuelle Elektroantriebsgeräusch erinnert laut Presse an Straßenbahnen und wird insbesondere bei längeren Fahrten als unästhetisch und unangenehm empfunden. Eine völlige Störgeräuschbefreiung lässt jedoch das Wind- und Rollgeräusch hervortreten und gibt keine Rückmeldung mehr über Geschwindigkeit und Lastzustand. Futuristische Klänge aus SoundDesign-Systemen müssen in ihrer Akzeptanz überprüft und auf Kundenwünsche, aber auch auf eine Authentizität des Klangbildes, eingestellt werden. Dabei könnten nicht nur das Klangbild selbst, sondern auch der Informationsgehalt des Betriebsgeräusches zukünftig geprägt und ausgeformt werden.

Im Tagungsbeitrag soll ein Bild darüber vermittelt werden, welche Ressourcen und Werkzeuge beim Zielgeräuschfindungsprozess für Elektrofahrzeuge bei der Daimler AG genutzt werden, um schon frühzeitig die Ansprüche der Kunden abzuholen und in den Entwicklungsprozess einfließen zu lassen.

Küter, D.

• Aktive Sonardetektion mit einem selbstausrichtenden Array
  D. Küter und U. Heute
[A]

In einer engen Kooperation mehrerer Hochschulgruppen der CAU Kiel und Firmen des ''Maritimen Clusters Kiel'' wird an einer neuartigen ''Piraterie- und Terror-Abwehr für Seeschiffe'' (PITAS) gearbeitet. Das PITAS-Projekt hat zum Ziel, durch Früherkennung und Einleiten von Abwehrmaßnahmen Piraten- und Terrorangriffe abzuwehren. Hierfür werden vorhandene und noch zu entwickelnde Sensoren durch Sensor-Fusion zwecks Analyse und Tracking potenzieller Gefahrenquellen zusammengefasst. Im Rahmen dieses Projektes wird, basierend auf der Idee des van-Atta-Arrays, die Entwicklung eines neuen Sonar-Systems angestrebt. Hauptaufgabe dieses Sonarsystems wird die Detektion von Tauchern auf Reede und im Hafens sein sowie eine passive Detektion und Klassifikation von Motorgeräuschen. Die Funktion des van-Atta-Arrays basiert auf einer direkten Kopplung zwischen Sender und Empfänger, bei der eine Selbstausrichtung des ausgesandten Signals auf das mögliche Ziel stattfindet. Die Verwendung des van-Atta-Arrays in dem Medium Wasser bietet gegenüber der üblichen Anwendung in der Radartechnik neue Randbedingungen. Diese, sowie Ansätze in der Verarbeitung der empfangenen Signale und der darauf folgenden Aufbereitung des zu sendenden Signals, werden im Rahmen dieses Vortrages präsentiert. Der Schwerpunkt liegt hierbei in der für die Funktion essenziellen Interferenz-Effekten sowie Kohärenzbetrachtungen des Signals.

Kuhl, S.

• Untersuchung der akustischen Auswirkungen von Wellenfehlstellungen in Sondergetrieben
  A. Skowronek, S. Kuhl, J. Bös und H. Hanselka
[A]

Möchte man akustische Eigenschaften von Getrieben messtechnisch erfassen, so montiert man diese in der Regel auf Prüfständen und wertet Mikrofon- oder Beschleunigungsmessungen während des Betriebes aus. Jedoch schwanken die Messergebnisse bei erneuter Montage der Getriebe häufig relativ stark. Bedingt ist dies durch hohe Steifigkeiten von Getrieben, so dass bereits kleine Änderungen in der Positionierung von Bauteilen zu Änderungen der wirkenden Kräfte und somit des abgestrahlten Schalls führen. Um trotzdem aussagekräftige Ergebnisse zu erlangen, werden Messungen deswegen in der Regel wiederholt und gemittelt. Die Ausprägung und der genaue Einfluss von Wellenfehlstellungen auf akustische Kennwerte bleiben dabei jedoch unbekannt. In dem Vortrag werden Messergebnisse eines innovativen Akustik-Prüfstands vorgestellt, der für die Untersuchungen solcher Einflüsse konzipiert wurde. Dabei ist die Lagerung einer Getriebeeingangswelle als Fest-Los-Lagerung mit einem aktiven radialen Magnetlager realisiert. Dieses kann gezielt statische oder umlaufende radiale Fehlstellungen der Eingangswelle erzeugen, so dass Verschiebungen wie z.B. durch Montagefehler oder Unwuchten simuliert werden können. Auch können die dynamischen radialen Kräfte bestimmt werden, die in Abhängigkeit von den Fehlstellungen auf die Welle wirken. Die so gewonnenen Daten sollen eine Abschätzung akustischer Kenngrößen in Abhängigkeit von den Fertigungstoleranzen einzelner Bauteile ermöglichen.

Kuipers, E.

• Theory and application of a new method for the in-situ measurement of sound absorption
  E. Kuipers, Y. Wijnant und A. de Boer
[A]

In many applications of noise control engineering, knowledge about the sound-absorbing properties of acoustically reacting surfaces is essential. Being able to measure sound absorption of surfaces in-situ, i.e. at the site but also for the actual sound source, is very useful and would eliminate the need for laboratory measurements.

This now seems possible using a new quantity called the total intensity which can be determined if we know the sound pressure and particle velocity in a certain direction. For plane waves, it can be proven that this quantity is the sum of the incident- and reflected sound intensity in that direction. As the active intensity is also known, the incident- and reflected intensity can be calculated.

Thus, one obtains the spatially averaged sound absorption coefficient of a surface (in direction n) by measuring the sound pressure and the particle velocity (in direction n) near that surface and by determining the active- and the incident intensity in a spatially averaged sense.

In the paper the theory behind the method will be described, preliminary experimental results and some simulation results will be shown. The paper will conclude with an outlook of future research.

Kunkemöller, M.

• Room Impulse Responses for Variable Source Radiation Patterns - Part 1: Synthesis
  M. Kunkemöller, M. Pollow, P. Dietrich und M. Vorländer
[A]

Schallquellen - ganz gleich ob Musikinstrumente oder Lautsprecher - haben im Allgemeinen eine frequenzabhängige und zu hohen Frequenzen ausgeprägtere Richtcharakteristik, welche sich durch eine Zerlegung in sphärische, orthonormale Basisfunktionen als Satz von Spherical Harmonics Koeffizienten effizient beschreiben läßt.

Dies liefert die Motivation für ein messtechnisches Verfahren, das die Luftschallübertragungsfunktion (z.B. in einem Raum) für beliebige richtende Schallquellen durch Superposition von Einzelmessungen mit unterschiedlichen aber bekannten Richtcharakteristiken bestimmt. Letztere stammen dabei von einem 12-kanaligen Dodekaeder-Lautsprecher, dessen Einzelwandler getrennt angesteuert und dessen Orientierung mit Hilfe einer automatisch drehbaren Messvorrichtung justiert werden kann. Die Richtcharakteristika dieser Einzelquellen lassen sich ebenfalls in einen Satz sphärischer Basisfunktionen zerlegen, wobei für jede dieser Einzelquellen eine Übertragungsfunktion (z.B. im Raum) gemessen wird. Mittels Matrizeninvertierung werden damit die Übertragungsfunktionen der einzelnen sphärischen Basisfunktionen berechnet. Damit kann durch eine mit den Spherical Harmonics Koeffizienten der gewünschten Quelle gewichtete Superposition die synthetisierte Übertragungsfunktion für diese Quellrichtcharakteristik im Nachhinein errechnet werden.

In diesem Beitrag sollen die theoretischen Ansätze des Verfahrens, die Grenzen, sowie dessen Aufbau dargestellt und an Hand von Messungen validiert werden.

• Room Impulse Responses for Variable Source Radiation Patterns - Part 2: Application
  M. Kunkemöller, M. Pollow, P. Dietrich und M. Vorländer
[A]

Basierend auf einer neuen Messmethode (vgl. Teil 1) zur Bestimmung von universell einsetzbaren Übertragungsfunktionen für richtende Schallquellen sollen mittels eines Anwendungsbeispiels das Potential aber auch die Grenzen dieser Methode aufgezeigt werden. Es wurde die Übertragungsfunktion eines richtenden Ein-Wege-Lautsprechers mit ausgeprägter Richtcharakteristik in unterschiedlichen Räumen gewählt. Es soll untersucht werden, wie gut sich mit dem Verfahren, die z.B. in der Raumakustik aufkommenden Messungen zur Untersuchung von Messunsicherheiten abbilden lassen. Hierbei werden die Schallquellen mittels eines Drehtellers um ihre verticale Achse gedreht und es werden in mehreren Winkelschritten Raumübertragungsfunktionen bestimmt. Die vorgestellte Methode bietet dabei den Vorteil, dass ohne a-priori Kenntniss der später eingesetzten Quelle, z.B. eines kommerziellen Dodekaeder-Lautsprechers, der Raum vermessen und im Nachhinein der Einfluss der entsprechenden Quelle durch Berechnung untersucht werden kann.

In diesem Beitrag sollen die Messungen eines realen, gedrehten Lautsprecher mit den synthetisierten Daten des vorgestellten Verfahrens und eines virtuell gedrehten Lautsprechers verglichen und hinsichtlich ihrer Impulsantwort und ausgewählter Parameter analysiert werden.

Kurth, F.

• Effiziente Identifikation von Telefon-Spam
  J. Strobl, F. Kurth, G. Grutzek und H. Knospe
[A]

Telefon-Spam, etwa in Form automatisiert und massenhaft eingespielter Werbeanrufe, kann in Zukunft zu einem relevanten Problem werden. Ein Ansatzpunkt zur Abwehr von Telefon-Spam bietet die Analyse der bei der Telefonie übertragenen Audiodaten, wobei Abschnitte von wenigen Sekunden des Signals mit zuvor eingegangenen Anrufen verglichen werden. Bei Identifikation von wiederholt eingespielten Sprachdaten kann der Anruf als Telefon-Spam betrachtet und entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden. Die technische Herausforderung bei diesem Vorgehen besteht im effizienten und gleichzeitig robusten Abgleich der Audiodaten mit denen vorheriger Anrufe. Die vorliegende Arbeit stellt hierzu ein Verfahren vor, bei dem in einem Vorverarbeitungsschritt robuste Audiomerkmale aus den Anrufen extrahiert werden, die dann als Fingerabdrücke zum Signalvergleich herangezogen werden. Außerdem wird zum effizienten Signalvergleich ein indexbasiertes Suchverfahren vorgestellt, das eine schnelle Identifikation vorliegender Fingerabdrücke auch bei einer sehr großen Zahl erfasster Anrufe erlaubt. Das Verfahren verwendet bekannte Methoden der Audioidentifikation, welche an die Anforderungen der Sprachdaten und der Telefonie-Umgebung angepasst wurden.

Kurtze, L.

