Tagungsband

Sitzungsleitung:

S. Spors, Universität Rostock, Institut für Nachrichtentechnik F.-H. Wurm, Universität Rostock, Lehrstuhl Strömungsmaschinen

11:00

Vom Helmholtz-Integral bis zur Helmholtz-Medaille Diemer de Vries [Abstract] In diesem Vortrag werden die Grundlagen und Anwendungen der Array-Technologie im Bereich der Raumakustik aufgezeigt und zusammengefasst. Es lässt sich dabei alles zurückführen auf das Kirchhoff-Helmholtz-Integral, das mit Hilfe von Lord Rayleigh und später vom ehemaligen TU Delft-Gruppenleiter Prof. Guus Berkhout in den Algorithmus der Wellenfeldsynthese überführt wurde. Mit diesem Konzept wird eine ganz natürliche räumliche Schallwiedergabe ermöglicht. Reziprokerweise, beim Empfang von Schall, führt dieses Konzept zu Mikrofon-Array-Messungen, die einen hervorragenden Einblick in den räumlichen Charakter des Schallfelds ermöglichen. Mit sehr viel Freude habe ich zur Weiterentwicklung und zu vielen Anwendungsmöglichkeiten dieses Konzepts beigetragen. Rückblicke auf meine Gastprofessuren in Deutschland werden meinen Vortrag komplettieren. Herzlich danke ich meinen deutschen Kollegen, die mir die Gelegenheit geboten haben, meine raumakustischen Erfahrungen, Ideen und Ergebnisse mit ihnen zu teilen und voranzubringen. Dass mir dafür die Helmholtz-Medaille verliehen wird, stimmt mich sehr dankbar!

11:45

Berechnungen in der Akustik: Faszination oder Frustration? Otto von Estorff [Abstract] In vielen technischen Bereichen äußern die Kunden den Wunsch nach besserer Klangqualität, höherem akustischen Komfort oder geringerer Lärmbelastung. Vor diesem Hintergrund sind viele Unternehmen gezwungen, sich ständig nach neuen Möglichkeiten umzusehen, ihre Produkte akustisch zu verbessern. Dabei werden physikalische Zusammenhänge, die viele Jahre ausschließlich mit Hilfe von Messungen untersucht wurden, heute vielfach mittels numerischer Berechnungen erforscht. Letztere haben sich bereits sehr gut etabliert, da sie die Möglichkeit bieten, erste Aussagen zur Akustik schon im frühen Entwurfsstadium eines technischen Systems zu machen, lange bevor ein Prototyp verfügbar ist. Zu den eingeführten Verfahren gehören die Finite-Elemente-Methode (FEM) und die Boundary-Elemente-Methode (BEM), die sich gerade in den letzten Jahren enorm weiterentwickelt haben und mittlerweile ein faszinierendes Anwendungsspektrum bieten. Oder sind die Anwender auch frustriert? Im Rahmen des Vortrags wird der Einsatz numerischer Berechnungsverfahren für unterschiedlichste Fragestellungen gezeigt und ausführlich erläutert: Was leisten diese Verfahren heute? Wo liegen ihre Einsatzgrenzen? Welche aktuellen Herausforderungen gilt es noch zu meistern? Nicht nur neueste Entwicklungen sondern auch kritische Vergleiche zwischen Messung und Rechnung werden dazu diskutiert.

Sitzungsleitung:

S. Spors, Universität Rostock, Institut für Nachrichtentechnik F.-H. Wurm, Universität Rostock, Lehrstuhl Strömungsmaschinen

11:40

Virtual Reality: Beyond Three Degrees-of-Freedom Emanuel Habets [Abstract] Virtual Reality (VR) makes it possible to experience anything, anywhere, anytime. The ultimate goal is to convince the human brain that it is in a different environment. Head-mounted displays, headphones, and hand controllers are commonly used to provide a fully immersive and multimodal experience. To explore the VR environment, the physical orientation and position of the user are tracked in six degrees-of-freedom (i.e., three rotational and three translational degrees-of-freedom). In this talk, recent developments in spatial audio for VR beyond the traditional three rotational degrees-of-freedom are discussed. Firstly, approaches to evaluate the audio quality in a VR environment based on scaling, ranking, and behavioral patterns of the listeners are discussed. Secondly, techniques that allow small or large translational movements of the listener in a sound scene that is recorded at one or multiple positions are discussed. Thirdly, results of a recent perceptual study related to the minimum-audible angle in a virtual reality environment are summarized. Finally, some thoughts on future research challenges and opportunities are provided.

Sitzungsleitung:

S. Spors, Universität Rostock, Institut für Nachrichtentechnik F.-H. Wurm, Universität Rostock, Lehrstuhl Strömungsmaschinen

12:00

Richtungshören – Lokalisieren, Externalisieren und Fokussieren Robert Baumgartner [Abstract] Hörer sind häufig komplexen akustischen Umgebungen mit mehreren Schallquellen ausgesetzt. Richtungshören ermöglicht dabei das Lokalisieren einzelner Schallquellen sowie das Fokussieren der Aufmerksamkeit darauf. Dieser Prozess basiert auf der Auswertung zahlreicher akustischer Merkmale und kann entweder bewusst vom Hörer gesteuert sein oder aber auch reflexartig auftreten, um den Hörer beispielsweise vor Gefahrenquellen zu schützen. Unter künstlichen Hörbedingungen kann es zu unplausiblen Reizkombinationen kommen, welche die natürliche Externalisierung des Gehörten, also deren empfundene Abbildung in den umgebenden Raum, beeinträchtigen. Eine möglichst effiziente Interaktion mit einer veränderbaren Umgebung erfordert zudem Prozesse, die fortlaufend Prognosen über zukünftige Ereignisse erstellen. Dieser Vortrag fasst Erkenntnisse der letzten Jahre zum Richtungshören zusammen und legt ein besonderes Augenmerk auf akustische Merkmale, die basierend auf der Ohrmuschelform starke individuelle Unterschiede aufweisen. Mittels psychoakustischem Modell wird gezeigt, wie diese Merkmale für das Lokalisieren jenseits der Links-Rechts-Dimension verarbeitet werden. Auch zur Externalisierung werden jüngste Modellanalysen präsentiert, und es wird das Konzept der aktiven Inferenz verwendet, um die Vielschichtigkeit dieses Problems zu verdeutlichen. Weiters werden EEG-Studien berichtet, welche die neurale Implementierung näher beleuchten. Zum einen werden reflexive Vorgänge untersucht, die zu Wahrnehmungsverzerrungen zwischen sich annähernden und sich entfernenden Schallreizen führen. Zum anderen wird gezeigt, inwiefern inkonsistente Richtungsmerkmale Aufmerksamkeitsmechanismen beeinträchtigen. Richtungshören ist facettenreich.

Organisation:

F.-H. Wurm, Universität Rostock, Lehrstuhl Strömungsmaschinen

13:15	Windturbinenlärm: Vom Hinterkantenschall über die Amplitudenmodulation bis zum wahrgenommenen Störgeräusch Thomas Carolus, Carolin Feldmann, L. Mackowski, Farhan Ahmed Manegar, Kathrin Stahl, Kevin Volkmer [Abstract] Die Lärmminderung von Windturbinen ist ein aktuelles Forschungsgebiet. Die Wirkkette von der Schallemission an der räumlich extrem großen Maschine ”Windturbine” bis hin zum norm-gerecht gemessenen und schließlich wahrgenommenen Schall umfasst verschiedene Glieder, an denen Lärmminderungsmaßnahmen ansetzen können. Ausgehend vom Schall, der von der umströmten Hinterkante einer Vielzahl gedachter schma-ler Blattsegmente herrührt, wird die Entstehung der amplitudenmodulierten Schallsignatur ei-ner Windturbine an einer typischen Hörerposition erläutert. Das prinzipielle Potential von Mo-difikationen der eigentlichen Schallquelle (hier z.B. durch Zackung der Blatthinterkanten) o-der einer zyklischen Pitchverstellung wird diskutiert. Abschließend wird auf den normgerech-ten Gesamtschallleistungspegel und die psychoakustische Wahrnehmung amplitudenmodulier-ter Schallsignale eingegangen.
13:45	Wind Turbine Noise – Practical Issues in Turbine Design and Noise Mitigation Measures Christof Rautmann [Abstract] Abstract folgt vrs. später - Abstract folgt vrs. später - Abstract folgt vrs. später - Abstract folgt vrs. später -
14:15	Schall- und Vibration von Querstrahlanlagen auf Schiffen Jörn Hinnenthal, Maxim Brade, Lars Koopmann [Abstract] Querstrahlanlagen (QSA) erzeugen ein breites Spektrum an Schall und Vibration, welches sowohl im Schiff wie auch in der maritimen Umwelt wahrnehmbar ist und zu einer beträchtlichen Belastung für Mensch und Tier werden kann. Anders als beim Entwurf eines Schiffshauptantriebes, wo der Zustrom zum Propeller optimiert und der Propeller für den spezifischen Zustrom entworfen wird, wurde bislang beim Entwurf einer QSA wenig auf die Verbesserung der hydrodynamischen Eigenschaften geachtet. Solange keine gravierenden Schubeinbußen zu erwarten waren, wurden oft Geräusch- und Vibrationsentwicklung hingenommen. Mit der zunehmenden Anwendung der QSA als Positionierantrieb im Dauereinsatz anstelle der gelegentlich genutzten Manövrierhilfe ändert sich jedoch auch der Anspruch an Laufruhe und Geräuscheintrag in das Schiff. Kavitationsgeräusche und Vibrationen durch den in gestörter Anströmung arbeitenden Propeller haben sich als die vornehmlichen Störquellen erwiesen. Sie werden im ersten Schritt über die Tunnelwandung, über den Propeller und Teile des Antriebs in das Schiff übertragen, um sich dann als Raumschall oder Strukturschwingung weiter auszubreiten. Beides, Kavitation wie auch Vibration, steht im Zusammenhang mit der Propellerbelastung und mit der Ungleichförmigkeit der Zuströmung und ist damit ein Resultat der Anlagenauslegung und der geometrischen Einbindung in das Schiff. Ähnlich wie bei Pumpen hat die Formgebung des Einlaufes einen starken Einfluss auf den Wirkungsgrad. Zudem erzeugt die QSA einen großen Anteil des Schubes am Einlass, ähnlich wie ein Düsenpropeller. Mit der Gestaltung des Propellerzustromes und des Propellers eröffnen sich hier wirkungsvolle Möglichkeiten der Geräusch- und Vibrationsminderung. Ein erster Schritt zu wirksamen Auslegungsstrategien und einer Relation von Auslegungsparametern und Vibrationserregung ist durch einen einfachen Ansatz mit CFD-Studien (RANSE+SST) gelungen, der zeigt, wie mit gezielten Maßnahmen eine wirkungsvolle Strömungsverbesserung erreicht werden kann.
15:00	Identifikation von kohärenten Strömungsstrukturen und die hydroakustische Schallabstrahlung eines nabenlosen Propellers Max Hieke, Hoshang Sultani, Frank-Hendrik Wurm, Otto von Estorff [Abstract] Neben Nabenpropellern etablieren sich zunehmend auch nabenlose Propeller für maritime Anwendungen. Insbesondere durch ihre kompakte Bauweise eröffnen diese Antriebssysteme neue Möglichkeiten zur Integration in Schiffen, AUV’s oder auch ROV’s als Hauptantrieb oder zur Positionsstabilisierung. Systematische Untersuchungen bezüglich der Topologie der instationären Nachlaufströmung und der daraus resultierenden Schallabstrahlung nabenloser Propeller existieren bislang noch nicht. Im Rahmen eines DFG-Verbundvorhabens zwischen der Universität Rostock und der Technischen Universität Hamburg werden die Hydromechanik und die Hydroakustik eines nabenlosen Propellers mit numerischen und experimentellen Methoden untersucht. Für die Berechnung der Strömungsfelder wird eine Variation der Detached Eddy Simulation (DES), die Stress Blended Eddy Simualtion (SBES), verwendet. Die Validierung DES erfolgt mittels experimenteller Daten für die integralen Leistungskennzahlen, Wanddruckfluktuationen und Schalldrücke. Die Auswertung der transienten DES Ergebnisse beinhalten die Analyse zeitgemittelter Druck- und Geschwindigkeitsfelder, der Korrelationen der Schwankungsgrößen sowie punktueller Frequenzanalysen. Für eine tieferführende Analyse wurde die Proper Orthogonal Decomposition Methode (POD) auf die transienten Druckfelder angewendet. Hierdurch können Rückschlüsse auf die kohärenten Strömungsstrukturen und die hydroakustische Schallabstrahlung gezogen werden. Die Berechnung der hydroakustischen Schallabstrahlung erfolgt durch den DFG-Projektpartner auf Basis der transienten Druck- und Geschwindigkeitsfelder der DES Simulation.
15:30	Hydroakustische Untersuchung eines Schaufelprofils in einem nabenlosen Propellersystem basierend auf dem EIF-Verfahren und der MLS-Methode Hoshang Sultani, Max Hieke, Otto von Estorff, Frank-Hendrik Wurm [Abstract] Nabenlose Propeller induzieren sowohl aus strömungsmechanischen als auch aus konstruktiven Gründen im Vergleich zu klassischen Propellerantrieben eine wesentlich geringere Schallabstrahlung. Eines der Strömungsphänomene, die für die Gesamtschallemission des Propellersystems verantwortlich sind, ist die Interaktion der Strömung mit dem Schaufelprofil. Im Sinne einer ersten Erforschung des Gesamtsystems erfolgt in diesem Beitrag eine Untersuchung des strömungsinduzierten Schalls eines Schaufelprofils in einem nabenlosen Propellersystem. Die Berechnung der Akustik erfolgt dabei mit dem sogenannten ”Expansion about Incompressible Flow” (EIF) - Ansatz nach Hardin und Pope beziehungsweise Shen und Sørensen. Dieser stellt ein hybrides Verfahren dar und gehört der Gruppe der ”hydrodynamic/acoustic splitting” (HAS) - Ansätze an. Zur räumlichen Diskretisierung der EIF- Gleichungen wird die ”Moving-Least-Squares” (MLS) - Approximation nach Lancaster und Salkauskas herangezogen. Die MLS-Methode verspricht besonders vorteilhafte Eigenschaften im Zusammenhang mit unstrukturierten Netzen. Zur Simulation des Strömungsschalls wird die Finite-Volumen Simulationssoftware OpenFOAM® eingesetzt. Die Ergebnisse einer zweidimensionalen Akustiksimulation des Schaufelprofils, basierend auf dreidimensionale Strömungssimulationsdaten, werden vorgestellt und analysiert. Hierbei wird auf die Besonderheiten gegenüber der Umströmung von isoliert-betrachteten Schaufelprofilen eingegangen. Untersucht werden auch die Unterschiede, die sich bei der Anwendung der MLS-Methode im Vergleich zu den Standardinterpolationsmethoden aus OpenFOAM® ergeben. Abschließend findet ein erster Vergleich der Simulationsergebnisse mit Messdaten anhand eines Kreuzleistungsspektrums statt.
16:00	Versuchsstände und geplante Experimente bzgl. der Fan-Schallanregung infolge von Einlaufstörungen Lars Enghardt [Abstract] - Abstract nicht verfügbar - Abstract nicht verfügbar - Abstract nicht verfügbar - Abstract nicht verfügbar - Abstract nicht verfügbar -

Organisation:

S. Spors, Universität Rostock, Institut für Nachrichtentechnik

13:15	Generalization of Wave Field Synthesis theory with application for virtual moving sources Gergely Firtha [Abstract] Wave Field Synthesis (WFS) aims at the reconstruction of a desired target wavefront by driving a set of densely spaced loudspeaker distribution with properly chosen secondary source driving signals. WFS theory fundamentally relies on the stationary phase approximation (SPA), allowing the evaluation of integrals around critical points. The present contribution discusses the physical interpretation of the SPA of boundary and spectral integrals in the context of sound field reproduction, leading to a generalized WFS theory. This theory allows the synthesis of arbitrary 3D wavefronts by applying an arbitrary convex contour of secondary loudspeakers and ensures an optimal synthesis over a freely chosen convex reference curve. Besides highlighting the relation of the generalized WFS theory and the existing approaches the contribution presents a complex application example: the reproduction of moving point sources including the possibility of proper anti-aliasing filtering, required in practical synthesis scenarios.
13:45	Local Sound Field Synthesis - Physics and Perception Fiete Winter [Abstract] The avoidance of spatial aliasing is a major challenge in the practical implementation of Sound Field Synthesis (SFS). Such methods aim at a physically accurate reconstruction of a desired sound field inside a target region using a finite ensemble of loudspeakers. In recent years, conventional methods for SFS have been extended towards so-called Local SFS: The reproduction is actively prioritised inside a downsized region in order to improve the synthesis accuracy within this area. This contribution compares the physical properties of different (Local) SFS approaches with a dedicated focus on the achievable aliasing-free frequency range. A geometric model is used to predict spatial aliasing artefacts as a function of the listening position and the desired sound field. The findings are discussed in conjunction with results from listening experiments. They evaluate the mentioned approaches with respect to humans’ azimuthal localisation and perception of timbre.
14:15	3D-Audio-Ambisonics-Produktion für großes Publikum Franz Zotter, Daniel Rudrich, Matthias Frank [Abstract] Seit den 1970ern gibt es die Grundlagen für Ambisonics als flexibles Format für Aufnahme und Wiedergabe. Doch erst in den vergangenen Jahren ist sein Potential so ausgeschöpft worden, dass es einer breiteren Masse als Werkzeug für Produktionen zur Verfügung steht. Dieser Vortrag umreißt die aktuellen Entwicklungen in Bezug auf Theorie, umfangreicher Wahrnehmungsstudien und freier Software-Werkzeuge, die eine Produktion und Wiedergabe für großes Publikum außerhalb von Laborbedingungen ermöglichen. Besonderes Augenmerk wird dabei auf den wahrnehmungsoptimierten, praktischen Entwurf von Systemen mit überschaubarer Anzahl an ungleichmäßig verteilten Lautsprechern gelegt, der anhand von Beispielen für Publikum bis zu 300 Personen veranschaulicht wird.
15:00	Implementation and Application of Acoustic Crosstalk Cancellation Systems Florian Pausch, Michael Kohnen, Jonas Stienen, Lukas Aspöck, Michael Vorländer, Janina Fels [Abstract] Binaural signal playback over loudspeakers requires the integration of well-designed acoustic crosstalk cancellation filters for achieving sufficient channel separation. Static implementations might, however, entail considerably decreased sound field quality owing to mismatched binaural spatial playback transfer functions and distorted perceptual cues. As common countermeasure, although putting increased demands on filter robustness, processing power and real-time convolution efficiency, these transfer functions are selected based on the listener-s current real-world position and orientation, captured through motion tracking. Even when adapting the sweet spot, other shortcomings of this reproduction technique are well known from the literature including coloration, audible phase information, or dynamic range overflow. On the plus side, acoustic crosstalk cancellation enables plausible sound field synthesis in a wide frequency range based on a small number of loudspeakers. Especially these properties make it suitable for home entertainment and virtual reality environments in restricted space while also facilitating applications in the scope of auditory research and clinical practice with optional room acoustic simulations for increased validity. This talk will provide an overview on different static and dynamic system implementations, discuss advantages and shortcomings including counterstrategies, as well as system applications and extensions based on recent projects.
15:30	Psychoacoustics and spatial sound reproduction Bernhard Seeber [Abstract] Spatial sound reproduction via loudspeakers has received heightened attention in recent years in the audio engineering community. There, the focus is to develop systems capable of reproducing sound with perceived spatial and timbral fidelity. The psychoacoustics community is likewise tending towards spatial techniques in the free field as they allow creating the listening situations with multiple distributed sound sources and reverberation that are difficult for hearing impaired listeners. However, the systems are there used for measurement purposes and should hence adhere to strict requirements on the accuracy and predictability of the received ear signals. Starting from an overview of our real-time Simulated Open Field Environment (rtSOFE) to interactively simulate and auralize sound sources in rooms, I will discuss design choices made to accommodate the requirements of psychoacoustic research. I will present results from the technical evaluation of the system which foster ongoing development. The system’s focus is on the accurate reproduction of moving sound sources, and I will present first results on how movement impacts masked thresholds. Besides simulating the sound in rooms, real sound fields can be captured with microphone arrays for reproduction. Issues with recording and reproducing sound scenes in higher order Ambisonics will be discussed.

Organisation:

V. Wittstock, Physikalisch-Technische Bundesanstalt E. Sarradj, TU Berlin, Fachgebiet Technische Akustik

9:40	Multitonmeßtechnik für Akustik und Elektroakustik in drei exemplarischen Anwendungen Alexander Potchinkov [Abstract] Messungen von Frequenzbereichseigenschaften akustischer und elektroakustischer Systeme mit Multitonsignalen sind schon seit einigen Jahren Stand der Technik. Multitonmessungen sind wegen ihrer innewohnenden Parallelität gegenüber Eintonmessungen hocheffizient und wegen ihrer an System- oder Auswertungseigenschaften anpassbarer Amplitudencharakteristik universell. Sie sind aber wegen nicht ohne weiteres separierbarer Intermodulationsartefakte bei den schwach nichtlinearen Systemen der Technik problematisch. Multitonsignale sind technisch bei vertretbarem Aufwand nur mit digitaler Signalverabeitung möglich und sowohl hinsichtlich ihrer Erzeugung als auch ihrer Auswertung mit der DFT, d.h. periodische Signale im Zeit- und im Frequenzbereich mit gleichen Folgenlängen, verbunden. In diesem Beitrag werden drei exemplarische Anwendungen angesprochen, die Messung von MIMO-Systemen mit disjunkten Multitonsignalen, die aus einem günstigen Referenzsignal abgeleitet werden, Multitonsignale als verbesserte Alternativen zu farbigen Rauschsignalen und eine iterative Technik, die Phasenrandomisation, zur Unterdrückung der o.g. in einem Schritt nicht separierbaren Intermodulationsartefakte.
9:42	Untersuchungen zu Windbällen Lucas Heidemann, Manuel Männel [Abstract] Bei Außenmessungen von Geräuschen werden häufig Windbälle verwendet, um unerwünschte Störgeräusche durch Wind sowie eine Verschmutzung des Mikrofons zu verhindern. Es wird meist davon ausgegangen, dass der Windball keinen Einfluss auf das Messergebnis hat. Im Zuge der Entwicklung eines Haltesystems für Windbälle wurde der Einfluss der Komponenten auf das Messergebnis untersucht. Dazu wurden in einem reflexionsarmen Halbraum Messungen zur Richtcharakteristik eines Mikrofons ohne Windball, mit Windball, mit Haltesystem sowie mit Haltesystem und Windball durchgeführt. Während der Einfluss des Haltesystems auf das Messergebnis im Rahmen der Messunsicherheit war, wurde im Bereich von 2 kHz bis 4 kHz richtungsunabhängig eine Erhöhung des gemessenen Schalldruckpegels bei Verwendung eines Windballs festgestellt. Die Abschirmwirkung des Windballs gegen Wind wurde ebenfalls untersucht und eine gute Abschirmung abhängig vom Frequenzbereich festgestellt. Oberhalb von 50 Hz konnte bei weißem Rauschen mit einem A- bewerteten Schalldrucksummenpegel von 95 dB(A) und einer Windgeschwindigkeit von 3 m/s kein Einfluss des Windes bei der Verwendung des Windballs mehr festgestellt werden.
9:44	Kammfilterverhalten bei differentiellen akustischen Messungen mittels eines membranlosen optischen Mikrofons Anselm Stemplinger, Diego Amplatz, Marcel Hoffmann, Alexander W. Koch [Abstract] Neue Anforderungen in der akustischen Messtechnik führen zur Entwicklung von rückwirkungsfreien Mikrofonen, die auf der interferometrischen Optik basieren. Untersucht wird das Übertragungsverhalten eines membranlosen optischen Mikrofons (MeoM) in einer Michelson-Konfiguration. Dafür wird das Prinzip einer differentiellen Messmethode theoretisch betrachtet und mittels Simulationen validiert. In besonderem Fokus steht der geometrische Aufbau des Systems, dessen Auswirkungen sowohl im Zeit- als auch Spektralbereich zu charakteristischen Eigenschaften führen. Die Ergebnisse werden mit Messungen an einem realen Aufbau verglichen. Die Strahlarme eines modifizierten Michelson-Aufbaus liegen parallel auf einer horizontalen Ebene. Ein Schallimpuls führt zu einer Intensitätsschwankung im Interferometer, wenn dieser durch einen Strahlarm hindurchtritt. Im Messsignal erkennt man den Durchtritt anhand eines Impulses für jeden Strahlarm. Aufgrund des differentiellen Verhaltens des Interferometers sind die Impulse im Messsignal entgegengerichtet. Treffen die Wellenfronten zu unterschiedlichen Zeitpunkten auf die Strahlen, so sind beide Impulse um den Laufzeitunterschied verschoben. Das Verhalten ist charakterisiert durch eine spektrale Übertragungsfunktion mit periodischen Überhöhungen und Einbrüchen in der Amplitude. Diese Periodizität konnte theoretisch sowie in Simulation und Messung reproduziert werden. Sie gleicht in ihrer Form der Kennlinie eines Kammfilters. Durch die Kenntnis der Auswirkungen des geometrischen Aufbaus auf das Übertragungsverhalten ergibt sich die Möglichkeit, das MeoM auf das zu messende Frequenzspektrum abzustimmen.
9:46	Vergleich verschiedener Anregungensarten einer Platte mit einem Laser-Scanning-Vibrometer Kai Simanowski, Tom Langmann, Timo Schaffeld, Delf Sachau [Abstract] Für die experimentelle Untersuchung des Schall- und Schwingungsverhaltens von Strukturen müssen diese angeregt werden. Als Beispiel dient in dieser Arbeit ein Holzgehäuse, das einseitig von einer allseitig eingespannten Aluminiumplatte berandet ist. Diese wird entweder mit einem (1) Schwingerreger, (2) Inertialschwingerreger, (3) automatischen, skalierbaren Modalhammer oder (4) Lautsprecher angeregt. Die Schwingung der Platte wird berührungslos und in einem feinen Messraster mit einem Laser-Scanning-Vibrometer erfasst, ebenso wie bei (1) bis (3) die eingeleitete Kraft. Die Anregung erfolgt stets am gleichen Ort, die Amplituden werden variiert. Zusätzlich wird der Schall in einer Gehäuseecke gemessen. Die Messdaten werden im Zeit- und im Frequenzbereich ausgewertet.
9:48	Analyse und Lokalisation von Zahnbrüchen in mehrstufigen Getrieben mit Hilfe von vibroakustischen Signalen Andreas Beering, Rolf Klemm, Karl-Ludwig Krieger [Abstract] Getriebezahnbrüche sind einer der Hauptkostenfaktoren bei der Reparatur von mobilen Arbeitsmaschinen. Aus einem unerkannten Zahnbruch können weitere Folgeschäden bis hin zu Totalschäden des Getriebes und nachgelagerter Komponenten folgen, welche erhebliche Kosten und Ausfallzeiten der Maschine verursachen. Über den untersuchten Ansatz werden Zahnbrüche detektiert und lokalisiert, um fatale Folgeschäden frühzeitig zu vermeiden. Für die Auswertung werden unterschiedliche Getriebe mit synthetisch eingebrachten Zahnschäden an verschiedenen Zahnrädern untersucht. Verwendet werden piezoelektrische Körperschallwandler, um den im Getriebe entstehenden Körperschall, sowie ein Drehzahlsensor, um die Getriebedrehzahl zu erfassen und auszuwerten. Das Signal wird nach geeigneter Signalkonditionierung mit Hilfe einer Analyse der Einhüllenden bewertet. Dabei wird der Einfluss von Zahnbrüchen auf die Struktur des Signals im Zeit- und Frequenzbereich untersucht. Basierend auf den Resultaten der Spektralanalyse der Signaleinhüllenden, der Drehzahl und der Geometrie des Getriebes wird eine analytische Lokalisation und Bewertung des Schädigungsgrads durchgeführt.
9:50	Multimode damping of thin plates by arrays of separately shunted piezoelectric patches Peyman Lahe, Ipek Basdogan [Abstract] Two-dimensional thin plates are widely used in many aerospace, automotive and marine applications. Among many methods for the attenuation of vibration in these mechanical structures, piezoelectric shunt damping is a promising way. It enables a compact vibration damping method without adding significant mass and volumetric occupancy. Although shunt damping have been studied extensively in the literature, most of the studies do not provide a formulation for modeling the piezoelectric patches that partially cover the plate surface and scattered on the host structure. In this study, the Rayleigh-Ritz model is used for solving the modal analysis and obtaining the frequency response functions of the electro-mechanical system. The developed model includes mass and stiffness contribution of the piezo-patches. Different from previous studies, each piezo-patch is separately shunted via an electric circuit rather than arranging all the patches in parallel and then connecting all of them to a single electric circuit. For verification of Rayleigh-Ritz method, finite element simulations are performed in ANSYS and compared with the analytical model results. An optimization study is performed by varying number of the patches to improve the shunt damping performance. It was shown that separately shunted configuration is much more effective compared to the parallel arrangement.
9:52	Detektion von Schnarchen in Audiosignalen mit Convolutional Neural Networks Matthias Stammler, Andreas Rommel, Bernhard Wirnitzer, Stefan Feldes [Abstract] Die mit starkem Schnarchen einhergehende Verengung der Atemwege mit ihren vielfältigen negativen Auswirkungen stellt ein ernstes gesundheitliches Problem dar, das bis zum Krankheitsbild der Schlafapnoe führen kann. Zur Unterstützung der Diagnose und Kontrolle des Therapieverlaufs ist eine Überwachung der Schnarchaktivität im häuslichen Umfeld des Patienten sehr hilfreich. Will man dies im Sinne einer einfachen Umsetzbarkeit (bspw. über Smartphone) akustisch realisieren, ist eine robuste Detektion unter verschiedensten akustischen Bedingungen (inkl. Nebengeräuschen) gefordert. Dieser Beitrag untersucht die Eignung von Convolutional Neural Networks (CNN) für diesen Zweck. Dazu werden spektrale Merkmale des Audiosignals in ihrem zeitlichen Verlauf als Input für die Netze in ein Bildformat mit festen Dimensionen gewandelt. Am Netzausgang werden zur Differenzierung des Schnarchens gegenüber Nebengeräuschen und Stille drei entsprechende Klassen angesetzt. Zum Training der CNNs wird umfangreiches Trainingsmaterial aus diversen Quellen (klinisch sowie häusliches Umfeld) herangezogen, dessen Zusammensetzung diskutiert wird. Experimente werden insb. zur Dimensionierung der CNN-Architekturen bzgl. Filtergröße und Filteranzahl durchgeführt, sowie zur Datenaugmentierung, die hier durch Überlagern von Rauschen sowie Aufprägen von unterschiedlicher Raumakustik realisiert wird. Nach Optimierung wurden Tests mit separat aufgezeichneten Übernachtaufnahmen aus häuslichem Umfeld durchgeführt. Im Ergebnis konnte eine Korrektklassifikationsrate von 95,5% in bekanntem Umfeld und von ca. 80% in unbekanntem Umfeld erzielt werden.
9:54	Nationales Schallregister im BSH – Monitoring von Unterwasserschall und Schallminderung Carina Juretzek, Simon Schuster, Maria Boethling [Abstract] In den Weltmeeren entsteht Unterwasserschall durch natürliche Quellen wie z.B. Wind, Wellen, Meereis und Tiere. Aber auch der Mensch erzeugt durch seine Aktivitäten auf und im Meer zusätzliche Schallquellen. Ein wichtiger Aspekt für die Bewertung und Minimierung von Auswirkung des anthropogenen Schalleintrags auf die Meeresumwelt ist die Erfassung und Analyse der Schalleinträge. Das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) führt im Rahmen der Umsetzung der Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie (MSRL) das nationale Schallregister Deutschlands. Das Fachinformationssystem für Unterwasserschall (Hydroschall FIS) des BSH dient dabei der wissenschaftlich-technischen Führung des nationalen Schallregisters. Es enthält Informationen und Messungen zu impulsiven Schallereignissen und Dauerschallmessungen aus der deutschen ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ) in Nord- und Ostsee. Damit ist es möglich den Zustand dieses Meeresgebietes im Hinblick auf Unterwasserschall über kurze und lange Zeiträume zu überwachen und zu regulieren. In diesem Beitrag wird sowohl das nationale Schallregister vorgestellt, als auch aktuelle Erkenntnisse zur Entwicklung von Schalleinträgen sowie dem Fortschritt von Schallminderung im Hinblick auf den Ausbau der Offshore Windenergie behandelt.
9:56	JOMOPANS (Joint Monitoring Programme for Ambient Noise North Sea) Jens-Georg Fischer, Dennis Kühnel, Kai Herklotz [Abstract] Die Lärmbelastung der Weltmeere steht zunehmend im öffentlichen Interesse. Studien zeigen, dass sich die (niederfrequenten) Umgebungsgeräusche im Meer innerhalb der letzten 50 Jahre durch den Einfluss menschlicher Aktivitäten erhöht haben. Zur Bewertung der Lärmauswirkungen auf die Meeresumwelt befassen sich Wissenschaftler unterschiedlicher Fachrichtungen mit der Bewertung des Schalleintrages, welcher durch industrielle Aktivitäten wie z. B. Schifffahrt oder Bauarbeiten verursacht wird. Der momentan vorrangige Ansatz für eine Regulierung ist die Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie (MSRL), die alle europäischen Mitgliedstaaten verpflichtet, Strategien zum Erreichen eines ”guten Umweltzustandes” in ihren angrenzenden Meeren zu entwickeln und zu überwachen. Zu diesem Zweck werden in der MSRL elf Deskriptoren festgelegt, die den ”guten Umweltzustand” mithilfe messbarer Größen quantifizieren. Deskriptor 11 bezieht sich auf die Einleitung von Energie einschließlich Unterwasserschall. Das Ziel des Projekts JOMOPANS ist die Entwicklung einer regionalen Struktur für ein gemeinschaftliches Messen und Überwachen von Unterwasserschallumgebungsgeräuschen (Hintergrundschall) in der Nordsee im Rahmen der Umsetzung der MSRL. Die Projektergebnisse sind Grundlage bzw. Werkzeuge, um die Wirkung von Umgebungslärm auf den Umweltzustand der Nordsee zu bewerten und die Überwachungsaktivitäten länderübergreifend zu koordinieren. Das Forschungsvorhaben wird als Interreg North Sea Region Projekt mit Partnern aus den Nordsee-Anrainerstaaten (NL, SE, DK, DE, UK, BE, NO) durchgeführt, wobei Rijkswaterstaat (Niederlande) die Projektleitung übernimmt.

Sitzungsleitung:

V. Wittstock, Physikalisch-Technische Bundesanstalt

14:00	Acoustic Travel-Time Tomography: Optimal Positioning of Transceiver and Maximal Sound-Ray Coverage of the Room Najmeh Sadat Dokhanchi, Jörg Arnold, Albert Vogel, Conrad Völker [Abstract] Acoustic travel-time tomography (A-TOM) determines the distribution of the temperature in a propagation medium by measuring the travel-time of acoustic signals between transmitters and receivers. To employ A- TOM for indoor climate measurements, the impulse responses have been measured in the climate chamber lab of the Bauhaus-University Weimar and compared with the theoretical results of its image source model (ISM). A challenging task is distinguishing the reflections of interest in the reflectogram when the sound rays have similar travel-times. This paper presents a numerical method to address this problem by finding optimal positions of transmitter and receiver, since they have a direct impact on the distribution of travel times. These optimal positions have the minimum number of simultaneous arrival time within a threshold level. Moreover, for the tomographic reconstruction, when some of the voxels remain empty of sound-rays, it is impossible to measure the temperature within those voxels. Based on the presented numerical method, the number of empty tomographic voxels are minimized to ensure the best sound-ray coverage of the room. Subsequently, a spatial temperature distribution is estimated by simultaneous iterative reconstruction technique (SIRT). The experimental set-up in the climate chamber verifies the simulation results.
14:20	Estimation of strength and position of individual sound sources with Deep Learning using microphone array data Adam Kujawski, Gert Herold, Ennes Sarradj, Simon Jekosch [Abstract] For the localization and characterization of sound sources, the use of microphone arrays has proven itself in various application areas such as acoustic measurement technology. Conventional evaluation methods like beamforming, however, often exhibit a limited spatial resolution of the sources and erroneous source strength reconstruction. In addition, previous developed model-based methods are very complex in terms of the computing power required. At the same time, a large number of research projects in the field of supervised machine learning for image processing have shown that it is possible to recognize various types of objects and its properties on the basis of images. In this contribution it was therefore examined whether the use of Convolutional Neural Networks (CNN) for the identification of point sources using the conventional beamforming map as a visual representation is suitable. Synthetically generated data from single sound sources were used for this purpose. The exact estimation of the sound source properties such as position and strength at high computing efficiency shows the potential as a method for sound source characterization. The talk will be held in german.
14:40	Vergleich verschiedener Methoden zur Schallquellenlokalisation bei Axialventilatoren Jonathan Nowak, Florian Krömer, Manfred Kaltenbacher [Abstract] Klassische Beamforming-Methoden zur Schallquellenortung mittels Mikrofonarrays haben sich in vielen Bereichen als nützlich herausgestellt. Neben dem robusten Standard-Beamforming sind u.a. auch das Functional-Beamforming oder Entfaltungsmethoden wie z.B. CLEAN-SC bekannt, die eine genauere örtliche Auflösung bzw. eine bessere Dynamik bewirken. Die Lokalisation von bewegten Schallquellen ist dabei allerdings nicht ohne Weiteres möglich. Um dennoch Schallquellen beispielsweise entlang der Rotorblätter eines rotierenden Ventilators bestimmen zu können, existieren verschiedene Ansätze. Im Folgenden sollen hier zwei dieser Ansätze miteinander verglichen werden. Der erste Ansatz arbeitet mit der Interpolation der Schalldrücke im Zeitbereich, der zweite mittels Spinning-Moden-Zerlegung im Frequenzbereich und verwendet die modifizierte Greenschen Funktion als Steuervektor. Beide Ansätze haben gemeinsam, dass das stillstehende Mikrofonarray virtuell mit der Schallquelle mitrotiert wird, sodass die Bewegung des Ventilators kompensiert wird. Der Vergleich zeigt Eigenschaften, Einschränkungen sowie Vor- und Nachteile der beiden genannten Methoden.
15:00	Detektion drehzahlsynchroner und -asynchroner Schallquellen am Axialventilator mithilfe eines Mikrofonarrays Gert Herold, Ennes Sarradj [Abstract] Arrayverfahren zur Lokalisierung und Quantifizierung rotierender Schallquellen haben sich als Messtechnik für Axialventilatoren etabliert. Ihre Anwendung beschränkt sich hierbei meist auf Quellmechanismen, die an Rotorkomponenten auftreten (wie etwa Vorder- und Hinterkanten der Schaufeln) und somit mit der Drehzahl rotieren. Je nach Betriebspunkt des Ventilators treten jedoch Quellen auf, die mit anderen Geschwindigkeiten als der Drehzahl rotieren. Zusätzlich werden bei jeder Messung auch akustische Phänomene aufgezeichnet, die nicht um die Rotorachse rotieren, wie z.B. statische oder reflektierte Quellen. In diesem Beitrag wird das Verfahren des virtuell rotierenden Arrays verwendet, um einzelne Anteile eines gemessenen Schalldruckspektrums unterschiedlich rotierenden Quellmechanismen zuordnen zu können. Hierfür werden Messungen ausgewertet, die mit einem Ringarray an einem im Prüfstand betriebenen Axialventilator durchgeführt wurden. Eine geeignete Visualisierung erlaubt die klare Trennung unterschiedlich rotierender sowie nicht rotierender spektraler Anteile.
15:20	Berechnung und Darstellung von Schallquellen im dreidimensionalen Raum mit Mikrofonarrays und Beamforming Dirk Döbler, Sascha Jensen [Abstract] Die frequenz-und ortsselektive Darstellung von Schallquellen als Ergebnis von Messungen mit Mikrofonarrays oder dem Scan mit Intensitätssonden ist mittlerweile Stand der Technik. Dabei werden die identifizierten Schallquellen meist als farb- oder grauwertcodierte Karte dargestellt, die entweder mit einem Foto oder einem 3D-Modell des Messobjektes kombiniert wird. Für aeroakustische Schallquellen sind diese Verfahren nur bedingt geeignet. Die räumliche Lage dieser Quellen kann im Vorfeld nicht eingegrenzt werden, da die Entstehungsorte nicht auf einer Oberfläche liegen. Hier ist ein kompletter akustischer 3D-Scan aller möglichen Entstehungsorte notwendig (Volumenkartierung). Eine weitere Herausforderung ist die Darstellung dieser Schallquellen. Ein einfaches Mapping auf eine Oberfläche ist nicht möglich, die Quellen müssen dreidimensional im Raum visualisiert werden. Im Beitrag werden die Ergebnisse von akustischen Volumenkartierungen einiger typischer Messobjekte mit unterschiedlichen Beamformingmethoden (z.B. Standard Beamforming, CLEAN-SC, Functional Beamforming) und verschiedenen 3D-Visualisierungsmethoden (Sphären, Isobaren, Voxeldarstellung) gezeigt. Es wird vergleichend auf anwendungsspezifische Vor- und Nachteile einzelner Methoden sowohl unter dem Aspekt der möglichst anschaulichen Interpretierbarkeit der Resultate für den Anwender als auch ihres rechentechnischen Aufwandes im Zusammenhang mit dem 3D-Beamforming im Volumen eingegangen.
15:40	Auswahl geeigneter Mikrofonarrayverfahren mithilfe von Convolutional Neural Networks Simon Jekosch, Adam Kujawski, Ennes Sarradj, Gert Herold [Abstract] Die Berechnung von aeroakustischen Quellverteilung mit Hilfe von Mikrofonarrrays ist ein beliebtes Mittel für die Charakterisierung von Schallquellen. Für die Berechnung der Quellverteilungen besteht neben klassischem Beamforming eine große Auswahl an Entfaltungs- und inversen Verfahren, die zum Teil jedoch hohe Rechenleistung benötigen. Da die Verfahren zu Teil stark von einander abweichende Ergebnisse liefern, ist es für praktische Anwendung hilfreich, bei einer Auswertung der Messung eines unbekannten Schallfeldes abschätzen zu können, wie geeignet ein Verfahren aller Voraussicht nach sein wird. Ziel dieses Beitrags ist es, eine Vorhersage über die Tauglichkeit verschiedener Mikrofonarrayverfahren für unbekannte Messdaten zu geben. Dazu wurde ein Convolutional Neural Network mit synthetischen Messdaten trainiert. Die Synthetischen Messdaten stammen aus einer Monte-Carlo-Simulation mit 12600 bekannten Quellanordnungen und den zugehörigen Pegelabweichungen der Quellen für verschiedene Mikrofonarrayverfahren. Die Eingangsdaten für das Netzwerk sind mit schnellem klassischem Beamforming erstellte Quellkarten. Das dazugehörige Target ist das Mikrofonarrayverfahren mit den kleinsten Pegelabweichungen der Quellen. Das trainierte Netzwerk kann danach entscheiden, welches Verfahren für die jeweilige Situation geeignet ist.
16:40	On the Measurement of Sound Power using a Cubical Arrangement of Microphones in a Small Rigid Sphere Niels Consten, Theo Campmans, Stéphanie Bertet, Ysbrand Wijnant [Abstract] Recently a new acoustic measurement device, the SonoCat, has become available. The probe consists of 8 MEMS microphones, embedded in a small rigid sphere. By accurately calibrating the amplitude and phase mismatch between the microphones, the probe is able to measure the sound intensity accurately. In this paper, we will explain the method that has been used to derive the sound intensity from the measured pressure signals and how the effect of the presence of the sphere has been accounted for. In addition, we will show experimental results, obtained in the anechoic room of the University of Twente, comparing the sound intensity, as measured by the probe, with a benchmark sound intensity probe. The accuracy and precision of the new probe will be discussed.
17:00	Membranlose optische Mikrofone – Schallmessung mittels differentieller Interferometrie Marcel Hoffmann, Anselm Stemplinger, Diego Amplatz, Alexander W. Koch [Abstract] Membranlose optische Mikrofone (MeoM) werden durch den technischen Fortschritt in der Halbleiter-Technologie immer attraktiver, da zum einen wichtige elektrische Komponenten rauschärmer werden und zum anderen die Kosten der Bauteile und der Lichtquellen abnehmen. MeoMs weisen gegenüber klassischen Membranmikrofonen den Vorteil auf, dass die Frequenzbandbreite nur von der Auswerteelektronik abhängt. Da der Messaufbau statisch ist, entfällt zudem die Rückwirkung einer Membran auf das Schallfeld. Schallwellen können als Schwankungen in der Dichte der Luft aufgefasst werden. Die Dichte verhält sich proportional zum Brechungsindex der Luft. Mittels unterschiedlicher interferometrischer Aufbauten sowie einer speziell konzipierten elektrischen Verstärkerschaltung lassen sich Schwankungen im Brechungsindex, d.h. Schallwellen messen. Starke Schwankungen des Arbeitspunktes des interferometrischen Aufbaus aufgrund von Druck- und Temperaturdrifts führten während der Laborversuche zu starken Schwankungen in der Empfindlichkeit des Messsystems. Diese konnten jedoch mittels eines Zweistrahlaufbaus in erster Näherung kompensiert werden, sodass Schallmessungen mit einer konstanten Systemempfindlichkeit erfolgen konnten. Es werden neben den aktuellen Forschungsergebnissen potentielle Einsatzfelder für MeoMs sowie der Einsatz von differentieller Schallmesstechnik diskutiert.
17:20	Analyse der Veränderungen von Schall und Schwingungen in einem mehrjährigen U-Bahn Betrieb Thomas Tietze, Hanno Töll, Thomas Hauser, Günther Achs [Abstract] In einer Zusammenarbeit mit den Wiener Linien werden seit Juni 2016 Dauermessanlagen zur Erfassung von Schwingungen und Luftschall aus dem U- Bahn Verkehr betrieben. Die Motivation für die Errichtung von 4 Luftschallmessstellen und 9 Messstellen zur Aufzeichnung der Schwingungsemissionen war die Untersuchung der Einflüsse von gummigefederten Radsätzen in Gegenüberstellung mit kostengünstigeren Monoblockrädern. Ziel war die Bestimmung etwaiger negativer Auswirkungen hinsichtlich Schall und Schwingungen. An außerhalb des Tunnels gelegenen Monitoringstellen wurden zusätzlich Wetterstationen betrieben, um Feuchtigkeit, Temperatur und Windgeschwindigkeit sowie Windrichtung während der Überfahrt zu erfassen. Aufgrund der Fülle an Messdaten können weitere statistische Auswertungen, wie z.B. das Schwingungsverhalten der Schiene aufgrund von Abnutzung sowie Veränderungen der Schallpegel aufgrund von Zugwartungen durchgeführt werden. Die Datensätze von täglich rund 2000 Zugsüberfahrten können weiters mit Luftfeuchtigkeit und Temperatur korreliert werden, um so eine differenzierte Betrachtung während unterschiedlicher Wetterkonstellationen zu geben.
17:40	Schallimmissionsmessungen an Windenergieanlagen mit einer akustischen Kamera zum Aufbau einer Geräuschdatenbank Sebastian Mellert, Dagmar Rokita, Friedrich Ueberle [Abstract] Auf der Suche nach bestimmten Geräuschen bieten unterschiedliche Geräuschdatenbanken Abhilfe. Vor allem alltägliche Geräusche und Situationen lassen sich in solchen Datenbanken wiederfinden. Andere Geräusche wie z.B. aus dem Bereich der Windenergie sind jedoch kaum vorhanden. Deshalb werden Geräusche von Windenergieanlagen (WEA) in der Praxis meistens künstlich erzeugt. Dahinter stehen komplexe Modelle, die die Realität zwar sehr gut nachahmen, aber nicht vollständig wiederspiegeln. Um diese Lücke an realen Aufnahmen von WEA zu schließen, werden im Forschungsprojekt X-Eptance Impulse unter anderem Schallimmissionsmessungen mit einer akustischen Kamera in unterschiedlichen Windparks durchgeführt. Aus den gewonnenen Rohdaten können neben den eigentlichen Geräuschen der WEA auch für die jeweiligen Anlagentypen spezifische Signaturen ermittelt werden. Bisher wurde eine erste Messkampagne für einen Anlagentyp in zwei Windparks durchgeführt. Die Analyse dieser Messungen haben zu ersten visuellen Indikatoren geführt, die in Anlehnung an den MPEG-7 Standard in eine Geräuschsignatur umgewandelt werden sollen. Dabei sind in die Gestaltung der Signatur auch Umgebungsbedingungen eingeflossen, die das Geräusch einer WEA mit beeinflussen. Die aktuell noch manuell durchgeführte Analyse der Daten soll zu einem späteren Zeitpunkt automatisch in einem Hadoop-Cluster vorgenommen werden. Dieser Cluster übernimmt dabei auch die Funktion der Datenbank.
18:00	Zum aktuellen Stand der Entwicklung primärer Schallleistungsquellen an der PTB Kevin Picker, Volker Wittstock [Abstract] Die Schallleistung einer Schallquelle lässt sich aus verschiedenen akustischen Messgrößen bestimmen, z.B. aus dem Schalldruck oder der Schallintensität. Jedoch werden diese Messgrößen von der Messumgebung oder dem verwendeten Messverfahren beeinflusst, weshalb die daraus bestimmte Schallleistung nicht als vom Schallfeld unabhängig bezeichnet werden kann. Es soll daher ein Standard zur Rückführung der Größe realisiert werden, mit dem die tatsächliche Schallleistung bestimmt werden kann. Dieser Standard wird als primäres Schallnormal oder primäre Schallquelle bezeichnet. Im Rahmen eines kooperativen Projektes des European Metrology Research Programs (EMRP) wurden bereits mehrere Modelle der primären Schallquelle entwickelt und untersucht. Diese Forschungen beinhalteten den Vergleich von nach dem Hüllfächenverfahren ermittelter Schallleistung mit der Schallleistung, die aus der Schallschnelle der Quellenoberfläche mittels Rayleigh-Integral ermittelt wurde. Die Messungen der Schallschnelle erfolgten dabei mit einem Laser- Scanning-Vibrometer. Obwohl die bisherigen Ergebnisse der PTB-Quellen vielversprechend waren, sollen weitere Modelle entwickelt und vermessen werden. Unter anderem sollen Schwächen der Vorgängermodelle eventuell verbessert und der Einfluss des Signal-Rausch- Abstandes während der Messungen auf beide Messgrößen näher untersucht werden. Für letzteres wurde ein neues Messverfahren mit zugehörigem Messprogramm realisiert, welches zusammen mit den Messergebnissen der neueren Modelle des primären Schalllleistungsnormals vorgeführt werden soll.