• Akustische Messungen an Photovoltaik-Wechselrichtern
  A. Meister, K. Moritz, A. Skowronek, L. Kurtze, W. Ellermeier, M. Roos und S. Seeber
[A]

Derzeit beschäftigen sich Forschungseinrichtungen und Hersteller damit, Defizite in relevanten Normen für die akustische Messung von Photovoltaik-Wechselrichtern aufzuzeigen und Alternativen zu erarbeiten. Geräuschemissionsangaben in dB(A) eignen sich nicht, den Grad der Belästigung des Menschen einzuschätzen und verschiedene Solarwechselrichter diesbezüglich zu vergleichen. Mit akustischen Messungen und Hörversuchen an der TU Darmstadt sollen deshalb geeignetere Kenngrößen ermittelt werden. Hierzu wurden in einem ersten Schritt Wechselrichter mehrerer Hersteller in verschiedenen Betriebszuständen akustisch untersucht. Schalldruckmessungen erfolgten an 40 Mikrofonpositionen auf einer halbkugelförmigen Hüllfläche um die Geräte. Die Auswertung der erfassten Messdaten beinhaltete FFT-Analysen, die Bestimmung des Schallleistungspegels sowie die Ermittlung der Schalldruckspektren im Ultraschallbereich. Es zeigten sich gerätetypische Spektren, die bei den meisten Fabrikaten tonale Komponenten hohen Schalldruckpegels im Bereich von 16-20 kHz, oftmals auch im Ultraschallbereich bei 35-40 kHz aufwiesen. Schallleistung, Summenpegel und Signal-Rausch-Abstand der hochfrequenten tonalen Komponenten nahmen mit steigender Geräteleistung um 5 bis 15 dB zu. Die Drehzahl zugeschalteter Lüfter beeinflusste die akustischen Pegelmaße demgegenüber nur geringfügig. In einem zweiten Schritt wurden die gewonnenen Messdaten psychoakustisch analysiert. Dabei zeigte sich, dass der A-bewertete Schallpegel und die Schallleistung die subjektiven Wirkungen der Geräuschemissionen nur unbefriedigend vorhersagen. Aus den gewonnenen Erkenntnissen sollen verbesserte Prüfverfahren für Geräuschemissionsmessungen von Photovoltaik-Wechselrichtern entwickelt werden.

• Beschleunigungsaufnehmer-Arrays auf Basis von Piezoelektret-Folien zur Realisierung modaler Sensoren
  P. Pondrom, L. Stein, L. Kurtze, J. Hillenbrand, J. Bös, H. Hanselka und G.M. Sessler
[A]

Seit einigen Jahren werden Beschleunigungsaufnehmer auf Basis von Piezoelektret-Folien hergestellt und untersucht. Solche Sensoren zeichnen sich durch hohe Empfindlichkeit, niedriges Gewicht, geringe Bauhöhe und ihren einfachen Aufbau aus. Daher sind sie besonders gut zur Realisierung von ein- oder zweidimensionalen Arrays geeignet. In der vorliegenden Arbeit wurden daher biegsame Sensor-Arrays hergestellt, bei denen mehrere dieser Aufnehmer auf einer doppelseitigen flexiblen Leiterplatte aufgebracht sind. Die elektromagnetische Abschirmung der Sensoren erfolgt auf der Oberseite durch eine aufgeklebte metallisierte Kunststofffolie und auf der Unterseite durch die Leiterplatte. Das von den Einzelsensoren erzeugte Signal wurde mittels Ladungsverstärkern aufgenommen. Mit einer Masse von 1,2 g und einer quasistatisch gemessenen d33-Konstante von 700 pC/N wurden eine Empfindlichkeit von 0,8 pC s/m bei 100 Hz und eine Resonanzfrequenz von 3,5 kHz erreicht. Werden die einzelnen Sensorausgänge mit unterschiedlichen Gewichtungsfaktoren summiert, so kann ein solches Array als modaler Sensor verwendet werden, der nur für bestimmte Moden einer schwingenden Struktur sensitiv ist. Solche Sensoren können beispielsweise bei der aktiven Dämpfung von Schwingungen mit besonders intensiver Schallabstrahlung eingesetzt werden.

• Psychoakustische Analyse der Betriebsgeräusche von Photovoltaik-Wechselrichtern
  W. Ellermeier, F. Kattner, L. Kurtze, M. Roos, S. Seeber und J. Bös
[A]

Wechselrichter, wie sie in Photovoltaik-Anlagen Verwendung finden, emittieren Geräusche im gesamten hörbaren Spektrum, oftmals mit besonders hohen Spitzen im Bereich von 16-18 kHz. Um zu bestimmen, wie die Geräuschemissionen vom Betriebszustand der Geräte abhängen, wurden fünf Fabrikate in einer halbschalltoten Kammer sowohl mit einer halbkugelförmigen Anordnung aus 40 Mikrofonen als auch mit Hilfe eines Kunstkopfes untersucht. Dabei wurden die interessierenden Parameter (elektrische Leistung, Betriebsspannung, Lüfterdrehzahl) unabhängig voneinander variiert. Die anfallenden Messdaten wurden nach gängigen psychoakustischen Metriken (Lautheit, Tonhaltigkeit, Rauigkeit, Schärfe) analysiert. Im Ergebnis fanden sich qualitative Unterschiede zwischen den Fabrikaten und systematische Abhängigkeiten (insbesondere der Lautheit und der Ausgeprägtheit prominenter Tonkomponenten) von der Geräteleistung. Dabei zeigten sich auch Diskrepanzen zwischen dem A-bewertetem Schalldruckpegel, der stark durch die hochfrequenten Komponenten beeinflusst war, und der (psychoakustischen) Lautheit, die empfindlicher auf die breitbandigen Lüftergeräusche ansprach. Die instrumentellen psychoakustischen Analysen wurden zusätzlich durch Hörversuche validiert. Insgesamt sprechen die Ergebnisse dafür, psychoakustische Gesichtspunkte in die Bewertung der Geräuschemissionen von Photovoltaik-Wechselrichtern einzubeziehen.

Kurz, R.

• Anwendung und Evaluierung des DEGA-Schallschutzausweises
  S. Langer, A. Schmitz, C. Burkhart, R. Kurz und W. Scholl
[A]

In der neuen DEGA-Empfehlung 103 ''Schallschutz im Wohnungsbau - Schallschutzausweis'' werden insgesamt sieben Schallschutzstufen definiert, mit denen sowohl die schalltechnische Qualität einzelner Baukonstruktionen (Decken, Wände) als auch ganzer Gebäude gekennzeichnet werden können. Durch den DEGA-Schallschutzausweis wird die schalltechnische Qualität von Wohnungen damit erstmals auch für akustische Laien transparent. So kann die DEGA-Empfehlung gleichermaßen in der Planungsphase wie auch für die Bewertung bestehender Gebäude eingesetzt werden. Bei der Erstellung des Schallschutzausweises gehen verschiedene Größen wie die Lage des Gebäudes, die Grundrissgestaltung sowie die Mess- oder Rechenwerte der Schalldämmung einzelner Bauteile ein, aus denen nach einem Punktesystem der Schallschutzausweis berechnet wird. Für den praktischen Einsatz empfiehlt sich die Nutzung eines computergestützen Berechnungswerkzeuges mit dem der Ausweis komfortabel und Übersichtlich erstellt werden kann. Im Rahmen des Vortrages wird u. a. eine mit Unterstützung der DEGA entwickelte, frei verfügbare webbasierte Software vorgestellt, mit deren Hilfe der Schallschutzausweis einfach erstellt werden kann. Die eingegebenen Daten werden nach Zustimmung durch den Nutzer in einer Datenbank gespeichert und wissenschaftlich ausgewertet. Aus den Auswertungen sollen neue Statistiken zum baulichen Schallschutz generiert werden, die dann eine fundierte Grundlage z.B. für Vertragsgestaltung zwischen Bauherrn und Baufachleuten, für die Diskussionen in den Normungsgremien oder sogar für die zukünftige Rechtsprechung sein können.

Kurz, T.

• Emission von Stoßwellen beim Blasenkollaps nahe einer festen Wand
  H. Söhnholz, T. Kurz und W. Lauterborn
[A]

Beim Kollaps einer Gasblase in Wasser nahe einer festen Wand kann es zur Kavitationserosion kommen. Diese ist beispielsweise an Schiffsschrauben oder in Pumpen beobachtet worden. Die Blasenform wird beim Kollaps nahe einer festen Wand asphärisch und es kommt zur Bildung eines schnellen Flüssigkeitsstrahls (Jet), der zur Erosion beitragen kann. Die im Kollaps emittierten Stoßwellen sind für den Prozess der Kavitationserosion von entscheidender Bedeutung. Die Dynamik einer kollabierenden Blase hängt sehr stark vom Abstand zur festen Wand ab. Zur Untersuchung dieses asphärischen Blasenkollaps werden mit einem gepulsten Laser einzelne Blasen in der Nähe einer festen Wand erzeugt. Laserinduzierte Blasen sind gut reproduzierbar und bieten sich daher für diese Experimente an. Die im Blasenkollaps ausgesendeten Stoßwellen lassen sich sowohl optisch (Schlierenaufbau) als auch akustisch (Hydrophon) aufnehmen. Zur Messung der Deformationen der festen Wand ist ein Interferometeraufbau geplant. Es sollen hier auch die Ausbreitung der Stoßwellen in der festen Wand und die von der Wand reflektierten Wellen beobachtet werden.

Laback, B.

• Einfluss von Modulationstiefe und Einhüllendenform auf die Wahrnehmung interauraler Zeitdifferenzen
  T. Wendt, M. Dietz, S. Ewert, B. Laback und V. Hohmann
[A]

Bei der Lateralisation akustischer Stimuli spielen interaurale Zeitdifferenzen (ITD) zwischen den an beiden Ohren anliegenden Signalen eine entscheidende Rolle. Dabei hängt die gerade wahrnehmbare ITD (engl.: just noticeable difference, JND) bei Trägerfrequenzen oberhalb von 1500 Hz entscheidend von der Form der Einhüllenden ab. In zwei unabhängigen Studien testeten Klein-Hennig et al. (Fortschritte der Akustik - NAG/DAGA 2009, 1119-1121) sowie Laback et al. (International Symposium on Auditory and Audiological Research - ISAAR 2009, in press) kürzlich durch unabhängige Variation der Einhüllendenparameter Pausenzeit und Flankensteilheit deren isolierten Einfluss auf die JND. Die Ergebnisse der Studien sind in einigen Punkten identisch, in anderen gibt es jedoch voneinander abweichende Ergebnisse. Diese Vergleichsstudie beleuchtet, inwieweit die unterschiedlichen Flankenformen sowie die unterschiedlichen Trägerfrequenzen die abweichenden Ergebnisse der beiden Studien erklären. Als ein Ergebnis ergibt sich ein neues Maß für die Pausenzeit, mit dem sich diesbezügliche Unterschiede erklären lassen. Desweiteren wird der Einfluss von Anstiegsflankenform, Modulationstiefe und Trägerfrequenz auf die JND im Detail erläutert.

Landes, H.

• Kombinierte Fluid-Struktur-Schwingungen in fluidgefüllten Leistungstransformatoren
  M. Ertl und H. Landes
[A]

Lang, J.

• Schallschutz in Europa – was ist erreicht, was fehlt noch zur europäischen Gemeinschaft
  J. Lang
[A]

Zu den wesentlichen Themen der Bauakustik

- Messverfahren einschließlich erforderlichem Frequenzbereich, Reproduzierbarkeit, in Prüfstand und Gebäude und Einzahlangaben

- Anforderungen an den Schallschutz, einschließlich geeigneter Größe und erforderlichem Maß

- Unterlagen für die Planung, Rechenverfahren und Daten der Bauteile und ihres Zusammenwirkens

werden seit Jahrzehnten in den europäischen Ländern grundlegende Arbeiten durchgeführt und in ISO/TC43 und CEN/TC126 einheitliche Normen erarbeitet. Einheitliche Messverfahren für Prüfstände und Gebäude werden in ISO 140 festgelegt. Mehrfache europäische und nationale Ringversuche haben dazu wertvolle Unterlagen geliefert.

Die Ermittlung von Einzahlangaben aus den Messergebnissen wurde 1968 in ISO 717 (auf der Basis des deutschen Sollkurvenverfahrens) genormt und in den 90er Jahren mit den Spektrumanpassungswerten mit dem französischen Verfahren vergleichbar gemacht; in einer zurzeit bearbeiteten Neuauflage mit Einbau der Spektrumanpassungswerte in die Einzahlangabe werden die Verfahren vereinheitlicht, mit Einbeziehung der tiefen Frequenzen.

Die Berechnung des Schallschutzes im Gebäude aus den Eigenschaften der Bauelemente nach EN 12354 wird in allen europäischen Ländern unter Zugrundelegung nationaler Datenkataloge angewendet. Die Erweiterung für leichte mehrschalige Bauelemente wird zurzeit in einer COST-Gruppe behandelt.

Offen ist noch die Beschreibung des Schallschutzes im Gebäude, sowohl die geeignete Größe als auch das erforderliche Maß. In einer 2009 gegründeten COST-Gruppe werden dazu Unterlagen erarbeitet.

Langenbruch, F.

• Entwicklung eines Algorithmus für die Detektion von Registerübergängen
  F. Langenbruch, J. Thoma, T. Weißgerber, J. Loviscach, K. Neumann und M. Kob
[A]

Übergänge zwischen Stimmregistern sind sowohl gesangspädagogisch als auch stimmphysiologisch ein interessantes Thema. So ist in der Regel bei professionellen Sängerinnen und Sängern der westlichen klassischen Gesangstradition ein Registerübergang unhörbar, doch u.a. in der Wellenform wie auch im Spektrogramm erkennbar. Es stellt sich die Frage, ob es Merkmale gibt, an denen ein Registerübergang rechnerunterstützt und unabhängig vom individuellen Stimmklang und der Stimmgattung anhand einer Mikrofonaufnahme identifiziert werden kann. Eine solche Methode könnte als elektronische Hilfe in der Gesangspädagogik verwendet werden. Bei der hier vorgestellten Arbeit werden Methoden der semantischen Audioanalyse, insbesondere Feature-Extraktion und Maschinenlernen, angewendet. Auf Grundlage von segmentierten Aufnahmen von je fünf Vokalen von sechs Sängerinnen in drei Stimmgattungen wurden systematische Studien mit Hilfe der MIRtoolbox unter MATLAB durchgeführt. Wir berichten über die Erfolgsquote des Algorithmus und mögliche Anwendungen.

Langer, S.

• Anwendung und Evaluierung des DEGA-Schallschutzausweises
  S. Langer, A. Schmitz, C. Burkhart, R. Kurz und W. Scholl
[A]

In der neuen DEGA-Empfehlung 103 ''Schallschutz im Wohnungsbau - Schallschutzausweis'' werden insgesamt sieben Schallschutzstufen definiert, mit denen sowohl die schalltechnische Qualität einzelner Baukonstruktionen (Decken, Wände) als auch ganzer Gebäude gekennzeichnet werden können. Durch den DEGA-Schallschutzausweis wird die schalltechnische Qualität von Wohnungen damit erstmals auch für akustische Laien transparent. So kann die DEGA-Empfehlung gleichermaßen in der Planungsphase wie auch für die Bewertung bestehender Gebäude eingesetzt werden. Bei der Erstellung des Schallschutzausweises gehen verschiedene Größen wie die Lage des Gebäudes, die Grundrissgestaltung sowie die Mess- oder Rechenwerte der Schalldämmung einzelner Bauteile ein, aus denen nach einem Punktesystem der Schallschutzausweis berechnet wird. Für den praktischen Einsatz empfiehlt sich die Nutzung eines computergestützen Berechnungswerkzeuges mit dem der Ausweis komfortabel und Übersichtlich erstellt werden kann. Im Rahmen des Vortrages wird u. a. eine mit Unterstützung der DEGA entwickelte, frei verfügbare webbasierte Software vorgestellt, mit deren Hilfe der Schallschutzausweis einfach erstellt werden kann. Die eingegebenen Daten werden nach Zustimmung durch den Nutzer in einer Datenbank gespeichert und wissenschaftlich ausgewertet. Aus den Auswertungen sollen neue Statistiken zum baulichen Schallschutz generiert werden, die dann eine fundierte Grundlage z.B. für Vertragsgestaltung zwischen Bauherrn und Baufachleuten, für die Diskussionen in den Normungsgremien oder sogar für die zukünftige Rechtsprechung sein können.

• Sensitivity Analysis: Fundamental for Multi-Objective Optimization of Natural-Fibre-Reinforced-Plastic Composites.
  D. Al-Kharabsheh, M. Wulkau und S. Langer
[A]

Nowadays market demands on industrial products are very high. Many objective values are required such as weight, thickness and last but not least the acoustical characteristics. Hence the products should be optimized based on the objective values required. This multi-objective optimization requires understanding the dependencies between the optimization objectives, the acoustical and mechanical properties of the used materials, and the production process parameters. Physical models can be used to describe these functional dependencies. The prediction of the optimum range can be supported by the simulation of the dependencies of the material parameters and the optimization objectives with numerical methods like the Finite Element Method. The reliability of the prediction can be improved using more detailed material models. This is accompanied by problem that several material parameters are needed. Hence, these input parameters of the simulation model have to be characterized according to their importance in order to reduce the effort and to improve the level of confidence of the optimization. Identifying the parameters that will be the most influential is done using a sensitivity analysis. Here, the specific importance of sensitivity analysis for Natural-Fiber-Reinforced-Plastic (NFRP) Composites, in particular, is shown.

• Ein iteratives Optimierungsverfahren für akustische Anwendungen basierend auf der Methode der Topologiederivate und der Randelemente
  S.C. Beck, A. Sisamon, S. Langer und A.P. Cisilino
[A]

Bei der Prognose von Schallausbreitung hat die Gestalt von Objekten, die sich innerhalb des Untersuchungsgebietes befinden, eine wesentliche Bedeutung. Ein Beispiel dazu sind Schallschutzbauwerke wie Lärmschutzwände oder -wälle. In dieser Arbeit wird eine Methode vorgestellt, die dazu dient, die Gestalt von solchen Objekten zu optimieren. In einem iterativen Prozess wird dafür der Ansatz der Topologiederivate (engl. topological derivative) mit der Randelementemethode (BEM) kombiniert.

Zunächst wird dazu die Zielfunktion in einem entsprechenden Gebiet vorgegeben, eine Startkonfiguration des Objektes mit Randelementen und das umgebende Gebiet durch ein regelmäßiges Punktegitter diskretisiert. Innerhalb dieses Planungsraumes wird die optimierte Gestalt des Objektes durch den iterativen Prozess ermittelt.

Dazu identifiziert das Topologiederivat diejenigen Stellen, um die der Körper erweitert werden muss, um möglichst wirkungsvoll die Zielfunktion zu erreichen, indem eine direkte Randwertaufgabe (Vorwärtsrechnung) und eine adjungierte Problemstellung gelöst werden. Erstere wird mittels direkter BEM für Akustik im 2D-Bereich bestimmt, letztere durch eine Rückwärtsberechnung unter Verwendung der Werte der Zielfunktion. Die Gestalt des Objektes baut sich in iterativen Schritten solange auf, bis ein Abbruchkriterium erreicht ist.

Gezeigt werden Beispiele, die das Leistungsvermögen des vorgestellten Ansatzes demonstrieren.

Langhof, C.

• Luftschalldämmung von wabenförmig strukturierten, ebenen Blechen
  C. Langhof und E. Sarradj
[A]

Die mechanischen Eigenschaften ebener Bleche aus verschiedenen metallischen Werkstoffen können durch Einbringen einer regelmäßigen, wabenförmigen Strukturierung gezielt verändert werden. Dies verspricht ein hohes Potenzial im Zuge der Gewichtsersparnis im Fahrzeug- und Flugzeugbau durch Materialeinsparung bei gleichbleibender Steifigkeit. Über die Schalldämmungseigenschaften einzelner Bleche und zusammengesetzter Konstruktionen aus wabenförmig strukturierten Blechen ist bislang nur wenig bekannt. Es existieren Theorien zur Berechnung einschaliger und doppelschaliger Konstruktionen mit isotropen und orthotropen elastischen Eigenschaften. Eine Behandlung der Strukturierung durch Betrachtung von nicht strukturierten Blechen mit äquivalenter Biegesteifigkeit und Masse wird hier nicht als ausreichend angesehen.

In diesem Vortrag werden Durchführung und Ergebnisse von Messungen der Luftschalldämmung ebener, wabenförmig strukturierter Bleche in einem Prüfstand vorgestellt. Die Prüflinge unterscheiden sich in verschiedenen Parametern wie der Dicke des Bleches und dem Durchmesser der Waben. Weiterhin werden eine Modellierung der homogenen strukturierten Bleche mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode vorgestellt und einzelne numerische Ergebnisse gezeigt.

Lauer, M.

• Getriebeakustikentwicklung des Mercedes-Benz SLS AMG
  M. Lauer und M. Hofmann
[A]

Lauper, E.

• Bewusstsein und Handeln in der Lärmbekämpfung – ein sozialpsychologischer Modellansatz
  I. Schlachter, T. Meloni, M. Fischer, E. Lauper und S. Moser
[A]

Mehr als 1.2 Millionen Menschen in der Schweiz sind übermässigen Lärmbelastungen durch den Strassenverkehr ausgesetzt. Doch nicht nur der Verkehr generiert Lärm, sondern auch die Fülle der Alltagshandlungen. Verursacher und Leidtragender zugleich ist das Individuum. Lärm bekämpfen beginnt deshalb - nebst rein technischer Lärmbekämpfung und Vollzug der Lärmschutzgesetzgebung - auch im Kopf jedes Individuums. Bereits heute versucht der Bund mittels Öffentlichkeitsarbeit das Bewusstsein für die Lärmproblematik zu verstärken. Kommuniziert werden vor allem Ausmass und gesundheitliche Folgen der übermässigen Lärmbelastung (Wissensvermittlung). Das Potential zur Lärmminderung durch Bewusstseinsbildung wird noch ungenügend ausgenützt - nicht zuletzt aufgrund fehlender Grundlagen im Sinne eines umfassenden Wirkungsmodells, welches die relevanten sozialen und psychologischen Mechanismen in aggregierter Form abbildet. Mit dem laufenden Forschungsprojekt soll ein Modell erschaffen und validiert werden, das ein tieferes Verständnis der Bewusstseinsbildung für Individuum und Gesellschaft im Bereich der Lärmthematik ermöglicht. Basierend auf dem phasenartig aufgebauten Modell werden mögliche Interventionsstrategien entwickelt, die auf eine Veränderung der mentalen und kognitiven Orientierungsmuster einwirken und die Thematik in der Wertigkeit der Gesellschaft erhöhen. Es werden Aufbau des sozialpsychologischen Modells sowie erste Resultate des Forschungsvorhabens vorgestellt.

Lautenbach, M.

• Schallpegel auf Orchesterpodien und Möglichkeiten der Schallpegelreduktion durch die Orchesteraufstellung
  K.-H. Lorenz-Kierakiewitz, M. Lautenbach und M. Vercammen
[A]

Lauterborn, W.