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E. Sarradj, TU Berlin, Fachgebiet Technische Akustik

8:40	Einsatz von FPGA und SoC Technologien für Akustisch Instrumentierte Eissonden Dmitry Eliseev, Dirk Heinen, Peter Linder, Lars Steffen Weinstock, Stefan Wickmann, Simon Zierke [Abstract] In dem Vortrag wird die Verwendung von FPGA und SoC Technologien für die Realisierung von Datensystemen akustisch instrumentierter Eissonden betrachtet. Die im Vortrag diskutierten Datensystemen verwenden die Xilinx-Spartan-6 FPGAs sowie Xilinx-Zynq SoCs. Die Verwendung der FPGA- und SoC Technologien ermöglicht bei einem kompakten Aufbau parallele Datenerfassung von mehreren akustischen Sensorkanälen sowie das Synchronisationsverfahren und den Umgang mit weiterer Sondensensorik. Im Vortrag werden die folgenden Themen diskutiert: Architektur der Datensystemen, Verteilung der Aufgaben zwischen Processorkernen und programmierbarer Logik, Einsatz von Embedded Linux und Entwicklung der dafür benötigten Linux-Kernel Module. Die betrachteten Schmelzsonden werden im Rahmen des vom BMWi geförderten EnEx Initiative des DLR Raumfahrtmanagements entwickelt. Die entwickelten Navigationstechnologien werden für eine zukünftige Raumfahrtmission zum Saturn Mond ”Enceladus” verwendet.
9:00	Akustische Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften künstlich gealterter Polymere Manuel Webersen, Matthias Hüttner, Fabian Woitschek, Elmar Moritzer, Bernd Henning [Abstract] Präzise Kenntnis der mechanischen Eigenschaften von polymeren Werkstoffen hat sowohl für die Konstruktion als auch für die Bewertung der Betriebssicherheit und Restlebensdauer mechanischer Komponenten in Leichtbauanwendungen eine große Bedeutung. Zur Prädiktion bzw. messtechnischen Bestimmung werden dabei traditionell Verfahren wie die mechanische Zugprüfung eingesetzt, bei denen der Prüfling exemplarisch zerstört wird. Im Fachgebiet Elektrische Messtechnik werden alternative Verfahren zur zerstörungsfreien Materialcharakterisierung auf Basis von Ultraschall entwickelt. Für diesen Beitrag kommen zwei verschiedene Verfahren zum Einsatz, die die Materialabhängigkeit der dispersiven Eigenschaften akustischer Wellenleiter ausnutzen. Es können einerseits plattenförmige und andererseits hohlzylindrische Proben untersucht werden. Dabei wird ein Simulationsmodell mit der jeweiligen Geometrie angesetzt, dessen mechanische Materialparameter iterativ variiert werden, bis das Modellverhalten die realen Messdaten möglichst gut abbildet (inverses Messverfahren). Vorgestellt werden die so ermittelten Ergebnisse einer Untersuchungsreihe, in der unterschiedliche Materialien (Polyamid 6, Polypropylen) über Zeiträume von bis zu 3000 Stunden hydrothermisch gealtert wurden. Auf diese Weise kann gezeigt werden, dass selbst geringe Unterschiede im mechanischen Verhalten der Proben aufgrund der hohen Empfindlichkeit der Messverfahren erfasst werden können. Gleichzeitig modelliert diese Untersuchung eine Langzeitüberwachung von Bauteilen, die zum Beispiel Witterungseinflüssen ausgesetzt sind. Die akustisch bestimmten mechanischen Materialparameter werden außerdem mit den Ergebnissen klassischer (zerstörender) Messverfahren verglichen.
9:20	Messung von richtungsabhängigen Materialkennwerten in Transmissionsrohren Daniel Sgrieß, Volker Wittstock [Abstract] Ziel eines vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft über die Fachagentur nachwachsende Rohstoffe geförderten Verbundprojekts ist es, die Anwendbarkeit von Dämmstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen zu verbessern. Im Rahmen dieses Projekts wurden an der PTB zwei neue Transmissionsrohre nach ASTM E 2611-09 aufgebaut, die eine Messung der akustischen Kenngrößen, z.B. komplexe Wellenzahl und Impedanz, im Frequenzbereich zwischen 50 Hz und 7 kHz ermöglichen. Die Rohre besitzen einen quadratischen Querschnitt, so dass würfelförmige Materialproben in insgesamt 24 verschiedenen Ausrichtungen eingebaut werden können. Außerdem ist auch eine Messanordnung als Kundt’sches Rohr nach ISO 10534-2 möglich, so dass nach unterschiedlichen Methoden gemessene Absorptionsgrade und Impedanzen verglichen werden können. Im Beitrag wird auf die Konstruktion der Messrohre und die Ergebnisse von Testmessungen eingegangen. Zudem werden Messergebnisse für verschiedene Probenausrichtungen sowie für Schüttungen vorgestellt.
10:00	Schwingungsbasierte Nanogeneratoren mit Parallel-Tunnel-Ferroelektreten Perceval Pondrom, Xiaoqing Zhang, Gerhard M. Sessler, Ximing Ma, Mario Kupnik [Abstract] Im vorliegenden Beitrag werden Ferroelektret-Nanogeneratoren (FENG) vorgestellt. FENG lassen sich in die Kategorie der Piezoelektret-Energy-Harvester einordnen. Die in FENG verwendeten Parallel-Tunnel-Ferroelektrete (oder -Piezoelektrete) bestehen aus Sandwichstrukturen aus Fluoropolymerfolien und weisen im Unterschied zu Ferroelektreten aus zellularem Polypropylen einen starken transversalen Piezoeffekt auf. Piezoelektrische Spannungskonstanten g31 im Bereich von 3 Vm/N wurden gemessen, die im Vergleich zu den herkömmlichen piezoelektrischen Materialien PZT oder PVDF sehr hohe Werte darstellen. Die hohe Flexibilität, die geringe Masse und die kleinen Abmessungen von Parallel-Tunnel-Ferroelektreten ermöglichen ihren Einsatz als Nano- und Mikrosensoren oder Nanogeneratoren. Die im vorliegenden Beitrag vorgestellten FENG bestehen jeweils aus einem länglichen Piezoelektretstreifen, der an beiden Enden einer U-förmigen Halterung eingespannt ist und in dessen Mitte eine seismische Masse befestigt ist. Bei einer Beschleunigung von 1 g (g = 9,81 m/s2) und einer seismischen Masse von 0,3 g wird eine Leistung von 108 µW bei einer Resonanzfrequenz von 57 Hz generiert. Wenn man die geringe seismische Masse betrachtet, übertrifft dies deutlich die in der Literatur mit Piezoelektret-Energy-Harvestern zuvor vorgestellten Ergebnisse und ist vergleichbar mit den besten Ergebnissen mit gängigen piezoelektrischen Energy-Harvestern. Die Untersuchung von alternativen Anordnungen lässt eine weitere Verbesserung der generierten Leistung erwarten.
10:20	Measurement of the Four Pole Matrix of a Sample in a Transmission Tube Rene Boonen [Abstract] A transmission tube has been developed to measure the four pole matrix of a sample of absorbing material. The electrical analogy of a sample in a transmission tube can be considered as a T-equivalent circuit of three impedances, two in series and one in parallel. As consequence, three measurements with three different closing impedances needs to be carried out. From these measurements, a set of equations will result from which the three impedances of the T-equivalent circuit can be determined in real and imaginary parts in terms of frequency. Once these impedances are known, any four pole matrix, such as the transfer or the scattering matrix, of the sample can be set up. The method has been validated by measurements of several sample combinations in the impedance tube. A good agreement has been established between transmission tube and impedance tube measurements in a range of 40Hz-4kHz.
10:40	Further considerations on theoretical applications on the sound power substitution method Spyros Brezas, Martin Schmelzer, Volker Wittstock [Abstract] The characterization of sound sources is based on their emission and is quantified by sound power. In broadband analysis the sound power frequency range is limited to frequencies between 50 Hz and 20 kHz, at most. The traceability for the sound power in free- field conditions is suggested as the tool to extend the usable frequency range in sound power measurements. A previous study presented the influential factors of the theoretical implementation of the substitution method, which is a key component for traceability. Further analysis is discussed in the present study. After optimizing the computational needs for the calculations, the substitution method was applied to various configurations. Different source orders were taken into consideration. The sources were positioned in different geometries of different impedances and the substitution was performed in order to project realistic sound power measurements.
11:00	Parametrische Verteilungsmodellierung von Stichproben diskontinuierlicher Schallmesswerte Alois Heiß [Abstract] Oft liegt die Verteilung von Schallmess- oder Kennwerten als Kollektiv von diskreten Einzelwerten vor. Für deren weitere Verarbeitung kann es jedoch zweckmäßig sein, diese Einzelmesswerte durch eine kontinuierliche Summenhäufigkeitsfunktion zu interpolieren, etwa um zwischenliegende Perzentilwerte zu bestimmen oder prognostisch die Summenhäufigkeit (SH) simultan überlagerter Geräusche dazustellen. Diese Interpolation kann zwar grundsätzlich auch mit den gängigen Verteilungstypen, wie etwa der Normalverteilung versucht werden. Der Nachteil dabei ist, dass damit ein reales Messergebnis in der Regel nur näherungsweise dokumentiert werden kann. Dieser Mangel lässt sich vermeiden, indem dem parametrischen Modell der SH ein arttypisch monoton ansteigender und die Messpunkte enthaltender Verlauf zugrunde gelegt wird. Dies ist durch eine Exponentialfunktion möglich, mit einer Funktion des Merkmalswertes, z. B. Schalldruckpegel, ausschließlich im Exponenten. Dort steht ein Polynom, dessen Grad gleich dem Stichprobenumfang ist, mit genau so vielen, zunächst unbekannten Koeffizienten. Davon ausgehend lässt sich ein lineares Gleichungssystem zur Bestimmung der Polynomkoeffizienten erstellen. Nach der Lösung des linearen Gleichungssystems werden zum Abschluss des Modellierungsprozesses die Koeffizienten in den Polynom-Ansatz mit kontinuierlich verlaufenden Merkmalsvariablen eingesetzt. Damit sind der Überschreitungsanteil bzw. die Summenhäufigkeit und auch die Verteilungsdichtefunktion als kontinuierlich verlaufende Funktionen bestimmt. Im Vortrag wird der dem Verfahren zugrunde liegende Algorithmus vorgestellt und beispielhaft seine Anwendung gezeigt.
11:20	Uncertainty of sound absorption measurement in reverberation rooms: Practical absorption coefficient and single number value according to EN 1793-1 Volker Wittstock [Abstract] Die Lebensqualität in Räumen wird wesentlich durch eine angemessene Akustik beeinflusst. Entsprechende raumakustische Planungen erfordern als Eingangsgröße u.a. die Schallabsorption der Raumbegrenzungsflächen und der Einrichtungsgegenstände, wozu üblicherweise Messwerte aus Hallräumen herangezogen werden. Damit kommt der gemessenen Schallabsorption eine erhebliche Bedeutung bei der Vermarktung entsprechender Produkte zu. Zum Vergleich von Produkten ist es erforderlich, der gemessenen Schallabsorption eine Unsicherheit beizumessen. Dazu sollen in einer zukünftigen DIN EN ISO 12999-2 realistische Schätzwerte für die Messunsicherheiten angegeben werden, die auf Ringversuchen beruhen. Im Vortrag wird auf die zugrundeliegende Datenbasis eingegangen, und es werden die ermittelten Vergleichs- und Wiederholstandardabweichungen für den Absorptionsgrad in Terzen und für den bewerteten Absorptionsgrad vorgestellt. Außerdem wird gezeigt, wie auch für die äquivalente Absorptionsfläche eine Unsicherheit realistisch abgeschätzt werden kann.

Organisation:

F. Zotter, Kunstuniversität Graz, Inst. f. Elektronische Musik u. Akustik M. Kob, Hochschule für Musik Detmold

17:00	Bestimmung der Abstrahlcharakteristik von Musikinstrumenten anhand von Frequenzkurvenmessungen Christoph Gilbert, Gunter Ziegenhals [Abstract] Im IfM werden Frequenzkurvenmessungen an Streich- und Zupfinstrumenten typischerweise in situ und mit drei im reflexionsfreien Raum um das Instrument herum angeordneten Mikrofonen durchgeführt. Erhöht man die Anzahl der Mikrofone auf der um den Aufpunkt am Instrument gedachten Kugel von 1 m Radius auf bis zu 15 und führt die Messung bei reproduzierbarer Anregung mit zwei Orientierungen des Instrumentes zur Mikrofonanordnung durch, so erhält man Informationen zur Richtcharakteristik für 29 Messpunkte im Raum. Diskutiert werden neben den Ergebnissen derartiger Messungen für Zupf- und Streichinstrumente auch Untersuchungen an Holz- und Blechblasinstrumenten. Der Schwerpunkt liegt auf der Auswertung. Diese ist neben der üblichen Betrachtung von Frequenzbändern auch hinsichtlich der Frequenzen typischer Moden der Instrumente bzw. einzelner Töne sinnvoll. Welche Effekte dabei zu beobachten sind, soll im Vortrag thematisiert werden.
17:20	Musical instruments as sound sources with time-variant directivity David Ackermann, Fabian Brinkmann, Stefan Weinzierl [Abstract] Akustische Musikinstrumente weisen, anders als technische Schallquellen, eine dynamische Richtwirkung auf. Diese variiert nicht nur mit der Bewegung von Musikerinnen und Musikern während einer musikalischen Darbietung, sondern auch mit dem gespielten Ton, durch den unterschiedliche Schwingungsmuster angeregt bzw. unterschiedliche schallabstrahlende Teile des Instruments wirksam werden. Der vorliegende Beitrag bestimmt die Tonhöhen-bedingten Modulationen des Instrumentenklangs sowohl im Freifeld wie in nachhallbehafteter Umgebung auf der Grundlage einer Messung der Richtcharakteristik für alle wichtigen Orchesterinstrumente und für den gesamten spielbaren Tonumfang. Als Maße für die Stärke der Veränderung wird die Bandbreite spektraler Fluktuationen und die durch die Modulation der Richtcharakteristik bedingte Änderung raumakustischer Parameter nach ISO 3382 verwendet. Somit zeigt die Analyse, wie groß der Fehler ist, wenn man das dynamische Verhalten durch eine statische Richtcharakteristik ersetzt. Gleichzeitig wird ein Weg aufgezeigt, wie man das zeit-variante Verhalten durch eine geeignete Parametrisierung im spatially oriented format for acoustics (SOFA) in raumakustischen Simulationen berücksichtigen kann.
17:40	Real-Time Calculation of Frequency-Dependent Directivity Indexes in Singing Manuel Brandner, Alois Sontacchi, Matthias Frank [Abstract] Directivity of speech and singing is primarily determined by the physiology of a person and therefore by the head size, torso dimensions and posture. Previous works have concluded that in singing only the intentional spectral (due to the singer’s formant) defines the directionality of a singing in an room acoustical sense. Nevertheless, our work has investigated the singing technique of a classical singer while singing at steady pitch for one specific vowel which is in contrast to average over several words. This paper shows the results of a real time analysis of 64-channel recordings made with a spherical microphone setup to identify the variations in directivity in singing due the change of the singing technique. We calculate the directivity indexes in real-time evaluated at the fundamental frequency and its harmonics to gain robust information. The short-term data is then compared to results calculated from long-term averaged spectra.
18:00	Perceptual Evaluation of Spatial Resolution in Directivity Patterns Matthias Frank, Manuel Brandner [Abstract] The perceptual evaluation of differences in measured directivity of sound sources in regard to spatial resolution is still an on-going research. Although high-resolution measurement setups and data exist, less expensive measurements with lower resolution and lower number of microphones may already ensure plausible perceptual reproduction in a virtual environment. It is yet not clear how detailed the directivity information has to be captured and reproduced for plausible playback. This paper approaches the question by a listening experiment in a virtual environment with generic directivity patterns. The experiment compares different spatial resolutions (spherical harmonic orders) of the directivity patterns for various virtual listening positions and source signals. The virtual environment employs a higher-order image source model and binaural, dynamic Ambisonic playback.

Sitzungsleitung:

T. Dau, Hearing Systems Group, Technical University of Denmark B. Epp, Hearing Systems Group, Technical University of Denmark J. Hots, Otto-von-Guericke-Univ. Magdeburg, Abt. f. Experim. Audiologie

14:20	Modeling Loudness Perception in Electrical Hearing with a Phenomenological Auditory Nerve Model Niklas Löcherer, Bernhard Seeber [Abstract] The development of new coding strategies for electrical stimulation in cochlear implants (CI) motivates the demand for models of stimulated auditory nerve fibers (ANF), which can be fitted to individual subjects. With the intention of predicting patients’ loudness percepts for biphasic pulse trains, a phenomenological ANF model based on a stochastic leaky integrator approach (Takanen and Seeber, 2017), which takes into account a variety of temporal (refractoriness, rate adaptation, accommodation, facilitation) and spatial (spread of excitation) response properties of the neurons, was combined with a widely accepted loudness model for electrical stimulation (McKay et. al., 2001). The latter considers both temporal and spatial loudness summation effects and takes the neuronal response spread over the whole cochlea as input. It was adapted to incorporate the stochastically fluctuating output of the leaky integration and includes a definition of loudness threshold and maximum comfortable level (MCL) based on the firing probability width along the electrode array. In past work at AIP the ANF model was fitted to individual patients using measurements of the electrically evoked compound action potential (ECAP). The present work extends the approach to reproduce psychophysical loudness data, individual loudness growth and effects on loudness of stimulation rate and phase duration.
14:40	Simulation and Measurement of the Pressure at the Eardrum Emitted by Hearing Aids in Auditory Canals Occluded with Custom Ear Molds Felix Gassenmeyer, Hendrik Husstedt, Manfred Kaltenbacher [Abstract] The acoustical load when wearing a hearing aid, mainly determined by the geometry of the auditory meatus and the reflection properties of the tympanic membrane and middle ear, is individual and apriori unknown. Hence, the sound pressure emitted by the hearing aid varies when the same device with the same setting is applied to different subjects. Usually the effective pressure is determined by real ear measurements. Alternatively, coupled Finite Element Simulations of the sound field in occluded auditory canals and the acoustic/mechanical transmission to the middle ear have been previously presented for a parametric model of the auditory meatus. In this talk, the findings for the generic model are used to simulate the pressure at the eardrum for real ear geometries occluded by custom ear molds. Finally, the results are compared to measurements.
15:00	Towards Predictions of Individual Benefits with Real Hearing Aids David Hülsmeier, Anna Warzybok, Birger Kollmeier, Marc René Schädler [Abstract] Accurate individual predictions of the benefit of hearing aids could be employed for a faster systematic development and better initial fitting of hearing aids. The Framework for Auditory Discrimination Experiments (FADE) was shown to accurately predict the speech reception thresholds (SRT) of hearing-impaired listeners and the benefit of several binaural noise reduction algorithms. However, several hours of processed signals were required for each predicted outcome which seem obstructive for predictions with physical hearing aids. Therefore, the framework was optimized to decrease required amount of realtime-data keeping the predictive power of FADE. Thus, an adaptive search paradigm across training and testing signal-to-noise ratios contrary to the original approach was implemented. As a result, this quick approach requires about 45 minutes of data for the prediction of the outcome of the matrix sentence test in an aided condition. The average difference in the predicted SRTs across a fluctuating masker was about 1 dB, i.e., within the empirical accuracy. The approach was evaluated with the open Master Hearing Aid with different hearing aid algorithms and different degrees of hearing loss. It showed SRTs similar to simulations with the original FADE approach. Ultimately, individual predictions for real (own) devices with recorded data are planned
15:20	Effect of switch onset cues and visual distractors when listening with gaze and head controlled simulated beamformers Lubos Hladek, Bernd Porr, Thomas Lunner, Graham Naylor [Abstract] Integrating gaze-controlled highly-directional beamformers into hearing aids could enhance the listening experience of hearing impaired in noisy environments. In conversations, people can usually reorient their gaze to the new speaker faster and more conveniently than reorienting the head. In this experiment, listeners with various levels of hearing impairment listened to a two-talker conversation using a simulated gaze- (GAZE) or head-controlled (HEAD) beamformer. Targets were presented every 1.5 seconds either from 30∘ left or 30∘ right. Targets consisted of spoken digits in diffuse speech-shaped background noise and a static picture of a face. The target direction switched pseudo-randomly after 2-5 presentations, and the upcoming switch was pre-empted by a visual cue 0 ms, 500 ms, or 1000 ms before the switch. The visual scene was either empty or with visual distractors which were silent speaking faces in the frontal field of the participant. The pre-emptive visual cues improved speech perception in the GAZE relative to HEAD condition during the target switching. The visual distractors had little or no effect on speech intelligibility. These results suggest that gaze-controlled beamformers could be a viable way of enhancing listening in conversation in noisy environments. [Supported by the Oticon Foundation, MRC (MR/S003576/1), CSO (Scottish Government)].
16:00	Gaze-based attention tracking for hearing aids Hendrik Kayser, Giso Grimm, Volker Hohmann [Abstract] Hearing aid users potentially benefit from highly directional spatial signal processing techniques and the decomposition of sounds into acoustic source objects. However, the successful application of these methods can only be achieved when knowledge of the user’s listening preferences is available. Hence, identification of sound sources that are attended by the user in a multi-source scenario is essential. In the present approach a user’s gaze behavior is used to estimate attention towards objects in an audio-visual scene: Eye gaze direction is derived via electrooculography and head orientation is measured by a gyroscope to identify the attended objects from an acoustic mixture of sources. Objects are derived via acoustic scene analysis delivering estimates of the spatio-temporal distribution of source positions from binaural hearing device input signals; followed by an object tracking approach. Combined with the gaze-based measure of attention acoustic objects of interest are enhanced or, alternatively, unattended objects are attenuated. The performance was estimated based on gaze data recorded in a conversation-like situation. First results with simulated spatial filtering show a potential SNR benefit up to 7dB. The algorithm was implemented with different open-source software tools that enable low-latency signal processing and rendering of virtual audio-visual environments in real time.
16:20	Masking and place-specificity of auditory steady-state responses (ASSR) Bastian Epp, Gerard Encina Llamas [Abstract] Auditory steady-state responses (ASSRs) are used to test auditory function in non-responding listeners, mostly applied to estimate hearing threshold. Recently it has been suggested to use ASSR to quantify auditory processing at supra-threshold levels and as a candidate to investigate noise-induced damage of the auditory nerve (AN) fiber synapses. One main assumption when using ASSRs to estimate hearing threshold is that the tested neural population is the same as the population tested with an audiogram. When using ASSRs at higher levels, it is often anticipated that a masking noise will ensure this place-specificity. The current study tested these assumptions using a computational model of the AN. The effects of level and of different types of masking on the ASSR was tested, with a focus on identifying the AN fiber population that contributes most to the observed electrophysiological response. The results show that a) neural populations with a characteristic tuning remote from the frequency of the stimulus in quiet contribute heavily to the observed ASSR response, and b) masking noises have a different effect on the different types of AN fibers and do not mask off-frequency contributions at sound pressure levels that are plausible for behavioural experiments.

Organisation:

S. Weinzierl, TU Berlin, FG Audiokommunikation J. Peissig, Leibniz Universität Hannover, Institut für Kommunikationstechnik

14:00	Sound localization using hearing device HRTFs Florian Denk, Stephan D. Ewert, Birger Kollmeier [Abstract] Limited abilities to localize sound sources and other reduced spatial hearing capabilities remain a largely unsolved issue in hearing devices like as hearing aids or hear-through headphones. There, the principal limitation is the acoustic directional information (characterized by the HRTF) that is captured at the microphone of the device. While previous studies showed that localization abilities are impaired when listening through hearing devices, effects of the biased HRTF at the device microphone in isolation have only been studied objectively by means of auditory models [Denk et al., 2018 JASA]. We here present subjective results assessing the impact of the (biased) HRTF on sound localization with normal-hearing subjects. To this end, virtual stimuli were presented over headphones after convolution with HRTFs that were measured several different hearing devices and microphone positions in the individual subjects’ ears. We also assess the effects of delay between a direct sound component and the device output, a limited signal bandwidth, as well and the importance of individually measured HRTFs for achieving valid evaluation results.
14:20	The Relative Influence of Reverberation at the Contralateral versus Ipsilateral Ear on Perceived Externalization of a Lateral Sound Source Song Li, Roman Schlieper, Stephan Preihs, Jürgen Peissig [Abstract] Reverberation is important to perceived externalization of headphone-reproduced virtual sound sources, especially the early reflection part. The result of a previous experiment demonstrated that the degree of externalization decreased substantially by reducing the amount of reverberation at the contralateral ear. In contrast, the perceived externalization changed slightly by removing the reverberation part in the ipsilateral ear signal. In that study, a one-second-long white noise was used as the stimulus, and the simulated virtual sound source was located at a distance of 1.7 m for an azimuth angle of 45∘. However, it is still unknown whether or not this effect depends on the type of stimuli and sound-source distances, and how this effect changes as a source moves from lateral to frontal incidence angles. For these purposes, non-individual binaural room impulse responses (BRIRs) were measured for different azimuth angles and distances in a listening room. The amount of reverberation was reduced in BRIRs of either the contralateral or the ipsilateral ear. Such modified BRIRs were convolved with different stimuli, and subjects rated the degree of externalization of the binaurally rendered signals presented over headphones. The results are discussed in the present study.
14:40	Loudness differences between different reproduction techniques Michael Kohnen, Michael Vorländer [Abstract] Virtual acoustics and especially acoustic augmented reality do need acoustic calibrated outputs to match the expectations of the user. Furthermore, they need to provide a physical realism when used to investigate the influence of sound on the human being and behavior. Though in theory each reproduction method can be assumed to reproduce a perfect representation of the intended virtual source or field they each suffer from uncertainties or non-ideal elements in the reproduction chain. Measuring these influences cannot provide a sufficient perceptual evaluation. Consequently, a listening test was conducted to match different reproduction techniques (CTC, VBAP, HOA) to each other in terms of loudness.
15:00	Vorhersage der wahrgenommenen Okklusion auf Basis der gemessenen akustischen Impedanz von Kopfhörern Roman Schlieper, Song Li, Stephan Preihs, Jürgen Peissig [Abstract] Die ”Offenheit” eines Kopfhörers wird oftmals definiert als akustische Impedanz eines Kopfhörers die auf den Gehörgang wirkt und kann mittels verschiedener Verfahren erfasst und analytisch bewertet werden. Geschlossene Kopfhörer weisen meist eine höhere akustische Impedanz auf als offene Kopfhörer. Eine erhöhte akustische Impedanz eines Kopfhörers resultiert in einem erhöhten Schalldruckpegel in den tiefen Frequenzen beim Sprechen. Durch diese Erhöhung, die als Okklusionseffekt bekannt ist, wird die eigene Sprache als sehr dröhnend und unnatürlich wahrgenommen. Dieser Beitrag untersucht, ob die wahrgenommene Okklusion beim Sprechen während des Tragens eines Kopfhörers aus der akustischen Impedanz abgeleitet werden kann. Hierfür wurden die akustischen Impedanzen verschiedener Kopfhörer mit einem Impedanzmessrohr ermittelt und nach ihrer Offenheit geordnet. In einem anschließenden informellen Hörversuch sollten die Probanden die wahrgenommene Okklusion, die von den Kopfhörern verursacht wird, bewerten. Der vorliegende Beitrag vergleicht die objektiv und subjektiv ermittelten Ergebnisse miteinander.
15:20	Technical Requirements for a Personalized Auditory Reality Karlheinz Brandenburg, Estefanía Cano, Florian Klein, Thomas Köllmer, Hanna Lukashevich, Annika Neidhardt, Johannes Nowak, Ulrike Sloma, Stephan Werner [Abstract] At DAGA 2018, we introduced the concept of a Personalized Auditory Reality (PARty), a new research field that investigates methods for manipulation of acoustic surroundings. Within such an auditory reality, users would be able to freely move around, modify their acoustic scene by enhancing relevant sounds, suppressing irrelevant ones, or adding new ones. The perceived acoustic environment will follow the paradigm of augmented and mixed realities where sounds from actual surroundings are edited and combined with added sound sources. In order to accomplish the main tasks of PARty via a wearable device, a number of requirements need to be met. This contribution outlines necessary characteristics of both hardware and software components. We see, among others, the following questions: Which existing components and systems can be used? How do we measure the quality of prototypes? What computing power is available? A closer look is taken for some of the key components of a PARty system: Decomposing a real-world acoustic scene with the help of a small microphone array, real-time object classification and integration of virtual sound sources in the actual environment.
16:40	Subject movement during the measurement of head-related transfer functions Saskia Wepner, Jan-Gerrit Richter, Janina Fels [Abstract] In recent years, the need for individually measured head-related transfer functions (HRTFs) has increased steadily. To fulfil this need, current research offers various approaches to develop less time-consuming alternatives to prior measurement methods. As measurement inaccuracies due to subject movement may influence the quality of the acquired HRTFs, best possible conditions are desirable as well as a detailed knowledge of uncertainties occurring during the measurement. In this paper, it is explored how and to what extent subjects move during the measurement procedure. All measurements were conducted with a fast measurement set-up constructed at the Institute of Technical Acoustics, RWTH Aachen University. Four different types of measurement are compared in order to examine which one results in least movement. Three set-ups comprise one measurement with a sitting subject, another one with a standing rotated subject and a last one with a standing, not-rotated subject with the measurement arc rotating around the subject. The last set-up contains a real-time feedback system that allows the subject to perform a correction of position and orientation. The experiment revealed that most movement occurred with the subject’s orientation. Position inaccuracies have only negligible influence. With the visual feedback, all movements could be restricted within small constraints.
17:00	Wellenfeldsynthese für den Einsatz in Augmented Acoustic Reality-Umgebungen Dieter Leckschat, Christian Epe, Kerstin Fuhrmann [Abstract] In diesem Beitrag wird die Konzeption und eine Implementierung eines Systems für die akustische Wellenfeldsynthese (WFS) vorgestellt. Im Gegensatz zu ”großen” Systemen mit sehr vielen Lautsprecherkanälen wurde hier eine individuelle, auf eine Person zugeschnittene Lösung konstruiert. Es werden dabei kopfbezogene Signale über fokussierte Quellen wiedergegeben. Da sich die Lautsprecheranordnung zum Beispiel seitlich in etwa einem Meter Abstand zum Hörer befindet, bleibt das Sichtfeld frei, so dass sich eine Mixtur aus einer realen akustischen Szene und technisch hinzugefügten akustischen Elementen erreichen lässt.
17:20	The Effect of Loudspeaker Radiation Properties on Acoustic Crosstalk Cancelation Using a Linear Loudspeaker Array Jens Ahrens [Abstract] Acoustic crosstalk cancelation refers to the process of driving a set of loudspeakers such that the produced total sound field illuminates one ear of a listener and cancels out on the other ear. This allows for imposing binaural localization cues on the signals by means of head-related transfer functions and thereby make the listeners localize sound sources from directions where there are no loudspeakers. We previously proposed a system that uses a linear array of loudspeakers and superdirective beamforming to perform listener-position-adaptive crosstalk cancelation. The original beamformer employed a point source model for the loudspeakers. We show in this contribution that the actual loudspeaker radiation departs significantly from that of the point source model with respect to the directional dependency as well as with respect to distance attenuation in the domain of interest. We demonstrate that the measured channel separation between left and right ear increases significantly when the actual loudspeaker radiation properties are modeled in the beamformer design.
17:40	DrumEverywhere - Ein augmented reality drumkit mit Pure Data Sebastian Merchel, Andreas Peetz, Silvio Ankermann, Vincent Ridder, M. Ercan Altinsoy [Abstract] Dieser Beitrag diskutiert das Konzept und die Implementierung eines Pure Data Patches zur Erstellung eines AR-Schlagzeugs. Als Schlagfläche soll dabei ein beliebiges reelles Objekt dienen, z.B. eine Tischplatte, ein Kleiderständer oder eine Teekanne. Mit Hilfe eines Sensors (z.B. eines Piezos) wird ein Vibrationssignal am Objekt gemessen. Aus diesem sollen mit geringer Latenz durch Merkmalsextraktion und -klassifikation verschiedene Anschlagsarten und/oder -positionen erkannt werden. Diesen können dann beliebige Klänge zugeordnet und über Kopfhörer oder Lautsprecher wiedergegeben werden. So lässt sich jeder physikalische Gegenstand in ein perkussives Musikinstrument verwandeln. Im Rahmen des Projektes wurde ein Prototyp entwickelt und getestet. Die Software gliedert sich im Wesentlichen in drei Abschnitte: die Anschlagserkennung, die Klassifizierung und die Berechnung der Anschlagsdynamik. Die entstandenen Patches werden unter einer Copyleft-Lizenz zusammen mit einer kurzen Dokumentation veröffentlicht, sodass sie von Interessierten ausprobiert und weiterentwickelt werden können.
18:00	Real-time building acoustics noise auralization and evaluation of human cognitive performance in virtual reality Muhammad Imran, Anne Heimes, Michael Vorländer [Abstract] There is a concern about steadily growing annoyance due to noise in private and commercial work offices that leads towards reduced power of concentration during mental work and losses of working performance. This paper describes a method to assess the influence of noise disturbances on human cognitive performance in buildings in compliance with standardized data formats of sound insulation and building structure geometries, which are caused by the building materials and constructions. An interface is established between real-time auralization of buildings in virtual reality and evaluation of human working performance under different conditions. In this context, a real-time building acoustic auralization framework in 3D audio-visual technology is developed to introduce more realism and contextual features into psychoacoustic experiments, which help to better analyse and interpret the noise impact in building situations depending on the actual activity such as working and learning. Psychoacoustic experiments are performed by presenting a virtual building scenario to the user by Head Mounted Devices. Initial results of noise effects on human performance are presented in an ecologically valid way.

Organisation:

S. Weinzierl, TU Berlin, FG Audiokommunikation J. Peissig, Leibniz Universität Hannover, Institut für Kommunikationstechnik

15:40

Using object-based 3D audio in cruise ship entertainment Christoph Sladeczek, Mario Seideneck, Josua Hagedorn, Tobias Clauß, Tobias Gehlhaar, Sandra Brix [Abstract] In the competition for passengers, the cruise industry must offer exceptional entertainment experiences. The limited space of a cruise ship means that areas are used for different applications. The multi-functional room ”Schaubühne” on the new TUI cruise liner ”Mein Schiff 1” provides passengers with entertainment programmes ranging from boulevard theatre, comedy and magic shows to lectures, concerts and film screenings. Accordingly, an audio system must meet all these different requirements. The technology used - which is called SpatialSound Wave - offers various presets for extending the reverberation time by means of regenerative room simulation to optimally adjust the room acoustics. In addition, the technology also allows actors to move in space and amplify them in the correct direction through the use of audio objects. The system offers a flexible integration off different media gear to switch easily between the different use cases. The poster describes the technical implementation of an object-based audio system which can be used for 3D sound (re)production as well as for acoustic sound enhancement.

15:42

Comparing the Directivity of a Mouth Simulator and a Simple Physical Model Georg Fischer, Christian Schneiderwind, Annika Neidhardt [Abstract] For increasing refinement of virtual acoustic environments, a detailed modelling of source directivities is desired. To include human speech in virtual scenarios it is of interest to create appropriate representations of a mouth as a sound source. Physical mouth simulators are available to test telecommunications devices. However, their directivity is invariant and may not represent the directivity of a human mouth accurately. In order to gain flexibility a customizable parametric model has to be employed. As a starting point a simple physical model is considered. In this paper the physical properties of this simple model are compared with that of a mouth simulator.

Sitzungsleitung:

B. Zeitler, Hochschule für Technik Stuttgart H. Bietz, Physikalisch-Technische Bundesanstalt

14:00	Use of ISO 717 low-frequency sound insulation descriptors in acoustic regulations and recommendations for housing in Europe Birgit Rasmussen [Abstract] Most countries in Europe have acoustic regulations for housing, including airborne and impact sound insulation requirements expressed using ISO 717 descriptors. Most requirements use the default frequency range starting from 100 Hz. However, in some of the Nordic countries low-frequency (LF) spectrum adaptation terms 50-80 Hz are included in the regulations and in others recommended. In addition to regulations, national acoustic classification schemes for housing exist in more than ten countries in Europe. The schemes specify a number of quality classes, reflecting different levels of acoustic protection, and include class criteria concerning several acoustic performance areas like in regulations. For the airborne and impact sound insulation criteria in the classification schemes, all five Nordic countries as well as Lithuania and Austria use LF descriptors in the upper classes, but other countries do not. When a high acoustic protection is requested by a builder, one of the upper classes could be recommended as design basis, and use of LF descriptors or not will depend on which national acoustic classification scheme is referred to. The paper will summarize the specific descriptors and limit values for low-frequency descriptors applied in regulations and recommendations for housing, including the higher classes in acoustic classification schemes.
14:20	IGN und Wasserarmaturen im akustischen Vergleich Bernd Kaltbeitzel, Sinja Schmid, Sven Öhler, Lutz Weber [Abstract] Nach DIN 4109:1989, Ziffer 7.3 konnte die akustische Eignung von Wasserarmaturen nach der Beziehung Lap ≤ 72 dB - LIGN nachgewiesen werden, wobei LIGN den am Bau mit dem Installationsgeräuschnormal (IGN) gemessenen Installations-Schallpegel und Lap den nach DIN EN ISO 3822 im Prüfstand ermittelten Armaturengeräuschpegel bezeichnen. Die obige Beziehung ist in der neuen DIN 4109 nicht mehr enthalten, wird aber in der Praxis noch immer verwendet. Grundlegend ist die Beziehung korrekt, wenn Armatur und IGN das gleiche Geräuschspektrum aufweisen. Weichen die Spektren hingegen voneinander ab, so sind - abhängig davon, wie stark sich die Übertragungswege im Prüfstand und am Bau unterscheiden - mehr oder weniger große Unterschiede zu erwarten. Im Rahmen einer BSc-Thesis wurde untersucht, wie groß diese Unterschiede für übliche Armaturen und Bauten ausfallen können. Hierzu wurden Messungen in verschiedenen Prüfständen des Fraunhofer IBP in Stuttgart durchgeführt. Dies umfasste Vergleichsmessungen zwischen dem IGN und verschiedenen Armaturen im Prüfstand nach DIN EN ISO 3822-1 sowie Messungen im Installationsprüfstand des IBP als Musterbau. Dabei wurde die Körperschallübertragung unterschiedlicher Armaturen ins Bauwerk bei Variation des Rohrmaterials, der Rohrschellen sowie der Montagebedingungen untersucht.
14:40	Charakterisierung von Körperschallquellen mit flächigem Kontakt zum Bauwerk Jasmin Amann, Agostino Troll, Lutz Weber [Abstract] Für Sanitärinstallationen gelten strenge bauaufsichtliche Schallschutzanforderungen. Daher lassen viele Sanitärhersteller die Geräuschentwicklung ihrer Produkte vorab in einem bauakustischen Prüfstand testen. Allerdings beschränken sich die Untersuchungen in Deutschland fast ausschließlich auf Gebäude in Massivbauweise. Für den Leichtbau liegen demgegenüber bislang kaum Messdaten vor. Aus diesem Grund wurden vom Fraunhofer Institut für Bauphysik im Rahmen eines vom BBSR geförderten Forschungsvorhabens Untersuchungen dazu durchgeführt. Ziel der Untersuchungen war es, am Beispiel von Holzbalkendecken genaueren Einblick in die Einleitung und Übertragung von Körperschall durch Sanitärobjekte im Leichtbau zu gewinnen und daraus - wenn möglich - ein einfaches Verfahren zur überschlägigen Prognose des resultierenden Installations-Schallpegels abzuleiten. Einen zentralen Bestandteil der durchgeführten Untersuchungen bildete die Charakterisierung der vorhandenen Quellen, bei denen es sich (wie z. B. bei den betrachteten Duschwannen und bodenebenen Duschflächen) überwiegend um Installationen mit flächigem Kontakt zum Bauwerk handelte. Bei Flächenquellen stellt die Bestimmung der maßgebenden akustischen Eigenschaften - im vorliegenden Fall der komplexen Admittanz und der freien Schnelle - eine erhebliche messtechnische Herausforderung dar. Es wird ein Ansatz zur Quellencharakterisierung vorgestellt, der einerseits auf Messungen der Schnelle mit einem Laser-Vibrometer und andererseits auf dem Vergleich der unter definierten baulichen Bedingungen gemessenen Körperschallleistung beruht.
15:00	Prognose von Installationsgeräuschen im Holzbau Fabian Schöpfer, Andreas R. Mayr, Ulrich Schanda [Abstract] Für den gesetzlich geforderten Schallschutznachweis ist eine Prognose der Schallemissionen von Installationsgeräuschen und gebäudetechnischen Anlagen sowie der Köperschallübertragung im Gebäude erforderlich. Für den Massivbau steht hierfür mit der DIN EN 12354-5:2009-10 ein validiertes Berechnungsverfahren zur Verfügung. Für den Holzbau, der in den vergangenen Jahren auch im mehrgeschossigen Wohnungsbau zunehmende Bedeutung gewinnt, ist dies bislang nicht der Fall. Somit kann der Nachweis des geforderten Schallschutzes im Holzbau formal nur durch bauakustische Messungen im ausgeführten Gebäude erbracht werden. Die schalltechnische Beratung beruht hier aktuell fast ausschließlich auf vorhandener Projekterfahrung der Fachplaner. Dies hat häufig Überdimensionierungen der Baukonstruktionen und doppelte Sicherheiten bei der Auswahl und Montage der Anlagen zur Folge. Ein möglicher Prognoseansatz für den Holzbau, basierend auf gemessenen Übertragungsfunktionen, wurde im Rahmen eines Forschungsprojekts in den vergangenen beiden Jahren an der Technischen Hochschule Rosenheim untersucht. Der Schwerpunkt des Vorhabens lag in der messtechnischen Erfassung von möglichen Übertragungsfunktionen in Holzhäusern. In diesem Beitrag werden die gesammelten Messdaten zusammengefasst und das vorgeschlagene Prognoseverfahren aufgezeigt.
15:20	Kennzeichnende Größe für gebäudetechnische Anlagen im Hochbau Andreas Meier [Abstract] Aufgrund von Handlungsempfehlungen einschlägiger Kreise sind messtechnisch ermittelte Schalldruckpegel LAF,max von gebäudetechnischen Anlagen in Gebäuden einheitlich auf eine Referenzabsorptionsfläche zu beziehen. Das Verfahren zur Ermittlung von LAF,max,n ist seit 2016 auch in die DIN 4109 aufgenommen worden. Was für häufig anzutreffende Wohnräume mit Grundflächen von 8 - 15 m2 noch einigermaßen geeignet ist, scheint in größeren Wohnräumen z.B. im hochpreisigen Segment zum Nachteil sowohl von Planern als auch Herstellern von gebäudetechnischen Anlagen zu führen. Der Beitrag erörtert die Hintergründe, Ursachen und erläutert, für welche gebäudetechnischen Anlagen die eingeführte Kennzeichnung problematisch ist. Basierend hierauf wird ein Vorschlag für eine zukünftig verbesserte schalltechnische Kennzeichnung erörtert.
15:40	Charakterisierung von Körperschallquellen auf der Empfangsplatte mit Hilfe von orthogonalen Funktionen Berndt Zeitler, Steffi Reinhold, André Jakob, Christoph Höller, Carl Hopkins, Elmar Zeitler [Abstract] Im Massivbau existieren Prognosemethoden (z.B. EN 12354), um den durch Körperschallquellen erzeugten Schalldruckpegel in benachbarten Räumen zu bestimmen. Eingangsdaten für diese Prognosemethoden sind unter anderem die Körperschallleistung der Quellen. In diesem Beitrag wird eine zunächst akademische Methode beschrieben, wie mit Hilfe orthogonaler Funktionen die Körperschallleistung dieser Quellen aus Messungen auf der Empfangsplatte gewonnen werden kann. Die potentielle Anwendbarkeit und erreichbare Genauigkeit der Methode werden anhand eines validierten FE Models dargestellt.
16:40	Untersuchungen zur Ausweitung des Verfahrens zur Ermittlung der charakteristischen Körperschallleistung haustechnischer Anlagen mittels Empfangsplatten gemäß DIN EN 15657:2017-10 auf Anregungen in Plattenebene Michael Hoßfeld, Fabian Schöpfer, Andreas R. Mayr, Ulrich Schanda [Abstract] In der DIN EN 15657:2017-10 werden Messverfahren zur Ermittlung der charakteristischen Körperschallleistung von haustechnischen Anlagen beschrieben. Das sogenannte indirekte Verfahren beruht auf der Verwendung von Empfangsplatten. Das Verfahren ist aus messtechnischer Sicht vergleichsweise robust für den Fall, dass die Admittanz der Quelle (haustechnische Anlage) deutlich höher als die Admittanz der Empfangsplatte ist. Dies wurde in früheren Untersuchungen gezeigt; dabei waren die haustechnischen Anlagen direkt auf der Empfangsplatte montiert. Es gibt jedoch Befestigungssituationen in der Baupraxis, bei der die Montage der haustechnischen Anlage in einer Aussparung der Wand erfolgt, wie zum Beispiel bei Rollladenkästen in Fensteröffnungen. Die Anregung des Baukörpers erfolgt damit stirnseitig, also in Plattenebene. Somit ist zu erwarten, dass in der Empfangsplatte primär nicht Biegewellen, sondern Longitudinalwellen angeregt werden. Diese Befestigungssituation wurde an einer Empfangsplatte im Rosenheimer Technologiezentrum Energie & Gebäude (roteg) nachgestellt. Der Beitrag zeigt Messergebnisse als Grundlage zur Beurteilung, ob das Verfahren gemäß der DIN EN 15657:2017-10 auch in diesem Fall anwendbar ist, insbesondere wie die Bestimmung der Körperschallleistung bei stirnseitiger Anregung in der Platte zu erfolgen hat.
17:00	Ermittlung der Schalldämm-Maße im tiefen Frequenzbereich nach EN ISO 10140 im Vergleich zum Diagonalverfahren Polina Pirch, Bernd Nusser [Abstract] In der Fachwelt steigt der Bedarf nach einem Messverfahren, welches zuverlässig die Schalldämm-Maße von Bauteilen ab 50 Hz liefert. Die übliche Messmethode nach EN ISO 10140-2 führt in einem modalen Schallfeld, welches im normativen bauakustischen Prüfstand bis 200 Hz herrschen kann, zu einer Überschätzung der Schalldämmwerte im tiefen Frequenzbereich. Im Gegensatz hierzu kann das Diagonalverfahren eingesetzt werden, bei welchem festgelegte Messpositionen entlang einer Raumdiagonale verwendet werden. Hierdurch wird der Einfluss des modalen Schallfeldes reduziert. Die vorliegende Untersuchung vergleicht die Messergebnisse nach EN ISO 10140-2 und dem Diagonalverfahren. Um die Tauglichkeit der ausgewählten Messdiagonale zu beurteilen, wurde die aus dem Diagonalverfahren gewonnenen mittleren Schalldruckpegel mit dem Raum-Pegelmittelwert aus einer Rastermessung verglichen. Für die angestellten Methodenvergleiche wurden verschiedenen Wand- und Deckenbauteile untersucht. Es zeigt sich, dass das bewertete Schalldämm-Maß Rw (ab 100 Hz) mit einer Differenz von bis zu 2 dB nur gering von der Messmethode beeinflusst wird. Der Kennwert Rw+Ctr,50-3150, welcher die tiefen Frequenzen ab 50 Hz mitberücksichtigt, zeigt je nach Bauteil hingegen Unterschiede zwischen den Messmethoden von bis zu 5 dB. Ebenso ausgeprägte Differenzen wurden beim Vergleich der Trittschallpegel aus den beiden Messmethoden ermittelt, was im Beitrag ebenfalls gezeigt wird.
17:20	Entwicklung einer automatisierten Schallfeldabtastung für bauakustische Untersuchungen im Frequenzbereich unter 400 Hz Polina Pirch, Bernd Nusser, Sebastian Pirch [Abstract] Für die Messung der Schalldämmung von Bauteilen nach EN ISO 10140 werden mindestens fünf feststehende Mikrofonpositionen (oder ein bewegtes Mikrofon) im Sende- und Empfangsraum gefordert. Entsprechend dem informativen Anhang A derselben Norm wird für die Messung im tiefen Frequenzbereich (allgemein unter 400 Hz und speziell unter 100 Hz) empfohlen die Anzahl an Mikrofonpositionen zu erhöhen. Diese Empfehlung resultiert aus dem modalen Schallfeld, welches bei den üblichen Prüfraumabmessungen bereits unter 400 Hz entstehen kann und somit zu einer erhöhten Unsicherheit bei der Ermittlung des mittleren Schalldruckpegels führt. Durch die Verwendung einer größeren Anzahl an Mikrofonpositionen kann der mittlere Schalldruckpegel bei modalen Schallfeldern zuverlässiger ermittelt werden. Entsprechend Anhang A werden deshalb mindestens sechs Mikrofonpositionen für Messungen im tiefen Frequenzbereich empfohlen. Im gegenständlichen Beitrag wird die Entwicklung einer automatisierten Schallfeldabtastung in Prüfräumen für bauakustische Untersuchungen vorgestellt. Mit Hilfe der entwickelten Automatisierung können die Schalldruckpegel in den Prüfräumen in einem beliebigen Raster, d.h. mit einer nahezu beliebigen Anzahl an Mikrofonpositionen, ohne Nutzereingriff ermittelt werden. Im Beitrag wird auch gezeigt, dass durch die erhöhte Anzahl an Mikrofonpositionen die Zuverlässigkeit des mittleren Schalldruckpegels für Bauteiluntersuchungen im Frequenzbereich unter 400 Hz deutlich erhöht wird.
17:40	Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen in der Bauteilprognose Simon Mecking, Andreas Rabold, Anton Huber [Abstract] Um die Anwendungsmöglichkeiten im Bauwesen für Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen zu fördern, wurde von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. ein Projekt initiiert, das für diese Dämmstoffe die unterschiedlichen Anforderungen aufzeigt und Planungs- und Nachweismöglichkeiten zur Verfügung stellt. Im Bereich des Schallschutzes werden hierzu Bauteilkataloge für diese Dämmstoffe erweitert, Prüfverfahren für die Materialeigenschaften der Dämmstoffe festgelegt und Berechnungsmodelle weiterentwickelt. Die Prognose der Luft- und Trittschallübertragungen der Bauteile erfolgt, um den Einfluss der unterschiedlichen Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen im Vergleich zu konventionellen Dämmstoffen zu untersuchen. Begleitende Bauteilmessungen weisen darauf hin, dass eine Charakterisierung der Hohlraumdämmung allein durch den Strömungswiderstand unzureichend ist. Durch einen semi-analytischen Berechnungsansatz mit einem äquivalenten Fluid können weitere Dämmstoffeigenschaften bei der Prognose von zweischaligen Bauteilkonstruktionen berücksichtigt werden. Die Eingangsdaten für die Prognoserechnung werden durch Messungen der Übertragungseigenschaften der Dämmstoffe an der PTB Braunschweig ermittelt und mit Ergebnissen anderer semi-empirischen Berechnungsmodelle auf Basis des Strömungswiderstandes verglichen. Anhand der Validierung der Prognoseergebnisse gegenüber Bauteilmessungen kann überprüft werden, inwiefern die konventionellen Messgrößen (Strömungswiderstand, dynamische Steifigkeit und Rohdichte) für die Materialbeschreibung ausreichend sind. Im Vortrag wird der bauakustische Schwerpunkt des Projektes sowie erste Ergebnisse der Prognoseberechnungen vorgestellt.
18:00	Numerische und experimentelle Evaluierung eines Arbeitsumfeldes auf Basis einer Sprachverständlichkeitskartierung Marcus Maeder, Monika Gatt, Magdalena Scholz, Steffen Marburg [Abstract] Im Bereich der Arbeitsplatzkonzipierung sind sowohl die technischen Anforderungen an den Arbeitsplatz als auch die sozialen Belange der Mitarbeiter von entscheidender Bedeutung, um die Basis für ein funktionierendes Arbeitsumfeld zu etablieren. Häufig entstehen durch den Antagonismus zwischen störendem Lärm und gewünschter Sprachverständlichkeit Interessenskonflikte. Ein Mitarbeiter, der sich an seinem Arbeitsplatz stark konzentrieren muss, kann sowohl von störenden Hintergrundgeräuschen (Klimaanlagen, Lüfter, Aggregate usw.) bedingt durch eine zu hohe Nachhallzeit im Innenraum, als auch durch das Mithören themenfremder Gespräche in einem überdurchschnittlich trockenen Raum abgelenkt werden. Bei der Einschätzung derartiger Situationen ist der Sprach- Verständlichkeits-Index (englisch Speech Transmission Index, kurz STI) eine wichtige Größe. Beeinflusst durch die Nachhallzeit und den Signal-Rausch-Abstand, dient der STI als potentes Werkzeug bei der Beurteilung von anspruchsvollen Arbeitsumfeldern. Die vorliegende Arbeit behandelt die Ermittlung einer STI- Kartierung auf Basis von numerischen Simulationen unter Zuhilfenahme von Ray-Tracing-Methoden und Berechnungen der Schallenergiedichteverteilung in der Raumakustik. Die experimentell validierten Modelle können zur Optimierung der Arbeitsplatzkonfiguration verwendet werden, um anforderungsgerechte Arbeitsumfelder zu schaffen und gleichzeitig soziale Belange der Mitarbeiter zu adressieren.

Sitzungsleitung:

B. Zeitler, Hochschule für Technik Stuttgart K. Eggenschwiler, Empa, Abt. Akustik / Lärmminderung V. Wittstock, Physikalisch-Technische Bundesanstalt

8:40	Mangelhafter Trittschall u.a. unter 100 Hz! Steffen Hettler [Abstract] Als regelmäßiger Teilnehmer der DAGA ist festzustellen, dass der Trittschall unter 100 Hz und seine dort auftretenden Probleme regelmäßiger Gegenstand von Vorträgen und Lösungsansätzen sind. Je nach Problemstellung wird ein schlechter Trittschallschutz - i.d.R. dann unter 100 Hz - in Fachkreisen auch als ”Estrichdröhnen” bezeichnet. Auch den Juristen ist dieses Thema bereits aufgrund zahlreicher und regelmäßig aufkommender Beratungsanfragen betroffener Wohnungserwerber bekannt. Regelmäßig sind die Erwerber mit diesen Fällen mit Schallschutzgutachten konfrontiert, die von den Verkäufern der Wohneinheiten beauftragt werden und beste Trittschalldämmwerte ergeben. Auf Nachfrage zeigt sich jedoch, dass diese Werte sich unter Einhaltung der Regelwerke aus dem bauakustischen Frequenzbereich ab 100 Hz herleiten. Salopp gesagt geht jedoch unter 100 Hz akustisch dann die Post ab. Da hilft es auch nicht, darauf zu verweisen, dass der Mensch unter 100 Hz bei tiefen Frequenzen schlechter hört. Denn auch ein schlecht hörender Mensch ist gestört, wenn nur das Störgeräusch laut genug ist. Die Konstruktionen mit schlechter Trittschalldämmung (Estrichdröhnen) unter 100 Hz sind bei üblicher Vertragslage mangelhaft. Der Beitrag versucht sich hierzu an einer ausführlichen rechtlichen Herleitung.
9:00	Schalltechnische Optimierung von Unterdeckenabhängern Andreas Rabold, Benjamin Schödel, Ulrich Schanda [Abstract] Gegenüber der konventionellen Massivbauweise im Wohnungs- und Gewerbebau bietet die Holzbauweise eine deutlich größere Konstruktionsvielfalt, die einerseits viel Gestaltungsspielraum lässt, andererseits eine größere Herausforderung an die bauakustische Nachweisbarkeit stellt. Um den aktuellen bauakustischen Anforderungen im Nachweis gerecht zu werden und gleichzeitig wirtschaftliche Deckenkonstruktionen zu ermöglichen, sind unterschiedliche konstruktive Maßnahmen möglich. Deckenauflagen, Rohdeckenbeschwerungen und Unterdecken reduzieren die Luft- und Trittschallübertragung und sind somit für die schalltechnische Optimierung interessant. Im aktuellen Projekt wurde von den beteiligten Holzbauverbänden aus wirtschaftlichen Gründen die Verbesserung der Unterdecke durch eine optimierte Entkopplung favorisiert. Als maßgebliche Größe wurde neben der Masse-Feder-Masse Resonanz der Unterdecke die Eigenfrequenz des Unterdeckenabhängers gewählt, die aus der Beplankungsmasse pro Abhänger und seiner dynamischen Steifigkeit resultiert. Dabei sollte die Eigenfrequenzfrequenz möglichst geringgehalten werden, um die besten Ergebnisse zu erreichen. Hierzu wurden im Rahmen einer Bachelorarbeit an der Technischen Hochschule Rosenheim die Eigenfrequenzen verschiedener Unterdeckenabhänger in Abhängigkeit der Dicke und Anzahl der Beplankung gemessen, ausgewertet und ggf. optimiert. Im Beitrag werden der Prüfaufbau und die Ergebnisse zu den Messungen der Eigenfrequenz der Unterdeckenabhänger vorgestellt. Diese werden anschließend ausgewertet und analysiert. Die Messungen wurden am ift Rosenheim im Labor Bauakustik in Stephanskirchen durchgeführt.
9:20	Messung des Einflusses von Dübeln zur Befestigung von Wärmedämmverbundsystemen auf das Luftschalldämmmaß von Außenwänden in Massivbauweise Maximilian Neusser, Bert Roozen, Herbert Müllner, Simon Hinterseer [Abstract] Aktuelle Veröffentlichungen haben gezeigt, dass die Befestigung von Wärmedämmverbundsystemen auf dem tragenden Bauteil einen wesentlichen Einfluss auf das resultierende Luftschalldämmmaß des Gesamtbauteils hat. Eine vollständige Erklärung und Quantifizierung dieser Phänomene konnten bis dato aber nicht geliefert werden. Die dargestellten Untersuchungen zeigenden Einfluss einer variierenden Dübelanordnung über das bauakustisch relevante Frequenzspektrum. Untersucht wurden 4 verschiedene Dübelmuster auf jeweils 2 verschiedenen Grundwänden mit 2 unterschiedlichen Dämmstoffmaterialien. Die erzielten Ergebnisse zeigen einen besonders großen Einfluss der Befestigung des Wärmedämmverbundsystems im Bereich der Massefederresonanz. Zusätzlich zu den klassisch nach EN ISO 10140-2 gemessenen Schalldämmmaßen wurde die Schnelligkeitsverteilung an den Bauteiloberflächen mittels Laservibrometrie gemessen und der Abstrahlgrad bestimmt. Die Ergebnisse zeigen ein durch die Dübel und deren Anzahl beeinflusstes Schallabstrahlverhalten der Putzoberfläche. Die Dübel stellen Diskunitäten in der Biegewellenausbreitung der Putzoberfläche dar und beeinflussen dadurch das Abstrahlverhalten unterhalb der Koinzidenzgrenzfrequenz. Die Größe des Einflusses des Dübels auf das Luftschalldämmverbesserungsmaß eines Wärmedämmverbundsystems hängt somit von der Lage der Massefederresonanz im Frequenzspektrum und der dort sich ausbildenden Schwingungsformen ab. Es wird somit empfohlen, in vereinfachte Prognosemodelle des Luftschalldämmmaßverbesserungsmaßes von Wärmedämmverbundsystem die Anzahl der Dübel zur Befestigung als Berechnungsparameter mit aufzunehmen wie es z.B. aktuell durch die EN ISO 12354-1 für die Kleberfläche möglich ist.
9:40	Bewertung der Luftschalldämmung mittels Bezugskurvenverfahren – Probleme in subjektiver Hinsicht Reinhard O. Neubauer [Abstract] Das Verfahren zur Ermittlung der Einzahlangabe der Luftschalldämmung ist in ISO 717 festgelegt. Hierbei werden die frequenzabhängigen Schallpegeldifferenzen, welche z.B. durch eine Schallmessung erhalten wurden, mit den Bezugswerten im Frequenzbereich von 100 Hz bis 3150 Hz für Terzbänder und von 125 Hz bis 2000 Hz für Oktavbänder verglichen. Dieser Vergleich erfolgt durch Verschieben der Bezugskurve in Richtung der Messwertkurve. Der Wert der Bezugskurve bei 500 Hz nach deren Verschiebung entsprechend dem in ISO 717-1 festgelegten Verfahren, wird als Einzahlangabe in dB angegeben und soll den Wert der Schalldämmung repräsentieren. Dieses Verfahren führt mittels Reduktion der Datenmenge zu einer Zusammenfassung des gemessenen Frequenzspektrums in eine Einzahlangabe. Im Wesentlichen wurde historisch gesehen dieses Verfahren entwickelt, um einen Vergleich mit Schallschutzanforderungen möglich zu machen. Dieses Verfahren der Datenreduktion beinhaltet jedoch einige Problematiken. Es ist hinreichend bekannt, dass der Einzahlwert der Schalldämmung häufig nicht mit der Höhe des erwarteten Schallschutzes, also der subjektiven Bewertung der Schalldämmung übereinstimmt. In diesem Beitrag werden verschiedene Beispiele gezeigt, die die Problematik des Bezugskurvenverfahrens aufzeigen und es wird der Verlauf der Bezugskurve im Hinblick einer subjektiven Bewertung der Schalldämmung diskutiert.
10:20	DIN 4109 und der Schutz gegen Außenlärm Steffen Körper [Abstract] Die DIN 4109 ”Schallschutz im Hochbau” wurde zunächst im Jahr 2016 überarbeitet herausgegeben. 2018 wurden zwei Teile geändert und neu veröffentlicht. Dabei wurden insbesondere Änderungen zum baulichen Schallschutz gegenüber Außenlärm vorgenommen. Ein wesentliches Defizit der alten DIN 4109 aus dem Jahr 1989 war der unzureichende Schutz in Gebäuden vor nächtlichem Lärm. Für den Erhalt der psychomotorischen Leistungsfähigkeit und Gesundheit ist ungestörter Schlaf in ausreichender Dauer von zentraler Bedeutung. Für die Ermittlung der erforderlichen Außenschalldämmung von Gebäuden müssen daher seit 2016 die maßgeblichen Außenlärmpegel in der Nachtzeit berücksichtigt werden. In vielen Fällen geht damit eine Verschärfung der Anforderungen an die Außenbauteile im Vergleich zur DIN 4109:1989 einher. Aufgrund zahlreicher Einsprüche zu einer mit der Änderung von 2018 eingeführten pauschalen Minderung des maßgeblichen Außenlärmpegels von Schienenverkehrsgeräuschen um 5 dB, hat der Ausschuss der DIN 4109 einen Arbeitskreis eingerichtet, der sich mit den Fragen rund um das Thema Außenlärm intensiv beschäftigt. Der vorliegende Beitrag zeigt die Fortschritte aber auch die verbliebenen und neuen Problembereiche der aktuellen Norm DIN 4109:2018 zum Thema Außenlärm auf.
10:40	Bauakustische Bemessung von Mehrgeschossbauten mit monolithischen Ziegel-Außenwänden Kai Naumann [Abstract] Die Normenreihe DIN 4109 ,Schallschutz im Hochbauë ist seit über zwei Jahren veröffentlicht. Das Rechenverfahren nach DIN 4109-2 hat sich gegenüber der Methode nach Beiblatt 1 zu DIN 4109:1989 bekanntermaßen erheblich geändert. Für Gebäude in Massivbauweise mit monolithischen, wärmedämmenden Ziegel-Außenwänden war nach Beiblatt 1 zu DIN 4109 praktisch keine normative schalltechnische Bemessung möglich. Durch Anwendung der vor etwa zehn Jahren veröffentlichten allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z-23.22-1787 konnten, basierend auf dem vereinfachten Verfahren nach EN ISO 12354-1 im Vorgriff der Einführung der neuen DIN 4109, bereits bauakustische Prognosen durchgeführt werden. Grundlage für die Anwendung dieser Methode ist die Kenntnis individueller Schalldämm-Maße und Stoßstellendämm-Maße der jeweils verwendeten Ziegel-Produkte. Seit 2016 steht zur Vereinfachung der Nachweisführung für Gebäude in Ziegelbauweise die Bauphysiksoftware ,Modul Schall 4.0ë zur Verfügung. Hier sind die maßgebenden schalltechnischen Parameter von Außenwandprodukten zahlreicher Ziegelhersteller in einer Datenbank hinterlegt, die durch Messungen ermittelt wurden. Ferner sind Nachweise der Luft- und Trittschalldämmung von Konstruktionen mit anderen Baustoffen des Massiv- und Trockenbaus möglich, die normativ geregelt sind. Es werden Erfahrungswerte in der Anwendung des Prognoseverfahrens gemäß o. g. Zulassung bzw. der aktuellen Normenreihe DIN 4109 vorgestellt. Anhand von Beispielen wird unter Anwendung der Software ,Modul Schall 4.0ë die Genauigkeit mit vorhandenen Prüfergebnissen verglichen.
11:00	Schallschutz von Flachdächern in Holzbauweise – Luft- und Trittschalldämmung von Flachdächern und Dachterrassen Camille Châteauvieux-Hellwig, Andreas Rabold, Stefan Bacher, Melina Martin, Michael Rudolf [Abstract] Bei der Planung von modernen Büro- und Wohngebäuden ist vor allem im Bereich der mehrgeschossigen Bauweise i.d.R. ein Flachdach oder ein flachgeneigtes Dach mit ausgebautem Dachgeschoß vorgesehen. Um den Ansprüchen aus Wärmeschutz, Statik, Brandschutz und Schallschutz gerecht zu werden, müssen diese Dachkonstruktionen einer ganzen Reihe von Kriterien entsprechen. Auch im Bereich des Schallschutzes variieren die Ansprüche je nach Ausführung und Nutzung des Dachelementes als reines Dachelement oder als begehbare Dachterrasse. Planungsdaten, insbesondere für Konstruktionen in Holzbauweise, die den bauakustischen Ansprüchen entsprechen, sind nur sehr bedingt verfügbar. Es wurden deshalb in einem aktuellen Forschungsprojekt Planungsunterlagen für die verschiedenen Konstruktionsvarianten von Flachdächern und leicht geneigten Dächern erarbeitet, die insbesondere den Anforderungen an den Schallschutz genügen. Zusätzlich wurden Regengeräusche bei natürlichem Regen an einem Prüfaufbau im Außenbereich untersucht und mit theoretischen Prognosemodellen verglichen. Der Beitrag zeigt Planungsdaten für unterschiedliche Dachausführungen und geht auf erste Ergebnisse der Regengeräuschmessung und -prognose ein.
14:00	Bauakustische Optimierung von Deckenaufbauten in Holzmassivbauweise für den Frequenzbereich zwischen 50 Hz und 200 Hz Christian Lux, Bernd Nusser [Abstract] Zum Wohlfühlen in der eigenen Wohnung bzw. im eigenen Haus wird es immer wichtiger störende Einflüsse der Umgebung zu verringern. Einer dieser Einflüsse ist beispielsweise die tieffrequente Schallbelastung, welche bei Geschossdecken in Holzbauweise gehäuft zu Beanstandungen führt. Entsprechend den bauakustischen Bewertungsverfahren nach EN ISO 717-1/2 wird nur der Frequenzbereich von 100 Hz bis 3150 Hz betrachtet. Dies reicht im Allgemeinen aber nicht aus, um die bauakustische Tauglichkeit einer Decke zu bewerten, da die Störungen hauptsächlich im Frequenzbereich zwischen 50 Hz und 200 Hz auftreten. In dieser Untersuchung werden die bauakustischen Einflüsse der Schüttung und des Estrichs auf einer Brettsperrholzdecke verdeutlicht. Hierfür wurden verschiede Messmethoden (EN ISO 10140-3, EN ISO 10140-4 Anhang A und Diagonalmessung) verwendet. Zusätzlich wurde für die Anregung des Trittschalls ein modifiziertes Normhammerwerk nach DIN EN ISO 10140-5, Anh. F.1 verwendet. Ziel war es, eine bessere Anpassung des Anregespektrums an jenes eines realen Gehers zu erhalten. Des Weiteren wird gezeigt, wie die Abhängungen der Unterdecke auszulegen sind, um auch im tiefen Frequenzbereich, d. h. zwischen 50 Hz und 200 Hz, eine Verbesserung der Schalldämmung zu erreichen.
14:20	Schalltechnische Prognose von Trennbauteilen mit VBAcoustic Robert Zehetmayr, Andreas Rabold, Camille Châteauvieux-Hellwig [Abstract] Die schalltechnische Beurteilung von Trennbauteilen in Holzbauweise ist anhand der erweiterten Bauteilkataloge und -datenbanken oder durch herstellerbezogene Prüfberichte für die verschiedensten Bauteilausführungen möglich. Neben dem reinen Bauteilwert des Trennbauteils ist bei der Planung und dem Nachweis auch die Übertragung der flankierenden Bauteile zu berücksichtigen. Der rechnerische Nachweis nach DIN 4109 stößt im Holzbau jedoch auch in der aktuellen Fassung noch schnell an seine Grenzen. Die Beurteilung des Bauteils im eingebauten Zustand kann im Holzmassiv- und Hybridbau deshalb häufig nur mittels einer Baumessung oder durch die Prognose der Schalldämmung erfolgen. Für diese rechnerische Abschätzung wurden im Rahmen einer Forschungskooperation der TU München, der TH-Rosenheim und des ift-Rosenheim Planungsdaten ermittelt und mit VBAcoustic, einem Prognosetool auf Grundlage der Berechnungsmodelle nach DIN 4109 und DIN EN ISO 12354, aufgesetzt. Dieses wird nun im Rahmen von Bachelorarbeiten an der TH-Rosenheim weiterentwickelt. Das Prognosetool ermöglicht die Eingabe von Trenn- und Flankenbauteilen in Leicht- Holz- und Massivbauweise unter Betrachtung der Stoßstellenausführungen sowie allgemeinen geometrischen Bedingungen. Hierfür stehen dem Nutzer eingebundene Bauteilkataloge oder eine manuelle Eingabe der Bauteile zur Verfügung. Im Beitrag werden der Aufgabenbereich und die Verwendbarkeit des Prognosetools dargestellt und anhand von Anwendungsbeispielen erläutert.
14:40	Horizontale Stoßstellendämmung von Brettsperrholzwänden Martin Schneider, Andreas Ruff, Berndt Zeitler, Johannes Weinhold [Abstract] Vorgefertigte Massivholzwände mit einem Wärmedämmverbundsystem werden in Seniorenwohnanlagen, in Wohnheimen oder in Hotels häufig als flankierende Außenwände eingesetzt. Die flankierende Übertragung über diese besonders leichten Bauteile begrenzt dabei die resultierende Schalldämmung zwischen den Wohneinheiten, wobei die konstruktive Ausführung der Stoßstelle zwischen Trennwand und den beiden flankierenden Außenwänden die erreichbare Flankendämmung bestimmt. Im Rahmen eines Forschungsauftrages der Ed. Züblin AG wurden im Labor der HFT-Stuttgart am Zentrum für Bauphysik unterschiedliche Stoßstellenvarianten aufgebaut und messtechnisch untersucht. Die Ergebnisse dieser Messungen werden vorgestellt und diskutiert.
15:00	Laboruntersuchungen zur Stoßstellendämmung von Brettsperrholzwänden und Spannbeton-Fertigdecken Andreas Ruff, Martin Schneider, Berndt Zeitler, Johannes Weinhold [Abstract] Im modernen Holzbau kommen verstärkt auch Hybridkonstruktionen, z.B. die Kombination aus Brettsperrholzwänden und Stahlbeton-Hohlkörperdecken, zum Einsatz. Die Decken aus Stahlbeton-Fertigteilen werden dabei in der Regel nicht direkt auf die Massivholzwände aufgelegt, sondern durch eine elastische Zwischenlage getrennt. Im Rahmen eines Forschungsprojekts mit der Ed. Züblin AG wurde im Prüfstand ein solcher Bauteilstoß nachgebildet und hinsichtlich der Stoßstellendämmung zwischen den Bauteilen messtechnisch untersucht. Zusätzlich wurde die Art der elastischen Zwischenlage variiert und der Bauteilstoß mit verschiedenen Auflasten versehen. Im Beitrag werden die Messergebnisse vorgestellt und diskutiert.
15:20	Ringversuch zur Prüfung von Trittschallhammerwerken Sylvia Stange-Kölling, Volker Wittstock [Abstract] Trittschallhammerwerke sollen in ihrer Funktion als einheitliche Schallquelle zur Anregung von Bauteilen einer regelmäßigen Prüfung unterzogen werden. Hierbei werden verschiedene Prüfgrößen auf ihre Normkonformität geprüft. Da die Norm zwar genaue Angaben über die Prüfgrößen, nicht aber über die Art und Weise der Prüfung macht, kann nicht ausgeschlossen werden, dass verschiedene Verfahrensweisen zu unterschiedlichen Bewertungen der Normkonformität eines Hammerwerkes führen. Um hierüber genauere Aussagen treffen zu können wurde von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt ein europaweiter Ringversuch zur Prüfung von Hammerwerken initiiert. Hierfür wurden unterschiedliche Hammerwerke an verschiedene Institutionen geschickt, um dort eine reguläre Prüfung zu durchlaufen. In diesem Vortrag werden der Ringversuch und die vorliegenden Ergebnisse vorgestellt. Außerdem wird die Frage diskutiert, ob der bei der Prüfung verwendete Untergrund einen Einfluss auf die Prüfgrößen hat und inwiefern dieser die in der Praxis angetroffenen Untergründe hinreichend repräsentiert.
15:40	Auswertung der Schallschutz-Vergleichsmessungen der VMPA-anerkannten Prüfstellen 2016-2018 Anatol Worch, Sylvia Stange-Kölling [Abstract] Der zweite vollständige Zyklus der Schallschutz-Vergleichsmessungen des VMPA wurde im Oktober 2018 abgeschlossen. Mehr als 80 VMPA-anerkannte Prüfstellen haben sich in den vergangenen Jahren unter Normalbedingungen mit dem im Vorfeld erstellten Toleranzschlauch der PTB bzw. auch untereinander verglichen. Die Messungen fanden in den Räumlichkeiten der MFPA Leipzig statt. Im Einzelnen wurden im Messzeitraum das bewertete Luftschalldämm-Maß einer Tür, der Trittschallpegel einer Stahltreppe in einem benachbarten Raum sowie die Beurteilungspegel einer haustechnischen Anlage (Lüfter) mit verschiedenen Einstellungen bestimmt. Die übergreifende Auswertung der von den beteiligten Prüfstellen erzielten Ergebnisse lassen fundierte, statistische Aussagen zu den verschiedenen Prüfaufgaben zu. Während bezüglich des Luftschalldämm-Maßes der Tür vor allem die gewählte Bezugsfläche (unbekanntes lichtes Rohbaumaß der Öffnung) das akustische Ergebnis beeinflussen kann, kann für den Lüfter eine starke jahreszeitlich bedingte Schwankung der erzielten Messwerte nachgewiesen werden. Grund für die Schwankung ist ein veränderter Strömungswiderstand innerhalb des Gebäudes, welcher durch die Zahl und den Grad geöffneter Fenster bzw. Türen maßgeblich verändert wird und somit das akustische Verhalten des Lüfters beeinflusst. Die Ergebnisse der Vergleichsmessungen werden in ihrer Gesamtheit vorgestellt und mit bekannten Unsicherheiten nach DIN EN ISO 12999-1 verglichen, Abweichungen von den Erwartungswerten sollen abschließend präsentiert und diskutiert werden.
16:40	Messung der dynamischen Steifigkeit von Dämmstoffen: Einfluss von statischer Last, Nichtlinearitäten und Strömungswiderstand Heinrich Bietz, Volker Wittstock, Martin Schmelzer [Abstract] DIN EN 29052 Teil 1 beschreibt ein Messverfahren zur Bestimmung der dynamischen Steifigkeit von Estrichunterlagen. Da die Messnorm hinsichtlich diverser Aspekte Fragen aufwirft, wurden bereits in der Vergangenheit erste Untersuchungen vorgenommen und auf der DAGA 2018 präsentiert. Mittlerweile sind einige Aspekte des Messverfahrens näher betrachtet worden. Zunächst wurde die Fragestellung untersucht, ob die nach Norm mit einer statischen Vorlast von 2 kPa ermittelten dynamischen Steifigkeiten tatsächlich mit einem tolerierbaren Fehler auf kleine Vorlasten übertragbar sind. Hierzu wurde ein alternativer Messaufbau verwendet, der eine indirekte Anregung des Messobjekts ermöglicht, was bei einer Belastung mit einer leichten Platte erforderlich ist. Weiterhin zeigen viele Dämmstoffe auch eine Abhängigkeit der dynamischen Steifigkeit von der Amplitude der anregenden Wechselkraft. Die Norm schreibt die Messung mit relativ niedrigen Kraftamplituden und anschließender Extrapolation auf 0 N vor. Die Praktikabilität und die Praxisrelevanz dieses Vorgehens wurden anhand von weiterführenden Messungen näher betrachtet. Abschließend wird auf die Fragestellung eingegangen, in wieweit die Steifigkeit der im Dämmstoff eingeschlossenen Luft in Abhängigkeit vom längenbezogenen Strömungswiderstand, insbesondere bei sehr niedrigen Strömungswiderständen, anders als bisher berücksichtigt werden kann. Dies ist für einige Dämmstoffe mit sehr geringen längenspezifischen Strömungswiderständen relevant, deren dynamische Steifigkeit anhand der vorliegenden Norm gar nicht bestimmt werden kann.
17:00	Acoustics of Margravial Opera House Bayreuth Sebastian Krauss, Simeon Völkel, Christoph Dobner, Alexandra Völkel, Kai Huang [Abstract] The Margravial Opera House Bayreuth, built between 1745 and 1750, is a well preserved Baroque court theatre designed by Giuseppe Galli Bibiena. It provides an opportunity to experience not only the virtual but also the acoustic design of opera theatres in the 18th century, as the bell-shaped auditorium along with the decoratively painted canvas remains intact. Using balloons and hand-claps as sound sources, we measured the impulse response of this opera house after its recently renovation. The reverberation time (RT), early decay time (EDT) and other room acoustics parameters are characterized and discussed in comparison to representative theatres of similar age.

Organisation:

M. Jäcker-Cüppers, Arbeitsring Lärm der DEGA C. Beckert, Min. Landwirtschaft und Umwelt ST D. Schreckenberg, ZEUS GmbH

10:40	Möglichkeiten und Grenzen von Baulärmprognosen Alfred Beronius, Hans Högg, Martin Crljenkovic [Abstract] Baulärm tritt in unterschiedlicher Art, Umfang und Dauer auf. Dafür ursächliche Bautätigkeiten werden beispielsweise stationär und über einen längeren Zeitraum durchgeführt oder machen, wie beispielsweise beim Einbringen von Mastfundamenten, punktuelle und kurze, dafür propagierende Schichteinsätze erforderlich. Darüber hinaus variiert bei der Durchführung von Bauarbeiten neben der horizontalen auch die vertikale Lage maßgeblicher Schallquellen. Bei der Erstellung von Baulärmprognosen besteht die technische Möglichkeit, alle Schallquellen mittels Punkt-, Linien-, Flächen- oder 3-D-Körpern zu modellieren. Die Möglichkeit, eine in der Lage variierende Schallquelle zu modellieren, zu berechnen und nach den in der Verwaltungspraxis üblichen Maßstäben zu beurteilen, erscheint bei der Wahl von stationären Quellen aufgrund der Iteration sehr aufwendig. Zur Diskussion steht daher eine Diskretisierung des Berechnungsansatzes, um ein realistisches, der akustischen Situation gerechtes und dennoch vereinfachtes Prognosebild aufzeigen zu können. Dies erscheint insbesondere auch dann von Interesse, wenn die Dauer einer zu bewertenden Bauphase über den relevanten Beurteilungszeitraum von 24 Stunden hinausgeht und konservativen Berechnungsverfahren Grenzen aufzeigen. Eine Diskretisierung des Berechnungsansatzes erscheint insbesondere auch bei komplexen Bauvorhaben zweckmäßig, da eine präzise Modellierung vieler folgender, aneinander gereihter Einzelschallquellen einen hohen zeitlichen und planerischen Aufwand bedeutet.
11:00	Geräuschemissionen von Baumaschinen – Revision der europäischen Vorschriften Michael Jäcker-Cüppers [Abstract] Seit Ende der 70er Jahre hat die Europäische Union mehrere Richtlinien verabschiedet, die sich mit der Bestimmung und der Begrenzung der Schallleistungspegel von Maschinen und Geräten befassten, die zur Nutzung im Freien vorgesehen sind. Darunter fallen auch Baumaschinen. In der Richtlinie 2000/14/EG vom Mai 2000 wurden diese Regelungen zusammengefasst und erweitert. Die Richtlinie 2000/14/EG entspricht nicht mehr dem Stand der Technik: Neue Maschinen sind hinzugekommen und Fortschritte in der Lärmminderungstechnik machen anspruchsvollere Vorschriften möglich. Die Kommission plant aktuell die Revision der Richtlinie, sie hat dazu eine öffentliche Konsultation durchgeführt und Studien zur Bewertung und Weiterentwicklung der Richtlinie vergeben. Sie wird dazu ein Arbeitspapier (Staff Working Document) erstellen, das die Leitlien der Revision festlegt. Der Prozess der Revision wird im Einzelnen vorgestellt und aus Sicht einer ambitionierten Lärmschutzpolitik bewertet.
11:20	Baulärmregulative in Österreich – die Zulässigkeit von baubedingten Schallimmissionen in unterschiedlichen Materien Christoph Lechner, Christian Kirisits [Abstract] In Österreich ist die Zulässigkeit von Schallimmissionen in der Regel durch unbestimmte Rechtsbegriffe und nicht durch Grenzwertregime geregelt. Dabei normiert der Gesetzgeber üblicherweise, dass unzumutbare Belästigungen und Gesundheitsgefährdungen vermieden werden müssen. Darüber hinaus gibt es zum Teil Verordnungsermächtigungen, womit detaillierte Festlegungen zu diesen grundsätzlichen Vorgaben erlassen werden können. Zwei rezente Verordnungen zeigen wie groß die Spanne der methodischen Zugänge zur Baulärmbegrenzung ist. Es sind dies die Bundesstraßen- Lärmimmissionsschutzverordnung - BstLärmIV (BGBl. II Nr. 215/2014), in der im 3. Abschnitt Regelungen für den baubedingten Schall enthalten sind. Dabei werden Schwellenwerte und Grenzwerte definiert, die Ermittlungsmethoden des baubedingten Schalls festgeschrieben sowie Minderungsmaßnahmen und objektbedingte Maßnahmen geregelt. Die zweite Regelung ist die Tiroler Baulärmverordnung (LGBl.Nr. 135/2016), welche für die Zulässigkeit von Baulärm auf Grenzwerte gänzlich verzichtet. Hier wird die Philosophie verfolgt, dass als Bauland gewidmete Grundstücke unter gewissen Rahmenbedingungen wie werktags unter tags und lärmarmen Baubetrieb unabhängig von den daraus resultierenden Immissionen Vortrag geht auf die Bestimmungen im Überblick ein und zeigt eine vergleichende Analyse der sehr unterschiedlichen Methoden.
11:40	Rechtsfragen bei Baulärm in der Praxis Stefan Plangger [Abstract] Einzelne Problembereiche bei der Anwendung der AVV Baulärm und mögliche Lösungen sollen anhand von Praxis- und Rechtsfällen dargestellt werden. Dies sind unter anderem Fragen der Gebietszuordnung, Maßnahmen nach der AVV Baulärm, Zu- und Abschläge vom Richtwert. Hintergrund: Baulärm ist ein aktuelles rechtliches Problem. Bereits 2011 hatte der VGH Kassel eine Stadt zum Einschreiten gegen Baulärm verpflichtet, Aktenzeichen 9 B 1111/11. Ein Jahr später hat dann das Bundesverwaltungsgericht ausdrücklich die verschiedentlich angezweifelte Weitergeltung und ausschließliche Anwendbarkeit der AVV Baulärm von 1970 bestätigt, Entscheidung vom 10.07.2012, Aktenzeichen 7 A 11/11. Seither findet die AVV Baulärm wieder vermehrt in der Rechtspraxis Beachtung.

Organisation:

K. Sepahvand, TU München, Lehrstuhl für Akustik mobiler Systeme P. Langer, TU München, Lehrstuhl für Akustik mobiler Systeme

14:00	Stochastic vibro-acoustic analysis in the uncertain thermal environment Sourav Chandra, Kheirollah Sepahvand, Steffen Marburg [Abstract] There is an increasing interest among the engineers and scientists of using the composite material in aerospace, automobile, military application due to their high strength-to-weight ratio, excellent fatigue resistance, thermal stability and many other superior properties. The application of the flexible composite structure to manufacture the cabin like structure of the aircraft and car modify the characteristics of the sound responses inside the cavity. The vibro-acoustic response inside the cavity is mostly influenced by the interaction between enclosing fluid and vibrating composite structure. Moreover, during service life, these structures are subjected to the thermal environment which is very uncertain in nature. The elastic properties of the composite structures are also varied with the increment of the temperature. Therefore, the variation of the temperature influences the vibro-acoustic response of the enclosed structure. The aim of this work is to present a stochastic interior vibro-acoustic analysis of a partially flexible enclosed cabin structure due to random thermal parameters. A coupled FE -BE analysis is proposed for interior coupled structural analysis of the partially flexible enclosed cabin. The uncertainty of the temperature is modeled using non-sampling based polynomial chaos (PC) expansion to represent the stochastic frequency dependent response inside the cavity.
14:20	Three-dimensional stochastic free vibration of the tire using generalized polynomial chaos expansion method Zhe Liu, Kheirollah Sepahvand, Yintao Wei, Steffen Marburg [Abstract] In this paper, an analysis model of the three-dimensional stochastic free vibration of the tire using the generalized polynomial chaos (gPC) expansion method is given, and the model was applied to the stochastic vibration analysis of a radial tire. Considering the displacement model of the in-plane and out-of-plane bend and the out-of-plane torsion, the three-dimensional rings on elastic foundation (REF) model and the dynamic equations are given. Based on the REF tire model, the stochastic analysis under the uncertainties in geometrical parameters elasticity moduli and internal pressure is investigated. The uncertain geometrical and structural parameters of the tire are approximated by the truncated gPC expansions. The constructed gPC expansions for the uncertain parameters are used as inputs to a deterministic tire model to analyze the random natural frequencies of the tire. The probability density function (PDF) of the random natural frequencies derived from the PC expansion has reasonable accuracy in respect to the MC simulation.
14:40	Uncertainty quantification analysis for torsional vibration of crankshaft based on generalized polynomial chaos expansion Xiaodong Sun, Kheirollah Sepahvand, Jian Liu, Steffen Marburg [Abstract] Torsional vibration is the main vibration form of crankshaft in power machine, which directly affects the operational reliability of power machine, especially for the case when some parameters are undetermined. In order to calculate the risk and improve the operational reliability efficiently, some of uncertainties have to be taking in account for a reliable analysis. In this research, a non-sampling probabilistic method based on generalized polynomial chaos (gPC) expansion is employed to torsional vibration analysis of crankshaft with uncertain geometrical and material parameters. At first, a probabilistic model of uncertainties is constructed using gPC to describe random parameters and to predict variabilities in torsional vibration response. The gPC expansion possessing random orthogonal basis is served as uncertain dynamic responses, while the calculation of the polynomial coefficients for uncertain parameters by using various procedures, e.g. Galerkin projection, collocation method, and moment method is presented. Then a comprehensive error and accuracy analysis of the method is discussed for various random variables and random processes compared with the exact solution or/and Monte Carlo simulations. In addition, the impact of parameter uncertainties on the torsional vibration of crankshaft is also investigated.
15:00	Unsicherheiten der Schallleistungsbestimmung mittels Radialmodenanalyse in Strömungskanälen Tom Gensch, Maximilian Behn, Mirko Spitalny, Ulf Tapken [Abstract] Aufgrund der hohen Nebenstromverhältnisse bei modernen Flugzeugtriebwerken dominieren insbesondere beim Landeanflug die Fantöne die Geräuschemission. Deren modale Struktur zu kennen, ist essentiell für die Konzeption leiserer Triebwerke. Die Radialmodenanalyse tonaler Schallfeldkomponenten ist eine etablierte Methode, um die von Turbomaschinen abgestrahlte Schallleistung in Strömungskanälen zu bestimmen. Mit einem inversen Ansatz werden die Amplituden der modalen Schallfeldkomponenten anhand eines Schallausbreitungsmodells ermittelt. Akustische, aerodynamische und geometrische Parameter stellen Eingangsgrößen dieses Modells dar. Der Einfluss zufälliger Schwankungen der Eingangsgrößen, wie z.B. der Blattfolgefrequenz aufgrund von Drehzahlschwankungen, auf die Unsicherheit der ermittelten Schallleistung ist dabei häufig unbekannt. Die vorliegende Arbeit beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Gesamtunsicherheit der berechneten Schallleistung und untersucht die jeweiligen Beiträge der Unsicherheiten der Eingangsgrößen. Dafür werden analytisch hergeleitete Fehlerfortpflanzungsempfindlichkeiten herangezogen. Der Einfluss der verschiedenen Eingangsgrößen wird anhand einiger Beispiele diskutiert.
15:20	Ein Multi-Level Verfahren zur Beschleunigung von FEM-Simulationen in der Akustik Tobias Ring, Sabine C. Langer [Abstract] Zur Prognose des akustischen Verhaltens technischer Systeme wird vielfach die Finite-Elemente Methode (FEM) als Lösungsmethode eingesetzt. Die FEM lässt sich dabei sowohl für transiente Probleme im Zeitbereich, als auch unter der Annahme stationären Verhaltens im Frequenzbereich formulieren. In jedem Fall ist es erforderlich die Diskretisierung des Berechnungsgebietes so zu wählen, dass eine ausreichende Anzahl von Elementknoten pro Wellenlänge gewährleistet ist. Diese Diskretisierung wird üblicherweise anhand der höchsten interessierenden Frequenz und der zugehörigen kleinsten Wellenlänge festgelegt. Für Berechnungen im Frequenzbereich ist die so festgelegte Diskretisierung für alle Frequenzstützstellen unterhalb der höchsten Frequenz zu fein, die entstehenden Gleichungssysteme sind größer als erforderlich. Im Rahmen dieses Beitrages wird ein Verfahren präsentiert, welches neben dem am feinsten diskretisierten Zielmodell zusätzlich vereinfachte Modelle verwendet. Diese vereinfachten Modelle sind nur in Teilen des interessierenden Frequenzbereichs anwendbar, erfordern aber weniger Aufwand zur Lösung. Das Verfahren schätzt den Frequenzgang einer skalaren Zielgröße als Kombination der Lösungen des Zielmodells und der vereinfachten Modelle und ermöglicht so insgesamt die Einsparung von Rechenzeit. Weiterhin wird die Anwendung des Verfahrens auf die Modellierung poroelastischer Materialien vorgestellt. Der Rechenzeitvorteil der vereinfachten Modelle wird dabei durch die Verwendung vereinfachter Materialmodelle erreicht.

Sitzungsleitung:

J. Fels, Institut für Technische Akustik, RWTH Aachen S. Van De Par, CvO Universität Oldenburg, AG Akustik

8:40	Examining Age Effects in Auditory Selective Attention in Reverberant Environments Josefa Oberem, Julia Seibold, Iring Koch, Janina Fels [Abstract] Using a well-established binaural-listening paradigm, the ability to intentionally switch auditory selective attention was examined under anechoic, low reverberation (0.8 s) and high reverberation (1.75 s) conditions. Young, normal-hearing subjects and elderly, moderately hearing-impaired subjects were tested to analyze influences of the reverberation times and interactions on age effects. Spoken word pairs by two speakers were presented simultaneously to subjects from two of eight azimuth positions. The stimuli were word pairs that consisted of a single number word (i.e., 1 to 9) followed by either the German direction ”UP” or ”DOWN”. Guided by a visual cue prior to auditory stimulus onset indicating the position of the target speaker, subjects were asked to identify whether the target number was numerically smaller or greater than five and to categorize the direction of the second word. Switch costs (i.e. reaction time differences between a position switch of the target relative to a position repetition) and error rates were dependent on reverberation times and age.
9:00	The Influence of Stimuli Length in an Experiment on Auditory Selective Attention for Children Karin Loh, Janina Fels [Abstract] Primary and preschool life mostly consists of complex acoustic scene, which are comparable to the cocktail-party-situation. In these situations it is important to identify the target sound and to ignore distracting sounds coming from different directions. Auditory selective attention enables this ability and is therefore an important tool for the communication and development of a child. In a previous study, an experiment on auditory selective attention was developed for adults in dichotic listening environment and then extended to a binaural listening setup including room acoustic aspects to provide a realistic reproduction of the complex acoustic scenes. In this work, the paradigm was adapted for children by adding child-oriented elements and a feedback system. Further, the previous digit-word categorization task was simplified for children by substituting it with animal names. To examine the capability of the chosen stimuli an investigation with short and extended stimuli length under anechoic and reverberant situation was conducted with 24 adults.
9:20	Kleinste wahrnehmbare Unterschiede in der HRTF-Rekonstruktion aus Hauptkomponenten auf Basis von anthropometrischen Abmessungen Shaima'A Doma, Hark Braren, Janina Fels [Abstract] Für die subjektive Evaluierung von Außenohrübertragungsfunktionen (engl. head-related transfer functions, HRTFs) wurde am Lehr- und Forschungsgebiet für Medizinische Akustik (Institut für Technische Akustik, RWTH Aachen University) ein Demonstrationstool entworfen, das drei Methoden der HRTF-Individualisierung integriert. Darin können verschiedene Parameter in den Algorithmen verändert und die daraus resultierenden auditiven Unterschiede in virtuellen akustischen Szenen hörbar gemacht werden. Wichtige Parameter sind hier anthropometrische Daten von Kopf und Pinna, die in dem Demonstrationstool in diskreten Schritten einstellbar sind. Eines der Verfahren, das HRTFs als gewichtete Summe von Hauptkomponenten rekonstruiert, wurde in einem Hörversuch näher untersucht. Kleinste wahrnehmbare Unterschiede (just noticable differences, JNDs) von vier anthropometrischen Abmessungen wurden bestimmt, die in die Schätzung der entsprechenden Gewichte einfließen. Unterschiede zwischen JNDs für Kopf- und Pinna-Abmessungen, zwischen der Sensitivität auf Vergrößerung und Verkleinerung von Parametern, sowie eine Abhängigkeit der JNDs von den eigentlichen Abmessungen des Probanden wurden untersucht. Dabei ließ sich eine starke Korrelation zwischen der Kopftiefe der Probanden und entsprechenden JNDs feststellen. Aus den Ergebnissen wurden geeignete Schrittweiten für die im Tool einstellbaren Parameter abgeleitet.
10:00	On the Perceptually Acceptable Noise Level in Binaural Room Impulse Responses Wiebke Hahne, Vera Erbes, Sascha Spors [Abstract] The practical measurement of binaural room impulse responses (BRIRs) is impaired by equipment and background noise. The noise level in the BRIR depends amongst others on the duration of the excitation signal. With the increasing use of fast measurement techniques, e.g. for the measurement of individual BRIRs, the question arises which level of noise is perceptually acceptable. This paper presents a perceptual study on the threshold of detecting noise in BRIRs. As reference, a set of BRIRs is measured resulting in a high peak-to-noise ratio (PNR) by long-term averaging. In order to generate the stimuli, these BRIRs are impaired by additive white Gaussian noise of different levels. The BRIRs are convolved with a speech stimulus and presented in a 3AFC listening test with a 2Up-1Down rule to the subjects. The results of perceptual experiment are statistically analysed and discussed.
10:20	Binaural Reproduction of Signals captured in a reverberant Room with a Virtual Artificial Head Mina Fallahi, Martin Hansen, Simon Doclo, Steven van de Par, Dirk Püschel, Matthias Blau [Abstract] As an alternative to conventional artificial heads, a microphone array-based filter-and-sum beamformer, referred to as Virtual Artificial Head (VAH), can be used to synthesize the directivity patterns of individual HRTFs (Rasumow et al. JAES 2017). Fallahi et al. (DAGA 2017/18) proposed to calculate the beamformer filter coefficients by solving a constrained optimization problem, i.e. by minimizing a narrowband least-squares cost function subject to constraints on the spectral magnitude synthesis error and the mean White Noise Gain. So far, this method has been evaluated only for simulated microphone arrays in free-field conditions. Results showed that, when choosing a proper array topology and appropriately defined constraints, the VAH perceptually outperforms classical artificial heads for music content in the horizontal plane (Fallahi et al. AES/Tokyo 2018) with regard to overall audio quality. In this contribution, real recordings were performed with a prototype VAH in a reverberant environment, where sensor noise and positional stability of the microphones come into play, and reflections from azimuths and elevations different from those of the source(s) are present. It is investigated to which extent the parameters and constraints within the optimization problem need to be modified in order to achieve a perceptually convincing binaural sound reproduction.
10:40	Evaluating out-of-head localization of a dry source from the front reproduced with cue-preserving headphones Hannes Pomberger, Alois Sontacchi, Matthias Frank, Robert Höldrich, Thomas Gmeiner, Michele Lucchi [Abstract] Sources from the frontal direction are still particularly challenging in binaural reproduction, as there are virtually no interaural time- and level differences. The perceived image of a binaural reproduction typically suffers from a vertical mislocalization and in-head localization. In the literature, different reasons for this problem can be found: the lack of individual spectral pinna-cues as well as missing room information. Even for a frontal position, a real sound source in an anechoic environment is typically localized clearly outside of the head. However, without any room information there are virtually no distance cues and the distance is not adequately perceived. Room information significantly supports distance perception and consequently externalization, however, it cannot provoke out-of-head localization by itself. Within this work, we investigate dry reproduction of frontal sources by a new headphone system. This new headphone contains additional tiny loudspeakers, which create similar individual spectral pinna-cues as a source from the frontal position. This is supported by dummy head measurements. A listening experiment is conducted in which the new headphone system is compared to existing approaches in terms of out-of-head localization, vertical localization and coloration. A loudspeaker in an anechoic room acts as reference stimulus.
11:00	How binaural room impulse responses influence the externalization of speech Florian Wendt, Robert Höldrich, Marton Marshall [Abstract] Listeners perceive the sounds of the real world to be externalized. For sound sources in closed environments this is largely due to interaural cues provided by the reverberation of the room described by the room impulse response (RIRs) and the filtering by head, torso, and pinna expressed as head-related impulse responses (HRIRs). The latter vary with listeners and it is known that individual HRIRs improve the externalization. To provide more insights into the relative contribution of RIRs and HRIRs on the externalization we performed a listening experiment. Listeners were asked to rate the externalization of speech convolved with different RIRs with individual and generic HRIRs. The results of the experiment suggest that the importance of individual HRIR diminishes with increasing reverberation time.
11:20	A Super-Resolution Ambisonics-to-Binaural Rendering Plug-In Peter Maximilian Giller, Christian Schörkhuber [Abstract] Headphone-based reproduction of Ambisonic sound scenes is an active research area. Potential applications are to be found in gaming and virtual reality, simulation and auralization, or music production. Binaural rendering can be achieved via Ambisonic decoding for an array of virtual loudspeakers and subsequent convolution with the respective HRTF, or, in case of the more recent least-squares methods, direct rendering via multiplication with a decoder matrix. For lower-order input signals, the output suffers from poor resolution and externalization, and, most notably, a severe roll-off towards higher frequencies. While various methods have been proposed to remedy timbral artifacts or to enhance the spatial resolution, the effectiveness of signal- independent rendering methods appears to be limited for lower-order input signals. In this contribution we present an open source audio plug-in for signal-dependent binaural rendering of low order Ambisonic signals. The plug-in is based on a recently proposed parametric extension of the constrained least-squares decoder, where both direct sound impinging from the most prominent source direction and diffuse sound are reproduced exactly.

Organisation:

J. Fels, Institut für Technische Akustik, RWTH Aachen S. Van De Par, CvO Universität Oldenburg, AG Akustik

9:40	Analysis of Pinna-Related Features of HRTFs using 3D-Printed Ears Hark Braren, Janina Fels [Abstract] The current advancements in 3D-scanning and additive manufacturing technologies allow for highly accurate acquisition and reproduction of 3D-shapes, including for instance human pinnae. These methods have been applied to investigate the effects of individual pinnae on head-related transfer functions (HRTFs) using classic measurement techniques. In a preliminary study, the outer ear shapes of 20 subjects have been digitized using an Artec Space Spider structured light scanner. They have been digitally adapted to be mounted in a dummy head including moulds to accurately position microphones in the ear canals to then be printed on a consumer grade 3D-printer. The ITA dummy head with replaceable ears moulds was chosen as a consistent head and torso geometry for the HRTF measurements. The measurements were carried out using the interleaved sweep method and a specialized measurement arc in the hemi-anechoic chamber at the Institute of Technical Acoustics in Aachen. Because all subjects’ ears were installed in the identical artificial head, a direct comparison of the pinna-related effects without the influence of variations of other subject specific body geometries was possible. The process and results of the analysis are discussed on the poster.
9:42	Analysis of the Directional Characteristics of Hearing Aids in a Situation with two Speakers Hendrik Husstedt, Leif Johannson [Abstract] Modern hearing aids can not only gain sounds but can also help to easier understand speech in noisy situations. Beside the noise reduction, directional microphones are an important feature, which can increases signal-to-noise ratio (SNR). In situations where speech and noise come from different directions, the hearing aid can focus on the direction of speech. However, in many situation, people talk to more than one person so that speech comes from different directions. The question arises what directional characteristic a hearing aid chooses in theses situations. Therefore, in this work, the directional characteristics of hearing aids in a situation with two speakers is analyzed. To this end, binaural coupled hearing aids of six different manufacturers were placed on a KEMAR and sound was presented from eight directions. Two different configurations with speech coming from ±45∘ and 0∘/90∘ were considered, and noise was presented from all other directions. The extended phase inversion method was used to analyze the directional characteristic of the hearing aid, and to compute the SNR for each speech source. The results reveal different strategies of the manufacturers and show a higher benefit of the directional microphones in the situation with speech coming from ±45∘.
9:44	The PIRATE: An anthropometric earPlug with exchangeable microphones for individual reliable acquisition of Transfer functions at the ear canal entrance Florian Denk, Fabian Brinkmann, Alfred Stirnemann, Birger Kollmeier [Abstract] Measurements of Head-Related Transfer Functions and Headphone Transfer Functions require positioning a microphone at the (conventionally blocked) ear canal entrance. The common approach is to modify foam earplugs or silicone domes that are easily inserted into different ears to accommodate a microphone. However, the soft tissue results in a poorly defined fit in the individual ear, as well as a poor stability and repeatability between insertions. The best option would be individually made earplugs, which are, however, expensive and tedious to make. We present an open design of anthropometric earplugs for measurements at the blocked ear canal entrance that provide a deep, tight and reproducible fit in virtually all human ears. The outer shape is available in 5 sizes and was designed based on the statistical analysis of several hundred ear canal scans. The earplug design includes a recess to accommodate a MEMS microphone. Thus, the same microphone can be conveniently used in different earplugs without losing any accuracy, and the microphone can be removed for calibration. The 3D models are made freely available. From these, the earplugs can be 3D printed in silicone with only minor manual working steps necessary.
9:46	Räumliche Darstellung der positionsabhängigen Sprachverständlichkeit von Hörgeräteträgern in komplexen akustischen Szenen Paul Kranzusch, Marc René Schädler [Abstract] In einer komplexen raumakustischen Umgebung ergibt sich die Sprachverständlichkeit aus einer Vielzahl unterschiedlicher Einflussfaktoren wie Nachhall, Blickrichtung und Positionen von Sprecher, Zuhörer und Störquellen. Durch die Verarbeitung der Hörgeräte ist die Wahrnehmung von versorgten Personen anders zu bewerten als bei Normalhörenden. Dieses gilt insbesondere wenn sich mehrere oder bewegliche Quellen innerhalb der Szene befinden und der Zuhörer seinen Kopf zu einer Quelle ausrichtet. Um diese Einflussfaktoren zu untersuchen, können verschiedene Szenen durch Kombination der folgenden Toolboxen simuliert werden. Mit der Toolbox for Acoustic Scene Creation And Rendering (TASCAR) wird die akustische Szene generiert. Das open Master Hearing Aid (openMHA) modelliert das Verhalten der Hörgerätealgorithmen bei Schwerhörenden. Anschließend wird die Sprachverständlichkeitsschwelle des Zuhörers mit dem Framework for Auditory Discrimination Experiments (FADE) ermittelt. Um die Sprachverständlichkeitsschwelle zu bestimmen nutzt FADE Sätze aus dem deutschen Matrixtest, die mithilfe automatischer Spracherkennung ausgewertet werden. Die Szene wird mit verschiedenen Positionen des Zielsprechers generiert. Für jede Position des Zielsprechers wird die Sprachverständlichkeitsschwelle als farbliche Markierung auf die Szene aufgetragen, sodass sich daraus eine Darstellung als Heatmap ergibt. Diese Art der Modellierung zeigt den Effekt des better-ear listenings. Die simulierten Schwellen sollten bezüglich des Sprechverhaltens Normalhörender bewertet werden, welche ihren Sprachpegel abhängig vom Umgebungspegel wählen.