• Emission von Stoßwellen beim Blasenkollaps nahe einer festen Wand
  H. Söhnholz, T. Kurz und W. Lauterborn
[A]

Beim Kollaps einer Gasblase in Wasser nahe einer festen Wand kann es zur Kavitationserosion kommen. Diese ist beispielsweise an Schiffsschrauben oder in Pumpen beobachtet worden. Die Blasenform wird beim Kollaps nahe einer festen Wand asphärisch und es kommt zur Bildung eines schnellen Flüssigkeitsstrahls (Jet), der zur Erosion beitragen kann. Die im Kollaps emittierten Stoßwellen sind für den Prozess der Kavitationserosion von entscheidender Bedeutung. Die Dynamik einer kollabierenden Blase hängt sehr stark vom Abstand zur festen Wand ab. Zur Untersuchung dieses asphärischen Blasenkollaps werden mit einem gepulsten Laser einzelne Blasen in der Nähe einer festen Wand erzeugt. Laserinduzierte Blasen sind gut reproduzierbar und bieten sich daher für diese Experimente an. Die im Blasenkollaps ausgesendeten Stoßwellen lassen sich sowohl optisch (Schlierenaufbau) als auch akustisch (Hydrophon) aufnehmen. Zur Messung der Deformationen der festen Wand ist ein Interferometeraufbau geplant. Es sollen hier auch die Ausbreitung der Stoßwellen in der festen Wand und die von der Wand reflektierten Wellen beobachtet werden.

Leckschat, D.

• Konzeption und Aufbau eines Hörlabors mit einem Wellenfeldsynthesesystem
  S. Versümer, D. Leckschat und B. Meyenberg
[A]

Im Rahmen der Neugestaltung eines Labors für Hörversuche wurde die Integration eines Wellenfeldsynthese-Wiedergabesystems konzipiert und umgesetzt. Bei der raumakustischen Behandlung wurden alle Frequenzbereiche berücksichtigt und durch geeignete Maßnahmen eine studiotaugliche Nachhallzeit eingestellt. Das WFS-System besteht aus 120 Lautsprecherkanälen, wobei die Lautsprecher über eigens gefertigte, hocheffiziente ClassD-Mehrkanalverstärker angesteuert werden. Die in der FH Düsseldorf entstandene WFS-Software wird auf die Konfiguration in diesem Labor angepasst.

Lehming, B.

• Planen und Bauen in akustisch belasteten Gebieten
  B. Lehming
[A]

Die Situation in deutschen Kommunen hat durch die Umsetzung der Umgebungslärmrichtlinie und die Verdichtung der Städte eine neue Qualität der Lärmminderung wiederfahren. Es reicht nicht mehr aus, das akustische Wissen auf die klassischen Lärmminderungsmaßnahmen wie z.B. Schallschutzwände oder bauliche Akustik zu beschränken, sondern die Lärmwirkungen müssen auch ordnungspolitische Maßnahmen, wie Verminderung des Lkw-Verkehrs, Tempo 30 oder die Auswirkung von Parkraumbewirtschaftung beurteilen. Dazu ist es notwendig, dass Akustiker sich stärker mit den Nachbardisziplinen Verkehrsplanung und Stadtentwicklungsplanung beschäftigen. Die Strukturierte Sitzung Planen und Bauen in akustisch belasteten Gebieten soll hierzu erste Ansatzpunkte und Erfahrungen wiederspiegeln.

Leistner, P.

• Modellbeschreibung zum Einfluss von Luftdurchlässen auf die Schall-Längsübertragung zwischen Räumen
  K. Bay, W. Herget und P. Leistner
[A]

Durch RLT-Anlagen versorgte Räume stehen über gemeinsame Lüftungskanäle miteinander in Verbindung, die einen Übertragungsweg für den Luftschall von einem Raum zum nächsten oder über mehrere Räume hinweg bilden. Im Blickpunkt des Vortrages steht die Verbindung vom Lüftungskanal zum Raum, die im Allgemeinen durch geometrisch angepasste und gegebenenfalls bedämpfte Luftdurchlässe hergestellt wird. Schrittweise wird die rechnerische Beschreibung einfacher Luftdurchlässe nach dem Wellenleitermodell entwickelt und die Durchgangsdämpfung mit Messungen verglichen. Darauf aufbauend erfolgt die Erweiterung des Modells zur Beschreibung der Schall-Längsübertragung zwischen Räumen. Der Einfluss von Luftdurchlässen auf die Schall-Längsübertragung wird dargestellt und anhand von Messwerten diskutiert. Hinweise für den praktischen Einsatz werden abgeleitet.

Lenz, M.

• Nichtscannendes Verfahren zur Messung von Krümmungsradien mit einem Ultraschall-Annulararray
  M. Lenz, J. Sorber und E. Kühnicke
[A]

Der Vortrag beschreibt ein neues nichtscannendes Verfahren zur Messung lokaler Krümmungsradien mit Ultraschall. Das Verfahren zielt auf Anwendungen in der zerstörungsfreien Prüfung und in der Medizintechnik. In der zerstörungsfreien Prüfung wird die Messung der Krümmungsradien und davon abgeleitet der Größe von Einschlüssen angestrebt. Ziel der Anwendung in der Medizintechnik ist die Messung der Krümmungsradien von Augenlinse und Netzhaut.

Anstelle des bei Einzelwandlern üblichen Scanvorgangs wird zur Krümmungsbestimmung ein Ultraschall-Annulararray verwendet. Dabei werden die Phasen- und Amplitudendifferenzen auf den verschiedenen Ultraschallelementen ausgewertet. Auf diese Weise kann das Empfangsschallfeld abgescannt und die im Schallfeld enthaltene Information über die Geometrie des Reflektors ausgewertet werden.

Zur Validierung des Verfahrens werden theoretische und experimentelle Ergebnisse vorgestellt. Als Referenzobjekte wurden bei den zugehörigen Messungen verschiedene Kugeln mit Krümmungsradien zwischen 6mm und 11mm verwendet, die in einem definierten Abstand vom Ultraschallwandler angebracht wurden. Nach Bestimmung der genauen Abstrahlfläche der Einzelelemente des Ultraschallwandlers, die mittels Schallfeldmessungen ermittelt wurden, konnte eine gute Übereinstimmung zwischen Messungen und Schallfeldsimulationen erzielt werden. Durch eine modifizierte Ansteuerung des Annulararrays ist es möglich, auch das Sendeschallfeld zu beeinflussen und damit die Empfindlichkeit des Verfahrens weiter zu erhöhen. Das Verbesserungspotential wird theoretisch dargestellt, und es werden aktuelle Messergebnisse gezeigt.

• Nicht-invasives Verfahren zur Messung von Schallgeschwindigkeiten und Schallgeschwindigkeitsprofilen mit Ultraschall
  E. Kühnicke, M. Lenz, M. Bock und J. Sorber
[A]

Verfahren zur nichtinvasiven Bestimmung der ortsaufgelöste Schallgeschwindigkeit sind für die Prozessüberwachung, die Umweltmesstechnik und die Medizin von großem Interesse. Die ortsaufgelöste Schallgeschwindigkeit liefert Prozess- und Zustandsparameter, wie z.B. Temperatur, Konzentration und Dichte.

Im Vortrag wird ein neuartiges nichtinvasives Verfahren vorgestellt, das zur Schallgeschwindigkeitsmessung weder eine Justage, noch das Vorhandensein eines Referenzreflektors erfordert. Es genügt, einen stark fokussierender Ultraschallwandler in die Flüssigkeit einzutauchen und anschließend die Echosignale auszuwerten. Vorausgesetzt wird, dass die Flüssigkeit Streuteilchen (Gasblasen, Partikel) enthält, die einen Teil des ausgesendeten Schalls zum Wandler zurückstreuen. Aus dem Maximum der Echosignalamplitude der Streusignale ergibt sich die Schallaufzeit bis zum Fokus. Dieser Messwert reicht zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit in einer unbekannten Flüssigkeit aus, wenn zuvor durch eine Kalibriermessung in einer Flüssigkeit mit bekannter Schallgeschwindigkeit die Schallaufzeit bis zum Fokus und damit die Fokuslage ermittelt wurde.

Für das Verfahren wurden Kalibriermessungen in Wasser mit Temperaturen zwischen T=6C und 60C (c=1431...1551m/s) durchgeführt. Es ergab sich eine statistische Abweichung der Messdaten von der Kalibriergeraden von (c)=1,41m/s. Die zugehörige relative Ungenauigkeit (c)/c beträgt dementsprechend ungefähr 0,1%.

Durch eine schrittweise Verschiebung des Fokuspunktes bei Verwendung eines Arrays ist es möglich, nichtinvasiv und ohne Verwendung von Vergleichsreflektoren Schallgeschwindigkeitsprofile in einem Medium zu messen. Hierzu werden erste Untersuchungen vorgestellt.

Lenz, U.

• Die neue DIN 45673 - Elastische Elemente des Oberbaus von Schienenfahrwegen
  U. Lenz
[A]

Schienenverkehrswege erzeugen neben Luftschallimmissionen auch Körperschall- und Erschütterungsimmissionen in der Nachbarschaft. Mit dem Einsatz unterschiedlicher elastischer Oberbauformen werden die Körperschall- und Erschütterungsemissionen der Gleisanlagen von Schienenverkehrswegen gemindert. Zur Ermittlung der elastischen Eigenschaften dieser Oberbauformen und zum Nachweis der Gebrauchstauglichkeit sind entsprechende Laborprüfungen durchzuführen. In der neuen DIN 45673 sind die Oberbauformen klassifiziert und es werden entsprechende Prüfungen der unterschiedlichen Varianten beschrieben. Die neue DIN 45673 ergänzt hier die europäische Normung.

Leonhardt, A.

• 'All inclusive' trifft selten zu! Wo sind die Klippen der Integration von Kindern und Jugendlichen mit Hörschädigung in allgemeine Einrichtungen?
  A. Leonhardt
[A]

Lepage, M.

• Speech Quality of Mobile Phones via Bluetooth Link
  M. Lepage, F. Kettler und S. Kengne
[A]

Lerch, R.

• Beurteilung des Corcos-Modells für den Einsatz in der Automobilindustrie
  A. Businger, S. Schimmelpfennig, M. Brennberger und R. Lerch
[A]

Um frühzeitig tieffrequenten Geräuschen und Vibrationen im Fahrzeuginnenraum vorzubeugen, sind zuverlässige Vorhersagen der dafür verantwortlichen Quellen erforderlich. Neben den bereits sehr intensiv untersuchten Anregungen von Fahrwerk und Antriebsstrang, ist es notwendig, auch Anregungen aus der Umströmung von Fahrzeugen näher zu betrachten. Verlässliche Daten für Druckschwankungen aus der turbulenten Grenzschicht und deren Verteilung auf der Fahrzeugoberfläche, sind sowohl numerisch als auch messtechnisch schwer zu bestimmen. Eine CFD-Berechnung ist für die Serienentwicklung zu zeitintensiv und es fallen zu große Datenmengen an. Auch Windkanalmessungen verursachen hohe Kosten, da sehr viele Messstellen notwendig sind. Zudem sind diese schwer zu realisieren, da die notwendigen Sensoren nicht ohne Bauteilzerstörung anzubringen sind. Das in dieser Arbeit verwendete Turbulent-Boundary-Layer-Modell nach dem Ansatz von Corcos, welches in der Luftfahrt bereits eingesetzt wird, stellt für die Fahrzeugentwicklung eine gute Alternative dar. Es wird in dieser Arbeit zur Beschreibung der Anregungen tieffrequenter Wechseldrücke durch turbulente Grenzschichten auf vereinfachten Karosserieoberflächen und Unterbodenbauteilen herangezogen. Exemplarisch wird gezeigt, dass es sich für den Einsatz in der Automobilindustrie eignet. FE-Simulationsergebnisse werden anhand von im Windkanal gemessenen Oberflächenschwingungen validiert. An einem realen Fahrzeug wird gezeigt, wie die vorgestellte Methode heute schon für die Transferpfadanalyse einsetzbar ist.