Sitzungsleitung:

G. Behler, Institut für Technische Akustik, RWTH Aachen D. Beer, Fraunhofer IDMT

14:20	Prinzipien und Konzepte automatischer Mikrofonmischer Natanael Nieland [Abstract] Der automatische Mikrofonmischer ist für Sprachanwendungen bei denen mehrere Mikrofone zum Einsatz kommen unerlässlich und wird u.a. bei AV-Konferenzen und Podiumsdiskussionen, in Sendestudios und Kirchen eingesetzt. Eine hohe Signalqualität und Sprachverständlichkeit, sowie die Stabilität bei rückkoppelnden Anlagen wird durch seinen Einsatz gewährleistet. Seit dem Beginn der Entwicklung automatischer Mikrofonmischer in den späten 1960er Jahren wurde eine Vielzahl unterschiedlichster Techniken entworfen, die sich auch in aktuellen Produkten wiederfinden. Die Verfahren unterscheiden sich insbesondere in dem zur Detektion von Sprache verwendeten Schwellwertsignal und der Abschwächungscharakteristik der Mikrofonkanäle. Dem Systemdesigner stellt sich die Frage, welche Vor- und Nachteile verschiedene Techniken in einem speziellen Anwendungsfall mit sich bringen. Der folgende Vortrag soll die aus einer Patentrecherche gewonnenen Erkenntnisse über die bestehenden Konzepte automatischer Mikrofonmischer vermitteln, wobei eine Kategorisierung der Verfahren vorgenommen wurde. Nachdem die Notwendigkeit des Einsatzes automatischer Mikrofonmischer aufgezeigt wurde, sollen die grundlegenden Prinzipien des automatischen Mischens erläutert werden. Im Anschluss wird eine Auswahl unterschiedlicher Verfahren, sowie deren Vor- und Nachteile diskutiert.
14:40	Verfahren zur Multikanal-Echokompensation in immersiv verknüpften Räumen Marcel Nophut, Robert Hupke, Stephan Preihs, Jürgen Peissig [Abstract] Im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projekts ”LIPS - Live Interactive PMSE Services” arbeiten die Projektpartner aus Industrie und Forschung an einer immersiven audiovisuellen Verbindung zwischen entfernten Räumlichkeiten, die es Menschen erlauben soll in einer möglichst natürlichen Art und Weise miteinander kommunizieren und sogar musizieren zu können. Dazu werden die Schallquellen im einen Raum aufgenommen, die Signale mit geringer Latenz übertragen und im jeweils anderen Raum über ein Multikanal-Lautsprechersetup wiedergegeben. Eine bidirektionale akustische Verbindung von Räumen erzeugt jedoch eine Feedback-Schleife, die akustische Echos oder Rückkopplungen hervorruft. Um diesem Problem zu begegnen nutzen bestehende mono- und stereophonische Systeme häufig eine adaptive Echokompensation, die die akustischen Übertragungsfunktionen im Raum schätzt, um so die Echos der Lautsprechersignale aus den aufgenommenen Mikrofonsignalen herauszufiltern. Bei Mehrkanalsystemen ist dieses Problem aufgrund der Korrelation der Lautsprechersignale in der Regel nicht eindeutig lösbar. Mit wachsender Anzahl der Kanäle tritt dieses sogenannte ”Non-Uniqueness Problem” immer stärker zutage, was zu einer höheren Fehlanpassung der Schätzung führt. Eine vorgeschaltete Dekorrelation der Lautsprechersignale wirkt diesem Phänomen entgegen und führt zu einer Verbesserung der Schätzergebnisse. Dieser Beitrag stellt einige gängige Algorithmen und Methoden der Multikanal-Echokompensation vor und vergleicht deren Leistungsfähigkeit anhand von Simulationen mit Aufnahmen aus einem realitätsnahen Modellaufbau.
15:00	Elektroakustischer MEMS-Wandler für Im-Ohr-Anwendungen Lutz Ehrig, Holger Conrad, Bert Kaiser, Hermann Schenk, David Schuffenhauer, Michael Stolz, Matthieu Gaudet, Harald Schenk [Abstract] In diesem Beitrag wird ein neuartiger elektroakustischer MEMS-Wandler vorgestellt. Der Wandler basiert auf CMOS-kompatiblen, elektrostatischen Biegeaktoren. Deren bimorph-ähnliche Funktionsweise basiert auf der durch die Geometrie definierten Transformation elektrostatischer Kräfte in mechanische Schichtspannungen. Die sich uniaxial verkrümmenden Aktoren sind so orientiert, dass eine Auslenkung lateral, d.h. in der Chip-Ebene erfolgt. Die paarweise Anordnung einer Vielzahl dieser Aktoren in sogenannten Luftkammern führt zu einem MEMS-Lautsprecherchip, der eine mess- und hörbare Schallabstrahlung ermöglicht. Die Freiheiten im Design der Lautsprecherchips sind aufgrund des Aktorprinzips enorm hoch. Anhand einer ersten gefertigten Generation konnte die Funktionsweise nachgewiesen werden. Durch weitere Optimierung des Bauelementdesigns wird eine weitere Verbesserung des Schalldruckpegels und der Linearität angestrebt. Dadurch erschließen sich Einsatzmöglichkeiten für Im-Ohr-Anwendungen wie Hearables, Hörgeräte, IEMs und Kopfhörer.
15:20	Optimization of Aspect Ratio and Material Parameters of a DML Membrane Shanavaz Sanjay Abdul Rawoof, Benjamin Zenker, Sebastian Merchel, M. Ercan Altinsoy [Abstract] The frequency response of a Distributed Mode Loudspeaker (DML) is predominantly conditional to the selection of membrane materials, dimensions and exciter positioning. Optimization of the frequency response results in the emphasis on the equal distribution of modes. Simulation techniques provide the possibility to investigate the effect of material parameters on the modal distribution. In order to achieve the best design, these parameters are optimized. The model of a membrane with respective material properties are developed and the modes are investigated with the simulation software wave6. The material properties used in simulations were validated with experimental measurements. This model is further utilized to optimize the aspect ratio and material parameters aimed at obtaining an equal distribution of modes.
15:40	Akustische Detektion und Lokalisation von UAVs mit Mikrofonarrays in Echtzeit Martin Blass, Franz Graf [Abstract] Unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs), wie z.B. Drohnen, können seit einiger Zeit in unterschiedlichsten Preis- und Gewichtsklassen kommerziell erworben und betrieben werden. Da für den Betrieb dieser Geräte kein Expertenwissen nötig ist und diese auch von Privatpersonen als Angriffsmittel eingesetzt werden können, stellen UAVs eine potentielle Gefahr für Personen und öffentliche Einrichtungen dar. Wir präsentieren ein Gesamtkonzept zur akustischen Lokalisation und Detektion von UAVs in Echtzeit durch den Einsatz von Mikrofonarrays und Methoden des maschinellen Lernens. Wir beschreiben den Entwurf geeigneter Mikrofonarrays, inklusive deren Konstruktion und verwendeter Hardware, sowie ein definiertes Prozedere zur Aufzeichnung von UAV-Audiodaten. Das System verwendet eine MPEG7-Datenbank zur Verwaltung von annotierten Audiosegmenten und relevanten Metadaten. Aus annotierten Audiodaten werden akustische Merkmale extrahiert, die für das Training von Klassifikationsalgorithmen verwendet werden, um zwischen der An- bzw. Abwesenheit von UAV-Geräuschen zu unterscheiden. Für die akustische Lokalisation werden Beamforming-Techniken in Kombination mit einem einfachen Algorithmus zur Verfolgung mehrerer Schallquellen verwendet. Das System wird durch gängige Klassifikations-Metriken und einem vorgeschlagenen Fehlermaß für die Lokalisationsgenauigkeit evaluiert. Abschließend wird ein Einblick in die Echtzeit-Implementierung und die Fusionierung von Beamforming und Audio-Klassifikation gegeben.
16:00	Phase in der Zeit-Frequenz Ebene Peter Balazs [Abstract] Die Phasen Information in der Zeit-Frequenz Analyse respektive Filterbankantworten von Audiosignalen wurden in der Vergangenheit oft vernachlässigt. In den letzten Jahren wurden der Phaseninformation mehr Bedeutung zugemessen (Stichwort ’phase retrieval’). In dieser Arbeit präsentieren wir die Grundlagen der Phase in der Zeit-Frequenz Ebene. Wir präsentieren einen Überblick über die Bedeutung der Phase für Methoden wie den Phasenvocoder oder für die Schärfung der Zeit-Frequenz Darstellung (’Reassignment’). Zuletzt zeigen wir dass die Amplitude und die Phase (nahezu) die selbe Information erhält. Wir zeigen Methoden, um ein Signal direkt aus dem Spektrogramm (ohne Phaseninformation) zu rekonstruieren.
16:20	Acoustic Scene Classification with Hilbert-Huang Transform Features Jürgen Tchorz [Abstract] The Hilbert-Huang transform breaks down non-stationary and nonlinear signals into a finite number of components. These components are called intrinsic mode functions (IMF) which form a complete and nearly orthogonal basis for the original signal. Subsequent Hilbert transforms yield the instantaneous frequencies of the IMF. The distributions and short-term fluctuations of these instantaneous frequencies are partially non-overlapping in different acoustic scenes. This finding is exploited for automatic scene classification. A feature set based on instantaneous frequencies is described. A long short-term memory deep neural network is trained using those features computed from the development data set of the DCASE 2018 acoustic scene classification challenge (Task 1B). The data set contains in total 28 hours of audio recorded in 10 different urban scenes such as ”airport” or ”shopping mall”. The classification rates are compared to those achieved with standard log mel-band energy and amplitude modulation spectrogram (AMS) features, using the same classifier, as well as to the results of the DCASE 2018 challenge baseline system.
16:40	Simulation framework for detecting and tracking moving sound sources using acoustical beamforming methods Péter Tapolczai, Péter Fiala, Gergely Firtha, Péter Rucz [Abstract] Microphone arrays and beamforming procedures enable the localization of sound sources and are used in a great number of industrial applications. Remote sound sources can be localized by creating an acoustical image of the spatial distribution of the source strength. Acoustical focusing can also be implemented in order to get a high-gain directed antenna and hence attain the filtered signal of selected sources. Application to moving sound sources involve a number of challenges, such as taking the effect of the Doppler-shift into account, or to apply the acoustical focusing with a time-varying focal point. In this contribution a simulation framework for the detection and tracking of moving sources is introduced. It is shown that in case of moving sources, source localization and acoustical focusing can be implemented in a feedback loop to enhance the quality of the detection. The object oriented simulator is capable of evaluating the sound field of arbitrary moving sound sources and contains implementations of various beamforming methods for acoustical imaging and source localization. The reconstruction of the trajectory of the moving source is supplemented by a nonlinear Kalman filter. Tracking of a small unmanned aerial vehicle is demonstrated as an example application.

Organisation:

F. Zotter, Kunstuniversität Graz, Inst. f. Elektronische Musik u. Akustik B. Seeber, TU München, Audio-Signalverarbeitung

8:40	Sound source localization with head mounted displays Axel Ahrens, Kasper Duemose Lund, Torsten Dau [Abstract] To study perception in environments with audio-visual information, head mounted displays (HMDs) can be a valuable tool for the presentation of immersive visual stimuli. To achieve realistic spatial auditory perception, listeners typically require individual head-related transfer functions (HRTFs) and head movements. Loudspeaker-based virtual sound environments (VSEs) typically contain both individual HRTFs as well as head movements. The combination of HMDs and VSEs may therefore be valuable for studying audio-visual perception. However, the HMD itself may affect the listeners’ HRTFs and thus influence sound localization performance. A sound localization experiment was conducted without an HMD and with two commercially available products. The localization accuracy was evaluated for sources in azimuth and elevation without visual feedback. The subject responses were recorded using the corresponding virtual reality hand-held controller. The results revealed a reduction of the localization accuracy when the subjects were wearing an HMD. The azimuth error increased mainly at the left quadrant, while the elevation error increased for sources above, below and at the horizon. Even though an increased error was found, additional visual information appear to minimize the influence of the HMDs.
9:00	HMD-based Virtual Environments for Localization Experiments Tim Lübeck, Johannes M. Arend, Christoph Pörschmann [Abstract] Research on virtual acoustic environments (VAEs) has gained more and more interest in the last decades. In this context, VAEs have become an accepted research tool for performing psychoacoustic experiments. However, such experiments were often carried out under varying conditions. There were differences in the VAE systems, in the method of reporting the participant’s judgments, or in the statistical measures. This work presents an approach for performing listening experiments in head-mounted display (HMD)-based virtual reality (VR) systems. The experiment was developed in Unity 3D and is therefore easy to implement with standard VR hardware in any laboratory. This allows reproducibility and transparency of future investigations. To conduct sound localization studies using the VR system, we implemented a new pointing method for localization and distance estimation experiments. In an HMD-based virtual environment, the participants have to move a pointer to the perceived position of the auditory event using a VR controller. This enables judgments in any direction and distance. To evaluate our new method, we compared it with the established finger- and head-pointing methods in a first VR listening experiment. In addition to the localization performance, we also examined effects like the comfort for the participants or the speed of judgment.
9:20	Video Screens for Hearing Research: Reflectivity and Transmittance of Professional Acoustic Screens and Other Fabrics Jan Heeren, Giso Grimm, Volker Hohmann [Abstract] The application of virtual reality in hearing research requires labs with controllable acoustics and big video screens. Implicitly, the acoustical properties of the video screen are a critical factor to the physical accuracy of the virtual acoustics. One requirement to the screen fabric is minimal reflectivity, so that the room-acoustical influence of the screen is small compared with the virtual room acoustics. For applications with loudspeakers behind the video screen, a second requirement is maximal acoustical transparency. In this study, reflectivity and transmittance of 19 different fabrics were measured, including professional acoustic screens and fabrics for various applications. Pieces of 1 m x 1 m were tested for two tension conditions. The influence of a mesh back-layer was also tested. Reflectivity values range from -30 dB to -7 dB. Transmittance values of -0.1 dB to -5.0 dB were measured. A Chiffon fabric showed the lowest reflectivity and the highest transmittance values.
9:40	Aufnahme und Wiedergabe räumlicher Schallszenen: Fehleranalyse und Korrekturansatz Matthieu Kuntz, Bernhard Seeber [Abstract] Ambisonics erlaubt die weitgehend akkurate Aufnahme und kontrollierte Wiedergabe räumlicher akustischer Szenen. Das Schallfeld wird idealerweise an einem Punkt in Kreisharmonische zerlegt, um die Richtungsinformation zu extrahieren. In dieser Arbeit werden die Fehler bei der Aufnahme und Wiedergabe horizontaler Schallszenen mit Ambisonics untersucht. Die Hauptprobleme werden präsentiert und eine einfache Korrektur der Mikrofonsignale vorgestellt. Dabei werden ein geschlossenes, zylindrisches, 36-kanaliges Mikrofonarray sowie ein 36-kanaliges, laufzeitentzerrtes Lautsprecherarray verwendet. Zum einen entstehen Laufzeitenunterschiede aufgrund der Nicht-Koinzidenz der Mikrofone, die frühe Reflexionen im wiedergegebenen Schallfeld verursachen und zu frequenzabhängigen Phasenverschiebungen führen. Bei einem Mikrofonarray mit 31.5 cm Durchmesser entstehen Laufzeitenunterschiede von bis zu 1.2 ms. Zum anderen beeinflusst der Zylinder das Schallfeld: Hohe Frequenzen werden abgeschattet und die Summierung direkter und umlaufender Wellen bildet Kammfilter. Dadurch wird der Frequenzgang des aufgenommenen Schalldrucks an der Oberfläche des Zylinders richtungsabhängig stark beeinflusst (bis zu -40 dB für hohe Frequenzen). Durch Schätzen der Richtung der Quelle wurde eine richtungsabhängige Gewichtung der Signale berechnet, um den Einfluss der vom Schall abgewandten Mikrofone zu mindern. Mit anschließendem Verzögern der Mikrofonsignale konnte der normalisierte mittlere absolute Fehler im Frequenzgang von 5.6 dB auf 2.6 dB verringert werden. Aktuelle Forschung befasst sich mit der Erweiterung auf Schallszenen mit mehreren Quellen.
10:00	Evaluation of perceptually plausible room acoustics simulation Stephan D. Ewert, Oliver Buttler, Josef Poppitz, Torben Wendt, Steven van de Par [Abstract] Immersive and convincing acoustics in virtual reality applications require computationally efficient methods. The fast and perceptually plausible room acoustics simulator [RAZR, see Wendt et al., JAES, 62, 11 (2014)] approaches this demand by drastic simplifications with respect to physical accuracy while still accomplishing perceptual plausibility. RAZR is based on a hybrid approach where early reflections are calculated as image sources for a shoebox-room approximation up to a low order, and the later reverberation is generated by a binaurally extended feedback-delay-network (FDN). Here two extensions were evaluated using listening tests: 1) The perception of temporal smearing of early diffuse reflections, effectively simulating effects of scattering and multiple reflections caused by geometric disturbances at walls and by objects in the room, was systematically assessed. A single parameter was introduced to quantify deviations from an empty shoebox room. It was demonstrated that perceptually plausible results can be obtained for auralized natural stimuli and for the binaural impulse responses themselves. 2) It was assessed which spatial resolution is sufficient for the rendering of the late reverberation in a three-dimensional loudspeaker array. In conjunction, a computationally efficient method was developed to account for different wall absorption coefficients resulting in an anisotropic late reverberant field.

Sitzungsleitung:

E. Bühlmann, Grolimund + Partner AG

15:20	Langzeitverhalten lärmmindernder SMA-Decken Reinhard Wehr, Andreas Fuchs, Erik Bühlmann [Abstract] Zur Reduktion des Reifen/Fahrbahngeräusches werden in großem Maß lärmarme dichte und semidichte Fahrbahndeckschichten genutzt. Während diese eine gute Wirksamkeit zu Beginn ihrer Liegedauer zeigen, nimmt die lärmmindernde Wirkung mit zunehmendem Alter ab. Um dieses Alterungsverhalten zu analysieren, wird im vorliegenden Paper dazu die Erhebung einer umfassenden Datengrundlage mittels des CPX-Verfahrens (ISO 11819-2) gezeigt. Die Daten werden dazu mit Informationen zum Deckschichttyp, dessen Altersstruktur und Befahrungsstärke verbunden und daraus ein Modell des Alterungsverlaufs erstellt, welches mit Vorbeifahrtsmessungen nach ISO 11819-1 verglichen wird. Ebenfalls werden Korrelationen mit Texturmessungen gezeigt, welche gemeinsam mit den CPX-Messungen durchgeführt wurden.
15:40	Strategie zur erfolgreichen Anwendung von leisen Straßenbelägen im Innerortsbereich Tina Saurer, Hanspeter Gloor, Dejan Milo, Erik Bühlmann [Abstract] Leise Strassenbeläge stellen eine effektive Lärmschutzmassnahme an der Quelle dar und kommen in der Schweiz auch im Innerortsbereich häufig zur Anwendung. Da sich die spezifischen Eigenschaften von leisen Belägen deutlich von denjenigen konventioneller Strassenbeläge unterscheiden, ergeben sich Auswirkungen auf die Finanzplanung, die Werterhaltungs- und Unterhaltsstrategie sowie auf die internen Abläufe der Tiefbauämter. Eine erfolgreiche Anwendung von leisen Strassenbelägen als Lärmschutzmassnahme setzt voraus, dass der Lärmschutz tief in die Strategie eines Tiefbauamtes verankert wird und in die Budgetierung und die Prozesse einfliesst. Am Beispiel des Kantons Aargau wird aufgezeigt, welche Schlüsselfaktoren für eine erfolgreiche Etablierung von leisen Strassenbelägen als Lärmschutzmassnahme beachtet werden müssen. Der vorliegende Beitrag untersucht die finanziellen Auswirkungen, sowie Folgen auf die Planung, die Realisierung und den Unterhalt von Strassen. Des Weiteren werden Konzepte für die Erfolgskontrolle zur Überprüfung der geforderten Wirksamkeit vorgestellt. Der Beitrag zeigt auf, wie leise Strassenbeläge erfolgreich in der Strategie eines Tiefbauamtes integriert und als Lärmschutzmassnahme etabliert werden können.
16:00	Widerstandsfähigkeit von semi-dichten Asphalten bei erhöhter Beanspruchung durch schwere Fahrzeuge Felix Schlatter, Hanspeter Gloor, Dejan Milo, Erik Bühlmann [Abstract] Die lärmreduzierenden Eigenschaften von semi-dichten Asphalten (SDA), die bevorzugte Bauweise von leisen Strassenbelägen in der Schweiz, werden oftmals durch kleinere Korngrössen erzielt. Die kleinen Korngrössen können aber zu einer geringeren Widerstandfähigkeit gegenüber mechanischen Beanspruchungen führen. Ziel dieser Studie ist es, zu ermitteln inwiefern erhöhte Beanspruchungen negative Auswirkungen auf SDA haben und ob allenfalls auf spezifischen Abschnitten mit höheren mechanischen Belastungen auf andere Bauweisen zurückgegriffen werden muss. Hierzu werden auf einer repräsentativen Strecke drei Abschnitte mit unterschiedlichen mechanischen Belastungen verglichen (Abbiegen, Beschleunigen, konstante Fahrweise). Dabei werden die Veränderungen der Oberflächentextur (LCMS-Laser), die Porenzugänglichkeit (Luftströmungswiderstand) und die Lärmminderung (CPX) erhoben und verglichen. Erste Ergebnisse zeigen, dass gleichmässig fahrende schwere Fahrzeuge kaum Auswirkungen auf die Oberflächenbeschaffenheit des Asphalts haben, dass Beschleunigungen nur zu geringfügigen bis mässigen Belastungen führen und dass die stärksten Auswirkungen bei abbiegenden LKWs beobachtet werden. SDA mit kleinen Korngrössen können somit grundsätzlich auf Strecken mit vielen LKW angewendet werden. Allerdings sollten bei stark befahrenen Kreuzungen mit abbiegenden schweren Fahrzeugen widerstandsfähigere Rezepturen in Erwägung gezogen werden.
16:20	Reinigung von semi-dichten Asphalten zur Erhaltung der akustischen Leistung Vincent Roth, Hanspeter Gloor, Dejan Milo, Erik Bühlmann [Abstract] Semi-dichte Asphalte (SDA) dienen in der Schweiz als etablierte Lärmschutzmassnahe im Innerortsbereich. Bekannte Alterungsprozesse bei SDA, wie beispielsweise Verstopfungen der von der Oberfläche zugänglichen Poren, führen zu einer Abnahme der akustischen Wirkung. Diese Untersuchung ermittelt, ob und wie sich die (akustische) Lebensdauer eines lärmabsorbierenden Belags mittels verschiedener Reinigungsmassnahmen verlängern lässt. Hierzu werden auf vorbestimmten Abschnitten die auftretenden Verschmutzungsarten dokumentiert und die akustischen Auswirkungen von unterschiedlichen Reinigungsverfahren und -zyklen untersucht (Vorher/Nachher-Messung CPX). Zudem wird anhand von Wasserdurchflussmessungen eine allfällige Veränderung der Porenzugänglichkeit ermittelt. Erste Ergebnisse zeigen, dass sich Oberflächenschmutz gut entfernen lässt und lokal eine positive Wirkung von 1 bis 2.5 dB ergibt, während sich tief eingedrungener Schmutz in den SDA nur schwerlich entfernen lässt und somit lediglich eine Wirkung von <0.8 dB erzielt wird. Aufgrund dieser Ergebnisse wird eine Reinigung bei starkem Schmutzeintrag empfohlen, da dadurch die Verlängerung der Lebensdauer des Belags möglich scheint. Kritisch dabei ist, dass der Reinigungsprozess nicht eine zusätzliche Beanspruchung des Belags zur Folge hat und zu Beschädigungen führt.

15:40	Trennung, Zuordnung und psychoakustische Bewertung von Fahrzeuginnengeräuschen Florian Doleschal, Christian Schumann, Jesko Verhey, Stefan Pischinger [Abstract] Zur automatisierten Detektion von Störgeräuschen im Fahrzeuginnenraum werden Techniken der Mustererkennung herangezogen. So ermöglichen Bildverarbeitungsalgorithmen die Detektion und Extraktion von tonhaltigen Motorkomponentengeräuschen. Mittels der segmentweisen Schwellwertanwendung auf das Amplitudenspektrum werden effektiv geschlossene Linienstrukturen im Amplitudenspektrum erfasst. Neben auffälligen Motorordnungen können so auch motordrehzahlunabhängige Geräuschphänomene (z.B. das Turboladerheulen) automatisiert getrennt werden. Impulshaltige Störgeräusche werden aufgrund der zeitlich ausgeprägten Wiederholrate mittels der nicht-negativen Matrixfaktorisierung detektiert. Die extrahierten Störgeräusche werden anschließend mittels zuvor trainierter Klassifikatoren Motorkomponenten zugeordnet. Anschließend wird die Angenehmheit des Gesamtgeräuschs sowie der einzelnen Geräuschkomponenten durch ein psychoakustisches Modell ermittelt, welches auf einer multiplen linearen Regression basiert. Dabei dienen berechnete psychoakustische Parameter als Prädiktoren (z.B. Lautheit nach DIN 45631, Schärfe nach DIN 45692). Die Schätzung der Prädiktoren erfolgt durch Vergleich mit den experimentell erhobenen Angenehmheitswerten. Diese wurden mit einer Kategorienskala abgefragt, die sich an die kategoriale Lautheitsskalierung (z.B. ”sehr angenehm”) anlehnt. Die Hörbarkeit der einzelnen Komponenten wird mit Hilfe eines auditorischen Verdeckungsmodells betrachtet: Die Abschätzung der Mithörschwelle erfolgt durch Simulation eines typischen psychoakustischen Verdeckungsexperiments, wobei das Modell als virtuelle Versuchsperson agiert. Somit können Komponenten, deren Pegel unter der jeweiligen Mithörschwelle liegt, erkannt und für die Bewertung der Angenehmheit vernachlässigt werden.
15:42	Aufbau eines Maschinenprüfstands für akustische Messungen an elektrischen Antrieben Mark Müller-Giebeler, Pascal Drichel, Markus Jaeger, Michael Vorländer [Abstract] Zur Validierung von Simulationsmodellen des NVH-Verhaltens elektrischer Antriebe bedarf es Messungen in kontrollierter Umgebung, welche sowohl eine ausreichende Körperschallisolierung des Prüflings als auch die Schalldämmung gegenüber unerwünschten Umgebungsgeräuschen sicherstellt. Dieser Beitrag beschreibt Aufbau, Anpassung und akustische Ertüchtigung eines entsprechenden Maschinenprüfstands am Elektromobilitätslabor der RWTH Aachen. Der Prüfstand, welcher über ein luftgelagertes Maschinenbett zur Minimierung des Einflusses äußerer Schwingungsanregungen verfügt, wird ergänzt durch eine speziell angepasste Schallschutzkabine zur Abschirmung umgebender Störquellen (Schaltschränke, Lastmaschine, Luftkühler etc.). Nach Aufbau des Prüfstandes werden dessen Dämmwirkung und die Güte der so geschaffenen Prüfumgebung durch geeignete Messungen charakterisiert. Abschließendes Ziel ist der Vergleich zwischen den am Prüfstand gewonnenen Messdaten mit Simulationen und Auralisierungen einer domänenübergreifenden Modellkette, die ausgehend von der elektromagnetischen Kraftanregung, über das strukturdynamische Verhalten des Antriebs letztlich die Schallabstrahlung des Maschinengehäuses berechnet.
15:44	Bestimmung frequenzabhängiger Materialparameter von akustischen Dämmmaterialien Fabian Duvigneau, Lars Spannan, Elmar Woschke, Daniel Juhre [Abstract] Die zuverlässige Voraussage des akustischen Verhaltens komplexer Systeme ist für die moderne Industrie von sehr großem Interesse, stellt jedoch eine ebenso große Herausforderung dar. Ziel ist eine belastbare Prognose, die bereits früh im Entwicklungsprozess zur Verfügung steht (ohne die Verfügbarkeit und Notwendigkeit von Prototypen). Dazu können diverse Simulationsmethoden zum Einsatz kommen. Ein zentraler Punkt aller Modellierungsalternativen ist die Beschreibung der mannigfaltig eingesetzten akustischen Dämmmaterialien, die sich teilweise sehr stark in ihren Eigenschaften unterscheiden und oft starke Frequenzabhängigkeiten in ihren Materialparametern aufweisen. In diesem Beitrag steht die Bestimmung der frequenzabhängigen Steifigkeiten und Dämpfungen verschiedener Dämmwerkstoffe im Fokus, die anschließend beispielsweise für die numerische Modellierung von vibroakustischen Systemen auf Basis der Finite-Elemente-Methode genutzt werden können. Im Rahmen dieses Beitrags werden verschiedene Möglichkeiten für die experimentelle Materialcharakterisierung diskutiert und hinsichtlich der Ergebnisse sowie des Aufwandes verglichen. Darüber hinaus werden mögliche Einflussfaktoren auf die Ergebnisse der Charakterisierung untersucht. Die abschließende Bewertung der aus den unterschiedlichen Charakterisierungsmethoden resultierenden Materialparameter hinsichtlich ihrer Eignung als Eingangsparameter für numerische Simulationen erfolgt durch den Vergleich von Simulationsergebnissen mit Messdaten für ein einfaches vibroakustisches Testproblem bestehend aus einer metallischen Rechteckplatte mit appliziertem Dämmmaterial.
15:46	Charakterisierung der aktiven Geräuscherzeugung an einer Synchronmaschine mit Hilfe des „Blocked Forces“ Konzepts Robert Henneberger, Dominik Schubert, Stefan Sentpali, Steffen Marburg [Abstract] Im Zuge der Elektrifizierung von Fahrzeugantrieben stellt sich auch die Frage nach der akustischen Wahrnehmung von Elektrofahrzeugen durch die Insassen und Passaten. Unabhängig von den unterschiedlichsten Akustik Konzepten der Fahrzeughersteller, wurde von uns in der Vergangenheit eine Methode vorgestellt, die es ermöglicht gezielt Geräusche und Vibrationen durch die Synchronmaschinen (PMSM) selbst zu erzeugen. Diese sogenannte Active Sound Generation Funktion (ASG) wird in dieser Veröffentlichung mit Hilfe eines Komponentenprüfstandes nach dem ”Blocked Forces” Konzepts näher beschrieben. Hierzu wird kurz die Methode der blockierten Kräfte erläutert und die Anforderungen an den Komponentenprüfstand definiert. Anschließend wird gezeigt, wie die von der ASG Funktion verursachten dynamischen Schnittstellenkräfte an einem geeigneten Prüfaufbau bestimmt werden können. Mit Hilfe dieser Kräfte wird eine Geräuschprognose im und außerhalb eines Fahrzeugs gegeben, hinsichtlich Lautstärke und Frequenzbereich. Die Bewertung hinsichtlich existierender Vorschriften schließt diesen Beitrag ab.
15:48	Auralisierung des dynamischen Geräuscheintrags elektrischer Antriebe und Fahrwerksaktuatoren Mark Nichols, Ingo Kruse [Abstract] Bei der Produktentwicklung von Antriebs- und Fahrwerkskomponenten rückt die Frage des Geräuschverhaltens im Zielfahrzeug immer stärker in den Fokus. Idealerweise kann man potentiellen Kunden bereits vor der Applikation in einem Prototypenfahrzeug vorhersagen, wie ein konkretes Produkt im Fahrzeug klingen und bewertet werden würde. Dies lässt sich durch die mathematische Verknüpfung bereits vorhandener Schwingungsmessdaten mit Übertragungsfunktionen des gewünschten Zielfahrzeugs realisieren. Notwendig ist hierzu eine auf das Produkt abgestimmte experimentelle Transferpfadanalyse am Zielfahrzeug. Die hieraus gewonnenen Übertragungsfunktionen werden mit Schwingungsmessdaten aus einem vorhandenen Technologieträger verrechnet, um so das virtuelle Antriebs- oder Betriebsgeräusch zu synthetisieren. Erste Ergebnisse werden am Beispiel eines radnabengetriebenen Fahrzeugs vorgestellt.
15:50	Ermittlung äquivalenter Betriebskräfte an einem Lenkgetriebe mittels Komponentenbasierter Transferpfadanalyse in-situ Christoph Grünert, Dimitrios Ernst Tsokaktsidis, Steffen Marburg, Jörn Hübelt [Abstract] Scope of this thesis is the application of the component based transfer path analysis (TPA) on a vehicle steering gear system to derive equivalent forces for the purpose of source characterization. To avoid the efforts of disassembling the source structure from the receiver, which come along in the classical TPA approach, the component based TPA can be measured in-situ on the complete vehicle. Benefit of the applied method is the determination of independent forces. Thus the result is free of any feedback of the surrounding receiver structure and can be, on the one hand, obtained from any installation and, on the other hand, used for virtual acoustic prototyping. In the first step the main contribution paths are identified by a classical TPA approach. The second part of this work splits into a principal test to validate the described method, and tests on a vehicle as well as on a testbed to derive independent operational forces from the steering gear under load.
15:52	Driving Sound Simulator – a Universal Tool in the Development Process Bernd Philippen [Abstract] Experience is more meaningful than looking at diagrams. It is easier to convince colleagues, management and non NVH experts if they can hear and feel the difference. A driving sound simulator is an interactive playback of binaural sounds and vibrations of powertrain, tire-road and wind noise for benchmark, target sound setting and decision-making-support. High costs, shorter development cycles and an increased number of derivatives are the reasons that car manufacturers are reducing the number of prototypes. A virtual prototype based on the combination of test data and CAE data using TPA can be experienced in a driving sound simulator to judge the sound quality as early as possible. Artificial engine sounds are played back in electric and hybrid vehicles using cabin loudspeakers to set emotions or give acoustic feedback. In a software-in-the-loop or hardware-in-the-loop approach the sound generating device can already be tuned in the simulator considering the masking noise by wind and tire-road noise. Another aspect is evaluating the sound of the future. Studies could be performed if passengers are more sensitive to noise while they relax during automated driving. This poster gives an overview of where a driving sound simulator benefits the development process.
15:54	Steigerung der Vorhersagequalität von elektrischen Antriebsgeräuschen Johannes Blickensdorff, Isabel Schiffer, Mark Nichols [Abstract] In Kooperation mit der FAU Erlangen wird untersucht wie Geräusche elektrischer Antriebe im Automotive-Bereich so gestaltet werden können, dass sie von Fahrzeuginsassen als hochwertig oder sportlich empfunden werden. Auf Basis eines bereits existierenden Synthesemodells werden psychoakustische Parameter untersucht und in Hörversuchen auditiv bewertet. Dabei wird die Geräuschsynthese im Rahmen dieser Arbeit um Wind-, Reifenabroll- sowie Umrichtergeräusche erweitert, sodass diese in der nachfolgenden psychoakustischen Bewertung Berücksichtigung finden. Weiter werden NVH-relevante Eigenschaften der Permanentmagnet-Synchronmotoren (PMSM), wie z. B. die Wicklungsart, berücksichtigt.

Sitzungsleitung:

M. Raabe, Porsche R. Sottek, HEAD acoustics GmbH

14:00	Entwicklung und Validierung einer Simulationsmethodik zur Berechnung der Fluid-Struktur-Akustik Interaktionen an einem vereinfachten Fahrzeugmodell Marcel Seidler, Katrin Nusser, Stefan Becker [Abstract] Im heutigen aeroakustischen Fahrzeugdesign spielt die Turbulenzentstehung und -ausbreitung hinter den Seitenspiegeln eine große Rolle. Da das Seitenfenster unmittelbar durch die Spiegelturbulenzen angeregt wird und dadurch Schall in den Fahrzeuginnenraum abstrahlt, ist das Verständnis und die effiziente Rekonstruierbarkeit aller beteiligten Prozesse entscheidend für die Abschätzung des von den Insassen wahrnehmbaren Schallspektrums. Während bisherige Arbeiten den Fokus auf einzelne Teilprozesse legten, soll mit dieser Untersuchung eine ganzheitliche Simulationsmethodik eingeführt und validiert werden. Dadurch soll eine realitätsnahe Vorhersage des resultierenden Geräuschspektrums ermöglicht werden. Dabei liegt der Fokus insbesondere auf der Implementierung einer Kopplungsmethodik, da die Auflösung der Fluid-Struktur-Akustik Wechselwirkung an der Seitenscheibe entscheidend für die Ergebnisqualität ist. Letztendlich wird für die Fluid-Struktur Interaktion eine einfache Kopplung verwendet, während die akustische Ausbreitungsrechnung im Fahrzeuginnenraum gemeinsam mit der Simulation der Scheibenschwingung erfolgt. Zusätzlich konnten die Elastizität der Fensterlagerung sowie die akustischen Eigenschaften der Fahrzeuginnenverkleidung im Modell integriert werden. Der Abgleich der Simulationsergebnisse mit Windkanalmessungen zeigt eine gute Übereinstimmung, weist allerdings lokale Abweichungen auf, deren Diskussion Teil dieses Beitrags ist. Insgesamt beschreibt diese Arbeit damit einen vollständigen Simulationsansatz, der es ermöglicht schon früh im Automobildesign den Einfluss der Spiegelgeometrie auf die wahrnehmbare Akustik im Fahrzeuginnenraum abzuschätzen.
14:20	Einfluss turbulenter Anströmung und fahrzeugerregter Turbulenz auf das Windgeräusch im Fahrzeug Domenic Staron, Matthias Riegel, Reinhard Blumrich, Jochen Wiedemann [Abstract] Die aeroakustische Entwicklung von Fahrzeugen findet vorrangig in Aeroakustik-Windkanälen bei stationärer Anströmung statt. Auf der Straße erfahren Fahrzeuge allerdings instationäre, turbulente Strömungsverhältnisse. Es resultieren Schwankungen des Windgeräuschs, die den subjektiven Eindruck der Insassen beeinflussen und somit bei der Fahrzeugentwicklung zu berücksichtigen sind. Da Straßenmessungen mangels Reproduzierbarkeit für gezielte Untersuchungen nur bedingt geeignet sind, werden Methoden zur reproduzierbaren Bestimmung des instationären Windgeräuschs entwickelt. Hierzu zählen quasistationäre Simulationsverfahren auf Basis von stationären Akustikmessungen im Windkanal und Strömungsmessungen auf der Straße sowie aktive Böengeneratoren. In diesem Beitrag werden die Methoden genutzt, um das instationäre Windgeräusch der Entstehung nach zu unterteilen und zu analysieren. Unterschieden werden Anteile aus der Turbulenz der Anströmung und aus fahrzeugerregter Turbulenz. Letztere wird durch die Geometrie des Fahrzeugs erregt, auch bei stationärer Anströmung. Mit steigender Modulationsfrequenz im Windgeräusch werden ein anteilig sinkender Einfluss der Anströmturbulenz und dementsprechend ein steigender Einfluss der fahrzeugerregten Turbulenz gefunden. Die jeweilige Bedeutung der Anteile für das Geräuschempfinden im Fahrzeug wird in einem weiteren Schritt untersucht.
14:40	Bedeutung der Laufrad-Anströmung für die Aeroakustik eines Kfz-Kühlerlüfters Maren Gollub, Dieter Gnannt, Reinhard Blumrich, Christoph Semmler, Jochen Wiedemann [Abstract] In der Abkühlphase von Fahrzeugen aber auch im Ladebetrieb von Elektrofahrzeugen wird das Außengeräusch eines Kraftfahrzeugs vom Kühlerlüfter besonders deutlich dominiert. In diesen Betriebszuständen fehlen maskierende Geräusche, wodurch das Lüftergeräusch in den Vordergrund tritt. Besonders störend werden tonale Komponenten des Lüftergeräusches empfunden, die zudem auch pegelbestimmend sein können. In einem Prüfstandsaufbau, der die Einbausituation im Fahrzeug mit den strömungsmechanisch relevanten Bauteilen berücksichtigt, wurden die Ursachen der tonalen Komponenten eines Serienlüfters detailliert experimentell analysiert. Bei dem vorliegenden Lüfter, der schon übliche Maßnahmen zur Reduktion der Rotor-Stator-Interaktion aufweist, zeigte sich die Anströmsituation als effiziente Möglichkeit, tonale Komponenten zu reduzieren. Es wurde hierdurch ein deutlich angenehmeres Geräusch erreicht.
15:00	Rattert es noch oder holpert es schon? Wahrnehmung amplitudenmodulierter Ganzkörperschwingungen Anna Schwendicke, M. Ercan Altinsoy [Abstract] In vielen Situationen des Alltags sind Menschen nicht nur Geräuschen sondern auch Vibrationen ausgesetzt. Sind nicht nur einzelne Körperteile der Vibration ausgesetzt, sondern wird die Vibration in den kompletten Körper eingeleitet, spricht man von Ganzkörpervibrationen. Insbesondere sitzende Menschen in Fahrzeugen sind Ganzkörperschwingungen ausgesetzt, aber auch beispielsweise Besucher von Konzerten. Sowohl bei der Bewertung von Vibrationen in Alltagssituationen als auch in Virtuellen Umgebungen ist es wichtig die Wahrnehmung dieser Vibrationen durch den Menschen beschreiben zu können analog zu den bekannten psychoakustischen Größen wie z.B. Rauigkeit oder Schärfe. Ein Großteil der Forschung konzentriert sich vor allem auf den wahrgenommenen Komfort der Schwingungen. Komfort ist jedoch stark kontextbezogen und die Erwartungen an den Komfort eines Fahrzeuges unterscheiden sich von einem Kleinwagen zu einer Luxuslimousine erheblich. Frühere Untersuchungen mit einer Auswahl von Signalarten haben ein größeres Set an möglichen Attributen zur Beschreibung von Ganzkörperschwingungen geliefert. Mit Hilfe eines semantischen Differentials wird die Ausprägung verschiedener besonders häufiger genannter und als gut geeignet bewerteter Attribute von Ganzkörperschwingungen untersucht. Dabei werden für mehrere Vibrationspegel systematisch über einen breiten Frequenzbereich sowohl Grundfrequenz als auch Modulationsfrequenz variiert und die Wahrnehmung mit einen großen Probandenkollektiv getestet.
15:20	Full frequency simulation of performance of audible pedestrian safety warning system Arnaud Caillet, Massimiliano Calloni, Oussema Fatmi, Abderrazak Mejdi [Abstract] With the advent of electric vehicles, the usual audible sources from internal combustion engine has been removed, affecting pedestrian safety. New audible signals to inform them of the approach, presence, direction and/or departure of electric and hybrid road vehicles are required to alert the pedestrians.The use of the alert sound is required by several regulations all around the world normally at speeds below 30 km/h.To design properly the audible pedestrian warning systems and make sure they conform to regulations, measurements can be done. However, it needs a lot of manpower and hardware. BEM simulations are capable to predict accurately the transfer function between the source and the microphones used for the certification of the vehicle and evaluate the performances of the pedestrian safety device. The BEM model provides the flexibility to investigate design changes in terms of position of the loud speaker, type and variations in the sound package. Therefore, ray tracing technique can be used as an alternative for mid and high frequency analysis and can be used for faster prediction (from hours to minutes) and to reach higher frequency range. This paper aims to present a test case and comparison of the BEM and Ray Tracing predictions.
16:40	Die Wirkung von Syntheseparametern auf Wahrnehmungsgrößen bei der aktiven Klanggestaltung im Fahrzeug Mirko Djukic, André Fiebig, Andreas Herweg [Abstract] Im Zuge der zunehmenden Elektrifizierung von Kraftfahrzeugen und den damit verbundenen neuen Herausforderungen in der Fahrzeugakustik finden verstärkte Entwicklungstätigkeiten im Zusammenhang mit ”Active Sound Design” (ASD) statt. Das ASD bzw. die aktive Klanggestaltung beschreibt eine Methode, bei der gezielt synthetische Geräuschanteile zur bestehenden Geräuschsituation hinzugefügt werden. Damit wird angestrebt, die wahrgenommene Produktqualität zu optimieren. Zudem ist man in der Lage, die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine zu beeinflussen. Zur Umsetzung von aktiver Klanggestaltung stehen grundsätzlich zahlreiche Werkzeuge zur Verfügung, die situativ im Kontext der Geräuschumgebung und in Abhängigkeit verschiedener Rahmenbedingungen parametrisiert werden müssen. Durch psychoakustische Untersuchungen und Erkenntnisse können diese Parameter für spezifische Szenarien sinnvoll dimensioniert werden. Aus zielgerichteten Untersuchungen zur Wechselwirkung von synthetischen Schallereignissen mit spezifischen Empfindungen, wie der intuitiven Wahrnehmung von Geschwindigkeit oder Beschleunigung, können Zusammenhänge exploriert werden, die eine fundierte Grundlage zur aktiven Klanggestaltung bilden. Im Rahmen des Beitrags werden spezifische Wirkungen verschiedener Syntheseparameter auf Wahrnehmungsgrößen im Fahrzeug diskutiert und Implikationen für die Auslegung von ASD im Fahrzeug abgeleitet. Im Fokus steht hierbei die Tonhöhe bzw. der Grad der Tonhöhenänderung als Indikator der intuitiven Geschwindigkeitswahrnehmung. Hierzu werden Ergebnisse von Untersuchungsreihen vorgestellt, in denen die Wirkung von verschiedenen synthetischen Signalen unter variierenden Bedingungen untersucht wurde.
17:00	Validierung der Simulation von Fahrzeug-Lautsprecher-Systemen im hohen Frequenzbereich Sören Keuchel, Henning Lohmann, Matthias Ram, Olgierd Zaleski, Otto von Estorff [Abstract] Die Analyse und Simulation von Lautsprecher-Systemen in Fahrzeugen ist eine komplexe Problemstellung. Um eine Aussage über die Klangeigenschaften in einem frühen Entwicklungsstadium tätigen zu können, müssen verschiedene physikalische Disziplinen miteinander gekoppelt werden. Die Simulation beginnt beim Elektromagnetismus und wird von der mechanischen Abbildung gefolgt, die wiederum über die Membrangeschwindigkeit mit dem akustischen Modell in Verbindung steht. Hierbei können mitunter über 20 Lautsprecher gleichzeitig zum Einsatz kommen, die für die jeweils unterschiedlichen Frequenzbereiche ausgelegt werden. Eine grobe Einteilung erfolgt hierbei in den Tiefton-, Mittelton- und Hochtonbereich, wobei jeder der Bereiche unterschiedliche Schwierigkeiten für die Simulation aufweist. Der Fokus des vorgestellten Beitrags liegt auf dem hohen Frequenzbereich, der insbesondere durch die kurzen Wellenlängen große Anforderungen an die Akustiksimulation mit klassischen Diskretisierungsverfahren, wie zum Beispiel der Finite-Elemente-Methode oder der Boundary-Elemente-Methode, stellt. Um die Vorhersage im gesamten Frequenzbereich bis 20.000Hz zu erhalten, müssen entweder beschleunigte Verfahren, wie z.B. die Fast-Multipole-Methode, oder energetische Verfahren, wie die Energie BEM/FEM, eingesetzt werden. Ihre Gültigkeit soll anhand eines generischen PKW-Messaufbaus validiert werden. Neben der numerischen Herausforderung gibt es in diesem Bereich auch besondere Ansprüche an den Messaufbau, da nur kleine Änderungen in der Mikrofonposition durch die kurzen Wellenlängen zu erheblichen Unterschieden führen können.
17:20	Korrelation von Unterbodenblechschwingungen und Innenraumakustik Johannes Osterziel, Andreas Businger, Marco Fritzsche, Reinhard Lerch [Abstract] Durch die stetig steigende Lärmbelästigung, insbesondere durch den signifikanten Einfluss von Verkehrslärm, steigt das Bedürfnis nach akustischer Distanzierung und Separation. Bei Automobilen ist in den letzten Jahren vor allem im oberen Preissegment eine Entwicklung im Klangbild auszumachen. Die bei hohen Fahrgeschwindigkeiten dominierenden Umströmungsgeräusche wurden im hochfrequenten Bereich bereits so weit dezimiert, dass früher übertönte tieffrequente Geräusche primär in den Vordergrund rücken. Eine Ursache hierfür ist die Anregung flächiger Strukturen, wie sie beispielsweise bei Unterbodenblechen auftritt. Um die Gesamtschwingungen trotz lokal eingeschränkter Zugänglichkeit messtechnisch erfassen zu können ohne dabei weder die Strömung noch die Blechschwingung zu beeinflussen, müssen neue Ansätze verfolgt werden. Die bereits etablierte Methodik der Laser-Scanning-Vibrometrie wird im Windkanal S2A in Paris um ein Anwendungsfeld erweitert, da hier erstmals die Bleche eines Fahrzeugunterbodens durch Panzerglasscheiben abgescannt werden. Dieses neue Verfahren wurde mittels Beschleunigungssensoren validiert. Zudem wurden Korrelationen zwischen Blechschwingungen und Innenraumakustik hergestellt und dabei gezielt gewisse Randbedingungen modifiziert, um deren Auswirkungen wahrnehmen und interpretieren zu können. Ergebnisse zeigen, dass in bestimmten Frequenzbereichen Wechselwirkungen und Zusammenhänge zwischen Blechschwingungen und Innenraumakustik zu erkennen sind. Durch den Vergleich von Kohärenzen werden diese genauer erläutert. Darüber hinaus existieren von den Unterbodenblechschwingungen unabhängige Schallentstehungsmechanismen, deren Ursachen durch weitere Messungen ermittelt werden sollen.
17:40	Akustik-Herausforderungen und -Lösungen für elektrische Achsen Matthias Kurch, Johannes Blickensdorff, Alexander Holz, Sven Satzinger [Abstract] Die Transformation von Fahrzeugen mit Verbrennungskraftmaschinen zu solchen mit elektrischen Antrieben stellt eine Herausforderung für die Entwickler in der Automobilindustrie dar. Schaeffler adressiert diese Herausforderung mit seiner Strategie ”Mobilität für morgen”. Ein Fokusfeld dieser Strategie behandelt umweltfreundliche Antriebe, wie zum Beispiel elektrische Achsen. Eine Kernaufgabe in deren Produktentwicklungsprozess ist erfahrungsgemäß die Beherrschung der Akustik. Dabei müssen neben den Geräuschen des E-Motors und des Inverters auch die des Getriebes sowie deren subjektive Wahrnehmung fokussiert betrachtet werden. Aufgrund der fehlenden Verdeckung durch die Geräuschkulisse des Verbrennungsmotors können diese Geräusche deutlich in das Zentrum der Wahrnehmung des Anwenders rücken. Für die akustische Optimierung eines Getriebes und das Gesamtsystemverständnis müssen alle beteiligten dynamischen Anregungsmechanismen von E-Maschinen, Zahneingriffen, Überrollfrequenzen und Parameter wie Resonanzen der verbauten Wälzlager und Gehäuse, modale Effekte von Teil- und Gesamtsystem bis hin zu Ankopplungen an die umgebenden Fahrzeugstrukturen betrachtet werden. Die daraus resultierenden Anforderungen können mit zeitgemäßen numerischen und experimentellen Analysemethoden erfüllt werden. Der Vortrag stellt anhand aktueller elektrischer Achsantriebe Lösungsansätze für die obengenannten Herausforderungen dar. Es werden speziell die anwendungsspezifischen Merkmale der E-Achsen-Getriebe betrachtet.
18:00	Akustische Anregungsquellen in hochintegrierten Leistungselektroniken mobiler Antriebe Maximilian Herrnberger, Moritz Hülsebrock [Abstract] Im Zuge der weiteren Elektrifizierung des Antriebsstranges entstehen neue Herausforderungen im Bereich der Akustik. Durch das Wegfallen des Verbrennungsmotors rücken andere Geräuschquellen in den Vordergrund, die bislang durch dessen Klang maskiert wurden. Hierzu zählen unter anderem hochfrequente tonale Störgeräusche, die durch die Wechselrichter-Steuerung entstehen. Die Ursache dieser Störgeräusche lässt sich auf die Schaltvorgänge der Leistungselektronik zurückführen, die sowohl Komponenten innerhalb der Leistungselektronik als auch Rotor und Stator des Elektromotors elektromagnetisch anregen. Die Untersuchungen in dieser Arbeit fokussieren sich auf die Anregungen innerhalb der Leistungselektronik. Hierfür wird unter anderem der Einfluss von Spannungs-Oberschwingungen auf Komponenten im Wechselrichter untersucht. Der Einfluss dieser Anregungen wird am Beispiel des Zwischenkreiskondensators, der zum Schutz der Hochvolt-Batterie als Zwischenpuffer dient und somit starken Spannungsschwankungen ausgesetzt ist, analysiert. Zu diesem Zweck erfolgen Untersuchungen, bei denen ein Rippelgenerator verschiedene Folien-Kondensatoren zu mechanischen Schwingungen anregt. Die Messergebnisse zeigen vielversprechende Einblicke in von Kondensatorkräften verursachte interne elektromechanische Schwingungen.

Sitzungsleitung:

W. Foken, Westsächsische Hochschule Zwickau, Fak. Kraftfahrzeugtechnik B. Philippen, HEAD acoustics GmbH

8:40	Einfluss modulierter Zuströmung auf die Fahrzeugklimatisierungsakustik Andreas Logdesser, Thomas Biermeier, Stefan Becker [Abstract] In der Fahrzeugakustik stellt das Klimatisierungssystem eine wesentliche Geräuschquelle dar. Zur Erhöhung des Komforts im Innenraum werden Motor- und Umströmungsgeräusche reduziert, was dazu führt, dass Nebenaggregate wie das Klimasystem demaskiert werden. Qualitätskriterien für das Klimasystemgeräusch sind sowohl ein angenehmes Betriebsgeräusch im Stand, als auch während der Fahrt. In letzterem Fall kann sich das Klimasystemgeräusch durch die veränderte Zuströmung im Vergleich zum stehenden Betrieb zeitlich verändern und für den Fahrer als qualitätsmindernd wahrgenommen werden. In dieser Arbeit wird die Auswirkung von aufgeprägten veränderlichen hydrodynamischen Randbedingungen auf das Klimasystemgeräusch untersucht. Hierfür wird mit Hilfe eines aktiven Turbulenzgitters eine zeitlich veränderliche Zuströmung an der Frischluftansaugung erzeugt. Das Klimasystem ist an einen generischen Prüfkörper gekoppelt, der den Fahrzeuginnenraum abstrahiert. Abschließend wird der Zusammenhang zwischen hydrodynamischen Druckfluktuationen im Klimasystem und deren Auswirkung auf das abgestrahlte Geräusch hergestellt.
9:00	Entwicklung eines Analysewerkzeugs zur Erkennung und Bewertung von störenden Geräuschanteilen im Fahrzeuginnenraum Christian Schumann, Florian Doleschal, Stefan Pischinger, Jesko Verhey [Abstract] Neben optischen und haptischen Kriterien beeinflusst das Fahrzeuginnengeräusch stark den empfundenen Qualitätseindruck. Insbesondere separat wahrnehmbare Störgeräuschanteile werden häufig mit einer unzureichenden Produktqualität verbunden, weshalb diese Anteile im Gesamtgeräusch gezielt reduziert werden sollen. Da die akustische Optimierung ein zeit- und kostenintensiver Prozess ist, wurde ein Analysewerkzeug zur automatisierten Erkennung und Zuordnung von tonhaltigen und impulshaltigen Störgeräuschkomponenten entwickelt, das diesen Prozess gezielt unterstützt. Die Geräuschtrennung in einzelne Fragmente erfolgt mit Hilfe der nichtnegativen Matrixfaktorisierung sowie mittels Methoden aus der Bildverarbeitung. Die Fragmente werden dann anhand ihrer zeitlichen Korrelation und anderen Parametern zusammengefasst und durch Klassifikatoren den verursachenden Motorkomponenten zugeordnet. Das Programm bewertet darüber hinaus auf Basis einer Metrik aus Empfindungsgrößen die Angenehmheit jeder einzelnen Geräuschkomponente sowie die des Gesamtgeräusches. Neben den psychoakustischen Empfindungsgrößen wird ebenfalls die auditorische Verdeckung berücksichtigt, d.h. inwieweit Komponenten oberhalb ihrer Mithörschwelle liegen. Anhand von Beispielen wird die Analyse vorgestellt und zudem gezeigt wie sie es ermöglicht, neben der Charakterisierung bestehender Geräusche auch einzelne Komponentengeräusche variabel gewichtet zu neuen Zielgeräuschen zu synthetisieren und diese wiederum bzgl. der Angenehmheit zu analysieren.
9:20	Entwicklung einer empirischen Formel zur Bewertung der Tickergeräuschanteile von Motorgeräuschen Sebastian Schneider, Jan Hots, Tommy Luft, Hermann Rottengruber, Jesko Verhey, Hans-Peter Rabl [Abstract] Der akustische Qualitätseindruck eines Fahrzeugantriebstrangs wird beim Kauf eines Pkw stetig relevanter. Dabei nimmt die wahrgenommene Geräuschqualität des Motoraggregates eine Schlüsselrolle ein. Durch das Auftreten einzelner Störgeräusche, bzw. deren Ausprägung, wird jene Geräuschqualität negativ beeinflusst. Diese Störgeräusche gilt es im Rahmen der Fahrzeugentwicklung weiter zu optimieren, wobei die Identifikation und Bewertung störender Geräuschanteile am Motorgesamtgeräusch (bspw. Injektoren und Hochdruckpumpe) Voraussetzungen für eine effektive Akustikoptimierung sind. Ferner können diese Geräuschphänomene anschließend den zu verursachenden Bauteilen zugeordnet werden. Vor allem die impulshaltigen Geräuschkomponenten, speziell das ”Tickern”, werden als besonders lästig eingestuft, weswegen dieser Beitrag darauf abzielt, die tickernden Geräuschanteile aus dem Gesamtgeräusch zu analysieren und zu bewerten. Dazu werden vorab am Beispiel eines Diesel- sowie Ottomotors jene psychoakustischen Größen im Rahmen einer Signalanalyse, bspw. Kurzzeit-FFT, untersucht, welche das Tickergeräusch in ihrer Gesamtheit am ehesten beschreiben können. Es stellte sich heraus, dass die Impulshaltigkeit, die Lautheit sowie die Schärfe den subjektiven Eindruck am besten wiedergeben können. Mithilfe dieser drei Größen ist es möglich eine empirische Formel zu entwickeln, welche die tickernden Geräuschanteile in ihrer Intensität in Grenzen einstufen kann. Wie auch bei anderen psychoakustischen Bewertungsskalen wird die Benotung von 1 (sehr tickernd) bis 10 (nicht tickernd) vorgenommen.
10:00	Akustische Analyse und Optimierung von mechatronischen Kraftstoffeinspritzsystemen Christian Mühlbauer, Hans-Peter Rabl, Hermann Rottengruber [Abstract] Die kontinuierlich strenger werdende Abgasgesetzgebung und der politische und gesellschaftliche Ruf nach ressourcenschonenden Fahrzeugen zwingt die Automobilindustrie innovative, hochpräzise und komplexe mechatronische Regel- und Steuersysteme für den Fahrzeugantrieb zu entwickeln. Einer Zunahme der Präzision dieser mechatronischen Komponenten geht für gewöhnlich auch einer Zunahme der Strukturanregung und damit einer Erhöhung des Störgeräusches einher. Das durch das Einspritzsystem verursachte Tickern weist im Vergleich zum Restmotorgeräusch zwar einen relativ niedrigen Schalldruckpegel auf, wirkt durch den impulsartigen und hochfrequenten Charakter aber qualitativ minderwertig. Um die Geräuschqualität von Einspritzsystemen isoliert zu untersuchen, wurde ein Systemprüfstand entwickelt, der die Körper- und Luftschallabstrahlung des Einspritzsystems in seriennaher Konfiguration abbildet. Der Fokus dieses Beitrags liegt auf der akustischen Vermessung von Hochdruck-Injektoren für direkteinspritzende Ottomotoren in kritischen Betriebsbereichen und der Optimierung der Geräuschabstrahlung durch geeignete aktive Maßnahmen. Im Anschluss werden die Auswirkungen der Optimierungsmaßnahmen im Systembetrieb bezüglich Einspritzratenverlauf und Schwankungen der eingespritzten Kraftstoffmasse diskutiert.
10:20	Optimized acoustic design of inequidistant gearings Philipp Neubauer, Joachim Bös, Tobias Melz [Abstract] In state-of-the-art gearings the teeth of a gearwheel are of exactly the same size and are positioned exactly with the same pitch. This leads to a periodic excitation of vibrations during the meshing process and, therefore, to tonal noise. Tonal noise is considered to be more annoying and more prominent than broadband noise. The research group SAM at TU Darmstadt developed an inequidistant gearing aiming at minimizing the overall sound pressure level, the tonality, and the annoyance of gear noise. This new kind of gearing is characterized by irregular tooth widths and irregular tooth pitches, leading to an irregular mesh and, therefore, to a less tonal noise. However, the potential to render every tooth of a gearwheel individually in its thickness and its pitch leads to a challenge in finding the optimal acoustic design. In this work, a method is presented to evaluate the noise of inequidistant gears using the results of a psychoacoustic listening test performed in previous works (DAGA 2018). This evaluation is used to perform an optimization process that comprises a combination of Monte Carlo and neighborhood search algorithms. The optimization method is applied to an exemplary automotive electric drive train.
10:40	Determination of equivalent forces for structures through the use of in situ TPA: A pre-study based on FEM Matthias Wegerhoff, Roland Sottek [Abstract] Die Betrachtung von Pfadbeiträgen zu einem Empfänger, ausgehend von einer Quelle, kann mittels verschiedener Transferpfadanalyse-Methoden erfolgen. In der Praxis wird oft das in-situ Verfahren eingesetzt. Diese Methode beschreibt auf der Basis von Messungen am unveränderten System (z. B. ein Fahrzeug) die Quelle durch äquivalente Kräfte und quantifiziert deren Beiträge im Hinblick auf einen Empfänger. Die Orte, für die die äquivalenten Kräfte bestimmt werden sollen, sind oftmals aus der Konstruktion ersichtlich, sobald es sich um gekoppelte Systeme handelt. Als Beispiel kann ein Motor im Fahrzeug angeführt werden: Hier werden üblicherweise Pfadbeiträge von Motorlagern nachlagerseitig ermittelt. Das Motorlager als Koppelstelle der Systeme eignet sich hervorragend zur örtlichen Lokalisation der zu bestimmenden äquivalenten Kräfte. Häufig besteht die Kopplung jedoch nicht aus örtlich klar definierten Koppelstellen, sondern aus Strukturen, die sich verzweigen, wie bei einem Motortragarm mit insgesamt drei Anbindungspunkten. Unter welchem Aufwand ist es eventuell möglich auch hier eine Aussage zu den äquivalenten Kräften in der Struktur zu machen? Im Rahmen dieser Arbeit wird durch Nutzung der finiten Elemente Methode eine Vorstudie zu dieser Thematik vorgestellt.
11:00	Measurement of Rotational Degrees of Freedom in Vibroacoustic Transfer Functions Christian Dreier, Mark Müller-Giebeler, Michael Vorländer [Abstract] Advanced auralisation of vehicle interior noise or quality control in building acoustics requires the determination of vibroacoustic transfer functions. For this purpose, direct or reciprocal measurement setups usually contain impact hammers, shakers or volume velocity sources on the excitation site and triaxial accelerometers or microphone placement in the interior on the receiver site. Problematically, these measurements are restricted to three translational degrees of freedom, whereas the motion of a rigid body would be fully described with six degrees of freedom. Thus, the influence of rotations on a resulting sound field cannot be considered. Studies in structural dynamics indicate that rotational degrees of freedom in frequency response functions are not negligible. In order to deal with uncertainties due to the neglected rotational degrees of freedom in vibroacoustic measurement setups, a reciprocal measuring concept using a MEMS gyroscope was developed and validated by means of FEM simulations. Subsequently, this method was used to determine the relevance of rotational degrees of freedom to the airborne sound radiation in vibroacoustic transfer functions of an electric vehicle drivetrain.
11:20	Evaluation of Speaker Localization methods for Vehicle Interior Applications Mattes Ohlenbusch, Andreas Volgenandt, Stephanus Volke, Christian Rollwage, Joerg Bitzer [Abstract] The recent advent of voice-controlled assistance systems and hands-free speakerphones in automobiles results in the necessity of acoustic speaker localization solutions adapted to vehicle interiors. Smart speaker solutions often employ beamforming as a preprocessing step, entailing the need for direction of arrival-information. A number of acoustic source localization algorithms have already been designed for a wide range of applications. While some of these approaches are based on digital signal processing, others rely on machine learning to compute estimates. Their respective practical performance in real environments, however, is often limited when facing various environmental factors, such as reverberation and directional noise. For the concrete scenario of in-car speaker localization, an analysis of existing methods is required. In this context, a number of current approaches will be evaluated against each other in terms of practical performance, using both simulated and real audio recordings. The result of this comparison gives an overview of challenges presented by in-car acoustic localization, as well as the advantages and drawbacks of learning-based approaches for real acoustic environments with known characteristics.
14:00	Äquivalente Kräfte und deren numerische Verwendung im Gesamtfahrzeugkontext Dimitrios Ernst Tsokaktsidis, Christoph Grünert, Steffen Marburg [Abstract] Der Produktentstehungsprozess von Fahrzeugkomponenten enthält einen beachtlichen Anteil an experimentellen Untersuchungen. Vor dem Hintergrund der Kosten- und Zeitersparnis wird dieser reduziert. Abhängig von dem zu betrachtenden Frequenzbereich, der Komplexität und den Systemgrenzen werden verschiedene numerische Bewertungsmethoden eingesetzt. Zur Systemmodellierung haben sich in der Automobilindustrie die Mehrkörpersimulation, die Methode der finiten Elemente, die Randelementmethode und die Statistische Energieanalyse etabliert. Beim Übergang vom Realsystem auf das Modell werden Annahmen getroffen. Diese führen zu einer notwendigen, versuchsseitigen Modellvalidierung sowie zu Abweichungen zwischen Simulationsergebnissen und Realität. Hinzu kommt die oft schwierige Interpretation der Berechnungsergebnisse. Betrachtet man die Vielschichtigkeit der NVH-Vorausberechnung (Noise, Vibration, Harshness) ist eine frequenzunabhängige Prognosemöglichkeit wünschenswert. Um Eingangsgrößen für die Simulation zu schaffen, wurde eine komponentenbasierte Transferpfadanalyse am Gesamtfahrzeug durchgeführt. Zur Validierung dient ein Hardware-in-the-Loop-Ansatz. Es wird diskutiert, wie sich die in-situ ermittelten, äquivalenten Kräfte im industriellen Umfeld verwenden lassen.
14:20	URBANINFRA – Monitoringsystem zur Schwingungsüberwachung von Festen Fahrbahnen Helmut Venghaus [Abstract] URBANINFRA ist ein Forschungsprojekt gefördert im Rahmen der EU-Programme das sich mit der Weiterentwicklung von Betontragplatten für den gemeinschaftlich von Strassen- und Schienenfahrzeugen genutzten Fahrweg beschäftigt. Ausgehend von der Aufgabe eine Reduktion der Dicke der Betontragplatten zu bestimmen, bei der die ausreichende Tragfähigkeit erhalten bleibt, sollten Massnahmen untersucht werden, mit denen eine Reduktion der Schall- und Erschütterungsemission aus dem Schienenfahrweg erreicht werden kann. Der zweite Teil des Forschungsprojekts beschäftigte sich mit der Möglichkeit, mittels eines Sensorarrays ein Monitoringsystem aufzubauen, um damit den Zustand des Fahrweges überwachen zu können. Mit Hilfe dieser Daten soll dann ein neuartiges Konzept für die Steuerung von Instandhaltungsmassnahmen aufgebaut werden. Der Vortrag präsentiert die Versuchsanordnung neuer Betontragplatten auf einem Rundlaufprüfstand und den dort gewonnenen Schwingungssignalen der Betonplatten. Die Analysen aus dem Dauerversuch zeigten auf, dass über die zeitliche Veränderung der Schwingcharakteristik der Betonplatten deren mechanische Beanspruchung nachverfolgt werden kann und somit ein wesentlich präziserer Einsatz für Instandhaltungsmassnahmen möglich wird.
14:40	Körperschall und Erschütterungen bei Straßenbahnen – Anwendung der DIN 45672 und DIN 45673 Udo Lenz [Abstract] Mit Straßenbahnen wird schon seit mehr als 100 Jahren Elektromobilität in Städten betrieben. Straßenbahnen sind daher im Hinblick auf Abgase emissionsfrei in der Stadt. Sie erzeugen aber Schall- und Erschütterungsimmissionen, die von Anliegern teils als erheblich belästigend wahrgenommen werden. Mit Anwendung der Normenreihe DIN 45672 und DIN 45673 lassen sich Körperschall- und Erschütterungsimmissionen von Straßenbahnsystemen mindern. Im Vortrag werden diese Normen dargestellt und Ihre Anwendung exemplarisch beschrieben.
15:00	Zeitbereichsmodelle für das Rad-Schiene-Rollgeräusch – Teil 1: Schienenmodelle Ina Richter, Jeffrey Thomsen, Katja Stampka, Ennes Sarradj [Abstract] Rollgeräusche sind eine dominante Schallquelle bei der Betrachtung von Schienenlärm. Um die Mechanismen bei der Rollgeräuschentstehung besser zu verstehen, werden zwei Schienenmodelle, welche die Grundlage zweier Zeitbereichsmodelle für das Rad-Schiene-Rollgeräusch bilden, validiert und verglichen. Es wird untersucht, ob und inwiefern das Schienenmodell von Nordborg, welches auf der Balkentheorie des Euler-Bernoulli-Balken basiert und das Thompson/Wu-Modell, dem ein Timoschenko-Balken zugrunde liegt, Unterschiede bei einer Punktkraftanregung aufweisen. Die Validierung wird anhand der Track Decay Rate durchgeführt. Beim Vergleich wird zusätzlich die Punktrezeptanz als Vergleichsgröße herangezogen. Es kann gezeigt werden, dass die Verschiedenheit der Balkenmodelle keinen Einfluss auf die Punktrezeptanzen hat, wohingegen Unterschiede in der Track Decay Rate signifikant sind. Weitere Untersuchungen zeigen, dass diese Unterschiede für verschiedene Parameterkonstellationen kleiner werden, was u.a. auf Eigenschaften des Schienenmodells von Nordborg zurückzuführen ist. Bei der Validierung liegt die Track Decay Rate des Thompson/Wu-Modells deutlich näher an den Messwerten.
15:20	Zeitbereichsmodelle für das Rad-Schiene-Rollgeräusch – Teil 2: Kontaktmodelle Jeffrey Thomsen, Ina Richter, Katja Stampka, Ennes Sarradj [Abstract] Rollgeräusche sind eine dominante Schallquelle bei der Betrachtung von Schienenlärm. Um die Mechanismen bei der Rollgeräuschentstehung besser zu verstehen, werden zwei verschiedene Zeitbereichsmodelle von Nordborg und Thompson/Wu miteinander verglichen und mit Messwerten validiert. Im Gegensatz zu Modellen im Frequenzbereich ermöglichen Zeitbereichsmodelle, auch parametrische Anregungen wie periodische Schwellenlagerung oder Schienenrauheit und Nichtlinearitäten bei der Simulation zu berücksichtigen. Unterschiede zwischen den beiden Modellen finden sich u.a. in der verwendeten Balkentheorie für die Schiene und der Modellierung des Rades. Zum Vergleich der Modelle miteinander werden die Kontaktkraftverläufe und -spektren sowie Beschleunigungsdichtespektren (BDS) bei der simulierten Zugvorbeifahrt zu Hilfe genommen. Es wird gezeigt, dass die Annahme, ob das Rad starr oder elastisch ist, bedeutende Einflüsse auf das BDS hat. Des weiteren wird eine Betrachtung über verschieden starke Schienenrauheiten durchgeführt. Abschließend werden die BDS mit einem Messdatensatz verglichen und Unterschiede anhand der zuvor erlangten Erkenntnisse versucht zu erklären.
15:40	Smartphone-based Engine Sound Enhancing System Seonghyeon Kim, M. Ercan Altinsoy [Abstract] Nowadays, engine sound enhancement technologies have generally used to improve the sporty character of internal combustion engine sounds. This technique is generally based on a vehicle audio system. The audio amplifier or external controller has received the engine information via engine control unit and has generating engine sounds by using speakers in the cabin. In this work, we present the smartphone-based engine sound enhancing system that replaces the controller of the vehicle. Driving information of the vehicle was acquired through the wireless CAN-BUS communication device. And each order component sounds were synchronized the engine revolution and generated. The synthesized sound was reproduced considering the system delay and the transfer function of the cabin. The developed algorithm was implemented as a smartphone app that can also tune the volume and timbre.

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T. Geyer, BTU Cottbus - Senftenberg, Lehrstuhl Technische Akustik

14:20	Automatische Prüfung der Korrelation von Fluglärmereignissen Kai Johannsen, Thomas Schenk, Konrad Schenk, Lisa Klein [Abstract] Verkehrsflughäfen sind nach §19a Luftverkehrsgesetz dazu verpflichtet eine Fluglärmüberwachungsanlage in der Umgebung des Flughafens zu betreiben. Hierbei müssen die Anforderungen der DIN 45643 Messung von Fluggeräuschen beachtet werden. Danach werden Lärmereignisse durch die Überschreitung einer individuell festgelegten Schwelle identifiziert. Dann findet mithilfe nichtakustischer Daten (Radarspuren/Flugtagebuch) eine Korrelation mit den Flugereignissen statt. Obwohl die Radarspuren eine gute automatische Zuordnung gewährleisten, ist eine manuelle Prüfung der Zuordnung für jedes einzelne Flugereignis in der Regel unverzichtbar. Zum Beispiel kann das Fluggeräusch durch Störgeräusche kontaminiert und damit für die Auswertung ungültig sein. Besonders an den für die Entgeltabrechnung herangezogenen Referenzmessstellen ist eine genaue manuelle Überprüfung unerlässlich. Um den Aufwand der manuellen Prüfung reduzieren zu können und zukünftig auch eine zeitnahe Abrechnung der Einzelereignisse zur Berechnung der Entgelte zu gewährleisten, sollte eine automatische Prüfung der Lärmereignisse entwickelt werden. Hierzu wurde ein Set von Kriterien definiert, die auf Basis der akustischen Eigenschaften des Signals verdächtige Lärmereignisse identifizieren. Die Prüfungen wurden in die Fluglärmüberwachungssoftware der Flughäfen Tegel und Schönefeld implementiert. In dem Beitrag werden die ersten Ergebnisse aus der Praxis dargestellt und weitere Verbesserungsmöglichkeiten diskutiert. In einem zweiten (Poster)beitrag wird ein Kriterium (neuronale Netze) genauer betrachtet.
14:40	DIN 45689 - ein flexibles Instrument zur Fluglärmberechnung Ullrich Isermann, Berthold Vogelsang, Thomas Myck [Abstract] Zur Ermittlung der Fluglärmbelastung an Flughäfen können verschiedene Berechnungsverfahren angewendet werden. Derartige Verfahren sind in der Regel für eine bestimmte Aufgabenstellung konzipiert. So ist die ”Anleitung zur Berechnung von Lärmschutzbereichen, AzB” speziell darauf ausgelegt, die Vorgaben des Fluglärmschutzgesetzes umzusetzen. Zugrunde liegt dabei ein prognostizierter Flugbetrieb, der gewisse Anforderungen an die Datenstrukturen stellt. In der Praxis treten aber mitunter Fragestellungen auf, die eine Modifizierung des AzB-Berechnungsverfahrens und der hinterlegten Datengrundlage erfordern und damit den Anwendungsbereich erweitern würden. Um diesem Anliegen Rechnung zu tragen, wurde die DIN 45689 ”Ermittlung von Fluggeräuschimmissionen an Flugplätzen” erarbeitet, deren Teil 1 in 2018 veröffentlicht wurde. Sie ermöglicht die Berechnung verschiedener Immissionskenngrößen, wie beispielsweise die Anzahl fluglärminduzierter Aufwachreaktionen. Zur Bestimmung dieser Kenngrößen wird ein Segmentierungsverfahren angewendet wie es auch bei der AzB benutzt wird. Es wurden aber auch bewährte Elemente des Berechnungsverfahrens ECAC Doc.29 in die DIN 45689 aufgenommen. Hierzu gehört insbesondere die Möglichkeit, prozedurale Flugprofile bei der Fluglärmberechnung zu berücksichtigen. Zudem ist die Verwendung von Flugverlaufsdaten und damit eine realistische Abbildung der Flugverläufe in der Flughafenumgebung möglich. Die DIN ist somit ein flexibles Instrument zur Fluglärmberechnung, das für unterschiedliche Anwendungsfälle genutzt werden kann. In diesem Beitrag wird die DIN vorgestellt und es werden ihre Anwendungsmöglichkeiten aufgezeigt.
15:00	Ein Modell zur Berechnung zukünftiger Lärmimmissionen am Flughafen aus Fluglärm Felix Will [Abstract] Lärmemissionen des Luftverkehrs stellen eine nicht zu vernachlässigende gesellschaftspolitische Herausforderung dar. Dies könnte sich in der Zukunft verschärfen, da einerseits ein weiteres Luftverkehrswachstum erwartet wird und sich andererseits der Trend stärker empfundener Belästigung bei gleichen Lärmpegeln fortsetzen könnte. Geeignete Strategien zur Begrenzung und Verringerung zukünftigen Fluglärms in der Umgebung von Flughäfen sind daher nötig. Zur Definition wirksamer Maßnahmen benötigt es Modellierungsfähigkeiten, die zukünftige Lärmimmissionen am Flughafen unter unterschiedlichen Szenarien abbilden können. Hierzu haben die Autoren in zurückliegender Forschung eine neuartige Methode entwickelt und validiert. Die Methode enthält drei Modellierungsbereiche: die Modellierung zukünftiger Flugpläne, der Lärmimmission auf Flugzeugebene sowie der Lärmimmission auf Flughafenebene. Darin wird zunächst unter Berücksichtigung benutzerdefinierter Verkehrswachstumsraten und statistischer Außerdienststellungskurven von Flugzeugen ein zukünftiger Flugplan inklusive des zukünftigen Flugzeugflottenmix modelliert. Lärmimmissionen für einzelne An- und Abflüge werden gemäß der Methode aus ECAC Doc.29 definiert. In der Modellierung von Flughafenlärm wird das Aviation Environmental Design Tool (AEDT) verwendet. Auf diese Weise können zukünftige Flughafen-Lärmimmissionen beliebiger Flughäfen modelliert werden. Die Methode wird beispielhaft an einem Zweibahnflughafen mit parallel unabhängigem Bahnsystem angewandt. Neben einem plausiblen Referenzszenario für den Zeitraum 2016 bis 2040 wird der Einfluss eines ab 2030 auftretenden, stark lärmreduzierten Flugzeugtypes auf die resultierenden Day-Evening-Night Pegel dargestellt.
15:40	Rechtliche Rahmenbedingungen einer Fluglärmkontingentierung Jörn Lindmaier [Abstract] Im Kontext aktueller Luftverkehrsprognosen, die einen weiterhin steigenden Passagier- und Frachtverkehr erwarten lassen, stellt sich die Frage, wie die staatliche Aufgabe des Gesundheitsschutzes vor Fluglärm konkretisiert bzw. erfüllt werden kann - insbesondere vor dem Hintergrund der wachsenden Erkenntnisse über die negativen gesundheitlichen Auswirkungen für die betroffene Bevölkerung durch Fluglärm. Da es derzeit keine explizite gesetzliche Grundlage gibt, die Fluglärmbelastung an einem Flugplatz bezogen auf die Außenpegel zu begrenzen, hat das Umweltbundesamt ein Forschungsvorhaben vergeben, welches klären soll, ob und wie sich diese Belastung mittels einer Lärmkontingentierung effektiv reduzieren lässt. Dabei liegt der Fokus auf der Situation der Bestandsflugplätze sowie auf der Frage, wie die erforderlichen rechtlichen Rahmenbedingungen für eine Lärmkontingentierung geschaffen werden können.
16:00	Gruppierung von Luftfahrzeugen für Fluglärmberechnungen Rainer Schmid, Till Raitor, Ullrich Isermann [Abstract] Ein zur Umsetzung eines Fluglärmberechnungsverfahren geeignetes Computerprogramm besteht immer aus einem Rechenkern und einer Datengrundlage. Der Rechenkern setzt die dem Berechnungsverfahren zu Grunde liegenden physikalischen Modelle (insbesondere für Schallausbreitung oder Flugmechanik) um. In der Datengrundlage sind die für diese Modelle benötigten akustischen und flugbetrieblichen Parameter abgespeichert. Der Umfang der Datengrundlage wird sowohl durch die Verfügbarkeit der Daten als auch den Anwendungsbereich des Berechnungsverfahrens bestimmt. Hochwertige Verfahren zur Simulation von Einzelflügen, die z.B. auf Teilschallquellenmodellen beruhen, erfordern entsprechend detaillierte Daten, die in der Regel nur für eine begrenzte Anzahl von Luftfahrzeugen verfügbar sind. Die Datengrundlagen von Rechenverfahren, die zur Flughafenplanung und Fluglärmgesetzgebung herangezogen werden, müssen demgegenüber die am Luftverkehr teilnehmenden Luftfahrzeuge umfassend beschreiben können. Dabei hängt ihre Struktur auch vom Anwendungsbereich des Verfahrens ab: Sind prognostizierte Flugbetriebe zu untersuchen, so setzen sie in der Regel auf einer geeigneten Gruppierung von Luftfahrzeugen auf. In diesem Beitrag wird erläutert, wie solche Gruppierungsschemata erstellt und wie sie in geeigneter Weise so erweitert werden können, dass auch eine typengenaue Modellierung von Luftfahrzeugen möglich ist. Dabei wird sowohl auf die Rolle der akustischen Charakteristika der zu gruppierenden Luftfahrzeuge als auch auf ihre Flugleistungseigenschaften eingegangen.
16:20	Lärmtransmission durch Sandwichplatten mit verschiedenen Wabenkerngeometrien Martin Radestock, Thomas Haase [Abstract] Im Bereich der Luftfahrt werden ständig leichtbaukonforme Lösungen zur Verringerung der Lärmtransmission gesucht. Das Ziel ist die Erhöhung des Passagierkomforts bei gleichzeitiger Berücksichtigung der Strukturmasse. Insbesondere unter den neuen Anforderungen der Politik, wie der drastisch zu reduzierende CO2 Ausstoß, ist die Verringerung der Lärmtransmission bei konstanter oder sogar geringerer Masse eine große Herausforderung. Deswegen wird in dieser Studie untersucht, inwiefern mit Hilfe der Wabenkerngeometrie von Sandwichplatten, bei konstanter Masse, die Schalldämmung dieser Strukturen beeinflussen werden kann. Dabei ist der Fokus nicht darauf gerichtet, dass Schalldämmmaß zu erhöhen sondern innerhalb gewisser Frequenzbereiche zu verschieben oder anzupassen. In numerischen Vorstudien mit verschiedenen Wabenkerngeometrien zeigt sich ein deutlicher Einfluss der Wabengeometrie auf das Schalldämmmaß. Dabei lassen sich Einbrüche in der Schalltransmission verschieben. Dieser Effekt könnte gezielt für eine spätere Flugzeugkonfiguration eingesetzt werden, um kritische Frequenzbereiche besser zu adressieren. Erste Prototypen verschiedener Wabenkerngeometrien wurden mit Hilfe des 3D-Druck gefertigt und im Transmissionsprüfstand vermessen. Die Messergebnisse zeigen ebenfalls einen Einfluss der Wabenkerngeometrie auf das Transmissionsverhalten und geben wertvolle Erkenntnisse bzgl. Dämpfung und Schwingungsverhalten für die weiterführende Simulation.

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J. Hübelt, Gesellschaft für Akustikforschung Dresden mbH

14:00	Akustik in der 'Schule von Athen' Peter Költzsch [Abstract] Abstract 1 möglich, Bilder einzubinden. Bitte verwenden Sie keine LaTeX-Steuerzeichen. Sollten Formelzeichen nicht korrekt übernommen geändert
14:20	''Raum- und Schiff-Phonetik'' – Panconcelli-Calzia und der Lautstärkemesser nach Barkhausen Rüdiger Hoffmann [Abstract] Der bedeutende Experimentalphonetiker Giulio Panconcelli-Calzia (1878 - 1966), der ab 1910 in Hamburg wirkte, betrachtete die Phonetik ausdrücklich nicht als Geistes-, sondern als Naturwissenschaft. Insofern ist es nicht verwunderlich, dass er keine strenge Grenze zwischen der Phonetik und bestimmten akustischen Teilgebieten wie dem des Lärmschutzes gezogen hat. Unter seinen nachgelassenen Unterlagen, die sich heute in der historischen akustisch-phonetischen Sammlung (HAPS) der TU Dresden befinden, gibt es einen schmalen Ordner, der mit ”Raum- und Schiff-Phonetik” beschriftet ist. Sein Inhalt belegt, dass sich Panconcelli-Calcia im Zeitraum 1927 - 1930 in praktischen Projekten mit Fragen der Lärmmessung und des Lärmschutzes beschäftigt hat. Der vorliegende Beitrag gibt dazu eine Übersicht unter besonderer Berücksichtigung des Umstandes, dass Panconcelli-Calzia bei seinen Untersuchungen den Lautstärkemesser nach Heinrich Barkhausen (1881 - 1956) eingesetzt hat, der 1925 zum Patent angemeldet und danach von der Firma Siemens und Halske produziert wurde. Die Arbeiten von Panconcelli-Calzia bereichern demnach unsere Kenntnisse über die frühen Anwendungen des ”Barkhausen-Messers”.
14:40	Interaktive Akustik-Apps zur Veranschaulichung akustischer Phänomene in der Lehre Johannes Schmid, Jonas Schmid, Lennart Moheit, Steffen Marburg [Abstract] In der Vorlesung oder im Schulunterricht können physikalische Effekte und die dahinterstehende Theorie anschaulich anhand von Experimenten verdeutlicht werden. Der Aufbau von Versuchen ist jedoch oft sehr zeitaufwendig und mit der Anschaffung von teuren Messgeräten verbunden. Zusätzlich können spezielle Laborbedingungen für das Gelingen eines Experiments notwendig sein. Der Einsatz von Simulations-Apps hingegen umgeht diese Probleme und ermöglicht es, Effekte der Akustik und Strukturdynamik ohne großen Aufwand in einem ”virtuellen Experiment” zu demonstrieren. Dazu bietet der Lehrstuhl für Akustik mobiler Systeme der TU München zahlreiche Simulations-Apps an, die frei zugänglich und einfach über den Webbrowser aufrufbar sind. Die physikalischen Problemstellungen werden dabei im Hintergrund auf Basis der Finite Elemente Methode (FEM) mithilfe von COMSOL Multiphysics ® berechnet und die Ergebnisse werden dann online im Webbrowser dargestellt. Der Nutzer hat dabei die Möglichkeit, die Geometrie und die zugrunde liegenden Berechnungsparameter interaktiv zu verändern und die Ergebnisse in verschiedenen Darstellungsformen zu visualisieren. Dadurch werden die akustischen Phänomene sichtbar und erlebbar gemacht und das interaktive Konzept trägt zu einem besseren Verständnis und zu einer lebhaften Lernumgebung bei. In diesem Beitrag wird zunächst das Konzept des App-Servers erklärt und anschließend anhand konkreter Beispiele die Einsatzmöglichkeiten der Apps in der Lehre der Akustik aufgezeigt.
15:00	Soundwalk in der Lehre - Vom Messen zum bewussten Wahrnehmen von Geräuschen Dagmar Rokita, Friedrich Ueberle, Sebastian Mellert [Abstract] In der Lehre der Akustik stehen klassischerweise physikalische Zusammenhänge und objektive Messmethoden im Fokus. An der HAW Hamburg wird seit dem Sommersemester 2018 das Curriculum zusätzlich durch einen Soundwalk ergänzt. Dabei werden von den Studierenden auf einer Strecke, die ihnen vom täglichen Weg zum Campus bekannt ist, 14 Stationen angesteuert. An jeder dieser Stationen ordnen die Studierenden ihre Höreindrücke verschiedenen Adjektiven zu. Zusätzlich werden die dominanten Geräuschquellen in absteigender Reihenfolge, sowie Gedanken und Assoziationen zur aktuellen Station notiert. Ein Mitglied der Gruppe trägt ein Messgerät zur Aufzeichnung des Schalldruckpegels. Im Anschluss an den Soundwalk findet ein Gespräch statt, in dem die individuellen Höreindrücke ausgetauscht werden. Erste Ergebnisse zeigen, dass die Studierenden durch den Soundwalk am eigenen Leib die Diskrepanz zwischen objektiven physikalischen Messwerten und ihrer subjektiven Wahrnehmung erleben. Viele Studierende waren überrascht welche Vielfalt an Geräuschen sie auf dem vertrauten Weg wahrgenommen haben. Außerdem werden Ergebnisse eines Soundwalks an einer kasachischen Hochschule vorgestellt. Hier ist besonders die unterschiedliche Bewertung durch einheimische Studierende und deutsche Gastdozenten interessant.
15:20	Generation of Architectural Designs Using Soundscapes: an Educational Case Study Josep Llorca, Margret Sibylle Engel, Michael Kohnen, Janina Fels, Michael Vorländer [Abstract] Architectural design process contains a crucial stage called ”insight”, in which the vital creative phase of the design process begins. Additionally, ”design fixation”, or simply designing from external stimuli, has been one of the most common methods to approach this phase. Sound as external stimuli for designing, has been used in many historical cases. However, it has never been considered as a design engine for inhabited interior environments. For this reason, some experiments were taken designing from a soundscape. This paper will present an educational experience at Faculty of Architecture in RWTH Aachen University. The main features -such as active learning process, project-based workshop or decodification of spatial perception- will be highlighted.

Organisation:

J. Hübelt, Gesellschaft für Akustikforschung Dresden mbH

15:40

An electronic instrument based on BELA - a tool for teaching digital signal processing Bastian Epp, Hjalte Møller [Abstract] Digital signal processing (DSP) is a discipline with increasing importance in a broad variety of applications. DSP is also a mandatory element of many study programs, including Electrical Engineering (EE) at the Technical University of Denmark (DTU). In order to anticipate the rapid technological developments, new teaching methods for DSP in the Bachelors program of EE at DTU are developed making use of these new technological developments. In this contribution, a digital instrument build in a student project, based on the embedded computer platform ”BELA” is presented as an example platform for digital signal processing. The instrument features a number of in- and output interfaces to interact with the implemented algorithm based on a number of commonly used concepts in digital signal processing (FIR filters, IIR filters, delay lines, etc). The latency of the instrument is stable and below 2 ms even though running multiple filters and delay lines in parallel. This instrument serves as a proof-of-concept and as a starting point to develop a low-cost and open-source DSP teaching platform.

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D. Krahé, Bergische Universität Wuppertal

17:40

Zuschläge für erhöhte Belästigung bei tieffrequentem Lärm Detlef Krahé [Abstract] Von Geräuschen mit einem tonalen Charakter geht eine erhöhte Belästigung aus. Dies wird bei der DIN 45680 (Messung und Bewertung von tieffrequenten Geräuschen) dadurch berücksichtigt, dass für Geräusche mit ”deutlich hervortretenden Einzeltönen” die Bewertung in gänzlich anderer Weise erfolgt als bei Geräuschen ohne dieses Merkmal. Ob dieses Merkmal erfüllt ist, wird an Gegebenheit ausgemacht, die bei kleinster Änderung im Geräuschspektrum, zu dem einen oder anderen Schluss führen können. Das ist ein typisches Schwellenverhalten, hat aber die Konsequenz, dass kleinste Unterschiede zu dramatisch unterschiedlichen Bewertungen führen können. Vorgestellt wird ein Verfahren, das gleitend eine spektrale Auffälligkeit mittels eines Zuschlags bewertet. Neben einer solchen Auffälligkeit gibt es auch Auffälligkeiten, die zeitlich definiert sind, nämlich Geräusche, die impulsartig oder amplitudenmoduliert sind. Für solche Auffälligkeiten wurde ein weiterer Zuschlag vorgeschlagen. Die Maßgeblichkeit beider Zuschläge wurde anhand von 107 Stimuli verschiedenster Art untersucht, die den Frequenzbereich von 10 Hz bis 100 Hz abdecken. Diese Stimuli wurden von 23 Fachleuten abgehört und durch Vergabe verschiedener Zuschläge in ihrer gesteigerten Lästigkeit beurteilt. Über die Zuschläge und deren Validierung durch die Untersuchung wird berichtet.

18:00

Kompaktes verzerrungsarmes Infraschall-Einsteckhörersystem Holger Joost, Björn Friedrich, Jesko Verhey, Thomas Fedtke [Abstract] Durch die stark zunehmende Zahl von Infraschallquellen stellt die Infraschall-Exposition ein immer wichtiger werdendes gesellschaftliches Problem dar. Allerdings gibt es bisher keine etablierten, praxistauglichen Verfahren zur Messung und Beurteilung von Infraschall. Weiterhin sind die Mechanismen der Infraschall-Wahrnehmung nicht hinreichend untersucht. So ist beispielsweise für die direkte Wahrnehmung durch das auditive System ungeklärt, welcher der wesentliche Mechanismus ist, mit dem das menschliche Gehör so tiefe Frequenzen überhaupt wahrzunehmen vermag. Als mögliche Ursache für das Hören von Infraschall werden nichtlineare Prozesse des Gehörs diskutiert. Um diese Mechanismen untersuchen zu können, wird hinreichend verzerrungsarme Wiedergabe- und ausreichend empfindliche Gehörgangsmesstechnik benötigt. Wir stellen ein kompaktes und entsprechend verzerrungsarmes Infraschallsystem auf Basis einer kommerziell erhältlichen Kopfhörerkapsel vor, das über ein Einsteckhörersystem die gleichzeitige Darbietung von Infraschall- und Hörschallstimuli sowie die simultane Messung von Schall im Gehörgang ermöglicht.

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J. Bös, Fachgebiet SAM, TU Darmstadt W. Kropp, Chalmers University of Technology, Göteborg

11:20	Berechnung der vollständigen Dispersionscharakteristik von abstrahlenden Lambwellen mittels Variablentransformation Daniel A. Kiefer, Michael Ponschab, Stefan J. Rupitsch [Abstract] Entlang einer Platte können sich unterschiedliche geführte mechanische Wellen ausbreiten, darunter sogenannte Lambwellen. Grenzt ein Fluid an die Platte an, so ändern sich im Allgemeinen die Ausbreitungseigenschaften dieser Wellen erheblich. Dies ist darauf zurückzuführen, dass Energie von der Platte in das Fluid übergeht und dort eine akustische Welle anregt. Für Anwendungen ist häufig die Interaktion zwischen Platte und Fluid maßgeblich. Diese Interaktion kann als abstrahlende Lambwelle modelliert werden und führt zu einem nichtlinearen Eigenwertproblem, welches aus numerischer Sicht schwer zu lösen ist. In diesem Beitrag wird eine Variablentransformation vorgestellt, die das Problem auf ein polynomielles Eigenwertproblem zurückführt. Dies erleichtert das Lösen, da polynomielle Eigenwertprobleme durch Überführen in einen höherdimensionalen Zustandsraum als lineares Eigenwertproblem aufgefasst werden können. Für Letztere existieren hoch effiziente und robuste numerische Lösungsmethoden, die somit nach Anwenden der vorgeschlagenen Transformationen direkt zur Berechnung von abstrahlenden Lambwellen eingesetzt werden können. Im Gegensatz zu konventionellen Nullstellensuchverfahren findet die vorgestellte Methode zuverlässig alle Moden der fluidbelasteten Platte. Wie die resultierenden Dispersionskurven zeigen, können sich die Lösungen erheblich von denen der freien Platte unterscheiden. Die Ergebnisse wurden mit anderen Berechnungen verglichen und zeigen eine sehr gute Übereinstimmung.
11:40	Berechnung der Auswirkung mechanischer Spannungen auf die Ausbreitung von Lamb-Wellen Michael Ponschab, Daniel A. Kiefer, Stefan J. Rupitsch [Abstract] Mechanische Spannungen in einem Festkörper beeinflussen die Ausbreitung elastischer Wellen. Dieser nichtlineare Effekt wird als Akustoelastizität bezeichnet und wurde für Volumenwellen ausführlich behandelt. Seit einigen Jahren wird auch die Auswirkung auf die Ausbreitung geführter Wellen in üblicherweise eine Methode zur Nullstellensuche oder eine Finite-Elemente-Methode eingesetzt. Ein alternativer numerischer Ansatz zur Berechnung der Dispersion von Lamb-Wellen basiert auf der spektralen Kollokationsmethode. Dieses Verfahren konvergiert schneller als die anderen Methoden und ist unkompliziert zu implementieren. In diesem Beitrag werden geführte Wellen in einer mechanisch vorgespannten Platte modelliert und mittels spektraler Kollokationsmethode berechnet. Die resultierenden Änderungen der Phasen- und Gruppengeschwindigkeit stimmen sehr gut mit Literaturergebnissen überein und werden erörtert. Spannungsgradienten über die Plattendicke, wie sie beispielsweise durch Biegemomente hervorgerufen werden, bereiten bei der Modellierung Schwierigkeiten. Solche Spannungsgradienten wurden bisher durch Schichten mit homogener Spannung angenähert, wodurch Gradiententerme in den zugrunde liegenden Gleichungen vernachlässigt wurden. Wie der Einfluss von Biegemomenten auf die Wellenausbreitung einer Platte ohne diese Vereinfachung mit Hilfe der spektralen Kollokation berechnet werden kann, wird ebenfalls in diesem Beitrag vorgestellt.
14:20	Einfluss von Vernetzungsparametern auf die Modalanalyse geometrisch unterschiedlich komplexer Strukturen mittels der Finite-Elemente-Methode Andreas Schneider, Karl-Alexander Hamilton Hoppe, Patrick Langer, Christian Guist, Steffen Marburg [Abstract] Diese Arbeit behandelt die Quantifizierung von Diskretisierungsfehlern für einfache und komplexe Komponenten bei der Anwendung der Finite-Elemente-Methode. Ziel ist die Minimierung des Fehlers einer numerischen Modalanalyse relativ zu entsprechenden, hochgenauen experimentellen Ergebnissen. Zunächst werden existierende Vernetzungsstrategien und verbundene Qualitätskriterien betrachtet. Nachfolgend werden an Hand geometrisch einfacher Strukturen die Einflüsse geometrischer Approximationsgüte, verzerrter Elemente und der Netzfeinheit auf die Simulationsergebnisse untersucht. Die Autoren fokussieren sich hierbei auf eine angemessene räumliche Verfeinerung des Netzes, speziell in Bereichen hoher Dehnung. Auf den gewonnen Erkenntnissen baut eine Parameterstudie einer komplexeren Geometrie auf. Um die Ergebnisse der Parameterstudie in Relation zu bekannten Unsicherheiten zu setzen, werden zusätzlich die Parameterunsicherheiten bezüglich der Materialeigenschaften sowie der Geometrie betrachtet. Die Arbeit lässt Diskussionen zu, inwieweit der Fehler durch die Diskretisierung zu industriell relevanten Material- und Geometrieunsicherheiten vernachlässigbar ist.
14:40	Akustische Eigenschaften einer geometrisch unvollständig ähnlichen Getriebebaureihe Christian Adams, Joachim Bös, Konstantin Völker, Markus Lutz, Tobias Melz [Abstract] Modellgesetze können in der Maschinenakustik eingesetzt werden, um das akustische Verhalten von Maschinenbaureihen zu analysieren. Dabei geht es weniger um eine exakte Vorhersage des akustischen Verhaltens als vielmehr um eine schnelle und zuverlässige Abschätzung. In diesem Beitrag werden die akustischen Eigenschaften einer Getriebebaureihe analysiert und die Modellgesetze der Getriebebaureihe hergeleitet. Die Getriebebaureihe ist geometrisch unvollständig ähnlich, d. h. die geometrischen Abmessungen werden mit unterschiedlichen Faktoren skaliert. Dadurch lässt sich das akustische Verhalten der Getriebebaureihe nur näherungsweise mit den Modellgesetzen abschätzen. Zunächst werden experimentelle Modalanalysen an drei Getriebegehäusen aus einer Getriebebaureihe durchgeführt und die Reihenfolge der Eigenschwingformen analysiert. Anschließend werden Finite-Elemente (FE)-Modelle der Getriebegehäuse aufgebaut und verifiziert, so dass die Reihenfolge der Eigenschwingformen mit der aus der experimentellen Modalanalyse übereinstimmt. Mit Hilfe der FE-Modelle wird das akustische Verhalten der Getriebebaureihe untersucht, wobei sowohl das Eigenverhalten als auch das Betriebsverhalten bei einer vorgegebenen dynamischen Anregungskraft betrachtet werden. Das Betriebsverhalten wird experimentell validiert, indem die Betriebsschwingformen eines Getriebegehäuses exemplarisch mit 3D-Laservibrometrie untersucht werden. Die Betriebsschwingform des gesamten Getriebegehäuses wird dabei aus drei separaten Einzelmessungen zusammengefügt. Im letzten Schritt werden Modellgesetze angewendet, um das akustische Verhalten eines Getriebegehäuses auf die beiden anderen Getriebegehäuse zu übertragen.
15:00	Zur Relevanz Viskoelastischer Eigenschaften in der Vibro-Akustischen Anwendung von Elastomeren Jens Meier, Aleksandra Maslak, Lukas Diekmeyer, Thomas Alshuth [Abstract] Die mechanischen und somit auch akustischen Eigenschaften von Elastomeren sind prinzipiell stark von den Parametern Temperatur, Frequenz und Druck, aber auch von der mechanischen Belastungsgeschichte abhängig. Da dieses Eigenschaftsbild bereits durch Nuancen in der Mischungsrezeptur signifikant beeinflusst werden kann, ist die Datenbank-Suche nach zuverlässigen Materialparametern für die Simulation oft nicht zielführend. Aufgrund der hieraus folgenden Notwendigkeit, anwendungsspezifische Materialcharakterisierungen vorzunehmen, ist es hilfreich zunächst das Parameterfenster zu definieren um den erforderlichen Prüfbedarf einzugrenzen. Hier werden die oben genannten Effekte, insbesondere die nicht-linearen Anteile, in ihrem physikalischen Zusammenhang dargestellt. Als Charakterisierungsmethoden zur Materialcharakterisierung werden Dynamisch-Mechanische Untersuchung, Relaxationsversuch, Ultraschall-Transmission sowie Dielektrische Analyse vorgestellt und die resultierenden Materialdaten in ihrer Relevanz für die akustische Simulation diskutiert.
16:00	In-situ Körperschallquellencharakterisierung eines Klimaaggregats auf einem Zugdach Jenny Böhm [Abstract] Beim Design neuer Züge werden akustische Anforderungen an relevante Schallquellen und Bauteile gestellt, um das Erreichen der akustischen Ziele sicher zu stellen. Zur Überprüfung dieser Anforderungen sind Methoden zur Schallquellencharakterisierung erforderlich. Eine Luftschallquelle kann über die Schallleistung und Richtwirkung charakterisiert werden. Bei Körperschallquellen ist die übertragene Leistung jedoch auch vom Empfänger abhängig. Als unabhängiges Maß für die Aktivität einer Körperschallquelle werden typischerweise die freie Schnelle oder blockierte Kraft verwendet. Im H2020 Shift2Rail Forschungsprojekt DESTINATE wurden Methoden zur Charakterisierung von bahnspezifischen Körperschallquellen untersucht. DESTINATE steht für ”Decision supporting tools for implementation of cost-efficient railway noise abatement measures” und lief von November 2016 bis Oktober 2018. Im Projekt wurde eine in-situ Messung der blockierten Kräfte an einem Klimaaggregat durchgeführt und verifiziert. Das Klimaaggregat war direkt auf dem Dach einer Tram montiert. Im vorliegenden Beitrag werden die Projektergebnisse vorgestellt und die Anwendbarkeit der in-situ Charakterisierung in der Bahnindustrie diskutiert.
16:20	Minderung der akustischen Wirksamkeit von Schalldämpfersystemen durch Körperschallausbreitung Christian Schulze, Paul Lindner, Jörn Hübelt, Mirko Ruhnau, Jan Troge, Tom Georgi, Dag Levermann [Abstract] Zur Reduzierung des Entwicklungsrisikos bei der Auslegung von Schalldämpfern werden möglichst genaue Auslegungs- und Berechnungswerkzeuge benötigt. Einen wichtigen begrenzenden Faktor stellt hierbei die Übertragung von Körperschall über die Schalldämpferbauteile dar, die bisher ausschließlich durch Sicherheitsbeaufschlagungen berücksichtigt wird. Nun wurde ein neues Berechnungsverfahren geschaffen, das den Körperschalleinfluss auf die Luftschalldämpfung eines Schalldämpfers analytisch beschreiben kann. Dabei kommt ein SEA-Modell (statistische Energieanalyse) zum Einsatz. Die dafür erforderlichen Modellparameter wurden aus den für den Körperschall bedeutsamen Eigenschaften der Schalldämpferbauteile abgeleitet. Im Beitrag werden Ergebnisse zur Validierung der Berechnungsmethodik an Schalldämpfern in Modell- und Originalgröße präsentiert. Insbesondere wird die Gesamtschalldämpfung eines Schiffsschalldämpfers prognostiziert auf Basis der direkt am Motorprüfstand gemessenen Luftschallleistung und Körperschallleistung. Abschließend erfolgt der Vergleich der Durchgangsdämpfung des Schiffsschalldämpfers mit Messergebnissen, die in situ am Abgassystem eines Schiffs ermittelt wurden.

Organisation:

A. Fiebig, HEAD acoustics GmbH

15:40	Sound Design eines kombinierten Maskierers gegen Bürolärm: Effekte auf kognitive Leistung und subjektive Bewertungen Sabine Schlittmeier [Abstract] Bürolärm in Gruppen- und Großraumbüros stört kognitive Leistung und wird auch subjektiv als störend erlebt. Um diese negativen Effekte zu reduzieren, können partielle Maskierer als zusätzlicher Schall eingespielt werden. Dazu wird meist kontinuierliches Rauschen verwendet, dem aber eine geringe Akzeptanz nachgesagt wird. Ob Hintergrundmusik oder Naturszenen stattdessen verwendet werden können, ist eine nach wie vor offene Frage. So sprechen zwar Untersuchungen für eine bessere subjektive Beurteilung dieser alternativen Maskierer, allerdings reduzierten sie - anders als kontinuierliches Rauschen - die Störeffekte von Bürolärm auf kognitive Leistung nicht. In den hier vorgestellten Experimenten wird ein kombinierter Maskierer ”Musik im Rauschen” hinsichtlich Leistungseffekte und subjektiver Präferenz geprüft. Die Idee dahinter ist, ob sich die Potenziale der beiden verwendeten Maskierschalle durch ihre Überlagerung nicht vereinen lassen: kontinuierliches Rauschen, das kognitive Störwirkungen von Bürolärm reduziert, und Instrumentalmusik, die subjektiv gegenüber Rauschen präferiert wird. In Experiment 1 wurde die Kurzzeitgedächtnisleistung (n=40) unter Ruhe, Bürolärm und drei Maskiererbedingungen geprüft: Bürolärm plus ”Musik im Rauschen”, kontinuierliches Rauschen oder Musik. In Experiment 2 wurden subjektive Bewertungen von 72 Studierenden erhoben, die für 1 h unter einer der genannten Maskiererbedingungen kognitiv arbeiteten. Sowohl Leistungsdaten als auch subjektive Urteile sprechen für den kombinierten Maskierer ”Musik im Rauschen”.
15:42	Gesundheitswirkungen von Lärm am Beispiel von Straßenlärm in Hessen Matthias Lochmann [Abstract] Die Ziele der Umgebungslärmrichtline sind lt. Artikel 1 unter anderem die Ermittlung von Lärmkarten nach gemeinsamen Methoden und die Information der Öffentlichkeit über die Auswirkungen von Umgebungslärm. In Deutschland wurden die Lärmkarten bislang vor allem nach den Anforderunge der 34. BImSchV erstellt. Die Ermittlung der Auswirkungen ist noch nicht festgelegt und wird deshalb in der Regel nicht vorgenommen. Ziel des HLNUG ist es, eine quantitative Abschätzung von Gesundheitswirkungen auf Grundlage der erweiterten Straßenlärmkartierung (PLUS-Kartierung) in Hessen vorzunehmen. Die PLUS-Kartierung erfolgte in Anlehnung an die 34. BImSchV, allerdings unter Verwendung aller im verwendeten Verkehrsmodell vorhandenen Straßenbelegungen ohne Kartierungsschwelle und Pegel bis LDEN>40 dB(A). Die Gesundheitswirkungen sollen durch die Krankheitslast (Burden of Disease) mit der Einheit DALY ermittelt werden. Dies ist ein globaler Ansatz, die durch Abweichung von Gesundheit erzeugtes Leid zu quantifizieren. Epidemiologische Studien können bei geeigneter Berücksichtigung von Confoundern - bezogen auf ein Populationsmittel - zumindest starke Hinweise auf kausale Zusammenhänge mit Risikofaktoren herstellen. Das HLNUG hat eine Studie zur Quantifizierung der Gesundheitswirkungen von Straßenlärm in Hessen beauftragt. Dabei wird besonderer Wert auf die Abschätzung der Unsicherheiten gelegt.
15:44	Berechnungsansätze für Rollkoffergeräusche Ivo Haltenorth, Torsten Westphal [Abstract] Seit Jahren sorgen Rollkoffergeräusche in touristisch relevanten Städten für Empörung, Venedig wollte die Rollkoffernutzung bereits verbieten. Auch deutsche Genehmigungsbehörden fordern bei der Zulassung gewerblich betriebener Ferienwohnungen im urbanen Raum Nachweise, dass die Geräusche durch ”Trolleys” für Anwohner immissionsschutzrechtlich zumutbar sind. Der Akustikprüfer und -planer steht damit vor der Aufgabe, diese Geräusche theoretisch oder praktisch zu simulieren und Lösungsansätze zur Einhaltung der Anforderungen abzuwägen. Im Akustikbüro Moll wurden Messreihen mit Rollkoffern durchgeführt, um einen Planungsansatz für Schallleistungspegel mit Zu- und Abschlägen für Rollkofferarten, Zuggeschwindigkeiten und Straßenbelägen zu finden. Erste Ergebnisse werden vorgestellt.
15:46	Noise characteristics of sound-generating toys Kim Yong Hee, Yong Jin Yoon, Guk Gon Song, Ji Hoon Park, So Young Kim, Jeong Ho Jeong, Ho Jeong Lee [Abstract] In this study, noise characteristics of sound-generating toys were investigated to understand adverse effects of toy noise on children’ hearing. Eleven types of sound-generating toys were chosen to be measured in an anechoic chamber. In consideration of apparent size of each toy, measuring positions were determined as 50 cm off from surface of reference box for each toy toward 5 directions (front, rear, left, right and top). In South Korea, legal guideline of toy noise level is 65 dB(A) at 50 cm off position for toys used close to ear, 85 dB(A) for other types. As results, A-weighted equivalent sound pressure level was ranged 52 to 94.2 dB(A) at 50 cm. In case of toy drum, very high sound pressure peak level was observed up to 100 dB(A). Major frequency characteristics were found at 500 to 4000 Hz around due to poor quality of built-in loudspeakers. Even within a single toy, sounds with different contents and time length were randomly generated. In addition, directional properties of toy noise were discussed.