• Skalierung des Schalldruckpegels im Hohlraum eines zylindrischen Helmholtz-Resonators
  S. Schimmelpfennig, A. Businger, S.J. Rupitsch, M. Brennberger und R. Lerch
[A]

Zur Erhöhung des Fahrkomforts in Automobilen werden stetig steigende Anforderungen an die Akustik gestellt. Vor allem die Geräuschentwicklung, welche von der Fahrzeugumströmung verursacht wird, kann bei höheren Fahrgeschwindigkeiten von den Insassen als sehr störend wahrgenommen werden. Eine Klasse von Geräuschquellen bilden überströmte Hohlräume, insbesondere der Heckklappenspalt bei Vollheckfahrzeugen. Der von ihm emittierte Schall kann häufig als tonal, hochfrequent und laut charakterisiert werden. Um dieses Phänomen grundlegend untersuchen zu können, wird im Aeroakustik-Windkanal der Audi AG ein zylindrischer Helmholtz-Resonator montiert, sodass seine Öffnung bündig mit dem Windkanalboden abschließt. Dieser wird bei verschiedenen Windgeschwindigkeiten überströmt und der Schalldruckpegel zentrisch im Grund der Kavität gemessen. Mithilfe der Lighthill'schen Analogie kann die Abhängigkeit der Schallleistung von der Anströmgeschwindigkeit mathematisch formuliert und entsprechende Skalierungsgesetze abgeleitet werden. Diese Gesetze werden auf den gemessenen Schalldruckpegel angewandt und somit der Monopolcharakter des Helmholtz-Resonators gezeigt. Die zylindrische Form des Resonanzraums reduziert die räumliche Dimension der Schallausbreitung und damit auch die Abhängigkeit der Schallleistung von der Machzahl, was von Ffowcs Williams hergeleitet wurde. Mit CFS++, einem am Lehrstuhl für Sensorik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg entwickelten FE-Code, wird simulativ ermittelt, von welcher Gestalt das bei der Helmholtz-Frequenz generierte Schallfeld im Inneren der Kavität ist, das zu dieser Reduktion führt.

• Numerische Berechnung der Schallausbreitung in rotierenden Systemen mittels FEM auf nicht-konformen Gittern
  J. Grabinger, M. Kaltenbacher, S. Becker und R. Lerch
[A]

Bei der Produktentwicklung von Lüftern und Pumpen spielt die Geräuschminderung eine immer wichtigere Rolle. Oft werden numerische Modelle zur Berechnung von Wirkungsgrad und Lärmemission eingesetzt, um den Bau kostspieliger Prototypen zu vermeiden. Stand der Technik bei der Berechnung der Abstrahlung von strömungsinduziertem Schall ist das sog. Ffowcs Williams-Hawkings-Verfahren. Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch, dass nur das Laufrad in die Berechnung einbezogen werden kann, nicht aber das Gehäuse, da bewegte und ruhende Wände nicht gleichzeitig berücksichtigt werden können.

Ziel dieses Beitrags ist die Entwicklung eines numerischen Verfahrens, das sowohl die mit dem Laufrad rotierenden Schallquellen als auch die Reflexionen des Schalls am Gehäuse korrekt abbildet. Die aeroakustischen Schallquellen werden gemäß der Lighthillschen Analogie aus einer numerischen Strömungsberechnung extrahiert. Die Lösung der inhomogenen Wellengleichung erfolgt mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode. Um die Schallausbreitung gleichzeitig im rotierenden und im ruhenden Bezugssystem zu modellieren, wird eine Gebietszerlegung am numerischen Modell vorgenommen. Der Austausch von Schallwellen zwischen den nicht-konformen Gittern der beiden disjunkten Gebiete wird durch Anwendung der sog. Mortar-Methode realisiert. Im Gegensatz zu anderen Mortar-Methoden wurde das Verfahren speziell auf die lineare Wellengleichung angepasst, um eine stabile Lösung zu erreichen. Das entwickelte Verfahren wird anhand eines einfachen Beispiels validiert.

• Untersuchungen zur Lärmentstehung und -abstrahlung von Lüftungsanlagen
  P. Horn, S. Kniesburges, J. Grabinger, S. Becker und R. Lerch
[A]

Lüftungsanlagen finden heute nicht nur in technischen Anlagen, sondern auch im Wohnbereich und damit in Bereichen von Ruhezonen Anwendung. Dadurch rücken neben den Leistungsdaten für die Belüftung zunehmend die Geräuschemissionen in den Vordergrund. Diese können nicht nur lästig, sondern unter Umständen sogar gesundheitsschädlich sein. Das diesem Beitrag zu Grunde liegende Projekt beschäftigt sich daher mit der Reduzierung der Lärmemissionen von Lüftungsanlagen als Teil des Forschungsverbundes ''`Lärmminderung von technischen Anlagen - FORLärm'''.

Ziel dieses Beitrags ist es, die Ausbreitung von Körperschall in Lüftungsanlagen und die daraus resultierende Abstrahlung von Luftschall zu untersuchen. Hierzu wird eine Modellanlage aufgebaut, die einfache Grundelemente von realen Lüftungsanlagen enthält. In diesen Anlagen stellt in der Regel ein Lüfter die Körperschallquelle dar. Um jedoch Störeinflüsse durch den aeroakustisch generierten Lärm zu vermeiden, dient im Modell ein Schwingungserreger als Körperschallquelle. Die Ausbreitung des Körperschalls wird mit einem Laser-Scanning-Vibrometer untersucht. Die Messungen zur Schallabstrahlung werden in einem Akustikmessraum durchgeführt. Neben den experimentellen Betrachtungen erfolgt auch eine numerische Berechnung des Verhaltens der Versuchsanlage, wobei die Finite-Elemente-Methode zum Einsatz kommt. Hierbei wird ebenfalls die Ausbreitung des Körperschalls in der Anlage als auch die daraus resultierende Abstrahlung von Luftschall ermittelt. Die Simulationsergebnisse werden schließlich den Messergebnissen gegenüber gestellt.

• Schnittstelle für die Verwendung von FE-Daten zur Bestimmung von SEA-Parametern in OpenSourceSEA
  C. Gabriel, S. Müller, J. Grabinger, S. Becker und R. Lerch
[A]

Das Programmpaket OpenSourceSEA stellt eine offen zugängliche Entwicklungsumgebung für die Implementierung von Problemstellungen aus der Akustik dar, welche mittels Statistischer Energie Analyse (SEA) gelöst werden können. Im Rahmen des Forschungsprojektes FORLärm wurde dieser Open Source Code nun dahingehend erweitert, dass mit einem freien Programmpaket berechnete Ergebnisdaten einer Finite-Elemente(FE)-Simulation eingebunden werden können. Diese Erweiterung soll die Basis für die Entwicklung einer neuen SEA-FE Kopplung für den Fahrzeugbau bilden. Ziel dieses Beitrags ist die Vorstellung einer Schnittstelle zwischen OpenSourceSEA und CFS++, ein am Lehrstuhl für Sensorik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg entwickelter FE Code. Komplexere Subsysteme, die auf Grund ihrer Geometrie oder ihrer Materialbeschaffenheit nicht analytisch beschrieben werden können, werden auf Basis von Ergebnisdaten einer FE Eigenfrequenzanalyse analysiert. Mit den so berechneten Eigenschwingformen und -frequenzen kann mit verschiedenen Ansätzen wie der modalen Wellenzahlintegration, der dominanten modalen Wellenzahl oder der dominanten Modenordnung die Biegewellenzahl und auch der Abstrahlgrad berechnet werden. Da somit der Kopplungsfaktor zwischen akustischem Subsystem und Struktursubsystem berechnet werden kann und die Modendichte durch die Eigenfrequenzanalyse bekannt ist, kann das FE Modell als SEA Subsystem in das Gesamtmodell eingebunden werden. Das entwickelte Verfahren wird anhand eines einfachen, auch analytisch berechenbaren Beispiels vorgestellt und validiert.

Lesinski-Schiedat, A.

• Vorschläge zur Modernisierung der Begutachtungsprozedur bei einer angezeigten beruflich bedingten Lärmschwerhörigkeit
  H. Sukowski, C. Thiele, K. Wagener, A. Lesinski-Schiedat und B. Kollmeier
[A]

Hohe Lärmbelastung kann zu einer irreversiblen Lärmschwerhörigkeit führen, die im Fall einer beruflichen Lärmexposition durch eine HNO-ärztliche Begutachtung beurteilt wird. Derzeit werden dafür Sprachtestmessungen mit dem Freiburger Sprachtest in Ruhe verwendet. Sie zeigen bei geringgradig Schwerhörenden jedoch häufig nur eine geringe Beeinträchtigung des Sprachverstehens, obwohl deutliche Tonhörverluste vorliegen. Die Betroffenen berichten zudem subjektiv von Beeinträchtigungen, insbesondere in Störschall-behafteten Situationen, die durchaus Auswirkungen auf ihr Berufsleben haben, aber nicht adäquat erfasst werden. Mit dem Ziel, das Sprachhörvermögen gerechter und alltagsnäher zu erfassen, werden in der Audiologie-Initiative Niedersachsen Wege vorgeschlagen und evaluiert, die zusätzlich zur Modernisierung der Sprachtestverfahren in Ruhe auch das Sprachhörvermögen im Störgeräusch bei der Gesamtberechnung des Hörschadens berücksichtigen. Bei 165 schwerhörenden Personen (H:135, OL:30) wurden daher zusätzlich zu den Routineverfahren Sprachtestmessungen im Störgeräusch durchgeführt, und es wurde eine Tabelle zur Umrechnung der Messergebnisse in einen ''prozentualen Hörverlust für Sprache im Störgeräusch'' entwickelt. Im neu vorgeschlagenen Gesamtberechnungsmodell werden zudem die prozentualen Hörverluste der Ruhe- und Störgeräuschmessungen zu gleichen Teilen berücksichtigt, ohne eine generelle Verschiebung der Ergebnisse zu höheren prozentualen Hörverlusten zu bewirken. Berechnungen nach dem neuen Vorschlag zeigen, dass damit bei geringen Hörverlusten eine Beeinträchtigung gegenüber Normalhörenden besser nachweisbar ist, so dass insgesamt eine gerechtere Beurteilung resultieren sollte.

Letens, U.