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S. Dantscher, Institut für Arbeitsschutz der DGUV, St. Augustin

15:40	Beurteilung der Gehörgefährdung durch Schießlärm: Pfander- oder L_AE-Verfahren? Sandra Dantscher, Andrea Wolff [Abstract] Im Rahmen eines Projekts auf Initiative der Unfallversicherung Bund und Bahn untersuchte das Institut für Arbeitsschutz der DGUV (IFA) verschiedene Beurteilungsverfahren für die Gehörgefährdung durch Schießlärm. Schwerpunkt waren umfangreiche Vergleichsmessungen mit der Wehrtechnischen Dienststelle (WTD) 91 der Bundeswehr am offenen Schießstand und in Raumschießanlagen. Die WTD 91 misst ausschließlich gemäß Pfander-Verfahren (unbewerteter Spitzenschalldruckpegel und Wirkzeit), während der Messaufbau des IFA zusätzlich die Bestimmung des Einzelereignisschalldruckpegels (L_AE bzw. SEL) sowie des C-bewerteten Spitzenschalldruckpegels erlaubt. Aus dem L_AE lässt sich mit der täglichen Schusszahl der Tages-Lärmexpositionspegel berechnen. Zusammen mit dem L_pC,peak ist eine Expositionsbeurteilung nach Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung möglich. Beim Vergleich der Ergebnisse der Pfander-Messgrößen aus simultanen Messungen von WTD 91 und IFA zeigt sich ein heterogenes Bild. Insbesondere die Wirkzeit ist mit einer großen Unsicherheit behaftet. Weiterhin wurden die Beurteilungsverfahren auf Basis des L_AE und nach Pfander verglichen. Maßgeblich ist hierbei die maximal zulässige tägliche Schusszahl und ihre Unsicherheit, die jeweils aus einer Messserie mit zehn Einzelschüssen ermittelt wurde. Das L_AE-Verfahren liefert die geringsten Abweichungen in der Schusszahl. Die Unsicherheiten im derzeit durch die Bundeswehr praktizierten Pfander-Verfahren lassen sich noch verringern. Die genaue Berücksichtigung der Gehörschutzdämmung wird ebenfalls diskutiert, da die Methode der Bundeswehr nicht den im Arbeitsschutz üblichen Verfahren entspricht.
15:42	Das C-Peak-Kriterium des Arbeitsschutzes im Vergleich zum Gehörgefährdungsindex des AHAAH-Modells Christian Kleinhenrich, Carsten Hudasch, Karl-Wilhelm Hirsch [Abstract] Seit der Integration des PRICEschen AHAAH-Modells (Auditory Hazard Assessment Algorithm for Humans) in den Standard MIL-STD-1474E kann dieses Verfahren als Stand der Technik für die Beurteilung des Gehörschädigungsrisikos beim Hören von hochenergetischen Schallimpulsen angesehen werden. Ausgehend von einem Schalldruckzeitverlauf am Eingang des menschlichen Gehörs, wagt das AHAAH-Modell den Versuch, die vollständige Übertragungskette bis hin zur Auslenkung der Basilarmembran in einem nicht-linearen elektro-akustischen Modell abzubilden. Dieses Modell offenbart, dass mitnichten reine Spitzenpegel oder der Energiegehalt alleinige Kenngrößen einer mitunter dauerhaften Schädigung des Gehörs sein dürfen. Die Signalform spielt eine bedeutende Rolle. Es entscheiden durchaus wenige Millisekunden Unterschied im Abstand von nacheinander eintreffenden Schallimpulsen (Direktschall und Reflexion beispielsweise), ob die Schutzmechanismen des Gehörs durch den Impuls überwunden werden, oder nicht. In diesem Beitrag wird der Frage nachgegangen, inwiefern eine Korrelation zwischen dem C-bewerteten Spitzenpegel des Arbeitsschutzes und dem durch das AHAAH-Modell prognostizierten Gehörschadenindex für ausgesuchte Signale besteht. Dabei wird mit in Betracht gezogen, dass die Messung ohrnaher, hochintensiver Schallimpulse noch eine messtechnische Herausforderung darstellt. Das Mikrofon und seine Kalibrierung bringen erheblichen Unsicherheiten ein. Es wird deshalb auch untersucht, in wie weit fehlerbehaftete Schalldruckzeitverläufe durch unsichere Kalibrierung im Hochdruckbereich, Bandbegrenzungen und Phasenverschiebungen Einfluss auf das C-Peak-Kriterium und den Gehörschadenindex haben.
15:44	Wirkung von Lärm auf die Ermüdung bei Konzentrationsarbeit Susann Röming, Annette Hoppe [Abstract] Der Einfluss von Lärm auf Aufmerksamkeit und Konzentration ist bekannt. Neben berichteten negativen Wirkungszusammenhängen sind auch positive aktivierende Effekte gemessen worden. Aufgrund der z.T. widersprüchlichen Studienergebnisse zur extra-auralen Lärmwirkung und nur wenigen Hinweisen wie sich z. B. eine zusätzliche Aktivierung auf den Anstieg der Ermüdungsfunktion bei Konzentrationsarbeit auswirken kann, ist weiterführende Forschung in dem Bereich unverzichtbar. Der Beitrag verdeutlicht Ziel und Aufbau der Laborstudie zur Untersuchung der Wirkung von Industrielärm auf die Ermüdung bei Konzentrationsarbeit am Beispiel Sichtprüftätigkeit. Die Probanden der Versuchsgruppe werden realistischem Industrielärm mit einem Pegel < 80 db(A) ausgesetzt und müssen unter standardisierten Versuchsbedingungen einen Konzentrationstest sowie Fragebögen zur subjektiven Bewertung der eigenen Ermüdung bearbeiten. Die Kontrollgruppe arbeitet unter Ruhebedingung. Die objektive Beurteilung der Ermüdung erfolgt über die Leistungsparameter des Tests sowie mittels Frequenzbandanalyse im Elektroenzephalogramm (EEG) und Mapping. Aus den Ergebnissen der Laborstudie sollen spezielle Pausenempfehlungen für zerstörungsfreie Sichtprüfung unter Lärmbedingungen, wie sie in der Praxis häufig zu finden sind, abgeleitet werden.
15:46	The Influence of Auditory Feedback on Vibrotactile Intensity Perception for a Virtual Button Hong-In Won, M. Ercan Altinsoy [Abstract] In this study, the influence of auditory feedback on tactile intensity perception is investigated, which may be of interest to touch sensitive console designers. An experiment setup was composed of a touchscreen device, an electrodynamic shaker, and a high fidelity headphone to produce auditory and tactile stimuli in response to user’s touch. In the experiment, participants were asked to make a score for perceived vibrotactile intensity, by means of the magnitude estimation method, in the absence and presence of auditory stimulation feedback. The data collected from the subjects were statistically analyzed, and then the influence of auditory feedback was discussed. In addition, equal intensity contour, with respect to the sensation level and frequency of tactile stimuli, was obtained and drawn to show the influence of auditory feedback on vibrotactile intensity perception.
15:48	In Situ Messung von Fassadenoberflächen im Stadtraum mit einem mobilen Fassadenlabor Jochen Krimm, Holger Techen [Abstract] Im Rahmen des Projektes ”Transformationseffekte von akustischen Fassaden” wurde an fünf verschiedenen Orten im Stadtraum von Frankfurt am Main ein mobiles Fassadenlabor aufgebaut. Das Labor verfügte über eine Testfläche von 12,5 m2 . In das Fassadentestlabor wurden sechs verschiedene Fassadentypologien eingebaut. Ziel des Forschungsprojektes war die akustische Qualität von Fassaden innerhalb des Stadtraumes mit den vor Ort vorhandenen Lärmquellen zu bestimmen. Hierzu wurde ein Mess- und Auswertungsprocedere entwickelt das Verkehrslärm als Eingangsquelle für die Messungen nutzt. Parallel zu der Entwicklung des Mess- und Auswerteverfahrens wurden mit Herstellern von Fassadensystemen neue Fassadenoberflächen mit einer optimierten akustischen Wirkung entwickelt. Die Ergebnisse der Auswertungen zeigen nicht nur die Materialeigenschaften der Testfassaden, sondern auch die den Bezug zum Ort der Aufstellung und den dort vorhandenen Lärmquellen.
15:50	Forschungsprojekt LAUB: Lärmdämpfung durch Bewuchsstreifen an Verkehrswegen Martin Czuka, Andreas Fuchs, Marco Conter, Christian Kirisits [Abstract] Im Rahmen des Forschungsprojektes LAUB wird die lärmdämpfende Wirkung von Bewuchsstreifen entlang von Autobahnen untersucht. Dabei wird die menschliche Wahrnehmung der akustischen Wirkung von Bewuchsstreifen mit der prognostizierten Wirkung von berechneten Lärmindizes verglichen. Auf die oft empfundene Änderung der Lärmbelastung von Anrainern bei Veränderungen des Bewuchsstreifens wird mittels psychoakustischer Analysen und im Rahmen eines Hörversuchs besonders Rücksicht genommen. Die gewonnenen Erkenntnisse werden in einem Leitfaden für die Durchführung von Erhaltungs- und Sicherheitsschnitten des Bewuchses entlang von Verkehrswegen bezüglich Ausmaß und gegebenenfalls notwendiger begleitender Öffentlichkeitsarbeit zusammengefasst. In diesem Beitrag werden der aktuelle Stand des Projektes, die Ergebnisse der Literaturstudie, sowie die geplanten Mess- und Versuchskonzepte präsentiert. Die messtechnischen Untersuchungen beinhalten: Nahfeldmessungen zur Ermittlung des akustischen Einflusses von Bewuchsstreifen im Nahfeld, Fernfeldmessungen unter typischem Verkehrslärm mit Messpunkten vor und hinter dem Bewuchsstreifen, sowie binaurale Kunstkopfmessungen als Basis für einen Hörversuch. Das Forschungsprojekt (VIF 2016, FFG-Nr. 860548) wird durch die ASFiNAG (Autobahnen- und Schnellstraßen-Finanzierungs-Aktiengesellschaft) und BMVIT (Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie) finanziert und durch die FFG (Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft) abgewickelt. Das Projekt hat im September 2017 begonnen und läuft bis Februar 2020.
15:52	Forschungsprojekt SAFETy: Sicherheit und Akustik für den Trenninselspitz Paul Reiter, Marco Conter, Martin Czuka [Abstract] Lärmschutzwände sind eine weit verbreitete Lärmschutzmaßnahme im Verkehrsbereich. Sie ermöglichen eine Abschirmung von Schienen und Straßenlärm wenn kein Einfluss auf die Schallentstehungmechanismen besteht. Bei Autobahnen, wo die Lärmbelastung besonders groß ist, stellen Auf- bzw. Abfahrten eine besonders kritische Stelle für den Lärmschutz dar. Einerseits soll die Positionierung der Lärmschutzwände bzw. des Trenninselspitzes möglichst günstig von verkehrssichheitstechnischen Gesichtspunkten her gewählt werden, andererseits soll auch der Lärmschutz nur minimal von der Abfahrt beeinflusst werden. Im Forschungsprojekt SAFETy wurde versucht Autobahnabfahrten sowohl von einem akustischen als auch einem sicherheittechnischen Standpunkt her zu optimieren. In dieser Arbeit soll in erster Linie die akustische Parameterstudie präsentiert werden. Hierbei wurden mehrere verschiedene Abfahrtsvarianten mit der Randelementmethode (BEM) simuliert. Diese Methode erlaubt eine genauere Abbildung der Schallausbreitung als eine Raytracing-basierte Berechnungsmethode wie sie in der Planungsakustik üblich ist. Allerdings ist dafür auch der Rechenaufwand wesentlich größer. So können zum Beispiel Immisionspunkte bei Anrainern aufgrund der Entfernung und der Geländegeometrie nicht berücksichtigt werden. Um dennoch zu allgemeingültigen Aussagen mit der BEM zu kommen, wurde anstatt bestimmer Immissionpunkte ein dichtes Mikrofongrid viertelzylinderförmig um die Ausfahrt gelegt und die gesamte abgestrahlte Schallleistung erfasst. Dies erlaubt bei kleiner Simulationsgeometrie dennoch eine Aussage über die gesamte abgestrahlte Schallleistung.
15:54	Amplitudenmodulation (AM) bei Windenergieanlagen: Ausblick auf tieffrequente Geräuschanteile Sergio C. Martinez, Florian Fennel, Kai Pies [Abstract] Die Amplitudenmodulation (AM) der Geräusche von Windenergieanlagen ist international Gegenstand von schalltechnischen Untersuchungen. Eine Beurteilung im Bereich von tiefen Frequenzen steht jedoch noch aus. Dies ist spätestens dann der Fall, wenn Innenpegel direkt oder indirekt zur Beurteilung gehören. Einige Verfahren zur Ermittlung der AM von WEA gehen methodisch von Kurzzeitmessungen von z.B. 10 Sekunden Dauer aus. Es ist einleuchtend, dass es mit Hilfe von kurzen Messzeiten schwer möglich ist bei tiefen Frequenzen, bereits unter 100 - 125 Hz, die AM-Breite ausreichend genau zu bestimmen. Mit dem AM-Verfahren, dass bereits bei der DAGA 2017 (Kiel) und der DAGA 2018 (München) vorgestellt wurde, lässt sich statistisch bei tiefen Frequenzen die AM-Schwankungsbreite gut bestimmen, da die Mittelungszeiten relativ groß sind. Im Prinzip lässt sich das o.a. Auswerteverfahren, wenn erforderlich, auch für Schallpegelmessungen im Inneren von Gebäuden anwenden. In diesem Beitrag wird die Auswertung von AM aus vorliegenden Messdaten von einer einzelnen WEA und von Windparks im Freien vorgestellt, wobei Terzbandspektren von 10 Hz bis 2 kHz analysiert werden - also nicht nur die Gesamtpegel. Die unterschiedlichen Strukturen der AM im Bereich über und unter 200 Hz werden diskutiert. Auf die Ursachen der Unterschiede seitens der Geräuschemission wird eingegangen.
15:56	Automatische Prüfung der Korrelation von Fluglärmereignissen – Einsatz Tiefer Neuronaler Netze zur Quellenidentifizierung Thomas Schenk, Konrad Schenk, Kai Johannsen, Lisa Klein [Abstract] Für die sachgerechte Auswertung der Messdaten von Geräuschmessanlagen nach § 19a LuftVG ist ein außerordentlich hoher Aufwand erforderlich. Insbesondere zum Ausschluss von Fremdgeräuschen und für die sichere Zuordnung der Geräusche zu bestimmten Flugereignissen ist fast immer eine auditive Kontrolle der Geräuschaufzeichnungen erforderlich. Um diesen Aufwand zu verringern und gleichzeitig die Aussagesicherheit zu erhöhen wurde der Einsatz Tiefer Neuronaler Netze für den Zweck der automatisierten Identifizierung der Fluggeräusche anhand der gespeicherten Tonaufzeichnungen geprüft. Ziel der Entwicklung ist eine automatisierte Vorauswahl der aufgezeichneten Geräusche in zwei Klassen: ”sicheres Fluggeräusch” und ”zweifelhaftes Geräusch”. Der Aufwand für eine auditive Kontrolle ist dann nur noch auf die zweifelhaften Geräuschereignisse beschränkt. Das verwendete neuronale Netz wurde mit ca. 160.000 Geräuschaufzeichnungen (Start und Landung) zweier Messstationen (Flughafen Berlin-Tegel und Flughafen Berlin-Schönefeld) trainiert. Mit einem Trainingsdatensatz von ca. 90.000 Geräuschaufzeichnungen (Flug- und Fremdgeräusche) erfolgte dann eine Validierung der Funktionsfähigkeit des Netzes. Die Erkennungsleistung beträgt ca. 90% bei einer Falschakzeptanzrate von 5%. Hierbei ist das neuronale Netz in der Lage, zwischen Flugzeugen mit Strahltriebwerk und Turboprop-Triebwerk bzw. Helikoptern zu unterscheiden. Derzeitig findet eine Praxiserprobung des neuronalen Netzes bei den Berliner Flughäfen statt. Auf der Basis der hierbei messstellenabhängig erhobenen Daten soll die Erkennungsrate des Netzes weiter verbessert werden.
15:58	Orientierende Gesamtlärmkarte für die Hanse- und Universitätsstadt Rostock Sebastian Eggers, Sebastian Schultz [Abstract] Für die Hanse- und Universitätsstadt Rostock wurde eine orientierende Gesamtlärmkarte erstellt, die der städtebaulichen Entwicklungsplanung und begleitenden umweltbezogenen Fachkonzepten als immissionsschutzfachliches Planungsinstrument dienen soll. So können erste Eignungsprüfungen für potentielle Standorte und Flächen für neue Wohnbaugebiete, Gewerbe- und Industrieflächen sowie auch Freiflächen/ ruhige Gebiete bezüglich ihrer Lärmrelevanz erfolgen und weitergehende Analysen durchgeführt werden. Neben dem Verkehrslärm (Straßenverkehr, Schienenverkehr der DB AG und Straßenbahn, Schiffsverkehr) wurde auch der Industrie- und Gewerbelärm, die Hafenstandorte sowie der Schiffsverkehr für die Berechnung des Gesamtlärmpegels berücksichtigt. Das schalltechnische Berechnungsmodell baute dabei auf verschiedenen Datengrundlagen auf. Für den Verkehrslärm stellte die Lärmkartierung eine wesentliche Grundlage dar. Das Straßenverkehrsnetz wurde über diesen Stand hinausgehend ergänzt. Für den Gewerbe- und Industrielärm wurde insbesondere auf die Flächennutzungsplanung und Festsetzungen in Bebauungsplänen zurückgegriffen. Sport- und Veranstaltungsflächen wurden räumlich verortet, jedoch nicht in der Lärmberechnung berücksichtigt. Auf dieser Grundlage erfolgte eine einfache energetische Addition der berücksichtigten Lärmarten zur Ermittlung eines Gesamtlärmpegels. Die Berechnungsergebnisse wurden getrennt für den Tag- und Nachtzeitraum jeweils in einer Gesamtlärmkarte dargestellt. Eine Beurteilung der Gesamtlärmpegel kann orientierend nach der DIN 18005 erfolgen. Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass diese in ihrer Anwendung nur von einer Lärmart ohne Überlagerung mit weiteren Lärmarten ausgeht und detaillierte Einwirkzeiten unberücksichtigt bleiben.
16:00	Vergleich von Messergebnissen und Unsicherheiten unterschiedlicher Verfahren zur Ermittlung der Nachhallzeit in der Praxis Pauline Gödecke, Jan Selzer [Abstract] In diesem Beitrag werden die Ergebnisse dreier unterschiedlicher Messverfahren zur Ermittlung der Nachhallzeit nach DIN EN ISO 3382-2 miteinander verglichen. So wird ein besonderes Augenmerk auf die Unterschiede in den Ergebnissen der Nachhallzeit und die dafür berechneten Messunsicherheiten gelegt. Dies lässt eine Aussage über die Genauigkeit der einzelnen Verfahren im angewendeten Praxisbeispiel zu. Trotz der bereitgestellten Möglichkeiten zur Berechnung der Unsicherheiten bei Nachhallzeitmessungen werden diese häufig nicht betrachtet. Die Messungen wurden im Kurz- und Standardverfahren sowie dem Verfahren der integrierten Impulsantwort durchgeführt. Diese fanden allesamt in einem Sozialraum statt, der zu einem Besprechungsraum umfunktioniert werden soll. Zusätzlich wurde für den gemessenen Raum in einer Akustik-Simulationssoftware ein 3D-Raummodell erstellt. Dieses wurde so angepasst, dass die Werte der Nachhallzeit bei einer Simulation mit den ermittelten Werten nahezu übereinstimmen. Dadurch kann in der Planungsphase zur Umfunktionierung des Raumes durch Vorabsimulationen eine Aussage über die Wirksamkeit und den Nutzen weiterer eingebrachter Materialien getroffen werden. Allerdings werden auch die Absorptionskenndaten im Raum befindlicher und für die Raumumfunktionierung zusätzlicher Materialien ohne Unsicherheiten angegeben und erschweren dadurch die Abschätzung bei Raumakustiksimulationen. Im nächsten Schritt werden die geplanten Maßnahmen umgesetzt und eine Wirksamkeitskontrolle durchgeführt.

Organisation:

S. Dantscher, Institut für Arbeitsschutz der DGUV, St. Augustin B.W. Hohmann, SGA-SSA

14:00	Entwicklung einer Messprozedur für luftgeleiteten Ultraschall am Arbeitsplatz Andrea Wolff, Christian Ullisch-Nelken, Robert Schöneweiß, Christoph Kling [Abstract] Durch die Weiterentwicklung industrieller Verfahren, sind immer mehr Arbeitsplätze gegenüber Luftultraschall exponiert. Dieser Schall ist zwar i.d.R. nicht hörbar, jedoch ist in der Literatur das Auftreten verschiedener extra-auraler Symptome dokumentiert. Somit ist diese Exposition am Arbeitsplatz gemäß Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung zu erfassen und in die Gefährdungsbeurteilung aufzunehmen. Gängige Messmethoden für hörbaren Schall sind jedoch für die Erfassung von Luftultraschall nicht geeignet. Im Rahmen des EU-Projekts ”Protecting public health from emerging noise sources”, www.ears-project.eu, wird daher eine neue Messprozedur entwickelt, die eine zuverlässige Erfassung der Luftultraschallexposition am Arbeitsplatz im laufenden Betrieb ermöglichen soll. Nach ausführlichen Laboruntersuchungen, die bereits auf der DAGA 2018 vorgestellt wurden, konnte die Messprozedur einem Praxistest unterzogen werden. Dafür wurde eine Vielzahl von Messungen an industriellen Arbeitsplätzen durchgeführt, die durch verschiedene typische Quellen ultraschallbelastet sind. Wir präsentieren die Messungen und diskutieren die Ergebnisse.
14:20	Das Schall- und Knallspektrum im Ohr Beat W. Hohmann [Abstract] Für die Gehörschädlichkeit eines Schallereignisses ist nicht dessen Spektrum im freien Schallfeld relevant, sondern das vom Innenohr zu verarbeitende Schallspektrum. Die Transformation durch Aussenohr und Mittelohr bis ins Innenohr ist also zu berücksichtigen. Das A-Filter (1929) liefert hierfür zwar unter den standardisierten Bewertungsfiltern die beste Annäherung, weicht aber ausgerechnet im kritischen Bereich von 2 bis 4 kHz erheblich von der wahren Übertragungskurve ab, indem die Gehörgangresonanz mit ihrer Überhöhung von ca. 15 dB bei rund 3 kHz vernachlässigt wird. Für den Schutz des Gehörs in üblichen Lärmsituationen und mit üblichen Gehörschutzmitteln spielt diese Diskrepanz keine entscheidende Rolle. In Situationen aber, wo eine Schallschutzmassnahme zum Einsatz gelangt, deren Wirksamkeit sich auf Frequenzen über 1 kHz beschränkt, lohnt es sich, über die Normen und die A-Bewertung hinaus zu denken und das vom Innenohr zu bewältigende Signalspektrum mit und ohne die fragliche Schallschutzmassnahme zu betrachten, bevor eine Aussage über deren Schutzwirkung gemacht wird. Bei kurzen und lauten Knallereignissen, wo die mechanische Belastung des Innenohrs oder konkret die maximale Auslenkung der Basilarmembran zur Diskussion steht, ist zusätzlich die unterschiedliche Einschwingzeit in den verschiedenen Frequenzbereichen zu berücksichtigen, weil sie über die lokale Auslenkung entscheidet. Naturgemäss ist diese Einschwingzeit bei hohen Frequenzen viel kürzer.
14:40	Beurteilung der Kommunikationsfähigkeit mit Gehörschutz von Personen mit Hörminderung Peter Sickert [Abstract] Im Rahmen eines von der DGUV geförderten Forschungsvorhabens soll geklärt werden, ob für Personen mit Hörminderung in Lärmbereichen eine ausreichende Kommunikation möglich ist. Außerdem soll die subjektive Wahrnehmung durch die Betroffenen erfasst werden. In die Studie werden Personen mit leichter Hörminderung und Hörgeschädigte einbezogen. Im ersten Teil der Studie wurden persönliche Befragungen von Personen mit Hörminderung, die an Arbeitsplätzen mit Lärmexposition tätig sind, durchgeführt. Explizit wurde die Zufriedenheit bei der Gehörschutzbenutzung während der Kommunikation abgefragt. Die Befragung bezog sich auf die von den Betroffenen am Arbeitsplatz benutzten Gehörschützer. Außerdem wurde den Befragten pegelabhängig dämmender Kapselgehörschutz zur zeitweiligen Benutzung bereitgestellt. Neben den Charakteristika der Arbeitsplatzsituation wurde der Grad der Hörminderung, ein vorhandener Tinnitus und die akustische Anpassung des Gehörschutzes berücksichtigt. Als Ergänzung dazu wurde in einem zweiten Teil der Studie die Fähigkeit der sprachlichen Kommunikation derselben Personen nun durch einen Hörtest mit ihrem Gehörschutz unter Arbeitslärmbedingungen geprüft. Dazu wurden die Testsätze zur aktuellen Hörgeräteversorgung am Lärmarbeitsplätzen und die ersten vier Satzreihen aus dem Göttinger Satztest verwendet. Der Test wurde mit pegelabhängig dämmenden Gehörschützern bei unveränderten Randbedingungen wiederholt, um die mögliche Nutzung der Sprachverstärkung durch die elektronischen Gehörschützer zu klären. Es werden subjektive Einschätzungen und objektive Ergebnisse in Relation zueinander gesetzt.
15:00	„Unter Lärm arbeiten“: Auswertung der Fragen zu Lärm und Geräuschen bei der Arbeit im Rahmen der BIBB/BAuA-Erwerbstätigenbefragung 2018 Helga Sukowski, Lena Hünefeld [Abstract] Die Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) und das Bundesinstitut für Berufsbildung (BIBB) führen in regelmäßigen Abständen gemeinsam die umfangreiche BIBB/BAuA-Erwerbstätigenbefragung mittels Telefoninterviews durch. Diese Befragung ist eine repräsentative wiederholte Querschnittserhebung mit vielfältigen Informationen zur Arbeitssituation von Erwerbstätigen ab 15 Jahren, die mindestens 10 Stunden pro Woche einer bezahlten Tätigkeit nachgehen. Mit der Erhebung von 2018 liegt aktuell die siebte Welle dieser Befragung vor (N=20012, 45% Frauen). Die Befragung umfasste insgesamt 370 Fragen, beispielsweise zu den Themenbereichen aktuelle Berufstätigkeit, Arbeitsbedingungen und Gesundheit. Der Themenbereich ”Arbeitsbedingungen” beinhaltete u. a. fünf Fragen zum Arbeiten unter Lärm und unter störenden Geräuschen. Neben der Auftretenshäufigkeit dieser Arbeitsbedingungen und der Belastung durch diese Bedingungen wurden auch die Quellen für Geräuschbelastungen erhoben. Für diesen Beitrag werden speziell die Fragen zum Lärm bzw. zu störenden Geräuschen weitergehend ausgewertet. Die Ergebnisse werden dabei auch differenziert für unterschiedliche Branchen, Anspruchsniveaus der Tätigkeit sowie unterschiedliche Altersgruppen dargestellt. Der umfangreiche Datensatz bietet zudem die Möglichkeit, diese Ergebnisse in Verbindung mit anderen Fragen auszuwerten, die im Zusammenhang mit erlebten Beeinträchtigungen durch Lärm oder Geräusche am Arbeitsplatz stehen können. So wird beispielsweise der Zusammenhang mit Ergebnissen zu ”Störungen und Unterbrechungen bei der Arbeit” sowie zu ”Hilfe und Unterstützung von Kollegen/Vorgesetzten” betrachtet.
15:20	Lärmbelastung und Sprachverständlichkeit im Operationssaal Hannes Seidler [Abstract] Neben dem hochqualifizierten Personal arbeiten in einem Operationssaal eine zunehmende Anzahl von Geräten, die zum Teil mechanische Aktionen ausführen oder zur Beleuchtung und Überwachung eine Zwangskühlung benutzen. In beiden Fällen entstehen Geräusche. Sie stellen bei entsprechendem Schalldruckpegel für alle Personen eine Belastung dar und verschlechtern zudem die Sprachverständlichkeit, die lebenswichtige Bedeutungen trägt. Raumakustische Maßnahmen sind ein möglicher Weg, die Situation zu verbessern, leider jedoch noch nicht selbstverständlich. Am Beispiel von Operationssälen für die universitäre HNO wird die gegenwärtige Lärmsituation erfasst und verglichen mit neuen, hochmodern eingerichteten Sälen für dasselbe Fachgebiet. Die Geräuschkulisse wird hier bestimmt von Lüftern, Status- und Warngeräuschen, der Absaugung und natürlich von den agierenden Personen. Der Beitrag zeigt die akustische Situation in beiden Arbeitsumgebungen und diskutiert den Einfluss der modernen Technikausstattung, der Raumgröße und der Raumoberflächen. Die Messungen erfassen die allgemeine Situation im Raum sowie die Position des Operateurs und Assistenten unmittelbar am Patienten.
16:40	Lärm im Einzelhandel Jan Selzer, Florian Schelle, Andrea Wolff, Frank Rokosch, Anne Gehrke [Abstract] Lärm am Arbeitsplatz ist trotz des voranschreitenden Wandels der Arbeit ein häufig anzutreffendes Problem. Mit Lärm ist jedoch nicht nur der aurale, innohrschädigende Lärm gemeint. Auch nicht-innenohrschädigender Schall löst extra-aurale Lärmwirkungen aus, durch die langfristig gesundheitliche Beeinträchtigungen entstehen können. In einem gemeinsamen Projekt der BGHW und der Institute der DGUV (IFA, IAG und IPA) wurden im Zeitraum von März bis September 2018 die Situation der Beschäftigten in der Einzelhandelsbranche untersucht. Es konnten insbesondere Betriebe aus dem Lebensmittel- und Textileinzelhandel für dieses Projekt akquiriert werden. Dabei wurden neben dem validierten Fragebogen für die psychologische Bewertung der Arbeitsbedingungen (BASA II) der am Arbeitsplatz vorherrschende Schalldruckpegel mittels Schallpegelmessern und Dosimetern ortsabhängig und personengebunden erfasst. Durch die personengebundene Messung lässt sich die physikalische Einwirkung am Ohr gut erfassen. Eine Beurteilung gestaltet sich wegen unterschiedlicher Normvorgaben jedoch als schwierig. Für die verschiedenen Teilbranchen werden sowohl Aussagen über die personengebundenen und standortabhängigen Lärmexpositionen einzelner Tätigkeiten, wie auch über Raumpegel, z.B. im Kassenbereich, getroffen. Zusätzlich konnten exemplarisch Nachhallzeiten im laufenden Betrieb ermittelt werden. Die Ergebnisse werden im Zusammenhang mit der nach Technischen Regeln für Arbeitsstätten ASR A3.7 ”Lärm” anzuwendenden Kenngröße des Beurteilungspegels und der dafür vorgesehenen Messmethode diskutiert.
17:00	Hearing support to reduce listening effort at work: an EEG study Axel Winneke, Markus Meis, Insa Wolf, Jan Rennies-Hochmuth, Stefan Goetze [Abstract] A prolonged exposition to an acoustically challenging environment can cause cognitive fatigue. Call-Centers are examples of work environments where this is particularly relevant. In several guidelines (EVDI 2569:2016-02, ASR A3.7 and 3382-3), the focus is to avoid deleterious aftereffects of irrelevant speech by means of room acoustical interventions, such as shieldings and zonings. In call-centers however it is furthermore important to ensure good speech quality of the client to reduce listening effort. Technical assistance systems can improve speech intelligibility and alleviate listening effort. Hearing support tailored to the individual’s hearing ability and listening preference, built into the telephone, is an example of such an assistance system. In the current study the effect of an individualized hearing support technology on listening effort was evaluated by means of recording an electroencephalogram (EEG). Via a simulated telephone connection participants listened to sentences in noise and answered questions regarding the content. In trials with hearing support, activity in the EEG-alpha frequency band (9-10 Hz) was reduced significantly, indicating a decrease in listening effort. The results suggest that an individualized hearing support offers a possibility to ease acoustically induced mental load and is an additional tool to improve the working conditions in call-centers.
17:20	Einfache Bestimmung der Umgebungskorrektur bei der Schallleistungsermittlung Fabian Heisterkamp, Ilka Arendt [Abstract] Nach der Maschinen-Richtlinie 2006/42/EG sind Maschinenhersteller verpflichtet die Geräuschemissionen ihrer Maschinen in den Betriebsanleitungen und in allen Verkaufsunterlagen, die Leistungsangaben enthalten, anzugeben. Bei mehr als 1500 überprüften Betriebsanleitungen (europäische Marktüberwachungsaktion: NOMAD (NOise MAchinery Directive) (2012)) waren 80% der Geräuschemissionsangaben nicht belastbar. Die genormten Geräuschemissionsmessverfahren sind messtechnisch komplex und finanziell aufwendig, so dass Hersteller Probleme bei ihrer praktischen Anwendung beklagen. Eine Möglichkeit die Geräuschemissionsmessungen für Maschinenhersteller zu vereinfachen, sind Messungen in den eigenen Betriebsräumen. Die am häufigsten angewendete Norm zur Ermittlung der Schallleistung, die DIN EN ISO 3744, erfordert jedoch bei Messungen außerhalb eines akustischen Freifelds die Ermittlung einer Umgebungskorrektur. Diese lässt sich am genauesten mit dem Absolutvergleichsverfahren unter Einsatz einer Referenzschallquelle (RSS) ermitteln. Da eine RSS in vielen Betrieben nicht vorhanden ist, soll sie durch eine transportable, hinreichend laute Maschine, eine sog. Ersatz-RSS, ersetzt werden. Ihr Schallleistungspegel wird durch eine Messung auf schallhartem Untergrund im Freien (akustisches Freifeld) ermittelt. Durch Vergleich mit dem im Betriebsraum für diese Ersatz-RSS ermittelten Schallleistungspegel erhält man angenähert die Umgebungskorrektur für diesen Raum. Die Ergebnisse des BAuA-Projektes F 2348 zur Erprobung dieses Verfahrens, das ohne teure RSS auskommt, werden vorgestellt. Dabei wurde die Umgebungskorrektur für verschiedene Räume mit unterschiedlichen Ersatz-RSS ermittelt.
17:40	Praktischer Umgang mit der ASR A3.7 bei schalltechnischen Planungen mit Hilfe von Simulationsberechnung Michael Böhm [Abstract] Die Technischen Regeln für Arbeitsstätten ASR A.3.7 vom Mai 2018 gelten für das Einrichten und Betreiben von Arbeitsstätten und Arbeitsplätzen in Arbeitsräumen, um Gefährdung und Beeinträchtigung für Sicherheit und Gesundheit von Beschäftigten durch Lärmeinwirkung bei A-bewerteten äquivalenten Dauerschallpegeln von weniger als 80 dB zu vermeiden. Hierzu werden für verschiedene Tätigkeitskategorien maximal zulässige Beurteilungspegel festgelegt und raumakustische Anforderungen an Büroräume, Räume in Bildungsstätten und ”sonstige Räume mit Sprachkommunikation” über einzuhaltende Nachhallzeiten, mittlere Absorptionsgrade und Pegelabnahmen je Abstandsverdopplung gestellt. Mit diesem Beitrag wird gezeigt, wie die Einhaltung vorgenannter Anforderungen durch geeignete softwaretechnische Strategien bereits in der Planungsphase geprüft werden kann. An praktischen Beispielen wird demonstriert wie der Einfluss der Layoutgestaltung und Raumausstattung auf die Kenngrößen der ASR planerisch beurteilt und somit optimiert werden kann.
18:00	On Scattering Coefficients and Fitting Density for Room Acoustic Simulation of Industry Halls Thomas Ziegler, Christian T. Herbst [Abstract] The accuracy of results from Geometrical Acoustics crucially depends on the quality of input data when simulating working rooms with complex internal fittings like machines and furniture. While absorption coefficients of materials are often well-known, scattering coefficients are generally hard to estimate. This comparative study investigates the limitations of setting scattering coefficients for three levels of detail in modeling fitting density: empty room, standard density, high density. Realistic modeling of the considered industry hall is achieved by calibrating absorption and scattering coefficients of the original room before the acoustic treatment such that simulated reverberation times match the measured ones. Consequently, the prediction error can be computed by comparing simulation and measurement results after the acoustic treatment. We show that in Geometrical Acoustics scattering coefficients need to be chosen depending on the level of detail in modeling fitting density in order to minimize prediction errors. As opposed to the standard- and high density scenarios, we find that the empty room scenario imposes tighter boundaries on scattering coefficient settings to achieve small prediction errors. Finally, the sensitivity of scattering coefficient setting depends on the investigated measure: prediction errors for reverberation times tend to show higher sensitivity than those for sound pressure levels.

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U. Ritschel, Universität Rostock

14:00	Berechnung von Mehrfachbeugung bei großen Entfernungen mit strahlbasierten Näherungsverfahren Wolfgang Probst [Abstract] Im Rahmen der Lärmkartierung nach der Europäischen Umgebungslärmrichtlinie ist es oft erforderlich, auch die von weit entfernten Quellen verursachten Schallimmissionen zu berechnen. Dies hat sich vor allem dann als problematisch erwiesen, wenn die direkte Sichtverbindung in bebauten Gebieten blockiert ist und aufgrund von ausbreitungsgünstigen meteorologischen Bedingungen mit strahlbasierten Näherungsverfahren wie dem französischen Verfahren NMPB 2008 nach unten gekrümmte Strahlverläufe zu berücksichtigen sind. Die in diesem Verfahren festgeschriebene Methodik, die auch im Verfahren CNOSSOS-EU:2015 zur Umsetzung der Europäischen Umgebungslärmrichtlinie übernommen worden ist, führt in vielen Fällen bei Einfügung weiterer Gebäude in das Gebiet zwischen Quelle und Immissionspunkt zu einer Erhöhung der berechneten Schalldruckpegel. Der Grund für derartig unplausible Ergebnisse liegt in einer aus physikalischen Gründen ungeeigneten Übertragung des sogenannten ”Gummibandverfahrens” auf die genannten ausbreitungsgünstigen meteorologischen Bedingungen. Zur Behebung dieses Mangels wurde ein Verbesserungsvorschlag mit einer logischen und physikalisch plausiblen Erweiterung des genannten Gummibandverfahrens auf derartig gekrümmte Schallstrahlen erarbeitet. Das Verfahren wird erläutert und die mit ihm erzielten Verbesserungen werden an praktischen Beispielen demonstriert.
14:20	Zum Krümmungsradius in der DIN ISO 9613-2 – eine Analyse mit dem Schallwetter Karl-Wilhelm Hirsch, Christian Kleinhenrich [Abstract] Bei der anstehenden Überarbeitung der DIN ISO 9613 gibt es Bestrebungen, die in dieser wichtigen Norm für die Ausbreitungsrechnung von Gewerbe- und Industriegeräuschen bisher vorgegebene Konstante für den Krümmungsradius (5000 m) abstandsabhängig zu formulieren. Ziel ist es, die Immissionsprognosen mit dieser Norm ,genauerë zu machen. Der Krümmungsradius spielt im Kernverfahren der DIN ISO 9613-2 keine offensichtliche Rolle. Erst bei Dämpfungsbeiträgen durch Wald oder durch Bebauung beispielsweise wird er explizit wirksam. Nun soll er auch bei der Berechnung der Schirmgeometrie Eingang finden. Damit werden Kreisstrahlen möglicherweise mit abstandsabhängigen Krümmungsradien in das Kernverfahren der DIN ISO 9613-2 eingeführt Der Beitrag stellt eine statistische Analyse des Krümmungsradius auf der Basis des Schallwetters vor. Diese Analyse erlaubt belastbare Aussagen zu dieser Abstandsabhängigkeit. Dabei wird für alle schallausbreitungsgünstigen Stunden eines Jahres eine Kreisstrahlennäherung aus dem physikalischen Ausbreitungsmodell für geschichtete Atmosphären berechnet. Die ermittelte Verteilung dieser Krümmungsradien ist sowohl abstands- als auch winkelabhängig. Die Analyse kann eine Grundlage für die Einführung einer normgerechten Formulierung einer Abstandsfunktion für den Krümmungsradius sein. Es bleibt aber zu diskutieren, ob durch die Einführung dieser Abstandsabhängigkeit die Prognosen im Sinne des Immissionsschutzes tatsächlich um so viel ,genauerë werden, dass der steigendende Rechenaufwand zu rechtfertigen ist.
14:40	Windenergieanlagen und WHO-Umgebungslärm-Leitlinien Detlef Piorr [Abstract] Am 10.10.2018 berichteten die Medien unter der Überschrift wie ”Lärm von Windturbinen kann krank machen” über die am gleichen Tag von der WHO vorgestellten ”Leitlinien für Umgebungslärm für die Europäische Region”. In der Meldung wird ausgeführt: ”Windenergieanlagen machen Lärm, und der sollte nach einer neuen Richtlinie der Weltgesundheitsorganisation (WHO) durchschnittlich 45 Dezibel tagsüber nicht überschreiten. ,Lärm von Windenergieanlagen oberhalb dieses Wertes ist mit schädlichen gesundheitlichen Auswirkungen verbundenë, heißt es in dem WHO-Bericht.” In Deutschland dürfen die Geräusche Windenergieanlagen nach der TA Lärm auf Allgemeine Wohngebiete mit einem Beurteilungspegel von 55 Dezibel tagsüber und von 40 Dezibel nachts, auf Dorfgebiete mit 60 dB(A) tags und 45 dB(A) nachts einwirken. Ist also mit der WHO-Empfehlung ein höheres Schutzniveau vor den Geräuschimmissionen von Windenergieanlagen verknüpft als dasjenige, welches in Deutschland bei Einhaltung der Richtwerte der TA Lärm gegeben ist?
15:00	Zeitliche Veränderungen der durch Windenergieanlagen verursachten Immissionspegel Till Kühner [Abstract] Die in großen Entfernungen durch Windenergieanlagen (WEA) verursachten Schalldruckpegel sind durch ständige Veränderungen geprägt. Die Schallleistung der WEA hängt direkt mit ihrer elektrischen Leistung zusammen, und diese wiederum mit dem Wind. Entsprechend ist zu erwarten, dass auch die Pegel in großen Abständen von der Stärke des Winds abhängen. Ebenso wenig überrascht, dass Immissionspegel von der Windrichtung abhängen. Kurzzeitig kann oft auch in großen Entfernungen ein rhythmisches An- und Absteigen der Pegel im Takt der Bewegung der Flügel der WEA beobachtet werden, das als ”Wuschen” und ”Stampfen” hörbar ist, und als Amplitudenmodulation bezeichnet wird. Führt man eine zeitliche Mittelung der Pegel so durch, dass die Amplitudenmodulationen nicht mehr sichtbar sind, z.B. mit einer Mittelungszeit von 2 Sekunden, kann man einen zeitabhängigen, aber von Amplitudenmodulationen unabhängigen Pegel beobachten, der auch bei konstanter Windrichtung und Leistung der WEA ständigen Änderungen unterliegt. Gegenstand des Vortrags ist die zeitliche Erhaltung und Veränderung der Immissionspegel bei konstanten Rahmenbedingungen an der WEA.
15:20	Wirkung der WEA-Geräusche auf den Menschen Kai Pies, Sergio C. Martinez, Dan Pies [Abstract] Windenergieanlagen tragen maßgeblich zur Umsetzung der Energiewende bei. Die durch diese Anlagen verursachten Geräusche führen nicht selten zu Beschwerden von Anwohnern, die sich belästigt fühlen. Neben der Höhe des Mittelungspegels und der spektralen Geräuschcharakteristik ist die Amplitudenmodulation (AM) eine wesentliche Größe zur Beschreibung der empfundenen Wirkung der Geräusche. Aktuelle Untersuchungen legen nahe, dass diese Wirkung der Geräuschimmissionen von WEA mittels logistischer Funktionen beschrieben werden kann. Im Rahmen des vorliegenden Beitrages wird aufbauend auf dieser Idee eine entsprechende Funktion hergeleitet und vorgestellt. Eingangsgrößen sind der Mittelungspegel sowie der messtechnisch erfasste und ausgewertete Parameter ”pAM5”, dessen Bestimmung und Berechnung in vorangegangenen Veröffentlichungen (DAGA 2018) beschrieben wurde. Die empirisch ermittelte Wirkungsfunktion wird anschließend mit einer Vielzahl von Hörbeispielen abgeglichen.
15:40	FE-based Modeling of Gear-excited Vibrations and Vibroacoustic Transfer in Wind Turbine Drivetrains Marc Zarnekow, Thomas Grätsch, Frank Ihlenburg [Abstract] The control of noise emission from wind turbines, especially tonalities in the far-field noise spectrum, has become an issue of growing attention and strict regulation. The tonalities can be traced back to mechanical sources within the drivetrain, e.g. gearbox or generator. We present a hybrid approach for gear modeling that combines a detailed finite element analysis of meshing configurations with analytical models for the transient dynamics of helical gears. A comparison with results from the literature shows excellent agreement for spur gears. We also present numerical results for helical gears, which so far have not been extensively studied. The results from the FE analyses are then used to simulate the transient dynamics of the gear system with analytical models. This modelling is applied to the analysis of a wind turbine gearbox, and the resulting frequency spectra are compared to acoustic field measurements. The peak frequencies match exactly over a broadband spectrum of several KHz, where the amplitudes match the experimental measurements qualitatively very well. The excitation model shall be applied in the simulative investigation of the propagation of structural sound through the drivetrain and the radiation of air-borne sound from major vibrating parts of the wind turbine.

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J. Hübelt, Gesellschaft für Akustikforschung Dresden mbH

16:40	Verkehrsträgerübergreifende Lärmkumulation in komplexen Situationen Michael Chudalla, Fabio Strigari, Sebastian Eggers, Frank Heidebrunn [Abstract] Das ”Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur” (BMVI) hat zur Bearbeitung von behördenübergreifenden Aufgabenstellungen das ”BMVI Expertennetzwerk” gegründet. Im Schwerpunktthema 5 des Themenfeldes 2 ”Verkehr und Infrastruktur umweltgerecht gestalten” bearbeiten Vertreter der zuständigen Behörden für den Straßen-, Schienen-, Luft- und Wasserstraßenverkehr das Thema ”Lärmkumulation in komplexen Situationen”. Die Ergebnisse aus den ersten Arbeitspaketen des Ende 2017 gestarteten Forschungsprojekts, welches von der Lärmkontor GmbH durchgeführt wird, werden vorgestellt. In einer nationalen und internationalen Literaturstudie werden Regelwerke zur Berechnung von Schallimmissionspegeln und Methoden zur Kumulierung verschiedener Geräuschquellen betrachtet. Diese werden an einem exemplarischen Testgebiet miteinander verglichen und die Ergebnisse werden diskutiert. Zur Identifikation typischer Kumulierungssituationen wurden Lärmaktionspläne ausgewertet und es fließen auch Erfahrungen aus dem Betreuerkreis des Forschungsprojektes mit ein. Es wurden auf dieser Grundlage sowie anhand einer Modellstadt unterschiedliche Überlagerungssituationen modelliert und in den folgenden Arbeitspaketen als Ergebnis für den praxisnahen Vergleich von verschiedenen Bewertungsmethoden herangezogen.
17:00	Entwicklung eines Konzeptes zur Gesamtlärmbewertung Julia Treichel [Abstract] Die Bevölkerung ist einer Vielzahl von Lärmquellen ausgesetzt, wobei die Bürgerinnen und Bürger häufig von unterschiedlichen Quellen gleichzeitig belastet werden. So sind rund 40 Millionen Menschen in Deutschland von zwei oder mehr Quellenarten betroffen. Es ist daher naheliegend, eine Gesamtlärmbewertung vorzunehmen. Dementsprechend zielen sowohl der Koalitionsvertrag der Parteien der Bundesregierung als auch die EU-Umgebungslärmrichtlinie auf eine solche Bewertung ab. Mit der VDI 3722-2 ist ein Schritt in diese Richtung erfolgt: In der Richtlinie werden Substitutionsverfahren zur einheitlichen Bewertung unterschiedlicher Verkehrsarten bezüglich Belästigung und Schlafstörungen angegeben. Die Grundlagen für eine fundierte Beurteilung einer Gesamtlärmproblematik müssen dennoch deutlich erweitert werden. Hierzu wird ein Finanzierungsmodell für Maßnahmen bei einer Gesamtlärmbetrachtung und die rechtliche Umsetzung vorgestellt. So soll die Erstellung von Lärmkarten und -aktionsplänen unterstützt und die Planungs- und Rechtssicherheit bei Genehmigungsverfahren verbessert werden.
17:20	Tieffrequenter Luftschall des Eisenbahnverkehrs in Wohnhäusern Nico Petry, Frieder Kunz [Abstract] In diesem Beitrag werden die tieffrequenten Geräusche des Eisenbahnverkehrs für den Nachtzeitraum eingehender behandelt. Diese stellen neben den Erschütterungen eine der Hauptbelastungen der Anwohner dar. Für die Auswertung der tieffrequenten Geräusche wurde die DIN 45680 Entwurf (2013) verwendet. Das Verfahren wurde zusätzlich variiert, um der Charakteristik des Eisenbahnverkehrs gerecht zu werden. In allen 27 untersuchten Häusern wird der nächtliche Anhaltswerte A_O des Beiblatt 1 DIN 45680 Entwurf (2013) überschritten. Weiterhin liegen ca. 90% der Innenräume über nächtlichen Anhaltswert A_H. Die Variation des Verfahrens hat keine Auswirkungen auf die berechneten Überschreitungspegel. Bei der Befragung der Bahnanwohner zeigen die Kennwerte L_pC2% ähnliche Korrelationen mit der subjektiven Belastung wie die ermittelten Kenngröße H.
17:40	Schalltechnische Verbesserung von Eisenbahnbrücken Heinz Hoislbauer [Abstract] An Eisenbahnbrücken können gegenüber der freien Strecke deutliche Schallpegelerhöhungen auftreten. Als Ursachen werden in der Literatur die Anregung des Brückentragwerks als auch die geänderte Lagerung des Gleises genannt. Darüber hinaus können starke Unterschiede in der Schallabstrahlung von Objekt zu Objekt bestehen. Bis dato ist allerdings nicht klar, welche Einflussfaktoren zu welchen Auswirkungen führen. In der gegenständlichen Untersuchung soll anhand konkreter Messungen der Einfluss unterschiedlicher Komponenten näher untersucht und der Frage nachgegangen werden, inwieweit neue Erkenntnisse in eine schalltechnische Beurteilung einfließen könnten.
18:00	Bestimmung und Prädiktion der akustischen Wirkung von Irritationswurfkörpern Clemens Amon, Franz Graf, Harald Marhold [Abstract] Die Entwicklung und Erprobung nicht-letaler Wirkmittel (NLW) wird bereits seit den späten 1960iger Jahren vorangetrieben. In das breite Licht der Öffentlichkeit rückten diese aber erst etwa 1990. Seit damals kann ein Trend zu neuen Arten von NLW beobachtet werden, die Sicherheitskräften neue Möglichkeiten in der Bewältigung ihrer Aufgaben eröffnen. Das Prinzip der Verhältnismäßigkeit ist in jedem Einsatz zu beachten, um möglichst wenige und geringe Folgeschäden zu verursachen. Speziell die Wirkungen beim Einsatz von sogenannten Irritationswurfkörpern (IWK) oder Blendgranaten sind nur sehr unzureichend untersucht wodurch das Risiko unbeabsichtigter Wirkungen derzeit nicht ausgeschlossen werden kann. Ein wesentliches Problem dabei ist, dass bis dato keine standardisierten Messverfahren zur Erstellung von Spezifikationen von IWK existieren. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Standardisierung des Messverfahrens zur Bestimmung repräsentativer akustischer Parameter und der Untersuchung und Modellierung der akustischen Wirkung von IWK beim Einsatz im Freien und in Räumen. Ein Messstandard wird vorgestellt, der die Vergleichbarkeit von IWK unterschiedlicher Hersteller und Typen möglich macht und die Grundlagen für ein Simulationswerkzeug darstellt, das es Einsatzkräften während einer laufenden Operation erlaubt, die akustische Wirkung eines IWK auf Menschen vor dem Gebrauch abzuschätzen.