• 'Ohrendruck' - ein unterschätztes Geräuschphänomen?
  U. Letens, W. Kauke und S. Roßberg
[A]

Die Thematik ''tieffrequenter Lärm'' gewinnt in den letzten Jahren zunehmend an Aufmerksamkeit (z.B. im DEGA-FA-Hörakustik). Vor diesem Hintergrund rückt auch das Phänomen des ''Ohrendrucks'' in den Focus: eine unangenehme Empfindung, die sich besonders bei tieffrequenter Anregung mit hohen Schalldruckpegeln einstellt. Aufgrund der Forderung nach kraftstoffsparenden Fahrzeugantrieben wurde die Leerlaufdrehzahl bei vielen PKW-Motoren deutlich reduziert (600...700/min sind heute durchaus üblich). Zusammen mit verbrauchsoptimierten Abgasanlagen (minimierter Gegendruck) führt dies im Leerlauf und im leerlaufnahen Betriebsbereich mitunter zu hohen tieffrequenten Anregungspegeln; gelegentlich wird dabei das Auftreten von Ohrendruck bemängelt. In der Entwicklungsphase von Kraftfahrzeugen besteht die Aufgabe nun darin, die Fahrzeugkomponenten so abzustimmen, dass in keinem Betriebszustand ein Ohrendruck auftreten kann. Die Beurteilung diesbezüglich erfolgt überwiegend subjektiv; hierbei zeigt sich oftmals eine große interindividuelle Streuung. In Einzelfällen wird das Auftreten von Ohrendruck sogar fälschlicherweise angegeben, obwohl tatsächlich (nur) eine ''starke Brummigkeit'' empfunden wird. Eberhard Zwicker hat als einer der Wenigen in einer experimentellen Arbeit (1959 !) die ''Wahrnehmungsschwelle'' für das Auftreten des Ohrendrucks untersucht und quantitative Angaben hierzu veröffentlicht. Aufgrund der in der jüngeren Vergangenheit nur spärlich verfügbaren Literatur zum Ohrendruck werden Sondierungsversuche durchgeführt, die die Besonderheiten der Fahrzeugakustik berücksichtigen. Die Ergebnisse dokumentieren die für verschiedene Signalformen (Sinus, amplitudenmodulierter Sinus, Schmalbandrauschen) ermittelten Ohrendruck-Wahrnehmungsschwellen.

Liebl, A.

• Hecken für den Schallschutz
  M. Späh, A. Liebl, L. Weber und T. Oesterreicher
[A]

In den maßgeblichen Planungsrichtlinien wird die Bewuchsdämpfung von Hecken und Gehölzen sehr niedrig angesetzt, so dass damit eine merkliche Lärmminderung nur bei großen Grünanlagen erreicht wird. Dagegen haben schon frühere Messungen gezeigt, dass dichterer Bewuchs durchaus eine wahrnehmbare Schalldämmwirkung besitzt. Über die akustischen Eigenschaften von dichten Hecken lagen bislang nur wenige Erkenntnisse vor. In einem Forschungsvorhaben wurden systematisch die akustischen Grundlagen von Hecken untersucht. Dafür wurden Messungen im Freien und im Labor durchgeführt, sowie ein Berechnungsmodell für den Schalldurchgang durch Hecken entwickelt.

Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens zeigen, dass sich die Schalldämmung von Hecken aus ihren botanischen Eigenschaften (wie z. B. Dichte und Größe des Blattwerks) vorherbestimmen lässt. Dies ermöglicht die Beurteilung und Auswahl unterschiedlicher Heckenpflanzen hinsichtlich ihrer akustischen Eignung als Schallschirm für den Einsatz an Verkehrswegen und anderen Lärmquellen.

Liedtke, M.

• Grundlage und Nutzen der Effektiven Lärmdosis
  M. Liedtke
[A]

Basierend auf der ISO 1999:1990 werden im hier vorgestellten Verfahren [1] lärmbedingte hörschwellenverschiebungsäquivalente Kurven verwendet, um die Dosis des beruflichen Lärms zu ermitteln. Diese Dosis wird Effektive Lärmdosis (ELD) genannt. Mit der ELD ist es möglich, alle Lärmexpositionen aus den einzelnen Belastungsabschnitten hörschwellenverschiebungsäquivalent zu berücksichtigen. Eigenschaften des ELD: Es wurde gezeigt, dass die hörschwellenverschiebungsäquivalenten Kurven geschlechtsunabhängig, altersunabhängig und Fraktil-unabhängig für Fraktile Q 0,50 sind. Im Unterschied zu bisher vorgeschlagenen Lärm-Dosen (z.B. Risikomaß nach von Lüpke) wird das Ergebnis neben der Expositionshöhe (LEX,8h in dB(A)) und der Expositionsdauer (in Jahren) auch von der Chronologie der Belastungen beeinflusst. Die ELD wird mittels publizierter mathematischer Formeln und Algorithmen berechnet. Mit dem veröffentlichten Verfahren [1] kann auf Grundlage der ISO 1999 für ein Individuum aus derjenigen Hälfte der Bevölkerung mit dem in Bezug auf Hörminderung oder Hörschädigung empfindlichsten Gehör eine für sein Arbeitslebens gültige Effektive Lärmdosis (ELD) berechnet werden. Zur Beurteilung der Gefährdung durch zukünftige Belastungen - z.B. hinsichtlich zusätzlicher Maßnahmen im Rahmen der Weiterbeschäftigung von Personen im Lärm mit lärmbedingten Hörminderungen - könnten im Rahmen der arbeitsmedizinischen Vorsorge die Hörschwellen-verschiebungsäquivalenzen herangezogen werden.

[1]: Liedtke, M.: Effektive Lärmdosis basierend auf Hörminderungsäquivalenzen nach ISO 1999. Arbeitsmed. Sozialmed. Umweltmed. 2010;45: 612-623

Lilov, M.

• Strukturüberwachung an luftfahrtkonformen CFK-Platten
  M. Lilov, M. Kauba, D. Mayer und T. Melz
[A]

Der Einsatz von Strukturüberwachungssystemen (Structural Health Monitoring - SHM) wird gegenwärtig aufgrund der ständig wachsenden Weltwirtschaft, den demzufolge immer knapper werdenden Ressourcen, der Sicherstellung der Betriebszuverlässigkeit sowie der angestrebten Minimierung der Instandhaltungskosten ein unentbehrliches Teil des Gesamtsystems Luftfahrtgerät. In der Praxis gibt es eine Vielfalt von Überwachungssystemen für Flugzeugbauteile. Manche Inspektionssysteme sind sehr aufwendig einzusetzen und erfordern einen hohen Erfahrungsgrad des Anwenders, andere nehmen sehr viel Zeit in Anspruch oder sind sehr teuer. Das Hauptziel unter Beachtung der erwähnten Aspekte ist der Aufbau eines einfachen, zuverlässigen und kostengünstigen Strukturüberwachungssystems.

In diesem Beitrag werden zwei Strukturüberwachungsmethoden, das Breitbandige Ultraschallerregung Verfahren (BU) und das Elektromechanische Impedanz Verfahren (EMI), unter Laborbedingungen untersucht. Als Versuchsobjekte werden luftfahrtkonform gefertigte CFK Platten verwendet. In einem Compression After Impact Test werden die beiden SHM-Methoden angewandt, wobei zur Untersuchung des BU zwei und zur Untersuchung des EMI nur ein flächiger piezokeramischer Energiewandler eingesetzt werden. Während einer zweistufigen Untersuchung, nach Einbringen eines Schlagschadens und während der Kompression, konnte die CFK-Struktur erfolgreich überwacht werden.

Die durchgeführten Arbeiten zeigen, dass sich die untersuchten SHM-Methoden gut für die Überwachung von Flugzeugstrukturen eignen. In Folgearbeiten wird weiterhin die Umsetzung der untersuchten Methoden in Form einer kompakten Hardwareumsetzung des SHM-Systems untersucht.

Lindau, A.

• Reducing the temporal resolution of spatial impulse responses with an auditory model
  M. Röhrbein und A. Lindau
[A]

Lindmaier, J.

• Lärmabhängige Start-/Landeentgelte und Luftverkehrssteuer als Instrumente der Internalisierung externer Lärmkosten
  J. Lindmaier
[A]

Lärmabhängige Start- und Landeentgelte sind ein seit vielen Jahren eingesetztes Steuerungsinstrument an Verkehrsflughäfen. Damit soll ein Anreiz zur umweltverträglicheren Gestaltung des Luftverkehrs geschaffen werden und Geldmittel zur Finanzierung von Lärmschutzprogrammen am jeweiligen Flughafen generiert werden.

Die Lärmdifferenzierung in den Entgeltsystemen der Flughäfen ist sehr unterschiedlich ausgestaltet und zeigt entsprechend unterschiedliche Wirkung. Durch eine Analyse der verschiedenen eingesetzten Modelle sowie weitergehenden Überlegungen lassen sich Kriterien identifizieren, wie wirkungsvolle lärmabhängige Start- und Landeentgelte ausgestaltet sein sollten. Für die Erhöhung der Anreizwirkung zum Einsatz lärmarmer Luftfahrzeuge und die lärmschutzmotivierte zeitliche Verlagerung von Flugbewegungen lassen sich als Schlüsselfaktoren v. a. nennen: Harmonisierung der Bemessungsgrundlage, tageszeitliche Differenzierung, Spreizung der Entgelte, progressive Ausgestaltung und Dynamisierung der Entgelte.

Lärmabhängige Start- und Landeentgelte geraten jedoch an ihre Grenzen, wenn sie eingesetzt werden sollen, um externer Lärmkosten umfassend zu internalisieren, um damit zur Herstellung von Wettbewerbsgleichheit zwischen den Verkehrsträgern beizutragen. Die externen Umweltkosten im Luftverkehr fallen nach aktuellen Erkenntnissen deutlich höher aus, als die meisten lärmabhängigen Entgelttarife. Diese Tarife bzw. die gesamten Entgelteinnahmen an einem Flughafen können jedoch nicht unbegrenzt erhöht werden, da diese aufkommensneutral ausgestaltet sein müssen. In diesem Zusammenhang wird dargestellt, welche Potentiale und Schwierigkeiten eine Luftverkehrssteuer als Instrument zur Internalisierung externer Lärmkosten aufweist.

Lindner, Florian

• Schwingungsbasierte Maschinendiagnose an Vorschubachsen von Werkzeugmaschinen
  F. Lindner, C. Brecher und W. Klein
[A]

Lindner, Florian

• Simulation und psychoakustische Bewertung von Übertragungsfehlern bei der Wellenfeldsynthese
  F. Lindner, F. Völk und H. Fastl
[A]

Wellenfeldsynthese ist ein Audio-Wiedergabeverfahren, mit dessen Hilfe das Schallfeld einer Referenzszene in einem begrenzten Volumen, dem Hörraum, möglichst fehlerfrei synthetisiert werden soll. Theoretisch ist die korrekte Synthese des von einer Quelle (Primärquelle) erzeugten Wellenfeldes unter bestimmten Bedingungen im Hörraum z. B. mit einer unendlich großen Anzahl von Sekundärquellen, basierend auf dem Kirchhoff-Helmholtz-Integral, möglich. Als Primärquellen werden häufig Quellen von Kugelwellen oder ebenen Wellenfronten verwendet. Für Implementierungen der Wellenfeldsynthese müssen jedoch die theoretischen Anforderungen auf ein realisierbares Maß angepasst werden, was unweigerlich zu Abweichungen zwischen synthetischem und primärem Schallfeld führt. In diesem Beitrag soll zur Klärung der Frage beigetragen werden, unter welchen Bedingungen diese Abweichungen hörbar sind. Zunächst werden dafür die von ausgesuchten Wellenfeldsynthesesystemen erzeugten Schalldruck-Zeitfunktionen an einem bestimmten Ort im Hörraum mittels einer Rechnersimulation synthetisiert. Die so erhaltenen Signale werden anschließend in psychoakustischen Experimenten nach dem ''three-alternative forced-choice''- Verfahren bei diotischer Kopfhörerwiedergabe mit dem entsprechenden Originalsignal verglichen. Auf diese Weise ist es möglich, die Hörbarkeit prinzipieller Fehler im Wellenfeldsyntheseverfahren und seiner Herleitung unabhängig von einer speziellen Implementierung zu untersuchen. Darüber hinaus erlaubt es dieses Verfahren, die Ursache für bestimmte Fehler zielgerichtet im Hörversuch einzugrenzen, und so die physikalischen Auslöser zu bestimmen.

Link, U.

• Helmholtzresonatoren zur Absorption tieffrequenten Trittschalls
  U. Link, U. Schanda, M. Schramm und M. Wolf
[A]

Leichte Holzdecken sind bekannt für deren hohe Trittschallpegel im tieffrequenten Bereich. Spektrumsanpassungswerte, erweitert auf den Frequenzbereich ab 50 Hz, erreichen Werte mitunter bis 20 dB und belegen die schlechte Trittschalldämmung von Leichtbaudecken unter 100 Hz. Konstruktive Maßnahmen zur Verbesserung sind schwierig und meist mit einer deutlichen Erhöhung der flächenbezogenen Masse verbunden. Als alternative Maßnahme könnten Helmholtzresonatoren dienen, welche eingebaut als konstruktive Komponente der Decke den tieffrequenten Trittschall absorbieren. Im Rahmen eines laufenden Forschungsprojektes wurden derartige, auf den Frequenzbereich zwischen 50 Hz und 100 Hz abgestimmte Resonatoren untersucht und bereits auf der DAGA 2010 vorgestellt. Präsentiert werden nun die Ergebnisse der Integration dieser Helmholtzresonatoren in einer Holzbalkendecke und deren Auswirkung auf den tieffrequenten Trittschall. Es wurden Verbesserungen im Spektrumsanpassungswert CI,50-2500 erzielt. Betrachtet man gezielt den Frequenzbereich der Abstimmung der Resonatoren und die Trittschallpegel beim tatsächlichen Begehen der Decke, so kann die Wirkung der Helmholtzresonatoren sehr deutlich herausgestellt werden. Hierbei können Verbesserungen in einzelnen Terzbändern von 10 dB erreicht werden. Insbesondere konnte durch Vergleichsmessungen auch der Übertragungsweg für tieffrequenten Trittschall genauer beleuchtet werden.

Lippert, A.

• Messung von akustisch induzierten Strömungen mit und ohne Kavitation
  T. Nowak, A. Thiemann, F.L. Holsteyns, A. Lippert und R. Mettin
[A]

Akustische Strömungen (''Quartzwind'') sind seit vielen Jahren bekannt und untersucht. Sie werden verursacht durch Verluste im durchstrahlten Fluid und spielen u.a. eine Rolle bei der Bewegung von Blasen in Kavitationsblasenfeldern und bei der Ultraschallreinigung. Zum Untersuchen dieser Strömungen nutzen wir einen speziellen Fluoreszenzmikroskopaufbau, mit dem es möglich ist, sub-Mikrometer Tracer-Partikel und Blasenstrukturen gleichzeitig zu beobachten. Wir zeigen Aufnahmen von akustischen Strömungen mit und ohne Kavitation bis hin zu sehr hohen Ultraschallfrequenzen. Der Einfluss der auftretenden Kavitationsblasen auf die Strömung durch erhöhte Schallabsorption und -streuung sowie durch Blasentranslation (''quasi-akustische Strömung'') steht dabei im Mittelpunkt des Interesses.

Lippert, S.

• Zur Unsicherheit von akustischen Parametern in geometrischen Simulationsverfahren
  M. Rescheleit, S. Lippert, K. Hoge und O. von Estorff
[A]

Zur akustischen Raumsimulation werden, insbesondere im hohen Frequenzbereich, häufig geometrische Verfahren verwendet, die auf einer rein energetischen Betrachtung des Schalls unter Vernachlässigung von Welleneffekten beruhen. Für die Genauigkeit der Simulationsergebnisse stellen die Materialparameter einen wichtigen Einflussfaktor dar. Einer der wichtigsten Eingangsparameter ist der Absorptionsgrad. Unter der Voraussetzung, dass ein annähernd diffuses Schallfeld vorliegt, wird für diesen meist ein über alle Einfallsrichtungen gemittelter Wert angenommen, der z.B. mit Hilfe der Sabineschen Formel aus Hallraummessungen bestimmt werden kann. Für eine Raumsituation, in der die Richtungsverteilung des einfallenden Schalls deutlich von der eines Diffusfeldes abweicht, können die gemittelten Werte jedoch zu Fehlern führen. Auch sind andere Messverfahren, etwa das Impedanzrohr, verfügbar, die kein diffuses Feld erzeugen.

Der vorliegende Beitrag beschäftigt sich mit dem Vergleich von Absorptionsgraden, die aus Messungen im Hallraum sowie im Impedanzrohr ermittelt wurden. Außerdem werden Möglichkeiten zur Verbesserung des Simulationsmodells, etwa die Verwendung von Impedanzen statt Absorptionsgraden, diskutiert. Eine differenziertere Bewertung der aus Messfehlern resultierenden Ungenauigkeiten kann über die Behandlung der Simulationsparameter als unsichere Größen erreicht werden. Auf diese Weise lassen sich statt scharfer Eingangsdaten Intervalle oder stochastische Verteilungen verwenden. Das Simulationsmodell ermittelt dann anstelle eines scheinbar exakten Ergebnisses ein Intervall, innerhalb dessen das korrekte Ergebnis erwartet werden kann.

Lohmann, T.

• On high modal density estimation and auralization
  T. Lohmann, K. Bendel und S. Zimmermann
[A]

The analysis of NVH issues (noise, vibration, harshness) benefits significantly from auralization technique for example in Tranfer Path Analysis (TPA). Usually the transfer functions from the source to a receiver position are measured or calculated from structural dynamics simulations of the transmission system where possible. Due to the complexity of real mechanical structures, the frequency response functions are subject to high modal densities and overlap. Therefore different modes can not be distinguished any more in the mid and high frequency regime although all modes are expected to contribute with broad-band excitation. The question in this context is, how auralization of complex structures is affected by high modal densities and overlap factors. For the modal density estimation of a transfer function only, a subband approach is presented which calculates the modes with an IIR filter through autoregressive moving average modelling (ARMA model). For an example structure, it is shown that a lower number of modes is sufficient for auralization in the high frequency part of the transfer function.

Lohrengel, A.

• Hören, was das Lager sagt - Praktische Lagerdiagnose in der Maschinenakustik-Ausbildung
  A. Lohrengel, D. Thoden und R. Schmelter
[A]

Im Rahmen der Lehrveranstaltung Maschinenakustik wird am Institut für Maschinenwesen der TU Clausthal die Zustandsüberwachung von Maschinen betrachtet. Zur Vertiefung des Unterrichtsstoff ist ein Prüfstand für Wälzlager der Baugröße 05 entstanden, mit dem verschiedene Methoden der akustischen Lagerdiagnose gemessen und ausgewertet werden können. Im Vortrag wird der aus Studienbeitragsmitteln finanzierte Prüfstand und die eingesetzte Messtechnik ebenso vorgestellt, wie die Ergebnisse der Untersuchung verschiedener Lagerbauarten und unterschiedlich vorgeschädigter Lager. Die Studierenden haben die Möglichkeit, die Wälzlager über ihre komplette Lebensdauer zu beobachten. Dabei können Betriebsparameter wie Radial- und Axialkraft sowie die Drehzahl beliebig variiert werden. Zur Auswertung stehen neben einem kommerziellen Lagerdiagnosesystem herkömmliche Körperschallsensoren zur Verfügung. So bietet sich den Studierenden die Möglichkeit, anhand der aufgenommenen Zeitdaten Lagerdiagnose über Hüllkurvenanalysen, Crestfaktor und Kurtosis sowie der Frequenzauswertung auf die charakteristischen Frequenzen eigenständig den Zustand des Prüflagers zu überwachen und zu dokumentieren. Zum Abschluss wird ein Erfahrungsbericht aus dem ersten Einsatz des neuen Prüfstands gegeben.

Lohrmann, M.

• Beitragsanalyse des Fahrzeugaußengeräuschs bei der simulierten Vorbeifahrt unter Verwendung von Betriebsmessungen
  J. Putner und M. Lohrmann
[A]

Immer komplexere Anforderungen an das Außengeräusch von Fahrzeugen, zum Beispiel durch strengere gesetzliche Vorgaben, erfordern eine detailliertere Analyse der beteiligten Schallquellen. Die simulierte Vorbeifahrt hat sich als Methode zur realitätsnahen Ermittlung des Schallpegels von Fahrzeugaußengeräuschen etabliert. Es wird ein Verfahren zur Analyse dominanter Beiträge zum Fahrzeugaußengeräusch auf Basis der Übertragungsfunktionen zwischen den Schallquellen am Fahrzeug und den Mikrofonen entlang der simulierten Vorbeifahrtstrecke vorgestellt. Die benötigten Übertragungsfunktionen werden im betrachteten Fall mittels Transferpfadanalyse aus Betriebsmessungen bestimmt. Durch Transferpfadsynthese werden anschließend aus Quellsignalen einer simulierten Vorbeifahrtmessung die Beiträge an den Vorbeifahrt-Mikrofonen bestimmt. Als Ergebnis erhält man den simulierten Vorbeifahrtpegel einzelner Quellen als Funktion der Fahrzeugposition auf der Vorbeifahrtstrecke.

• Einsatz der OTPA im Rahmen der Innengeräuschentwicklung am Beispiel eines Elektrotriebzuges
  A. Sievi, M. Lohrmann, B. Stegemann und P. Rüst
[A]

Im Rahmen der akustischen Fahrzeugentwicklung ist die Kenntnis über die dominierenden Geräuschquellen und der dominierenden Übertragungswege die notwendige Grundlage für eine zielgerichtete akustische Fahrzeugauslegung und Entwicklung von akustischen Maßnahmen bei Zielabweichung. Die Operationelle Transferpfadanalyse (OTPA) ist eine Methode, die es ermöglicht, dieses Systemverständnis effizient und innerhalb kürzester Zeit ausschließlich auf Basis im realen Betrieb gemessener Daten zu gewinnen. Insbesondere bei Schienenfahrzeugen, deren künstliche Anregung mittels Shaker oder Impulshammer meist nur schwer möglich und mit großem Aufwand verbunden ist, bietet diese Methode neue Möglichkeiten. In dem Beitrag werden zunächst die Grundlagen der Methode und deren Vor- und Nachteile gegenüber der klassischen Transferpfadanalyse dargestellt. Exemplarisch wird die Methode der OTPA an einem Elektrotriebzug angewendet und daraus die Ergebnisse für die Fahrzeugentwicklung abgeleitet. Darüber hinaus wird der Einfluss der verwendeten Referenzsensoren und der verwendeten Betriebsdaten auf die Genauigkeit der ermittelten Übertragungsfunktionen für die schienenfahrzeugtypischen Geräuschquellen diskutiert.

Lorenz-Kierakiewitz, K.-H.

• Schallpegel auf Orchesterpodien und Möglichkeiten der Schallpegelreduktion durch die Orchesteraufstellung
  K.-H. Lorenz-Kierakiewitz, M. Lautenbach und M. Vercammen
[A]

• Verbesserung der Akustik im Orchestergraben: Umgestaltung des Proszeniums der Deutschen Oper am Rhein in Düsseldorf
  K.-H. Lorenz-Kierakiewitz, M. Vercammen und H. Kremer
[A]

Loviscach, J.