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J. Hübelt, Gesellschaft für Akustikforschung Dresden mbH

14:20	Schall-Immissionsschutz bei Open-Air-Veranstaltungen – Aktuelle Messergebnisse Andreas Nicht, Axel Roy [Abstract] Grundlage der durchgeführten Untersuchungen bilden die Ergebnisse der 2006 veröffentlichten Sächsischen Freizeitlärmstudie. Mehr als 10 Jahre nach Veröffentlichung der Erstfassung ergab sich die Notwendigkeit, die Emissionskenngrößen und Prognoseverfahren vor allem auf dem Gebiet ”Freiluftkonzerte” zu überprüfen und ggf. zu aktualisieren. Im genannten Zeitraum war eine intensive technische Weiterentwicklung der verwendeten Beschallungsanlagen zu verzeichnen, die im Zusammenhang mit neuen Musikrichtungen und geänderten Klangpräferenzen eine Überprüfung der Emissionskenngrößen hinsichtlich Schallleistungspegel, Richtcharakteristik und Spektrum nahelegen. Auf der Basis aktueller Messungen und der Auswertung vorhandener Berichte und Kenngrößen wurden die in der Sächsischen Freizeitlärmstudie zusammengestellten Emissionskenngrößen insbesondere zum Thema ”Freiluftbühnen” aktualisiert. Zusätzlich wurde die Geräuschquelle ”Freilichtkinos” als eigene Freizeitanlage untersucht und mit ihren spezifischen Emissionskenngrößen erfasst.
14:40	Schall-Immissionsschutz bei Open-Air-Veranstaltungen – Aktualisierte Prognosemethoden Axel Roy, Andreas Nicht [Abstract] Grundlage der durchgeführten Untersuchungen bilden die Ergebnisse der 2006 veröffentlichten Sächsischen Freizeitlärmstudie. Im Zusammenhang mit den im Vortrag ”Schall- Immissionsschutz bei Open-Air-Veranstaltungen - Aktuelle Messergebnisse” vorgestellten aktuellen Emissionskenngrößen waren auch die Prognosemethoden einer Aktualisierung zu unterziehen. Dabei spielen die Richtcharakteristiken eine wichtige Rolle, die bei modernen Beschallungsanlagen (z.B. Line Arrays) sehr stark vom Abstrahlverhalten eines Kugelstrahlers abweichen. Deshalb wurden Richtungs-Balloons verschiedener Beschallungssysteme durch Simulation gewonnen und ihre Parameter für Prognosezwecke aufgearbeitet. Im Zusammenhang mit den messtechnisch bestimmten Schallleistungspegeln und Signalspektren werden Methoden für die Prognose der Schallausbreitung von Open-Air-Veranstaltungen vorgestellt. Wegen des zunehmenden Tieftonanteils im Signalspektrum von Open-Air-Konzerten wird besonderer Wert auf die genauere Prognose von Subwoofer-Emissionen gelegt. Neben einer überschlägigen Prognose werden die aktuellen Möglichkeiten verschiedener Software-Tools zur Schall-Ausbreitungsrechnung für Open-Air-Konzerte erläutert.
15:00	Laboruntersuchungen zur Entwicklung prognostischer Geräuschemissionsansätze an einer hybriden Freileitung Saskia Möllenbeck, Benjamin Schröder, Jonathan Wulff, Stefan Steevens, Pascal Sames, Andreas Lingenau [Abstract] Im Zuge der Energiewende muss das bestehende Höchstspannungs-Übertragungsnetz neue Aufgaben übernehmen. Dazu gehört auch der Energietransport über lange Distanzen. Dabei bietet die Übertragung mit Gleichstrom Vorteile. Um Neu- oder Umbaumaßnahmen so effizient wie möglich zu gestalten, kann ein Gleichstromkreis parallel zur bestehenden Drehstromübertragung auf einem Mast geführt werden. Bei solchen hybriden Anordnungen gibt es elektrische Kopplungseffekte zwischen den Systemen. Diese können sich über die elektrische Randfeldstärke an den Leiterseilen auf die Entwicklung von Koronaentladungen auswirken und damit die Geräuschemissionen beeinflussen. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse von akustischen Untersuchungen in Laborversuchen zu hybriden Anordnungen dargestellt. Dabei wird sowohl die Beaufschlagung eines Wechselspannungssystems mit einer Gleichspannung (”DC-Offset”) als auch die eines Gleichspannungssystems mit einer Wechselspannung (”AC-Ripple”) betrachtet. Die Stärke dieser Einkopplungen wird aus Berechnungen zu einer geplanten hybriden Freileitung hergeleitet. Sich hieraus ergebende Modifikationen der Geräuschemissionen im Vergleich zur reinen Gleich- bzw. Wechselspannungsbeanspruchung werden dargestellt. Auf Basis der Erkenntnisse werden Empfehlungen für ein entsprechendes Berechnungsmodell für die Bestimmung der längenbezogenen Schallleistungen und Beurteilungspegel nach TA Lärm abgegeben.
15:40	Laboruntersuchungen zur Bewertung der Geräuschminderung durch verschiedene Leiterseiltechnologien für Höchstspannungsfreileitungen Benjamin Schröder, Saskia Möllenbeck, André Gravelmann, Stefan Steevens, Pascal Sames, Andreas Lingenau, Oliver Pischler, Uwe Schichler [Abstract] In diesem Beitrag werden verschiedene Möglichkeiten dargestellt, um die Schallemissionen durch Koronageräusche an Leiterseilen von Höchstspannungsfreileitungen zu mindern. Wahrnehmbare Geräusche an Freileitungen können in seltenen Fällen bei entsprechenden Witterungsbedingungen durch sogenannte Koronaentladungen auftreten. Grund hierfür sind die an Höchstspannungsfreileitungen vorhandenen elektrischen Felder. Während die elektrische Feldstärke am Boden einige Kilovolt pro Meter beträgt, nimmt sie in Richtung der Leiterseile bis auf einige Kilovolt pro Zentimeter an deren Oberfläche zu. Bestehen nun zusätzlich Unebenheiten an der Oberfläche der Leiter (Wassertropfen, Beschädigungen, Schmutzteilchen etc.), so können diese in deren Nähe das elektrische Feld zusätzlich erhöhen. Erreicht die Feldstärke einen bestimmten Schwellenwert, kommt es in bis zu einigen cm Entfernung zur Leiterseiloberfläche zu Entladungen, die sich durch ein Knistern und bedingt durch Ionenbewegungen gelegentlich auch als Brummen bemerkbar machen. Im Laborversuch werden verschiedene technische Lösungen zur Minderung der Geräuschentwicklung mit Hilfe akustischer Messungen bewertet. Hierbei werden insbesondere verschiedene Oberflächenbehandlungen zur Veränderung des Benetzungsverhaltens, eine Vergrößerung des Leiterseildurchmessers zur Verringerung der elektrischen Randfeldstärke und der Einsatz eines verkleinerten Bündeldurchmessers betrachtet.
16:00	Evaluating acoustic features from web audio recordings – A crowdsourcing survey on background noise characteristics Rafael Zequeira Jiménez, Babak Naderi, Sebastian Möller [Abstract] Crowdsourcing permits to reach a large pool of users for gathering and annotating data in an efficient and cost effective manner. In a Crowdsourcing context, the users employ their own hardware to execute the tasks from the comfort of their environment. However, there is too little information about the users’ background noise and environment characteristics, which is mandatory to judge the validity of the data being collected. Specially, in speech quality assessment and audio related tasks. There have been some attempts to investigate the conditions in which users from English speaking countries, India and Asia conduct crowdsourcing tasks, yet any effort have been made regarding the German crowd-workers. To address this issue, a study in a German-based crowdsourcing platform has been conducted. 220 users participated in total and answered questions regarding the environment in which they normally execute crowdsourcing tasks. Additionally, while conducting the survey, audio and visual data was collected to validate the submitted answers. This paper reports about the environment conditions in which crowdsourcing tasks are being executed. And also the acoustics characteristics of the users’ background noises is investigated.
16:20	Implikationen verschiedener Aufnahmetechnologien zur Untersuchung von Umgebungsgeräuschen André Fiebig, Ming Yang [Abstract] Die Auswirkungen von Umgebungslärm auf die menschliche Gesundheit und auf das Wohlbefinden sind unbestritten, aber in ihrer Komplexität nicht vollständig verstanden. Zur tiefergehenden Untersuchung von Wirkungen wird zunehmend der Soundscape-Ansatz eingesetzt, bei dem die menschliche Wahrnehmung einer akustischen Umgebung detailliert erfasst wird. Die aktuelle ISO 12913-2, die als technische Spezifikation 2018 erschienen ist, sieht im Bereich ”Soundscape” zur Messung von akustischen Umgebungen den Einsatz binauraler Messtechnik vor. Hierbei ist die Anforderung, das Umgebungsgeräusch derart aufzuzeichnen, dass es dem Höreindruck einer Person in der originalen Situation entspräche sowie eine gehörrichtige Reproduktion des Umgebungsgeräusches ermögliche. Binaurale Aufnahmen, im Gegensatz zu einem einfachen Messmikrofon, erhalten sämtliche räumliche Informationen aller verteilten Geräuschquellen bzw. Schallereignisse und erlauben eine gehörrichtige Wiedergabe der akustischen Umgebung für weitergehende Untersuchungen. Im Rahmen des Beitrages werden die Implikationen unterschiedlicher Aufnahmetechnologien zur Untersuchung von Umgebungsgeräuschen aus der Perspektive des Konzeptes ”Soundscape” diskutiert und spezifische Auswirkungen auf Geräuschurteile in Abhängigkeit der Aufnahmetechnologie näher beleuchtet. Dafür werden in Hörversuchen unter kontrollierten Bedingungen Umgebungsgeräusche dargeboten, die die Versuchsteilnehmer gemäß verschiedener Kriterien bewerten. Hierbei soll vor allem der Einfluss der räumlichen Hörwahrnehmung auf typische Kriterien der Umweltgeräuschbewertung untersucht und quantifiziert werden.

Sitzungsleitung:

A. Fiebig, HEAD acoustics GmbH W. Bartolomaeus, Bundesanstalt für Straßenwesen, Bergisch Gladbach

8:40	Frequency Limits of Locally Resonant Acoustic Metamaterials Aidin Nojavan, Sabine C. Langer [Abstract] The advent of Acoustic Metamaterials (AMM) has opened great potential in highly effective noise control. Thanks to their engineered microstructure, AMMs can present extraordinary characteristics, which are normally not observed in the nature. In Locally Resonant Acoustic Metamaterials (LRAM), negative values of effective mass density are achieved through local resonances within the material structure. The negative effective mass hinders wave propagation through the LRAM structure, proposing LRAMs as highly effective acoustic insulation. However, this effect is present only at a narrow frequency range, called bandgap. As a result, LRAMs are required to be designed for each specific application. Accordingly, the performance limits of LRAMs should be considered during the design process. In this study, the frequency range for LRAM operation is analyzed analytically and examined numerically, in particular for a memabrane type one.
9:00	Passiver Schallschutz – Probleme eines ungeliebten Kindes Urs Reichart, Jens Dittmer [Abstract] Völlig zu Recht sieht der Gesetzgeber einen Vorrang des aktiven vor dem passiven Schallschutz vor. Dies ist bei einer quellisolierten Betrachtungsweise konsequent und sinnvoll umsetzbar. In den vergangenen Jahren sind jedoch auf Grund von höchstrichterlicher Rechtsprechung immer neue Anforderungen bezüglich der zu betrachtenden Quellen und Situationen entstanden, wie bspw. die immer öfter notwendige (und sinnvolle) Gesamtlärmbetrachtung oder die Berücksichtigung der Auswirkungen im nachgeordneten (Straßen-)Netz. Hier entsteht das Problem, dass der Baulast- oder Vorhabenträger keine Eingriffsmöglichkeiten für die anderen Quellen (nachgeordnete Straßen, Schienenwege, Flugbetrieb etc.) hat und somit aktiver Lärmschutz - wenn er überhaupt geometrisch sinnvoll anzuordnen ist - nicht oder nicht wirtschaftlich sinnvoll möglich ist. Das ungeliebte Kind passiver Schallschutz wird in der Praxis häufig zur einzig möglichen Maßnahme. Aber auch hier gibt es neue Berührungspunkte und auch Konflikte mit angrenzenden Rechtsbereichen - wie bspw. der Energieeinsparverordnung (ENEV) - oder ähnlichen Anforderungen für andere Quellen - wie bspw. zwischen Flug- und landgebundenem Verkehr. Der Vortrag will an Beispielen aufzeigen, welche Probleme bereits bestehen, welche in Zukunft zur erwarten sind und wie mit diesen Problemen unter der bestehenden Rechtslage umgegangen werden kann.
9:20	In situ – Qualitätskontrolle einer Lärmschutzwand unter Verwendung einer Schallintensitätssonde Gustav Luckinger, Blasius Buchegger [Abstract] Die akustischen Eigenschaften von Lärmschutzwänden werden vorwiegend durch die Absorption und die Schalldämmung beschrieben. Diese Eigenschaften können beispielsweise durch messtechnische Untersuchungen im Labor bestimmt werden. In der Praxis gilt es dann, die akustische Wirksamkeit der baulichen Ausführung und der verwendeten Materialien sicherzustellen. Aktuelle Messverfahren zur Überprüfung der Eigenschaften von Lärmschutzwänden im Feld erfordern teils jedoch einen hohen Messaufwand, beispielsweise aufgrund der zu verwendenden hohe Kanalanzahl und der hierzu notwendigen Verkabelung. In diesem Beitrag wird die Verwendung einer Schallintensitätssonde als Messmittel aufgezeigt, mit der sich nicht nur die Schallintensität, sondern auf Grund der hohen Phasengenauigkeit die Absorption und die Schalldämmung einer Lärmschutzwand bestimmen lässt.
10:00	Modell-Prüfstand für akustische Streuung Wolfram Bartolomaeus [Abstract] Streuung, Beugung und Reflexion an schallharten oder -weichen Hindernissen beeinflussen das Schallfeld in dessen Ausbreitung. Die Streuung von Schallwellen an einem schallharten Zylinder wurde analytisch durch eine harmonische Entwicklung nach Besselfunktionen berechnet, mit einem Modell der Finite-Elemente-Methode (FEM) simuliert und in der Halle für akustische Modelltechnik (HaMt) skaliert gemessen. Dabei konnte eine gute Übereinstimmung aller drei Ergebnisse festgestellt werden. Ebenso wurde die Beugung eines Schallimpulses an einer Kante mit Hilfe der Theorie von Biot, Tolstoy und Medwin (BTM) analytisch berechnet und mit einem FEM-Modell simuliert. Auch diese Simulationen und die in der HaMt gemessene Raumimpulsantwort stimmen zufriedenstellend überein. Der neue Modell-Prüfstand für akustische Streuung (MPaS) kann für weitere Messungen auch an analytisch nicht mehr einfach beschreibbaren Streukörper(-Anordnungen) verwendet werden. Ebenso sind Messungen an Beugungskanten und über Reflexionsebenen durchführbar. Diese können mit analytischen Lösungen oder zumindest mit FEM-Simulationen abgeglichen werden. Somit steht mit dem MPaS ein wichtiges Werkzeug zur Modellierung der Ausbreitung des Schallfeldes über Hindernisse zur Verfügung, mit dem in Zukunft z. B. auch optimierte Lärmschutzwandaufsätze an Straßen konstruiert werden können.
10:40	Vergleich von verschiedenen Messverfahren für Fassadenoberflächen Jochen Krimm, Wolfram Bartolomaeus [Abstract] Die Bestimmung der akustischen Wirkung von strukturierten Fassadenoberfläche im Stadtraum mittels der vor Ort vorhandenen Lärmquellen ist möglich, indem man die gemessenen Schallpegelwerte vor verschiedenen Oberflächen in der gleichen räumlichen Anordnung vergleicht. Das setzt aber ein referenzierbares Eingangssignal für die Messung voraus. In Laboraufbauten, wie etwa der skalierten Messung, wird das die Verwendung einer Schallquelle in einer Messumgebung mit konstanten Bedingungen gewährleistet. Im städtischen Raum, innerhalb der Messumgebung eines Fassadenteststandes wird der vor Ort vorhandene Verkehrslärm als Messsignalquelle eingesetzt. Der Verkehrslärm wird referenzierbar durch das zerlegen in gleiche zeitliche Intervalle oder Einzelereignisse. Diese Referenzbildung wird auch in dem Verfahren der statischen Vorbeifahrt verwendet. Im Rahmen des Projektes ”Transformationseffekte von akustischen Fassaden” wurde eine Vor-Ort-Messung und die statistische Vorbeifahrtsmessung an einem Fassadenteststand in der gleichen räumlichen Anordnung zeitgleich durchgeführt. Parallel wurde ein maßstäblich verkleinerter Aufbau in der Halle für akustische Messtechnik (HaMt) skaliert gemessen. Diese drei Messungen werden in Bezug gesetzt, um die Einsatzmöglichkeit und Genauigkeit des vorgeschlagenen Vor-Ort-Messverfahren zu bewerten.
11:00	Untersuchung der Lärmreduktion textiler Materialien Erik Göhler, Martin Heinrich, Rüdiger Schwarze [Abstract] Die Emission von Lärm auf Baustellen ist in vielen Fällen unvermeidbar. Befinden sich diese in Gebäuden, in denen ein fortlaufender Betrieb gewährleistet sein muss, dürfen die Schallwerte in den angrenzenden Gebäudeteilen die Vorgaben der BImSchV nicht übersteigen. Kunstfasern sollen dabei helfen, den von Baumaschinen abgestrahlten Luftschall zu reduzieren, und somit die Richtwerte einzuhalten. In Zusammenarbeit mit dem TITK aus Rudolstadt wurden verschiedene textile Kombinationen aus Vlies und Schaustoff in Sand-wich-bau-wei-se entwickelt. Diese wurden hinsichtlich der Schalltransmission sowie der Schallabsorption experimentell vermessen und numerisch berechnet. Für die Berechnungen des Schallverhaltens wurden die Modelle für Schallausbreitung in porösen Medien von Delany und Bazley sowie von Johnson, Champoux und Allard verwendet. Die daraus resultierenden Ergebnisse aus Messung und Berechnung zeigen gute Übereinstimmung. Durch den textilen Aufbau kann dabei ein bewertetes Schalldämmmaß von bis zu Rw = 13 dB erreicht werden.
11:20	Cavity mode cancellation by using the perfect absorption of a discrete distribution of Helmholtz resonators Iván Herrero-Durá, Rubén Picó, Víctor José Sánchez-Morcillo, Alejandro Cebrecos, Luis Miguel Garcia-Raffi, Vicente Romero-García [Abstract] Perfect absorption is receiving an increasing interest in the field of acoustics due to the possibility to absorb waves in deep-subwavelength scale. In practice, acoustic absorbing systems, porous materials or locally resonant materials, are open lossy resonators, presenting leakage of energy due to the aperture and inherent losses given by dissipative mechanisms. Perfect absorption is produced when there is a balance between the leakage and losses in the system, condition known as critical coupling. Helmholtz resonators have interesting properties for sound absorption. Their simple geometry allows the tuning of the viscothermal losses. Furthermore, they can be used to control the dispersion properties of the host medium, producing regions of frequency with slow sound. In this work, we mix these properties to cancel the reflection of a backing cavity. Resonators embedded in a waveguide in which plane waves are propagated compose the system. The last resonator is backed by the air cavity ended by a rigid wall. Slits are created between the upper part of the tube and the resonators to achieve slow sound propagation and shift down the resonance frequency. Optimization algorithms are applied to the design parameters to get maximized and broadband sound absorption.
11:40	Ermittlung und Vergleich der Straßenverkehrslärmspektren – Überprüfung der Korrektursummanden der VDI 2719 Isabel Fischer, Andreas Meier, Berhard Kübler [Abstract] Die VDI 2719 aus dem Jahr 1987 beinhaltet Korrektursummanden (K-Werte) für unterschiedliche Lärmarten, die eine genauere Planung des Schallschutzes ermöglichen sollen. Diese sind abhängig vom Außenlärmspektrum. Bisher unberücksichtigt bleibt das frequenzabhängige Schalldämmspektrum der Fenster. Aufgrund des Alters der VDI und deren Grundlagen ist eine Überarbeitung der Verfahren absehbar. Es besteht Bedarf an einer Untersuchung heutiger Straßenverkehrslärmspektren und deren Auswirkungen auf die Korrektursummanden. Hierzu wurde eine Masterarbeit durchgeführt, in der durch Messung aktuelle Straßenverkehrslärmspektren bestimmt wurden. In Kombination mit den Ergebnissen aus vorhergehenden Arbeiten konnten so die K-Werte der VDI 2719 neu ermittelt werden.

Organisation:

C. Koch, Physikalisch-Technische Bundesanstalt

8:40	Quantitative, zeiteffiziente, winkel- und frequenzaufgelöste Analyse von Elektretwandlern im Hör- und Ultraschallbereich Klaas Bente, Julius Oeff, Mate Gaal [Abstract] Elektretwandler sind sensitive und immer verschleißresistentere Schallwandler, wodurch sie verbreitet Einsatz im Hör- und Ultraschallbereich finden. Geladene, zelluläre Polypropylen-Folien eignen sich besonders gut als Wandlermaterial aufgrund ihrer, verglichen mit Piezokompositen, hundertfach niedrigeren akustischen Impedanz bei gleichem piezoelektrischem Koeffizienten. Doch das winkel- und frequenzabhängige Verhalten der Wandler ist kaum untersucht und wenig quantifiziert. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass diese Folien eine schichtdickenabhängige Sensitivität zwischen 0.1 mV/Pa und 10 mV/Pa aufwiesen. Ein Maximum in der Sensitivität fand sich nahe ihrer mechanischen Resonanzfrequenz im Ultraschallbereich, aber auch im niederfrequenten Hörschallbereich. Darüber hinaus konnte die Winkelabhängigkeit der Sensitivität charakterisiert werden. Die Analyse konnte dabei zeiteffizient mit einem breitbandig emittierenden, thermoakustischen Wandler umgesetzt werden, sodass pro Winkel eine Messung für die Berechnung der Übertragungsfunktion des Wandlers genügte. Quantifiziert wurden die Ergebnisse durch das einmalige Vermessen des Schallfeldes des Emitters mittels Laser-Doppler-Vibrometrie. Mit den erzielten Ergebnissen wurde zum einen das komplexe Sensitivitätsverhalten der Wandler untersucht, aber auch eine grundlegende Methodik aufgezeigt, wie Wandler quantitativ, multivariat charakterisiert werden können. Winkel- und frequenzaufgelöste Sensitivitäten erlauben zum einen die Analyse der Anwendbarkeit der Wandler für sämtliche Einsatzgebiete, zum anderen stehen so Rückschlüsse über die mechanische Dynamik von Elektretfolien in Aussicht, da deren Sensitivität direkt mit ihrem Elastizitätsmodul skaliert.
9:00	Ein Labormesssystem zur Charakterisierung von Luftultraschallfeldern Robert Schöneweiß, Christoph Kling, Christian Koch [Abstract] Bei der Messung von luftgeleitetem Ultraschall sind gegenüber Hörschallmessungen besondere Anforderungen an das Messsystem zu berücksichtigen. Es ist ein großer Frequenzbereich abzudecken, um das primäre Ultraschallsignal mitsamt seiner möglichen Harmonischen zu erfassen. Die gesamte Messkette muss dabei die Detektion und Verarbeitung von hohen Frequenzen bis beispielsweise 100 kHz ermöglichen. Darüber hinaus führt die kurze Wellenlänge von Ultraschall zu einer ausgeprägten Richtwirkung. Gemeinsam mit möglichen Reflexionen und Streuungen ergibt sich ein fein strukturiertes Interferenzmuster. Zur Charakterisierung von Luftultraschallfeldern muss diesem durch eine entsprechende hohe räumliche Auflösung bei der Schalldruckpegelbestimmung Rechnung getragen werden. Diese vorgenannten Aspekte finden in einem Labormesssystem der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Berücksichtigung. Das dreiachsige Scannersystem mit einem mehrkanaligen Mikrofonarray ermöglicht erstmalig die großvolumige Vermessung von Luftultraschall mit einer Auflösung im Submillimeterbereich. Im Beitrag werden das Messsystem vorgestellt und repräsentative Ergebnisse der Schallfeldmessungen präsentiert.
9:20	Messtechnische Charakterisierung hochintensiver fokussierter Luftultraschallfelder Marko Liebler, Christoph Kling, André Gerlach, Christian Koch [Abstract] Hochintensive fokussierte Luftultraschallfelder werden heute beispielsweise zur Erzeugung eines haptischen Feedbacks bei einer Gesteninteraktion oder zur Generierung räumlich lokaler Audioquellen eingesetzt, wobei nichtlineare Schallausbreitungseffekte genutzt werden. Solche Schallfelder stellen besondere Herausforderungen an eine messtechnische Charakterisierung. Die hohen Schalldrücke erfordern einen großen Pegeldynamikbereich und die durch nichtlineare Effekte erzeugten Harmonischen eine hohe Bandbreite der Messkette. Weiterhin treten durch die kleinen Wellenlängen und die Fokussierung räumlich stark variierende Schallfelder auf. Im vorliegenden Fall wurde ein 40kHz Trägersignal mit Hilfe eines Ultraschall-Arrays auf einen Fokuspunkt gebündelt. Es wurden unterschiedliche Mikrofontypen auf ihre Eignung zur Vermessung solcher Schallfelder hin untersucht und Einflussgrößen auf das Messergebnis ermittelt. Am Portalscanner der PTB erfolgte eine räumliche Charakterisierung des Ultraschallfeldes. Die Ergebnisse für unterschiedliche Mikrofone und Messaufbauten wurden miteinander verglichen und werden im Vortrag diskutiert. Auf Grund der nichtlinearen Ausbreitung der Schallwelle konnten im Fokusbereich Spitzenschalldruckpegel von über 160dB gemessen werden. Die Ermittlung der Schallfeldparameter solcher Schallfelder ist erforderlich, um bei praktischen Anwendungen die Exposition von Nutzern abschätzen zu können.
9:40	Ultraschallpegelmesser für den praktischen Arbeitsschutz Christoph Kling, Moritz Wächtler, Andrea Wolff [Abstract] Bei der Durchführung von Lärmmessungen ist neben dem Hörschall auch zunehmend luftgeleiteter Ultraschall zu berücksichtigen. Die Zahl der Beschwerden über hochfrequenten Lärm nimmt vor allem an Arbeitsplätzen der Industrie ständig zu. Herkömmliche Schallpegelmesser sind für diesen Frequenzbereich und die Besonderheiten hochfrequenter Schallfelder nicht ausgelegt, insbesondere nicht für die Anwendung im Arbeitsschutz nach VDI 3766. Vor diesem Hintergrund wurde aus dem Programm der PTB zum Transfer metrologischer Technologie (TransMeT) ein Projekt zur ”Entwicklung eines Ultraschallpegelmessgerätes zum praktischen Einsatz im Arbeitsschutz” gefördert. Ein Prototyp für einen ultraschallfähigen Schallpegelmesser, der insbesondere an industriellen Arbeitsplätzen zum Einsatz kommen kann, wurde entwickelt und aufgebaut. Ziel war nicht die Entwicklung eines kommerziellen Systems, es sollten vielmehr die besonderen Anforderungen an ein solches Gerät herausgearbeitet werden. Für den Bau wurden ausschließlich kommerzielle Komponenten verwendet und mit einer eigenen Software ergänzt. Das Gesamtsystem wurde in Anlehnung an die Anforderungen an Schallpegelmesser nach DIN EN 61672 im Labor und auch auf die Verwendbarkeit im praktischen Einsatz geprüft. Der Vortrag wird auf die Entwicklung des Systems und auf die Besonderheiten von hochfrequenten Lärmmessungen im Arbeitsschutz eingehen.
10:40	Listening to High-Frequency Acoustics from Gas Leaks with an Optical Microphone Wolfgang Rohringer, Xavier Watremez, Thierry Baron, Balthasar Fischer [Abstract] Leaks emitting inflammable gases can severely compromise the safety of personnel and infrastructure in gas industry facilities. Today, airborne ultrasound is commonly used to detect, localize and quantify gas leaks. However, attenuation and possible obstructions in the sound path require operation of the sensors within the explosive hazard zone to be effective. While handheld acoustic leak detectors for hazard areas exist, there is a lack of ATEX/Ex-certified ultrasound sensors suitable for fixed installation. We present an all-optical microphone well-suited for detecting and quantifying gas leaks in explosive atmospheres. The small, fiber-coupled sensor head is based on a miniaturized laser interferometer and can detect air-borne sound at frequencies ranging from 10 Hz up to 1 MHz. Results from two test campaigns at the TADI (Transverse Anomaly Detection Infrastructure) test site established by TOTAL are presented. The project’s aim is to develop a comprehensive leak detection and quantification system by combining data from various sensing technologies. It was found that for realistic leak parameters, airborne acoustic emission up to 350 kHz is observed, and the assessment of those high frequencies can strongly boost the reliability of quantification algorithms. An outlook on analysis techniques making use of the optical microphone’s features is presented.
11:00	Entwicklung einer akustischen Kamera für die zerstörungsfreie Prüfung im Ultraschallfrequenzbereich Ute Rabe, Ali Movahed, Thomas Waschkies, Jacqueline Presti, Nizamettin Dengiz, Bernd Valeske, Olaf Jäckel [Abstract] Bisherige akustische Kameras und Beamformingsysteme sind für den Bereich des Hör-schalls bis zu einer Frequenz von 20 kHz oder wenig mehr ausgelegt. Im Rahmen eines Kooperationsprojekts zwischen der GFaI e.V., dem Fraunhofer IZFP und weiteren Indust-rie- und Forschungspartnern soll ein Beamformingsystem für den Ultraschallbereich für Frequenzen bis 500 kHz entwickelt werden, das im Gegensatz zu bislang existierenden Systemen mit aktiver Anregung auch rein passiv nutzbar ist. Ein solches System eröffnet völlig neue Anwendungsbereiche im Bereich der zerstörungsfreien Prüfung von Kompo-nenten- und Bauteilen sowie für die Materialcharakterisierung, da viele technische Gerä-te und Systeme auch im Ultraschallbereich signifikante Schallemissionen aufweisen. Im Rahmen dieses Beitrags wird erläutert, wie die einzelnen Komponenten des Gesamtsys-tems, d.h. Sensoren, Elektronik und die Datenerfassung an den erweiterten Frequenz-bereich angepasst werden sollen. Im IZFP wurden in Form von Simulationen und mit Hilfe eines synthetischen Arrays Voruntersuchungen zum Beamforming im Ultraschall-bereich durchgeführt. Ferner wurden piezoelektrische Sensoren für das Ultraschall-Beamformingsystem konzipiert, aufgebaut und charakterisiert. Diese Ergebnisse werden vorgestellt.
14:00	Zerstörungsfrei Prüfen mit Luftultraschall - Vom Wandler zum industriellen Prüfverfahren Ralf Steinhausen, Mario Kiel, Stefan Scheunemann [Abstract] Die Prüfung mit Luftultraschall gewinnt in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung. Die Stärken des Verfahrens liegen in der Detektion von Delaminationen und Fehlstellen, wie fehlerhafte Klebeverbindungen und Materialinhomogenitäten. Das berührungslose Verfahren ist prädestiniert für Kunststoffe, Schaumstoffe, Holz, Verbundmaterialien, Keramiken und vieles mehr, wo die Verwendung von Wasser oder Öl als Koppelmittel nicht möglich ist. Durch den sehr großen Unterschied in der akustischen Impedanz zwischen Luft und Prüfkörper kommt es zu Signalschwächungen beim Eintritt und Austritt des Schalls von jeweils 30 dB und mehr. Um eine Prüfung dennoch möglich zu machen, muss die gesamte Technologiekette des Prüfverfahrens betrachtet werden. Im Vortrag werden moderne breitbandige Luftultraschallwandler vorgestellt. Durch die Verwendung von Kompositmaterialien und strukturierten Elektroden können die Schallfelder elektronisch geformt werden. Die Schallfelder wurden mit Hilfe eines optischen Mikrophons charakterisiert. Es werden Möglichkeiten der Signalerzeugung mittels Burst, Sweep oder Chirp an Beispielen diskutiert. Anhand von Prüfbeispielen aus der industriellen Praxis werden verschiedene Mess- und Auswerteverfahren vorgestellt. Bei allen Aspekten werden die Unterschiede und damit Vor- und Nachteile gegenüber der konventionellen Ultraschallprüfung mit Koppelmittel dargestellt.
14:20	Air-Coupled Ultrasonic Inspection of Fiber-Reinforced Plates Using an Optical Microphone Janez Rus, David Kulla, Jan-Carl Grager, Christian Grosse [Abstract] In comparison to conventional ultrasound techniques, air-coupled ultrasound (ACU) offers an advantage in the automatization of the test process. ACU can also be conveniently applied to fragile or corrosive specimens. In ACU testing, the ultrasound (US) power losses due to impedance mismatches from air to the material necessitate a high power US source and a sensitive-enough detector on the receiver side. A novelty in our measurement setup is a laser-based optical microphone manufactured by XARION which we used together with the focusing US transducer manufactured by SONOTEC. Due to its broad frequency spectrum and small aperture, the optical microphone has a great potential for the C-scan inspection of plates. Firstly, we use it to characterize the US field of the US transducer. Secondly, we changed the setup configuration and performed a C-scan of plates (made of CFRP, wood, PMMA) with different defects (delaminations, cracks) in the through-transmission configuration. The results show a comparable sensitivity (signal-to-noise ratio) and a better spatial resolution compared to the ACU techniques which use piezoelectric receivers.
14:40	Luftultraschall - Datenanalyse zur Erkennung dünner verdeckter Schichten Sebastian Wöckel [Abstract] Die eingriffsfreie und kontaktfreie Materialprüfung mit luftgekoppelten Ultraschall ist eine aussichtsreiche Perspektive für vielseitig einsetzbare Messsysteme. Jedoch ist mit typischer Wandlertechnik die effektiv für den genannten Einsatz nutzbare Frequenz auf einen Bereich kleiner als 1 MHz beschränkt. Hierdurch weist die Schallwelle beim Übergang von Luft in den zu prüfenden Festkörper (zusätzlich zum geringen Energieeintrag ins Material) eine relativ große Wellenlänge im Bereich von Zentimetern auf. Folglich stellt die Auflösung, im Vergleich zur Wellenlänge des verwendeten Ultraschalls, kleiner Strukturen, eine wesentliche Herausforderung an die Signalstabilität, -dynamik und Signalverarbeitung dar. Der vorliegende Beitrag befasst sich am Beispiel von Transmissionsmessungen an 3-Schicht-Proben mit einem modellgestützten Verfahren zur akustischen Charakterisierung insbesondere der verdeckten Schicht. Die Dicken-Ausdehnungen liegen dabei unterhalb der physikalischen Wellenlänge. Es wird gezeigt, dass, unabhängig vom verwendeten Luftschallsystem, ein vereinfachtes Ausbreitungsmodell genutzt werden kann, um auf Basis einer automatischen Optimierung akustisch relevante Größen abzuleiten.
15:00	Akustische Resonatoren für Ultraschall in Luft Tobias Merkel, Jürgen Harpain, Norbert Gorenflo, Jonas Stein [Abstract] Ein abgeschlossenes Luftvolumen, welches durch einen Verbindungskanal mit der umgebenden Luft korrespondiert, bildet einen akustischen Resonator mit einer ausgeprägten Resonanzfrequenz. Wenn eine akustische Welle mit hoher Amplitude zur Anregung einwirkt, lassen sich in Öffnungsnähe Luftbewegungen beobachten, die zu einem gerichteten Massestrom führen können. Um eine technische Nutzung zu ermöglichen, ist es wünschenswert, die Resonanzfrequenz in den Ultraschallbereich zu verschieben, damit die anregenden Schallwellen durch Menschen nicht wahrnehmbar sind. Aufbauend auf Untersuchungen an Resonatoren im einstelligen Kilohertzbereich erfolgt eine Skalierung zu nichthörbaren Frequenzen. Die damit verbundene Verkleinerung der Resonatoren erfordert besondere Herausforderungen bei der Bestimmung der akustischen und fluidischen Eigenschaften. Zum Einsatz kommt ein extra dafür entwickeltes Impedanzmessrohr für den Ultraschallbereich. Weitere zu lösende Probleme bestehen bezüglich der Anregung der Resonatoren im Ultraschallbereich, der reproduzierbaren Fertigung von Resonatoren gleicher Eigenschaften sowie der Messung der Fluidbewegung an den Öffnungen. Aufgrund der sehr kleinen Geometrien ist ein Einsatz von Hitzdraht-Anemometern nicht geeignet, so dass als Alternative thermografische Messmethoden angewendet werden müssen. Unterstützt werden die Untersuchungen durch numerische Simulationen auf Grundlage der linearen Wellenakustik sowie durch fluiddynamische Berechnungen auf der Basis der Navier-Stokes-Gleichung.
15:20	Ultraschall in der Instandhaltung Peter Holstein, Nicki Bader [Abstract] Ultraschallmethoden sind in der Instandhaltung seit langem etabliert. Insbesondere für qualitativ orientierte Bewertung von Zuständen und Prozessen haben sich einige Anwendungen durchgesetzt. Die Verfahren beruhen weitgehend auf einfachen analogen Technologien. Im Beitrag werden die Möglichkeiten vorgestellt, die eine konsequente Digitalisierung bietet. Das betrifft neben der Verfahrensentwicklung und Integration neuer Algorithmen in die Mess- und Prüftechnik auch die Entwicklung geeigneter Sensorik. Beispielhaft werden in diesem Kontext die Vorteile breitbandiger Sensoren für Körperschall an geeigneten Anwendungsbeispielen vorgestellt. Eine wichtige Komponente der industriellen Anwendung von Ultraschall ist die Hörbarmachung der hochfrequenten Prozesse. Auch hier liefert die digitale Umsetzung neue Möglichkeiten.

Sitzungsleitung:

S. Uppenkamp, CvO Universität Oldenburg, Cluster of Excellence 'Hearing4all'

8:40	Pegelabhängigkeit der Mithör- und Sprachverständlichkeitsschwelle nahe der Hörschwelle von Normalhörenden Lara Stürenburg, David Hülsmeier, Lena Haverkamp, Anna Warzybok, Marc René Schädler [Abstract] Simulationen mit dem ”Framework for Auditory Discrimination Experiments” (FADE) haben gezeigt, dass individuelle Sprachverständlichkeitsschwellen im Störgeräusch von Schwerhörenden mit höherer Genauigkeit vorhergesagt werden können, wenn ein individueller Modellparameter uL, der die Unsicherheit bei der Pegelbestimmung abbildet, berücksichtigt wird. Für Schwerhörende wurden die Werte dazu mit einem Tone- in-Noise-Detektionsexperiment bestimmt. Werte, Frequenz- und Pegelabhängigkeit dieses Parameters für Normalhörende sind unbekannt. Um eine Datenbasis für die Anpassung der Modellparameter zu schaffen wurden in dieser Arbeit Sprachverständlichkeitsschwellen des Oldenburger Satztests und Mithörschwellen von Sweeps bei 0.5, 1, 2 und 4 kHz mit Hilfe eines adaptiven Verfahrens bei Normalhörenden gemessen. Die Messungen wurden mit hörschwellensimulierenden Rauschsignalen bei unterschiedlichen Lautstärkepegeln durchgeführt, um den Einfluss der individuellen Hörschwellen zu minimieren. Die Ergebnisse zeigen eine Abhängigkeit der gemessenen Detektionsschwellen vom Rauschpegel und von der Frequenz. Dabei scheinen die Mithörschwellen und die Sprachverständlichkeitsschwelle relativ zum Rauschpegel abhängig zu sein. Die Mithörschwellen zeigen auch eine Abhängigkeit der Frequenz auf. Damit deuten die Daten darauf hin, dass zur genauen Vorhersage von Sprachverständlichkeits- und Mithörschwellen von Normalhörenden ein pegel- und frequenzabhängiger Parameter uL benötigt wird. Diese Annahme muss durch Simulationen dieser Experimente mit FADE überprüft werden.
9:00	A Connected System for the Improvement of Hearing Aids Fitting and Automatic Algorithm Selection Jan Brunnberg, Benjamin Cauchi [Abstract] Progress in hearing aid technology, motivated by the growing number of people affected by hearing-loss, has permitted to improve the speech intelligibility and quality of life of hearing aid users. However, these benefits still come at the price of a fitting period that can be tedious, costly for the acousticians, reduce the satisfaction of the end user and, ultimately, hinder the acceptance of hearing aids. Additionally, even a well fitted hearing aid needs to adapt the speech enhancement algorithm it uses to the encountered acoustic condition. Though most modern hearing aids are already equipped with an acoustic scenes classifier used to determine the best algorithm, this classification is limited and the algorithm selection could be improved by using recent advances in the field of computational auditory scenes analysis. For this purpose, researchers require a large database of labeled data that, contrary to most existing corpora, is tailored to hearing aid applications. The system described in this paper uses the connectivity features of modern hearing aids to both shorten the fitting period and improve the automatic selection of algorithms.
9:20	Akustische Charakterisierung eines gemittelten Vokaltraktmodells basierend auf den MRT-Daten professioneller Tenöre Judith Probst, Alexander Lodermeyer, Matthias Echternach, Stefan Kniesburges, Stefan Becker [Abstract] Für die Formung von Stimme ist der menschliche Vokaltrakt verantwortlich. Durch seine Resonatoreigenschaften filtert er das von der Stimmlippenschwingung induzierte Rohsignal und erzeugt so, je seiner nach Form, die unterschiedlichen Laute der menschlichen Stimme. Um den Einfluss des Vokaltrakts auf die Stimmgebung zu untersuchen, werden seine akustischen Eigenschaften charakterisiert. Basierend auf den Daten bildgebender Verfahren konnten so bereits unterschiedliche Laute in numerischen und experimentellen Modellen nachgebildet werden. Bedingt durch die Geometriegewinnung mittels bildgebender Verfahren liegen jedoch nur individuelle Datensätze und somit auch Modelle individueller Vokaltrakte vor. Um den Einfluss des Vokaltrakts auf die Fluid-Struktur-Akustik-Interaktion der Phonation zu untersuchen, ist jedoch ein Modell nötig, das keine starken individuellen Einflüsse aufweist. Dies wird durch eine Mittelung über sechs vereinfachte individuelle Vokaltraktgeometrien basierend auf den MRT-Aufnahmen professioneller Tenöre realisiert. Die akustischen Eigenschaften des erzeugten Modells werden dann in einem experimentellen Aufbau mit künstlichen Stimmlippen untersucht. Die Validierung des Modells anhand von Gesangsaufnahmen der Tenöre zeigt, dass die akustischen Eigenschaften und der vorgegebene Vokalklang reproduziert werden. Der vorgestellte gemittelte Vokaltrakt ist also dazu geeignet, in zukünftigen, detaillierteren Untersuchungen den Einfluss des Vokaltrakts auf die Phonation zu ergründen.
9:40	Numerische Studie der akustischen Übertragungseigenschaften des menschlichen Vokaltraktes Mario Fleischer, Alexander Mainka, Dirk Mürbe [Abstract] Der menschliche Vokaltrakt (VT), die luftgefüllte Kavität zwischen den Stimmlippen und der Mundöffnung, fungiert als akustischer Resonator der eine frequenzabhängige Verstärkung des primären Stimmschalls bewirkt. In dieser Studie wurden drei Probanden untersucht, welche die Vokale /a/, /i/ und /u/ sowohl sängerisch als auch sprechhaft in einem 3-Tesla MRI mit einer Tonhaltedauer von ca. 9 s phonierten. Die entstandenen 3D-Bildaufnahmen wurden segmentiert, in numerische Volumenmodelle überführt, systematisch manipuliert und mittels der Finiten Elemente Methode einer numerischen Analyse im Frequenzbereich unterzogen. Die Manipulation beeinhaltete zum einen die Entfernung bestimmter Kehlkopf- Segmente und zum anderen den Austausch des unteren VTs zwischen Modellen sängerischer und sprechhafter Einstellung. Die insgesamt 90 Modelle wurden hinsichtlich der Formantfrequenzlage sowie Verstärkungseigenschaften untersucht Es zeigte sich, dass 1) die Vokalformanten F1 und F2 nur schwach durch die Manipulationen beeinflusst werden 2) größere Manipulationen einen Verlust der Verstärkungseigenschaften im Bereich > 2 kHz nach sich ziehen und 3) akustische Trägheit des VT maßgeblich ändern. Alle Ergebnisse erwiesen sich als unabhängig vom gewählten Vokal sowie vom Probanden und lassen Rückschlüsse auf die Effizienz postulierter zusätzlicher subglottischer akustischer Quellen zu.
10:00	Entwicklung optimierter Ankopplungsbedingungen von aktiven Mittelohrimplantaten durch Laser-Doppler-Vibrometrische Messungen am humanen Felsenbein Sebastian Schraven, Ernst Dalhoff, Robert Mlynski [Abstract] Rezidivierende Gehörgangsentzündungen sowie eine komplexe Anatomie des äußeren Ohres besonders nach rekonstruktiver Mittelohrchirurgie können die Anpassung konventioneller Hörgeräte erschweren und führen häufig nur zu einer insuffizienten Verstärkung des Schalls. Aktive Mittelohrimplantate führen durch einen Schallwandler, welcher an bewegliche Strukturen des Mittelohres angebracht wird, zu einer direkten Stimulation der Cochlea. Die Vibrant Soundbridge® (VSB) (MedEl) ist das am häufigsten verwendete aktive Mittelohrimplantat. Seit der ersten Implantation der VSB im Jahre 1996 wurden die Indikationskriterien über die Jahre von einer mittelgradigen Schallempfindungsschwerhörigkeit bis hin zur einer Schallleitungs- und kombinierten Schwerhörigkeit erweitert. Sowohl bei regelrechter als auch bei veränderter Mittelohranatomie ist eine suffiziente Ankopplung des FMT essentiell für das audiologische Ergebnis. Durch Laser-Doppler-Vibrometrische Messungen an humanen Felsenbeinen konnten neue Coupler (short process (SP)-, long process (LP)- und round window soft (RWS)-Coupler entwickelt werden, welche zu einer signifikant verbesserten Auslenkungsamplitude führten. Seit Oktober 2014 werden die neuen Coupler klinisch eingesetzt. Der SP-Coupler führt neben einer geringeren Operationszeit und einem reduzierten Risiko einer Fazialis- oder Chorda-tympani-Verletzung zu einem signifikant verbesserten Sprachverstehen. Der SP-Coupler stellt daher das aktuelle Standardverfahren bei der VSB-Implantation bei regelrechter Mittelohranatomie dar.

Organisation:

J. Abshagen, Wehrtechnische Dienststelle 71 G. Schmidt, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

16:40	Schutz der maritimen Umwelt durch Unterwassergeräuschminderung Antje Weinrich, Stefan Schael [Abstract] Die Nutzung von Booten und Schiffen beeinflusst die unmittelbare maritime Umwelt auf unterschiedlichen Wegen. Mögliche Geräuschreduzierungen und deren Nachweise werden zunehmend je nach Einsatzbedingungen von Schiffe und Boote erforderlich. Allgemeine akustische Vorgaben im Schiffbau werden in Bau- bzw. Prüfspezifikationen festgelegt. Der Nachweis der in das Wasser abgestrahlten Geräusche erfolgt dabei an geeigneten Messstellen. In Deutschland verfügt die WTD 71 über die einzige Messstelle für Wasserschall von Schiffen und Booten. Welche Möglichkeiten zur Geräuschreduzierung notwendig sind, lässt sich anhand von Messergebnissen nachvollziehen. Diese Präsentation soll einen Überblick über die Geräuschquellen eines Schiffes und deren messtechnischen Nachweis geben sowie Maßnahmen zur Reduzierung der von Schiffen verursachten Unterwassergeräuschen aufzeigen.
17:00	Experiment zur Wasserschall-Messkörper-Kopplung Arne Stoltenberg, Ingo Schäfer [Abstract] Eine auf dem Meeresboden abgelegte Masse erhöht lokal die Dichte des Bodens. Dadurch ergeben sich andere Schwingungseigenschaften des meist als quasiflüssig angenommenen Sediments. Um diese Auswirkungen auf das Gesamtsystem Masse - Sediment zu untersuchen, wurde ein skaliertes Modellexperiment für den Wassertank der WTD 71 entworfen. Bei akustischer Anregung wird der Körperschall von Körpern gleicher Form aber verschiedener Dichten auf der simulierten Bodenoberfläche angeregt und ihre Antwortschwingung auf dem Sediment erfasst. Die Körperschallschwingungen werden mit den Vorhersagen von Formeln zur Amplitudenabschwächung als Funktion der Dichten und Geometrien der beteiligten Körper verglichen, um diese Vorhersagen zu verifizieren.
17:20	Untersuchung zur Approximation der Bathymetrie bei der Berechnung der Rammschallausbreitung in 3D Jonas Von Pein, Elin Klages, Stephan Lippert, Otto von Estorff [Abstract] Die Errichtung von Offshore-Infrastruktur, insbesondere der Ausbau der Offshore-Windenergie, führt in der Regel zum Eintrag von Rammschall in das Wasser, da die meisten Strukturen auf Pfahlgründungen basieren. Die resultierenden potentiell sehr hohen Schalldrücke können für marine Säugetiere schädlich sein. Zur Vorhersage der Schallpegel sowie zur Abschätzung der Notwendigkeit von Schallschutzsystemen sind numerische Berechnungsmethoden notwendig. Da bei starken Änderungen der Bathymetrie die bei den gängigen Modellen angenommene Rotationssymmetrie nicht mehr gegeben ist, wird ein 3D-Modell entwickelt. Dieses basiert auf einem Parabolic Equations (PE) Ansatz mit einer split-step Padé Approximation in Azimut- und Tiefenrichtung. Als Startwerte für das PE-Modell werden die Ergebnisse eines detaillierten Finite-Elemente-Modells genutzt. Hierdurch ist auch die Berücksichtigung von Schallschutzmaßnahmen möglich. An realen Beispielen, die verallgemeinert als Canyon und als schiefe Ebene betrachtet werden können, wird gezeigt, inwieweit die Approximation der Bathymetrie Auswirkungen auf die berechneten Schallpegel hat. Dabei werden unterschiedliche Approximationen der realen Bathymetrie vorgenommen und die Schallpegel berechnet. Für eine bessere Einschätzung der 3D-Effekte geschieht dies mit Nx2D und 3D-Simulation. Da der Einfluss des Bodens bei der Nutzung von Schallschutzsystemen zunimmt, werden die Szenarien abschließend nochmals mit einem Schallschutzsystem berechnet und der Einfluss der Approximation der Bathymetrie auf die Schallpegel betrachtet.
17:40	Untersuchung zur Variabilität der Schallausbreitung im Flachwasser Jan Abshagen, Volkmar Nejedl [Abstract] Die Ausbreitung von Wasserschall im Meer hängt in besonderem Maße von den ozeanographischen Bedingungen sowie den Eigenschaften der begrenzenden Flächen, wie z.B. des Meeresbodens, ab. Die Variabilität der ozeanischen Schichtung sowie der Strömungsbedingungen, hervorgerufen z.B. durch kleinskalige Turbulenz oder den Tidestrom, kann auf unterschiedlichen Zeitskalen zu einer ausgeprägten Variabilität der Schallausbreitungsbedingungen im Meer führen. Es werden Ergebnisse von experimentellen Untersuchungen zur Schallausbreitung und deren Variabilität in der Nordsee vorgestellt. Die Schallsignale wurden bei einem der Experimente von einem stationären Wasserschallsender, welcher von FS Elisabeth Mann Borgese (IOW) abgehängt wurde, ausgesandt und mit einer stationären AMAR-Boje an unterschiedlichen Positionen im Abstand bis zu 10 km empfangen. Der Ausbreitungsverlust wurde zudem kontinuierlich mit einer frei driftenden Sendeboje und einer Empfangsantenne, die mit niedriger Geschwindigkeit geschleppt wurden, gemessen.
18:00	Primäre Schallminderung bei Offshore-Pfahlrammungen durch Veränderung des Rammimpulses Elin Klages, Jonas Von Pein, Stephan Lippert, Otto von Estorff [Abstract] Zur Errichtung von Offshore-Windenergieanlagen werden oftmals große Monopfähle in den Boden gerammt. Die Rammungen führen zu sehr hohen Schalldrücken im Wasser, durch die Meeressäuger und Fische gefährdet werden können. Die größer werdenden Abmessungen der in der Entwicklung befindlichen Offshore-Windturbinen verstärken dabei die Notwendigkeit von wirksamen Schallminderungsmaßnahmen. Neben den bereits vorhandenen, meist sekundären Schallminderungssystemen geraten immer mehr auch primäre Maßnahmen in den Fokus. Ein Ansatz ist es hierbei, die Schallabstrahlung bei gleichbleibendem Energieeintrag durch gezielte geometrische und materielle Veränderung des Hammers zu verringern. Dafür ist es zunächst von Interesse, den Zusammenhang zwischen Impuls und Schallabstrahlung zu untersuchen. Anschließend kann der Hammer dann, im Hinblick auf die akustischen Eigenschaften und im Rahmen des technisch Möglichen, verbessert und angepasst werden. In diesem Beitrag wird die Schallabstrahlung eines gerammten Pfahls untersucht. Darauf aufbauend werden Möglichkeiten zur Verringerung des Schalleintrages durch die Veränderung des Rammimpulses vorgestellt und diskutiert.