• Entwicklung eines Algorithmus für die Detektion von Registerübergängen
  F. Langenbruch, J. Thoma, T. Weißgerber, J. Loviscach, K. Neumann und M. Kob
[A]

Übergänge zwischen Stimmregistern sind sowohl gesangspädagogisch als auch stimmphysiologisch ein interessantes Thema. So ist in der Regel bei professionellen Sängerinnen und Sängern der westlichen klassischen Gesangstradition ein Registerübergang unhörbar, doch u.a. in der Wellenform wie auch im Spektrogramm erkennbar. Es stellt sich die Frage, ob es Merkmale gibt, an denen ein Registerübergang rechnerunterstützt und unabhängig vom individuellen Stimmklang und der Stimmgattung anhand einer Mikrofonaufnahme identifiziert werden kann. Eine solche Methode könnte als elektronische Hilfe in der Gesangspädagogik verwendet werden. Bei der hier vorgestellten Arbeit werden Methoden der semantischen Audioanalyse, insbesondere Feature-Extraktion und Maschinenlernen, angewendet. Auf Grundlage von segmentierten Aufnahmen von je fünf Vokalen von sechs Sängerinnen in drei Stimmgattungen wurden systematische Studien mit Hilfe der MIRtoolbox unter MATLAB durchgeführt. Wir berichten über die Erfolgsquote des Algorithmus und mögliche Anwendungen.

Luegmair, M.

• Simulation von Shakerversuchen an flüssigkeitsgefüllten Tanksystemen
  M. Luegmair und M. Trost
[A]

Tanksysteme in Kraftfahrzeugen sind meist aus Kunststoffen gefertigt und müssen schwingungstechnische Anforderungen erfüllen. Diese werden entsprechend Lastenheft in einem Shakerversuch mittels Rauschanregung überprüft. Durch FE-Simulation lässt sich der Shakerversuch im Frequenzbereich berechnen. Mit der Flüssigkeit muss ein Tank ein Vielfaches seines Eigengewichtes aufnehmen. Das verschiebt seine Resonanzen (Eigenfrequenzen) deutlich hin zu niedrigeren Frequenzen. Eine Berechnung des Tanks ohne Berücksichtigung des Flüssigkeitsinhalts liefert daher falsche Ergebnisse. Für die Berücksichtigung des Flüssigkeitseinfluss auf das dynamische Verhalten des Tanks stehen in der FEM verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung: 1) Berücksichtigung des Masseneffektes durch verschmierte Massen auf der Oberfläche 2) Abbildung der Flüssigkeit mit Fluidelementen 3) Abbildung der Flüssigkeitsfüllung mittels virtueller Masse. Die Eigenfrequenzen der Flüssigkeit im Tank liegen in einem deutlich höheren Frequenzbereich als relevante Strukturresonanzen und Anregung. Dies ist der Gültigkeitsbereich der virtuellen Masse, welche deshalb von den drei Methoden die besten Ergebnisse liefert. Die Resonanzen des Tanks werden direkt berechnet, die modale Basis ist geeignet für die Extraktion eines Superelementes und für die weitere Verwendung in einer Shakerberechnung. Als Ergebnisse lassen sich in einer Shakersimulation RMS- und PSD-Werte der Schwingungsamplituden und Vergleichsspannungen auswerten. Die berechneten Spannungswerte lassen sich mit Materialkennwerten vergleichen, Konstruktionsvarianten können schnell bewertet und die Zahl der Versuche reduziert werden.

Lühmann, H.-G.

• Virtuelle Mikrofone: Anwendung von Ultraschall zum Erfassen von Audioschall
  T. Merkel, H.-G. Lühmann, T. Ritter und J. Lühmann
[A]

Wenn Ultraschall durch das Schallfeld einer Audioquelle geleitet wird, kommt es zu einer gegenseitigen Wechselwirkung beider Wellen. Wird der Ultraschall mit einem geeigneten Mikrofon anschließend wieder erfasst, lässt sich aus der Modulation des Ultraschalls das Audiosignal rekonstruieren. Da keine mechanische Baugruppe, wie z.B. eine Membran, mit dem Audioschall in Kontakt kommt, sondern der Ultraschallstrahl selbst die Funktionalität eines Mikrofons übernimmt, wird diese Art der Schallerfassung auch als ''Virtuelles Mikrofon'' bezeichnet. Die physikalischen Effekte, die zu einer Modulation des Ultraschalls führen, sind sehr klein. Auch wenn die Wirkungsweise unter Laborbedingungen nachgewiesen und untersucht werden konnte, sind für eine praktisch Anwendungen hohe technologische Herausforderungen zu lösen. Der Vortrag geht dazu auf das Erfassen des Ultraschallsignals mit einem sehr hohen Dynamikbereich unter Einhaltung eines vertretbaren Kostenrahmens ein.

• Virtuelle Mikrofone: Präzise Demodulation von Audioschall aus phasenmoduliertem Ultraschall
  T. Ritter, T. Merkel, H.-G. Lühmann und J. Lühmann
[A]

Im Forschungsprojekt 'Virtuelle Mikrophone' an der Beuth-Hochschule Berlin sollen Audiomikrophone durch ein System bestehend aus einem Ultraschallsender und einem Ultraschallempfänger ersetzt werden. Dabei wird ausgenutzt, dass Ultraschallwellen bei Überlagerung mit Audioschall phasenmoduliert werden. Aufgrund der physikalischen Zusammenhänge treten nur sehr geringe Veränderungen der Phasenwinkel auf. Neben anderen geeigneten Maßnahmen wie die Verwendung einer stabilen Trägerfrequenz zur Ultraschallerzeugung oder die Fokussierung der Schallwellen am Wandler steht die präzise Demodulation des phasenmodulierten Signals im Mittelpunkt der Untersuchungen. Dazu wurden verschiedene Methoden zur Demodulation phasenmodulierter Signale verglichen. Im Vordergrund steht dabei die maximal erreichbare Genauigkeit, die unter den gegebenen Bedingungen eines sehr geringen Phasenwinkel und geringem additiven Rauschen erzielt werden kann. Durch den geplanten Einsatz von digitalen Signalprozessoren zur Demodulation am Ultraschallempfänger bildet die verfügbare Rechenleistung kein Kriterium zu Bewertung von Demodulationsalgorithmen.

Lühmann, J.

• Virtuelle Mikrofone: Anwendung von Ultraschall zum Erfassen von Audioschall
  T. Merkel, H.-G. Lühmann, T. Ritter und J. Lühmann
[A]

Wenn Ultraschall durch das Schallfeld einer Audioquelle geleitet wird, kommt es zu einer gegenseitigen Wechselwirkung beider Wellen. Wird der Ultraschall mit einem geeigneten Mikrofon anschließend wieder erfasst, lässt sich aus der Modulation des Ultraschalls das Audiosignal rekonstruieren. Da keine mechanische Baugruppe, wie z.B. eine Membran, mit dem Audioschall in Kontakt kommt, sondern der Ultraschallstrahl selbst die Funktionalität eines Mikrofons übernimmt, wird diese Art der Schallerfassung auch als ''Virtuelles Mikrofon'' bezeichnet. Die physikalischen Effekte, die zu einer Modulation des Ultraschalls führen, sind sehr klein. Auch wenn die Wirkungsweise unter Laborbedingungen nachgewiesen und untersucht werden konnte, sind für eine praktisch Anwendungen hohe technologische Herausforderungen zu lösen. Der Vortrag geht dazu auf das Erfassen des Ultraschallsignals mit einem sehr hohen Dynamikbereich unter Einhaltung eines vertretbaren Kostenrahmens ein.

• Virtuelle Mikrofone: Präzise Demodulation von Audioschall aus phasenmoduliertem Ultraschall
  T. Ritter, T. Merkel, H.-G. Lühmann und J. Lühmann
[A]

Im Forschungsprojekt 'Virtuelle Mikrophone' an der Beuth-Hochschule Berlin sollen Audiomikrophone durch ein System bestehend aus einem Ultraschallsender und einem Ultraschallempfänger ersetzt werden. Dabei wird ausgenutzt, dass Ultraschallwellen bei Überlagerung mit Audioschall phasenmoduliert werden. Aufgrund der physikalischen Zusammenhänge treten nur sehr geringe Veränderungen der Phasenwinkel auf. Neben anderen geeigneten Maßnahmen wie die Verwendung einer stabilen Trägerfrequenz zur Ultraschallerzeugung oder die Fokussierung der Schallwellen am Wandler steht die präzise Demodulation des phasenmodulierten Signals im Mittelpunkt der Untersuchungen. Dazu wurden verschiedene Methoden zur Demodulation phasenmodulierter Signale verglichen. Im Vordergrund steht dabei die maximal erreichbare Genauigkeit, die unter den gegebenen Bedingungen eines sehr geringen Phasenwinkel und geringem additiven Rauschen erzielt werden kann. Durch den geplanten Einsatz von digitalen Signalprozessoren zur Demodulation am Ultraschallempfänger bildet die verfügbare Rechenleistung kein Kriterium zu Bewertung von Demodulationsalgorithmen.

Luft, T.

• Piezoaktorische Beeinflussung von Ölwannenschwingungen an einem Dieselmotor
  T. Luft, S. Ringwelski, U. Gabbert, W. Henze und H. Tschöke
[A]

• Simulation verschiedener akustischer Transferpfade an einem Dieselmotor unter Verwendung künstlicher neuronaler Netze
  K. Hintz, T. Luft, W. Henze und H. Tschöke
[A]

Maas, R.

• Reverberation Modeling for Robust Speech Recognition
  R. Maas, A. Sehr und W. Kellermann
[A]

Reverberation, which is present in almost all distant-talking recordings of practical interest, significantly reduces the performance of conventional automatic speech recognition (ASR) systems. This performance reduction is caused by the dispersive effect of reverberation on the features. To increase the robustness of ASR systems to reverberation, the acoustic model of the recognizer needs to be able to capture the changed statistical properties of the reverberant feature vector sequences. REMOS (REverberation MOdeling for Speech recognition) is a generic framework especially designed for reverberation-robust distant-talking ASR. The key idea of REMOS is to combine a conventional clean-speech hidden Markov model (HMM) network and a statistical reverberation model (RVM) describing the acoustical environment in the feature domain. During recognition, the most likely contributions of both the HMM and the RVM to the current reverberant observation are determined. The main advantage of REMOS compared to many other state-of-the-art ASR systems is that changing reverberation conditions do not require an entire retraining of the recognizer. It suffices to reestimate the RVM to adapt REMOS to the new environment. Since this can be done efficiently, REMOS is a very flexible framework for reverberation-robust speech recognition. In this contribution, we outline fundamental mechanisms and present recent results.

Makarski, M.

• Variantenstudie zur Beschallung akustischer schwieriger Räume
  A. Goertz, M. Makarski und A. Schmitz
[A]

Aus einer Vielzahl Planungen von Beschallungsanlagen in öffentlichen Räumen mit durchweg schwierigen akustischen Randbedingungen haben sich je nach Ausgangsposition verschiedene Lautsprecherkonzepte als erfolgversprechend herauskristallisiert. Als besonders problematisch haben sich dabei große Bahnhofshallen erwiesen, die über teilweise sehr lange Nachhallzeiten (3-6s) in Kombination mit einem hohen Störpegel (85 dBA) verfügen. Anhand eines konkreten Beispiels aus der Praxis sollen hier verschiedene Lautsprecherkonzepte und deren Ergebnisse miteinander verglichen werden. Die Bewertung erfolgt in Bezug auf die erreichte Sprachverständlichkeit (STI) und den mit Sprachsignalen möglichen Maximalpegel unter Berücksichtigung der einschlägigen Normenwerke (VDE 0828, EN 60268-16, VDE 0833-4).