Organisation:

J. Abshagen, Wehrtechnische Dienststelle 71 G. Schmidt, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

9:00	Modellgestützte Untersuchung der Blasenbildung und des Übertragungsverlusts eines offshore eingesetzten Blasenschleiers Tobias Bohne, Tanja Grießmann, Raimund Rolfes [Abstract] Der Ausbau der Offshore-Windenergie ist mit einer deutlichen Lärmbelastung der Meeresumwelt verbunden. Der Blasenschleier ist dabei eines der am häufigsten verwendeten Systeme, um die Belastung, die insbesondere auf die Rammung der Gründungspfähle zurückzuführen ist, in den gesetzlich festgelegten Grenzen zu halten. Die Größe der Luftblasen stellt dabei ein entscheidendes Kriterium für die Wirksamkeit des Blasenschleiers dar. Auf Grund der anspruchsvollen Umgebungsbedingungen existieren keine direkten Messungen der Blasengrößenverteilung. Es wird daher ein physikalisch basiertes Modell vorgestellt, das es ermöglicht die Blasengrößenverteilung im Blasenschleier in Abhängigkeit des Düsendurchmessers und des Düsenabstands zu bestimmen. Die so gewonnene Blasengrößenverteilung stellt die Grundlage für die Berechnung des Übertragungsverlusts des Blasenschleiers dar. Im Rahmen des Vortrags werden die Blasengrößenverteilung und der zugehörige Übertragungsverlust für verschiedene Düsenschlauchkonfigurationen vorgestellt.
9:20	Vergleich verschiedener piezoelektrischer Dünnschichtsensoren für SONAR-Anwendungen Alexej Namenas, Hanna Lewitz, Jan Abshagen, Eckhard Quandt, Gerhard Schmidt [Abstract] Im Rahmen einer Zusammenarbeit zwischen dem Lehrstuhl für digitale Signalverarbeitung, dem Lehrstuhl für Anorganische Funktionsmaterialien und in Kooperation mit der Wehrtechnischen Dienststelle 71 der Bundeswehr wurden Wasserschallmessungen von piezoelektrischen Dünnschichtsensoren analysiert. Die verwendeten Sensoren unterschieden sich nach Art der verwendeten piezoelektrischen Materialien (AlN, AlScN und PZT). Die Flächengröße der aktiven Schicht war ebenfalls variabel. Als Referenz wurden Aufnahmen von Hydrophonen TC4050 von Reson verwendet. In einem definierten Messablauf wurden die Dünnschichtsensoren und Referenzhydrophone mit CW- bzw. LFM-Pulsen der Dauer 20 ms bzw. 500 ms im Vorbeifahren aus unterschiedlichen Entfernungen und Einfallswinkeln im Sognefjord, Norwegen, beschallt. Bei den gewonnenen Aufnahmen wurde eine SNR-Schätzung durchgeführt. Durch zusätzliche Abschätzung der interferierenden Signale und der Rauschanteile in nutzsignalfreien Zeitbereichen bei Referenzhydrophonen und Dünnschichtsensoren konnte die Robustheit der Frequenzgangschätzung der Sensoren verbessert werden. SNR-technisch unterlagen alle Dünnschichtsensoren den Referezhydrophonen. Eine gute Performance zeigten die AlN- und die AlScN- Sensoren dennoch. Die PZT-Sensoren wiesen geringstes SNR auf. Die betragsmäßige Frequenzgangschätzung anhand der Aufnahmen von LFM-Pulsen mit zusätzlicher Mittelung über alle Pings ergab für Sensoren gleicher Art ähnliche Verläufe.
9:40	Adaptives Beamforming als Teil einer klassischen SONAR-Signalverarbeitungskette Sebastian Knabe, Jens Reermann [Abstract] Die meisten SONAR-Signalverarbeitungsketten wie beispielsweise die Breitbanddetektion, die Pulsdetektion und die Schmalbanddetektion basieren auf der Analyse von Zeitbereichssignalen. Diese werden in der Regel zuvor einer Richtungsbildung (engl. beamforming, BF) unterzogen. Die Performance der Signalverarbeitungsketten ist folglich durch die Qualität dieser Vorverarbeitung limitiert. Ein konventioneller Delay-and-Sum BF-Ansatz ist begrenzt im Sinne der Verbesserung des Signal-zu-Rausch-und-Störungsverhältnisses (engl. signal-to-noise-plus-interference ratio, SNIR) oder der Zieltrennungsfähigkeit. Adaptive Richtungsbildung (engl. adaptive beamforming, ABF) hingegen kann eine verbesserte Performance erzielen und ist das Mittel der Wahl für Breitbanddetektionen (BDT). ATLAS ELEKTRONIK GmbH hat einen ABF entworfen, der nicht nur Spektren für die Breitbanddetektion mit einer geringen zeitlichen Auflösung berechnet, sondern ebenfalls entsprechende Zeitbereichssignale bereitstellt. Fokus liegt hierbei auf den Erhalt der vorteilhaften Eigenschaften des ABFs und der Anwendbarkeit von empfindlichen Schmalbandanalysen, wie z.B. Low Frequency Analysis and Recording (LOFAR) oder Detection of Envelope Modulation on Noise (DEMON). In diesem Paper wird die Generierung der Zeitbereichssignale vorgestellt. Die Eigenschaften des Ansatzes werden anhand von Simulationen und Seedaten diskutiert.
10:00	Entwurf und Implementierung einer kognitiven Steuereinheit für ein Echtzeit-MIMO-SONAR-System Bastian Kaulen, Alexej Namenas, Gerhard Schmidt [Abstract] Kognition ist ein weiterer großer Schritt in modernen RADAR- und SONAR-Systemen. Da das Hauptaugenmerk an Veröffentlichungen der letzten Jahre in diesem Gebiet auf RADAR-Systemen lag, ist die Anwendung in SONAR-Systemen noch relativ selten. Außerdem sind viele der Veröffentlichungen rein theoretischer Natur und motivieren lediglich die Kognition in solchen Systemen. Ziel dieser Arbeit ist daher die konkrete Implementierung einer kognitiven Steuereinheit in ein Echtzeit-MIMO-SONAR-System. Zuerst wird der Begriff der Kognition erläutert und anschließend auf die verschiedenen Anforderungen eines modernen SONAR-Systems bezogen. Anschließend wird ein vorhandenes Echtzeit-MIMO-SONAR-System vorgestellt und um eine kognitive Steuereinheit erweitert. Umgesetzt wurde der kognitive Entscheidungsprozess durch eine Steuereinheit, welche die Sendesignalverarbeitung auf die Umwelt anpasst. Basis dieser Anpassung sind Rückschlüsse auf der Basis der empfangenen Signale. Dazu wurden als Eingangsparameter die Position der Ziele, die entfernungsabhängige Richtung und die vorherigen ausgewählten Gebiete gewählt. Diese Informationsquellen werden auf eine einheitliche und vergleichbare Darstellung abstrahiert, anschließend gewichtet und addiert. Anhand dieser Darstellung wird dann eine Entscheidung getroffen, welches Gebiet im nächsten Ping illuminiert werden soll. Als letzten Schritt werden dann die Parameter des SONAR-Systems auf das neue Gebiet angepasst.
10:40	Fluid-Structure-Acoustic Interaction of a simplified Towed Sonar Array System Florian Wachter, Stefan Becker [Abstract] Towed sonar arrays are designed as long thin circular cylinders utilized as underwater sound receivers. These arrays usually have a very large ratio of length to radius, in the order of 10^5. When fluid flows parallel to such a cylindrical geometry an axisymmetrical turbulent boundary layer (ATBL) develops that has a turbulent boundary layer thickness much larger than the cylinder radius. In such flows, curvature effects become significant, leading to changes in the turbulent boundary layer (TBL), especially on mean velocity profiles and turbulent fluctuations, causing higher skin- friction coefficients and different characteristics of wall-pressure fluctuations compared to the planar case (TBL of a flat plate or channel flow). The special features of the ATBL are interesting for sonar array designers because the performance of these devices is usually limited by the noise generated by the turbulent fluctuations around the surface of the array. Therefore, one-way coupled fluid-structure-acoustic interaction computations are carried out for a simplified sonar array geometry. The approach and the first results are presented.
11:00	Nichtlineare Signalverarbeitung für Systeme zur Unterwassertelefonie Tim Owe Wisch, Gerhard Schmidt [Abstract] Sprachkommunikation unter Wasser unter Nutzung von sowohl analogen, digitalen und auch gemischten Verfahren ist noch immer ein spannendes Forschungsfeld. Durch die breite Verfügbarkeit von leistungsfähiger Hardware entsteht die Möglichkeit, sich die Vorteile etablierter Verfahren in Kombination mit neuen, komplexen Algorithmen zu Nutze zu machen. Durch die physikalisch bedingten Begrenzungen unter Wasser und im Hinblick auf die spektrale Effizienz kann bspw. die bekannte Technik der Einseitenbandmodulation ohne Träger verwendet werden. Auf der Sprachsignalseite können in einem solchen System verschiedene Signalanpassungen vorgenommen werden, um die Ansteuerung der analogen Verstärker zu verbessern und die Sendeleistung der Schallwandler optimal auszunutzen. Zudem können verschiedene Limiter, Kompressoren und weitere Verfahren angewendet werden, um die Robustheit des Systems gegenüber Störungen im Wasser und Hardwarebeschränkungen zu verbessern. Zur Evaluation der Auswirkungen der Verfahren auf das Sprachsignal werden subjektive und objektive Tests (STOI-Algorithmus) verwendet.
11:20	Selbsterkennende akustische Unterwasserkommunikation Ivor Nissen [Abstract] Unterwasserkommunikation muss sich auf unterschiedlichste akustische Kanalbedingungen anpassen, da mit Ort und Zeit die Ausbreitungsbedingungen sich in Größenordnungen von Millisekunden und Dezimetern ständig verändern - das sogenannte SONAR-Wetter höchst variabel ist. Der Sender einer Nachricht muss insbesondere maximale Zeit- und Doppler-Spreizung hinreichend gut schätzen und festlegen. Ein pessimistisch zu hoher Schätzwert verschenkt Datenrate, eine optimistisch zu niedriger führt zu Dekodierfehlern beim Empfänger. Im Netzwerk potenziert sich diese Kunst der Verbindungsaufnahme. Aber auch der Empfänger muss wissen, welches Modulationsprofil vom Sender gewählt wurde, um sich anzupassen. Adaptive akustische Unterwasserkommunikation nutzt oftmals kodierte Präambeln, die Mapping-, Kodier- und Modulationsparameter enthalten und der eigentlichen Datenübertragung insbesondere für Synchronisations- und Aufweckzwecke vorangestellt werden. Der Empfänger nutzt dann die Präambeleinstellung, um die empfangende Wellenformung einem Profil korrekt zuordnen und erstgenannte auswerten zu können. Das verlängert nicht nur die eigentliche Nachrichtenübertragung, sondern führt auch zu einer Steigerung der Korrelationsaufwände in kleinen stromsparenden Modems. In diesem Beitrag soll als selbsterkennende Methode das iterative Dekoding vorgestellt werden, unterstützt durch Schätzung der Mappingzustände mittels Clusterung und der Signallänge durch den Energieeintrag. Mit Hilfe der iterativen Dekodierung kann der Empfänger ohne Präambel Modulationsparameter erkennen, indem eine Minimierungsaufgabe mit implizitem Abstiegsfunktional gelöst wird, ähnlich der Blinden Kanalschätzung.
11:40	Study of Probe Signal Properties Influence on Coherence Bandwidth Estimation for Underwater Acoustic Communication Channel Iwona Kochanska, Jan Schmidt, Jacek Marszal [Abstract] A signal transmitted in a shallow underwater acoustics communication channel suffers from time dispersion due to the multipath propagation and the refraction phenomenon. This causes the intersymbol interference, the consequence of which is frequency-selective fading observed in the frequency response of the channel. Coherence bandwidth defines maximal bandwidth, wherein the channel amplitude characteristic remains constant and its phase characteristic is linear. It can be calculated on the basis of the channel impulse response, measured with the use of the correlation method and frequency modulated signals or pseudorandom binary sequences. Probe signals have a narrow, impulse-like autocorrelation function if considered in baseband. However, in the case of passband impulse response measurement, the influence of the probe signal on the estimate of impulse response, and thus on the estimate of coherence bandwidth, is no longer negligible. The paper presents the results of simulations and measurements conducted in an inland reservoir.

Sitzungsleitung:

W. Schmiedt, HMT Rostock M. Kob, Hochschule für Musik Detmold

14:00	Interaktive Akustik-App zur Visualisierung akustischer und strukturdynamischer Effekte an Musikinstrumenten Jonas Schmid, Johannes Schmid, Lennart Moheit, Steffen Marburg [Abstract] Mithilfe interaktiver Akustik-Apps können zahlreiche Phänomene der Akustik und Strukturdynamik einfach und ohne zeitaufwändige Versuchsaufbauten visualisiert und verdeutlicht werden. Dafür bietet der Lehrstuhl für Akustik mobiler Systeme der TU München eine Reihe von frei zugänglichen Simulations-Apps an, die unkompliziert über einen Webbrowser aufrufbar sind. Unter diesen Apps befindet sich auch eine Musikinstrumente-App, mit der sowohl die akustischen als auch die strukturdynamischen Effekte verschiedener Musikinstrumente zuerst berechnet und im Anschluss visualisiert werden können. Die Ergebnisse werden im Hintergrund mittels COMSOL Multiphysics® über die Finite Elemente Methode (FEM) auf einem Server berechnet und anschließend im Webbrowser dargestellt. Hier hat der Nutzer die Möglichkeit, zahlreiche Einstellungen wie beispielsweise die Geometrie oder andere Berechnungsparameter interaktiv zu verändern. Die Ergebnisse können dann direkt ausgewertet und über verschiedene Darstellungsmöglichkeiten veranschaulicht werden. Dies bietet dem Nutzer eine sehr gute Möglichkeit, sich die beim Spielen eines Musikinstruments ablaufenden physikalischen Effekte zu verdeutlichen. In diesem Beitrag wird zuerst kurz das Konzept des App-Servers vorgestellt und anschließend die Funktionen und Möglichkeiten der Musikinstrumente-App genauer demonstriert und erläutert.
14:20	Substituting Traditional Piano Soundboard by Synthetic Layered Material Without Ribs Dora Jenei-Kulcsar, Péter Fiala [Abstract] Mechanical and acoustical modelling of the piano is of great interest over hundred years since the diversity of elements from strike to sound radiation. Besides the hammer action and strings, soundboards models have met the most research interest in the corresponding literature. The geometry and material properties affect the sound quality by inter-string coupling and sound radiation Traditional piano soundboards are complex structures where the main solid wood resonator is stiffened and slightly bowed with ribs on the bottom, while bridges are installed on the upper side. Since manufactured materials getting on importance in the recent years, piano manufacturers are also experimenting with new materials. In our work we discuss the possibilities of fine tuning mechanical and layering properties of a synthetic material to reproduce the modal characteristics of a traditional wood soundboard as close as possible. The composite soundboard installation is similar to projection tuned layering: ribs are not installed. Because of the stochastic parameters through variation of fibre orientation and thickness both in wood and in composite resonators, our model deals with uncertainty.
14:40	Experimentelle und numerische Untersuchung des Einflusses realistischer Randbedingungen auf Saitenschwingungen Alexander Brauchler, Pascal Ziegler, Peter Eberhard [Abstract] In diesem Beitrag wird die transiente Schwingung einer unter realistischen Bedingungen angeregten Gitarrensaite experimentell und numerisch in beiden transversalen Polarisationen untersucht. Die frequenzabhängige Dämpfung und geeignete Anfangsbedinungen für die numerische Simulation werden im Experiment identifiziert. Ein besonderes Augenmerk wird auf die äußerst realistische Modellierung der Randbedingungen an Steg und Sattel der Gitarre und deren Einfluss auf die Schwingung der Saite gelegt. Zu diesem Zweck wird ein experimenteller Aufbau vorgestellt, der aus einer einzelnen, über zwei Sättel gespannten Saite, einem automatisierten Anregemechanismus und zwei Laser-Doppler-Vibrometern besteht. Mit dem Anregemechanismus wird die Saite reproduzierbar mit einer realistischen Zupfbewegung angeregt. Zwei Laser-Doppler-Vibrometer werden dazu verwendet, die Schwingung der Saite in der horizontalen und vertikalen Polarisation zu messen. Die reproduzierbare Anregung macht es möglich die Schwingung an mehreren Stellen zu messen und somit Anfangsbedingungen, die aus Auslenkung und Geschwindigkeit bestehen, für die gesamte Saite zu identifizieren. Ein nichtlineares Finite Elemente Modell der Saite wird vorgestellt, das mit identifizierter Dämpfung und Anfangsbedingungen aus dem Experiment die transiente Schwingung der Saite sehr gut approximiert. Des Weiteren werden kleine Frequenzunterschiede und die Verkopplung zwischen der horizontalen und der vertikalen Polarisation der Schwingung untersucht. Sie können auf einen Einfluss des Sattels auf die Saitendynamik zurückgeführt werden.
15:00	Flamenco Guitar Sound - Documenting the Heritage Robert Mores [Abstract] The Flamenco guitar has its roots in the accompaniment of singing and dancing, with a dominant focus on fast and percussive sound. Since the days of Paco de Lucia, the Flamenco guitar has also developed sound features for solo performance, such as sustain, or fullness. The documentation project seeks to capture the acoustics of Flamenco guitars over the last 50 years, deriving robust features for classifications and trend analyses. Along diverse temporal and spectral features the Flamenco guitar is benchmarked against the classical Spanish guitar, and its acoustical development is documented.
15:20	Sind Lauten akustisch gesehen Gitarren? Gunter Ziegenhals [Abstract] Nach Curt Sachs fallen Gitarren und Lauten unter die Lauteninstrumente. Das ist zunächst im Sinne der Fragestellung nicht weiter tragisch, da bei Sachs auch die Streichinstrumente hier eigeordnet sind. Im englischen nennt man die Hersteller von Gitarren und Lauten luthiers, bezieht sie also eher auf die Laute. Lauten haben sehr vielfältige Erscheinungsformen. Eine wichtige Gemeinsamkeit ist die Befestigung der Saiten auf der Decke an einem Querriegel (dem Steg). Die Decke ist tropfenförmig geschwungen und der Korpus ist bauchig aus Spänen zusammengesetzt. Die Gitarre weist in ihrer Grundkonstruktion auch den Querriegel auf, jedoch ist der Korpus ein Kasten mit Seitenflächen, den Zargen, und einer den Streichinstrumenten ähnlichen Form mit Taille. Gitarre und Laute besitzen Resonanzplatten als Decken mit vergleichbarer Größe und ebenso vergleichbare Hohlraumresonatoren auf. Ob die Lautenmuschel und der Gitarrenkorpus (Boden und Zarge) ähnliche Schwingungs- und Abstrahleigenschaften aufweisen ist zunächst eher fraglich. Der Beitrag diskutiert die Problematik anhand von Untersuchungen an einer Stichprobe von 12 Renaissance-Lauten (8-chörig in G). Als Vergleichsobjekte dienen Instrumente einer Stichprobe von 14 spanischen Gitarren. Die Hauptuntersuchungsmethodik besteht in der Aufnahme und Bewertung der Frequenzkurve. Zusätzlich gehen Musikerbeurteilungen beider Stichproben ein.
15:40	Jazz-Glocke: Sound Design, Strukturoptimierung und Guss Magdalena Scholz, Felix Thomann, Lennart Moheit, Thomas Greß, Wolfram Volk, Steffen Marburg [Abstract] Sound Design wird mit der Entwicklung neuartiger Produkte und Technologien ohne gesellschaftlich gefestigten und akzeptierten Klangcharakter zunehmend wichtiger. Als Beispiel dafür wird häufig die Umstellung von Verbrennungs- auf Elektromotoren, die damit einhergehende Gestaltungsfreiheit und die wiederum einschränkende Nutzergewohnheit besprochen. Sound Design kann in Zukunft noch verstärkt dazu beitragen, Produkte hinsichtlich der Erwartungshaltung der Kunden zu optimieren oder innovative Sounds zu kreieren, die mit Gewohnheiten brechen. Unzulässige Modellannahmen und Abweichungen zwischen dem Modell und dem fertigen Produkt etwa durch Fertigungsungenauigkeiten führen zur Veränderung des gestalteten Klangs. Der Prozess von Sound Design über die Erstellung eines Modells, dessen entsprechenden Auslegung, bis hin zur Produktion und Evaluation des fertigen Produkts wird am Beispiel einer Glocke komplett durchlaufen. Als Ziel-Design wird ein Klang mit Jazz-typischen Eigenschaften ausgewählt, der mit der Erwartungshaltung an den Klang einer Glocke brechen soll. Das Modell der Glocke wird auf den Zielklang hin optimiert und hinsichtlich des Gusses simulativ ausgelegt. In additiv gefertigten Sandformen werden vier Glocken, zwei im steigenden und zwei im fallenden Schwerkraftgießverfahren, gegossen. Diese werden akustisch und geometrisch vermessen und sowohl miteinander, als auch mit dem Modell verglichen. Bei allen vier Glocken werden starke Abweichungen festgestellt, was unterstreicht, wie sensitiv die Akustik auf Modell- und Fertigungsungenauigkeiten reagiert.
16:40	A rhythmic synchronization service for music performances over distributed networks Robert Hupke, Lukas Beyer, Marcel Nophut, Stephan Preihs, Jürgen Peissig [Abstract] Im Rahmen des Verbundprojektes ”Live Interactive PMSE Services” (LIPS) werden am Institut für Kommunikationstechnik (IKT) neuartige interaktive Konzepte zur immersiven, audiovisuellen Verknüpfung von Live-Events an unterschiedlichen Orten untersucht. Um das Zusammenspiel von Musikern an entfernten Orten zu gewährleisten, werden am IKT unter anderem geeignete technologische Hilfestellungen zur musikalischen Spielsynchronisation entwickelt und analysiert. Eine sogenannte Networked Music Performance (NMP) basiert auf einer Audio-Datenübertragung über IP-basierte Netze und weist in der Regel immer eine gewisse Latenz, Latenzschwankungen, eine begrenzte Bandbreite sowie Paketverluste auf. Eine der größten Herausforderungen beim gemeinsamen Musizieren über verteilte Netzwerke stellt dabei die Latenz dar. Während eine große Übertragungslatenz zur sukzessiven Verlangsamung des gemeinsamen Spieltempos führt, entsteht durch eine zu geringe Latenz eine Beschleunigung des gemeinsamen Spieltempos. Im vorliegenden Beitrag werden bestehende technologische Hilfestellungen zur Spielsynchronisation in Bezug auf ihre Anwendbarkeit für unterschiedliche Anwendungsszenarien bewertet. Hierbei liegt der Fokus auf der Analyse der maximal möglichen Abweichungen der technischen Parameter sowie auf der Implementierung und Analyse einer beabsichtigten Spieltempoveränderung während des gemeinsamen Musizierens an unterschiedlichen Orten. Die im Rahmen des Projektes entstandene technologische Synchronisationshilfe wird vorgestellt und erste Ergebnisse der Evaluation werden präsentiert. Ein Ausblick auf das weitere Vorgehen der Untersuchungen durch Probandenversuche wird gegeben.

Organisation:

M. Kob, Hochschule für Musik Detmold F. Zotter, Kunstuniversität Graz, Inst. f. Elektronische Musik u. Akustik

16:00

Untersuchung der Richtungsabhängigkeit der Klangfarbe des Fagotts im Anwendungskontext der Musikübertragung Winfried Hyronimus, Timo Grothe [Abstract] Das Fagott weist wie die meisten Holzblasinstrumente eine tonhöhenabhängige Richtcharakteristik auf. Ein Tonmeister steht oft vor der Herausforderung, mit nur einem einzigen, nah am Instrument positionierten Mikrofon ein ausgewogenes Klangbild zu erreichen. Um die Richtungsabhängigkeit der Klangfarbe systematisch zu untersuchen wurde ein horizontal positioniertes 24-kanaliges Ringmikrofonarray eingesetzt. Damit wurden Musikaufnahmen in einem reflexionsarmen Raum und im Konzertsaal der HfM Detmold realisiert und mit Methoden der Signalverarbeitung und in Hörversuchen analysiert. Als Referenzklang für eine Ähnlichkeitsbewertung dienten synthetisch generierte Vokalklänge. Weiterhin wurden die in der Praxis für ein Solo-Fagott präferierten Stützmikrofonpositionen durch eine Umfrage im ”Verband Deutscher Tonmeister” (VDT) ermittelt und eine mehrkanalige Musikaufnahme mit kalibrierten Studiomikrofonen im Detmolder Konzerthaus durchgeführt. Im zweiteiligen Hörversuch gruppierten Testpersonen aus den Aufnahmen gewonnene Stimuli nach vorgegebenen Kriterien und gaben verbale Klangbeschreibungen dazu ab. Es zeigte sich, dass die Unterschiede zwischen den Mikrofonpositionen sehr viel deutlicher wahrgenommen wurden als die Unterschiede zwischen Fagotten verschiedener Hersteller. Ebenso zeigte sich im Blindtest unter Tonmeisterstudenten eine eindeutige Präferenz für eine Mikrofonposition hinsichtlich ihrer Eignung für die Musikproduktion. Der Abgleich mit Vokalklängen erwies sich als interessantes Hilfsmittel für Untersuchungen der Fagott-Klangfarbe.

16:02

Physical Modeling of Vibrating Plates Maximilian Schäfer, Manuel Werner, Rudolf Rabenstein [Abstract] Die Modellierung von Plattengleichungen der Elastizitätstheorie ist von großem Interesse für die Klangsynthese von Musikinstrumenten. Ein möglichst genaues Modell bietet die Grundlage für die Beschreibung von Xylophonen, Glockenspielen oder Hallplatten. Hierbei erfordert die Herleitung eines Modells eine physikalisch korrekte Beschreibung des Schwingungsverhaltens und eine geeignete numerische Modellierungsmethode. Das dynamische Schwingungsverhalten von Platten kann durch die zeitliche und örtliche Veränderung physikalischer Größen wie Auslenkung, Moment und Beschleunigung beschrieben werden. Systeme dieser Art werden durch partielle Differentialgleichungen beschrieben und im Sinne der Systemtheorie als dynamische mehrdimensionale Systeme betrachtet. Für die numerische Modellierung wird die Funktionaltransformationsmethode (FTM) verwendet. Die Methode basiert auf der Entwicklung eines örtlichen Differentialoperators in einen Satz geeigneter bi-orthogonaler Eigenfunktionen, deren Eigenwerte die einzelnen Schwingungsmoden der Platte darstellen. Das Ergebnis ist ein analytisches Simulationsmodell für die schwingende Platte. Es kann verwendet werden um einen echtzeitfähigen Algorithmus zur Klangsynthese herzuleiten. Eine Formulierung der Lösung in einer mehrdimensionalen Zustandsraumdarstellung erlaubt die Veränderung des Randverhaltens durch Rückkopplungsstrukturen aus der Regelungstechnik. Der Beitrag erklärt die mathematischen Grundlagen, beschreibt den Simulationsalgorithmus und erläutert das Ergebnis durch Klangbeispiele.

Organisation:

Z. Gharibi, ForWind, Institute of Physics, University of Oldenburg B. Stoevesandt, Fraunhofer-Institut IWES Nordwest T. Lutz, Universität Stuttgart, Inst. f. Aerodynamik u. Gasdynamik F.-H. Wurm, Universität Rostock, Lehrstuhl Strömungsmaschinen

14:00	On Wind Turbine Noisescape Reproduction for Perceptual Evaluation Jakob Bergner, Stephan Preihs, Jürgen Peissig [Abstract] Sound field recordings and subsequent reproduction became more popular recently due to the availability of high quality microphone arrays and spatial audio reproduction technologies. Beside artistic applications and the creation of virtual acoustic environments, these developments also provide the ability to carry natural soundscapes from their original location to any appropriate reproduction laboratory. A possible application is the qualitative evaluation of noisy environments within perceptive studies where subjects are exposed to differing and different recorded or synthesized noisy soundscapes with the task of qualitative rating of relevant psychoacoustic categories as disturbance, annoyance, pleasantness and others. To retrieve valid findings it is mandatory that the reproduced sound in the lab is sufficiently accurate compared to the original soundscape or at least that the factors in question are not impaired by the production chain, i.e. preserving ecological validity. This work discusses technical requirements, issues and approaches of higher-order ambisonics recordings and reproduction of wind turbine noisescapes for perceptual studies. It includes practical investigations on the recording position, the microphone arrays in use, reduction of background and artifact sounds, binaural and ambisonics post-processing and the reproduction room itself. This work represents a contribution to the interdisciplinary research project WEA-Akzeptanz.
14:20	Inflow Noise: Prediction and analysis of the relevance for a multi-megawatt turbine Cordula Hornung, Christoph Scheit, Nils Noffke, Andree Altmikus, Thorsten Lutz, Ewald Krämer [Abstract] In October 2018, the WHO published new noise guidelines for Europe. They specify a threshold for wind turbine noise which is considered harmless to health. With 45 dB LDEN, the A-weighted mean over 24 hours with penalties for evening and night, it is even below the threshold for road or rail traffic noise. This illustrates once again the relevance of reliable noise prediction in the design process of new wind turbines. Within the audible range, two main sources contribute to their emitted spectrum. Depending on observer position and flow situation, either the turbulent trailing edge noise or the noise from interaction with turbulent structures in the wind (Inflow Noise) determines the overall level. At the Institute for Aerodynamics and Gas Dynamics (University of Stuttgart) the code IAGNoise+ was developed, making it possible to predict both noise sources at rotors. In this research, the predicted inflow noise of a turbine is first compared with field measurements conducted by Enercon. The turbulence intensity of the inflow is obtained from data of a wind met-mast. Subsequently, IAGNoise+ is used to compare the contributions of inflow and trailing edge noise at different observer positions in order to assess the relevance of the noise types.
14:40	Analyzing the Sound Propagation of Wind Turbines Based on Measured Acoustical and Meteorological Parameters Susanne Martens, Tobias Bohne, Raimund Rolfes [Abstract] Due to the current discussions regarding wind turbine noise, the sound propagation of wind turbines is an ongoing research topic. To fully understand the complex physical phenomena affecting sound propagation, measurements under real field conditions are necessary. Hence, an experimental campaign was carried out in 2017, lasting seven weeks as part of the research project ”WEA-Akzeptanz”. In the campaign, three sound level meters were placed at various distances to a wind turbine to measure directivity and horizontal sound propagation characteristics. Sound pressure levels, 1/3-octave bands and audio were recorded at each measurement point. A standard 90 mm windscreen as well as a 220 mm secondary windscreen were used to reduce the wind-induced noise during measurements. Extensive meteorological measurements were conducted simultaneously monitoring the meteorological parameters during the campaign. Several devices including i.e. 3D sonic anemometers were installed on a 10m-meteorological mast. Moreover, a sodar was used to measure the vertical wind-profile up to 180 m at specific days. In this contribution, the setup of the measurement campaign will be shown in detail. Additionally, the first results regarding the dependence of acoustical, meteorological and wind turbine parameters will be discussed.
15:00	Ansätze zur binauralen Erweiterung einer Algorithmik zur lästigkeitsbezogenen Analyse und Synthese der Schallemissionen von Windenergieanlagen Stephan Preihs, Jakob Bergner, Jürgen Peissig [Abstract] Im Zuge des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projektes WEA-Akzeptanz werden in einer Kooperation verschiedener Institute der Leibniz Universität Hannover interdisziplinäre Ansätze zur Analyse und Modellierung der meteorologieabhängigen Ausbreitung akustischer Emissionen von Windenergieanlagen untersucht. Am Ende dieser Modellkette steht eine am Institut für Kommunikationstechnik zu entwickelnde objektivierte Abschätzung der Lästigkeit von akustischen Immissionen. Hierbei soll auch der Frage nachgegangen werden, inwiefern Effekte der binauralen Wahrnehmung einen Einfluss auf die empfundene Lästigkeit haben. Im Rahmen der Untersuchungen wurde daher in einem ersten Schritt ein bestehendes monaurales Signalverarbeitungsmodell analysiert und implementiert sowie um ein Modul zur Erfassung binauraler Wahrnehmungseigenschaften erweitert. Hierbei soll auf Basis einer in Oktavbändern erfolgenden blockbasierten Ermittlung interauraler Zeit- und Pegeldifferenzen sowie einer nachgeschalteten Korrelationsanalyse eine Aussage darüber gewonnen werden, zu welchem Grad periodische räumliche Fluktuationen im Schallsignal vorliegen, die einen Einfluss auf die wahrgenommene Lästigkeit haben könnten. In diesem Beitrag wird das Projekt einschließlich der durchgeführten Messkampagnen vorgestellt, das Modell zur Signalanalyse beschrieben und die verwendete Methodik zur Erweiterung für die Erfassungen binauraler Signaleigenschaften präsentiert. Es werden erste Ergebnisse der Analysen von, im Rahmen des Projektes entstandenen, binauralen Beispielaufnahmen gezeigt und ein Ausblick auf das weitere Vorgehen zur Abschätzung der globalen Lästigkeit gegeben.
15:20	Eine Methode zur schnellen Fanlärmberechnung basierend auf einem aerodynamischen Mehrschnittverfahren Robert Meier Zu Ummeln, Antoine Moreau [Abstract] Um in der Vorauslegung eines Flugzeugtriebwerks die Akustik berücksichtigen zu können, ist es aufgrund der kurzen Entwicklungszyklen notwendig, schnelle Lärmvorhersagen machen zu können. Hierzu bietet sich beispielsweise eine analytische Berechnung der Schallquellen im Frequenzbereich an. Die Grundlage dafür bildet die Strömungsberechnung am Fan. In dem Fanakustik-Vorhersage-Tool PropNoise ist es unter anderem möglich, diese Berechnungen über einen einfachen Mittelschnittansatz durchzuführen. Dieser Ansatz unterliegt naturgemäß gewissen Einschränkungen, ist aber in der Lage, gute qualitative Abschätzungen für das Strömungsfeld zu liefern. Alternativ existiert die Möglichkeit, das Strömungsfeld aus einer 3D-RANS Berechnung zu extrahieren, was die Genauigkeit der Ergebnisse verbessert, aber auch die Laufzeit erhöht. Eine weitere schnelle und hinreichend präzise Methode bietet die Berechnung des Strömungsfelds mithilfe eines Mehrschnittansatzes (sogenannte Throughflow-Solver), die insbesondere in der Vorauslegung weit verbreitet ist. Die radiale Verteilung der Strömungsgrößen wird über eine radiale Kraft- und Impuls-Gleichgewichts-Beziehung bestimmt. Durch die Erweiterung mit weiteren Modellen können unter anderem Kanalwandeffekte, wie Wandgrenzschichten und Blattspitzenwirbel, berücksichtigt werden. In diesem Paper wird eine erste Anwendung des neuen Ansatzes gezeigt, wobei die neue Methode dazu genutzt wird, die Lärmemission eines modernen Fans mit hohem Nebenstromverhältnis abzuschätzen und die Ergebnisse mit den anderen beiden Methoden zur Bestimmung des Strömungsfelds gegenüberzustellen und auszuwerten.

15:40	Krylov-Based Model Order Reduction in Vibroacoustics Harikrishnan K. Sreekumar, Rupert Ullmann, Stefan Sicklinger, Sabine C. Langer [Abstract] Vibroacoustic simulations at an early stage of product development are crucial in anticipating a model’s behavior in its real application. Structure-borne vibration problems can be numerically modeled with Finite Element Methods (FEM). However, the complexity of models in practical applications often leads to large dimensions of linear equations that demands huge computational efforts for solving. Therefore, it is advisable to perform a reduction in model order by using model order reduction techniques, thereby yielding faster computations. However, conventional reduction techniques like the CMS method faces challenges in reducing a model in the presence of localized damping. Therefore, the contribution investigates another technique of efficient Krylov-based Model Order Reduction (KMOR) for accurately reducing the models, which are subjected to structure-borne vibration and high-localized damping. In addition, one suitable way to approach coupled system response of complex model assemblies is by evaluating the transfer functions of each FE model representing a single substructure using KMOR techniques and coupling them within a Frequency Based Substructuring (FBS) framework. The procedure thereby yields flexibility and faster computations without compromising on accuracy. Consequently, the vibration energy flowing through the structure is evaluated and compared with other conventional methods.
15:42	Numerische Analyse der Schallabstrahlung eines Ultraschallwandlers für die Auswahl geeigneter Schwingungsmoden in einem Optimierungsprozess Simone Preuss, Johannes Henneberg, André Gerlach, Steffen Marburg [Abstract] Schallwandler mit resonantem Betriebspunkt im Ultraschallbereich werden heutzutage in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt. Neben der Medizin- und Automatisierungstechnik finden Ultraschallsensoren auch Anwendung bei Fahrerassistenzsystemen. Derartige Sensoren werden durch ihre Arbeitsfrequenz und die zugehörige Betriebsschwingungsform charakterisiert. Bei Betrieb des Sensors wird die gewünschte Betriebsschwingungsform angeregt und so das an den Anwendungsfall angepasste Schallfeld erzeugt. Bei der Sensorentwicklung ist demzufolge ein sorgfältiger Entwurf der strukturdynamischen Eigenschaften und die nachfolgende Beurteilung der zugeordneten Schallabstrahlung erforderlich. Dieses Poster präsentiert ein numerisches Verfahren zur Untersuchung und gezielten Auswahl der Betriebsmoden. Im Rahmen einer Parameterstudie werden hierbei verschiedene Betriebsschwingungsformen eines vereinfachten Systemmodells hinsichtlich ihrer Abstrahlcharakteristik untersucht. Besondere Aufmerksamkeit gilt der Ausbildung von Einbrüchen oder Nebenkeulen als bedeutende Störfaktoren bei der Schallabstrahlung. Für die Berechnung der Schallabstrahlung im Ultraschallbereich wird das Rayleigh-Integral verwendet. Dieses Berechnungsmodell bietet neben einer deutlichen Rechenzeiteinsparung gegenüber der klassischen Luftschall-Körperschall-Simulation den Vorteil, durch Variation der Bezugsgeometrie genannte Störeinflüsse näher untersuchen zu können. Weiterführend wird zur Identifikation der gewünschten Mode das Modal-Assurance-Criterion hinzugezogen. Hierbei wird die dominante Mode für den Betriebsfall mit einer Soll-Eigenschwingungsform verglichen. Abschließend werden die Vorteile der Rayleigh-Berechnung und MAC-Wert-Analyse hinsichtlich einer Automatisierung der numerischen Sensorentwicklung herausgearbeitet. Es wird beispielhaft ein Workflow für die automatisierte strukturdynamische und akustische Auslegung eines Ultraschallsensors präsentiert.
15:44	Performante Simulation der Schallabstrahlung von Elektromotoren mittels Modellordnungsreduktion Martin Eser, Lennart Moheit, Marold Moosrainer, Steffen Marburg [Abstract] Der Betrieb von Elektromotoren kann unter bestimmten Betriebsbedingungen zu einer hohen Geräuschabstrahlung führen, wenn die internen elektromagnetischen Kräfte eine Eigenschwingung des Statorpakets anregen. Diese kritischen Betriebspunkte können mit Hilfe eines Campbell-Diagramms identifiziert werden. Die Erzeugung eines solchen Diagramms auf Basis numerischer Analysen ist rechenintensiv, insbesondere wenn der Motor über den Bereich tiefer Frequenzen hinaus analysiert wird. Modellordnungsreduktionsverfahren werden an dieser Stelle eingesetzt, um den Rechenaufwand zu reduzieren. Die Analyse des betrachteten Elektromotors ist in drei schwach gekoppelte Finite Elemente Simulationen aufgeteilt: Eine elektromagnetische, eine strukturdynamische und eine abschließende akustische Analyse, wobei sich diese Arbeit auf die Reduktion der Luftschallsimulation konzentriert. Auf Basis der Moment-matching-methode mit Krylov-Unterräumen wird ein neues Reduktionsverfahren entwickelt, welches mehrere Eingangs- und mehrere Ausgangsgrößen berücksichtigt. Die Oberflächengeschwindigkeitsmoden des Motorgehäuses werden hierbei als separate Eingangslastmuster für das Reduktionsverfahren verwendet. Für die Berechnung der Krylov-Unterräume wird ein strukturerhaltender Arnoldi-Algorithmus zweiter Ordnung verwendet. Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht die direkte Berechnung der abgestrahlten Schallleistung für alle Frequenzpunkte innerhalb eines betrachteten Frequenzbandes und ermöglicht eine zeiteffiziente Bewertung der abgestrahlten Schallleistung des Elektromotors.

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J. Delfs, DLR AS-TEA

16:40	Anwendung des Greedy-Verfahrens zur Lösung der akustischen Helmholtzgleichung in einem breiten Frequenzbereich Christopher Jelich, Suhaib Koji Baydoun, Steffen Marburg [Abstract] In ingenieurtechnischen Anwendungen ist oftmals das akustische Verhalten von Strukturen über einen breiten Frequenzbereich von Interesse. Im linearen Fall muss hierfür die Helmholtzgleichung in vordefinierten Frequenzabständen gelöst werden. Unter Verwendung der Randelementmethode zur räumlichen Diskretisierung führt dies zu einer Sequenz von linearen Gleichungssystemen. Diese zu Lösen impliziert einen relativ hohen Rechenaufwand, so dass in den letzten Jahren viele Bemühungen hin zu einfacheren Berechnungsverfahren angestrengt wurden. In dieser Arbeit wird ein Ansatz vorgestellt, bei dem die Lösung in einem bestimmten Frequenzbereich als Linearkombination von einigen wenigen Lösungen an diskreten Frequenzen approximiert wird. Diese Lösungen an den einzelnen Stützstellen bilden die sogenannte reduzierte Basis, welche iterativ erweitert wird. In jedem Schritt des Verfahrens wird das frequenzabhängige lineare Gleichungssystem für die Frequenz gelöst, für die die derzeitige Approximation den größten Fehler aufweist. Hierbei wird ein Least Squares Löser zur Approximation zwischen den Stützstellen sowie zur Bestimmung des a posteriori Fehlers verwendet. Zugleich findet für die Berechnung der Lösungen an den einzelnen Stützstellen ein iteratives Verfahren Anwendung. Durch die Darstellung der Systemmatrizen als H2-Matrizen wird der Speicherbedarf und die Komplexität der Matrix-Vektor Produkte reduziert. Die Effizienz des vorgestellten Verfahrens wird anhand von akustischen Innen- und Außenraumproblemen demonstriert.
17:00	Spektral-stochastische Infinite-Elemente-Methode in der Vibroakustik Felix Kronowetter, Lennart Moheit, Kheirollah Sepahvand, Steffen Marburg [Abstract] Im ingenieurtechnischen Bereich der Akustik benötigen numerische Untersuchungen von Außenraumproblemen eine spezielle Behandlung der Randbedingungen des zugrunde liegenden Randwertproblems. Grundlegend hat sich in den letzten Jahrzehnten die Methode der finiten Elemente (FEM) als ein für die Industrie taugliches Verfahren etabliert. Neben absorbierenden Rändern und sogenannten perfekt absorbierende Schichten (PML) stellt die Methode der infiniten Elemente (IFEM) ein Verfahren zur Verfügung, um den Effekt der Schallabstrahlung ins Unendliche, d. h. ins Fernfeld, auf den Rand des zu begrenzenden Berechnungsgebietes zu applizieren. Ein weiterer, über die letzten Jahre immer bedeutend werdender Aspekt besteht darin, Unsicherheiten in der Simulationstechnik zu betrachten. In der vorliegenden Arbeit wird ein neu implementierter Code basierend auf der Finite- und Infinite-Elemente-Methode vorgestellt und die Genauigkeit in Bezug auf die analytische Lösung einer abstrahlenden Monopolquelle in Voll- und Halbraum validiert. Durch die Erweiterung der Methode hinsichtlich zufällig verteilter, spektral zerlegter Eingangsvariablen entsteht die sogenannte spektralstochastische Infinite-Elemente-Methode. Ein Cabriolet mit einem geöffneten Dach dient als anschauliches Beispiel, wobei die Vibration der Frontscheibe und die Admittanz der Sitzpolster als unsicher betrachtet werden. Die Übertragungsfunktion zwischen Frontscheibe und Fahrerohr steht hier im Mittelpunkt der Untersuchungen. Den Abschluss bildet der Vergleich der vorgestellten Methode mit der Monte Carlo Methode.
17:20	Anwendung der energiebasierten Finite-Elemente-Methode in der Fahrzeugakustik Henning Lohmann, Olgierd Zaleski, Otto von Estorff [Abstract] Energiebasierte Methoden ermöglichen es, akustische Vorgänge im hochfrequenten Bereich simulativ abzubilden. Dabei werden die Schwingungen von Strukturen und Fluiden auf die physikalische Größe der Energiedichte reduziert. Für Grundelemente wie Platten, Balken und akustische Kavitäten wird die Grundgleichung, welche die Energieausbreitung für diese Fälle beschreibt, gelöst. An Stoßstellen werden Koppelelemente eingefügt um die Transmission der Schwingungsenergie zu beschreiben. Für hohe Frequenzen ist es derzeit mit der klassischen Finite-Elemente-Methode nicht möglich, Berechnungen durchzuführen, daher wird an dieser Stelle häufig auf die Statistische Energie Analyse (SEA) zurückgegriffen. Bei dieser erhält man für ein Strukturelement, zum Beispiel für eine Platte, einen einzelnen Wert für die Energiedichte. Bei der EFEM wird ein Strukturelement weiter diskretisiert, so dass eine Verteilung der Energiedichte innerhalb des Elements berücksichtigt werden kann. Damit lassen sich die Ergebnisse genauer darstellen. In diesem Beitrag werden Anwendungsmöglichkeiten der energiebasierten Finite-Elemente-Methode (EFEM) im Automobilbereich vorgestellt.
17:40	Numerische Untersuchung der Vorflügel-Schallabstrahlung mit Hilfe eines aktiven Backscatter Modells in VLES Dirk Heitmann, Roland Ewert [Abstract] In dieser Arbeit wird die Schallabstrahlung eines 3-Element Hochauftriebsflügels behandelt. Ein hybrider Ansatz basierend auf RANS und CAA mit stochastischen Quellen wurde hierzu angewandt. Dabei wurde aktives backscattering realisiert um die turbulente Produktion von nicht aufgelösten Skalen sowie deren Interaktion mit aufgelösten Skalen zu berücksichtigen. Diese Berücksichtigung zielt darauf ab, mehr physikalische Effekte abzubilden als es mit einem rein dissipativen Subfiltermodell möglich ist. Dies könnte eine Reduzierung der notwendigen Gitterauflösung bei Grobstruktursimulationen ermöglichen. Mit diesem Verfahren wurde die Schallabstrahlung eines F16 Flügels mit ausgefahrenen Hochauftriebseinrichtungen berechnet. Die Schallabstrahlung beinhaltet breitbandigen Lärm sowie diskrete Töne. Die Strömungstopologie im Bereich des Vorflügels wird diskutiert und der Zusammenhang zur tonalen Lärmkomponente aufgezeigt. Die Simulationen ermöglichen akkurate Vorhersagen der Strömungseffekte sowie der breitbandigen und tonalen Akkustik.

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R. Ewert, DLR

8:40	Sensitivitäten in der Vibroakustik gerippter Strukturen infolge Unschärfe aufgesetzter Feder-Dämpfer-Massen Johannes Seidel, Stephan Lippert, Otto von Estorff [Abstract] Bereits geringe Fertigungstoleranzen sowie Varianzen in Materialparametern können in der Akustik vibrierender Systeme signifikante Auswirkungen auf Moden und deren Intensität haben. So kann es unbeabsichtigt zur Verschiebung von Eigenmoden in Richtung dominanter Erregerfrequenzen kommen, was in der Fahrzeugakustik - hier im Speziellen im Flugzeuginnenraum - infolge zunehmender Schwingungsamplituden unmittelbar zur Beeinträchtigung des Komforts führt. Der Fokus des gegenwärtigen Beitrags liegt auf nicht-strukturellen Massen im Flugzeugbau, den sogenannten Sekundärmassen, die über Feder-Dämpfer-Systeme an der Primärstruktur befestigt sind und einen nicht zu vernachlässigenden Anteil an der Gesamtmasse eines Flugzeugrumpfs ausmachen. Am Beispiel des vereinfachten Modells eines Seitenwandpaneels wird der Einfluss ebendieser Sekundärmassen auf das vibroakustische Verhalten des Gesamtsystems unter Berücksichtigung von Parameterunsicherheiten in den Verbindungselementen untersucht. Die Fuzzy Arithmetik bietet hier ein geeignetes Framework zur Beschreibung von Unschärfe in den Parametern, der strukturierten Erzeugung von Kombinationsmatrizen und einer abschließenden Auswertung der Ergebnisse hinsichtlich des Einflusses jedes Parameters auf die untersuchte Zielgröße und der dazugehörigen Sensitivitäten. Zur Beurteilung der Schwingungen des Paneels infolge von Unschärfe in den Verbindungselementen werden Frequenzantwortanalysen im Frequenzbereich der zu erwartenden Anregung durch Triebwerkslärm durchgeführt.
9:00	Greensche Funktion für einen horizontal geschichteten anisotropen Boden Holger Waubke, Wolfgang Kreuzer, Tomasz Hrycak, Sebastian Schmutzhard [Abstract] Die Greensche Funktion für einen anisotropen horizontal geschichteten Halbraum kann im Wellenzahl-Frequenz-Raum bestimmt werden, wobei nur die vertikale Koordinate im Originalraum verbleibt. Für eine Simulation in 2.5 D wird eine numerische Rücktransformation über eine der beiden horizontalen Koordinaten des geschichteten Halbraums benötigt. Dies kann mittels der numerischen inversen Fourier Integraltransformation geschehen. Dies ist jedoch problematisch, da die Greensche Funktion Singularitäten aufweist. Für die Randelemente Methode in 2.5D können die linienförmigen Randintegrale in den Fourier Raum transformiert werden und dort werden Randintegrale analytisch gelöst. Es verbleibt eine numerische inverse Fourier Transformation. Die Amplitude des Spektrums wird durch den Filter der sich aus den Randintegralen ergibt mit zunehmender Wellenzahl stärker abgeschwächt. Dies erleichtert die numerische Behandlung erheblich. Für eine effiziente Transformation wird eine Demodulation mit der Filon Methode zusammen mit einem adaptiven Verfahren verwendet.
9:20	Beurteilung der Auswirkung der atmosphärischen Turbulenz auf die Schallausbreitung auf Grundlage einer Parameterstudie Jasmin Hörmeyer, Tobias Bohne, Raimund Rolfes [Abstract] Im Rahmen des Projektes ”WEA-Akzeptanz: Von der Schallquelle zur psychoakustischen Bewertung” wird ein numerisches Schallausbreitungsmodell entwickelt, welches die komplexen atmosphärischen Umgebungsbedingungen berücksichtigt. Eine geeignete numerische Methode für ein atmosphärisches Schallausbreitungsmodell ist die auf der Helmholtz-Gleichung basierende CNPE- (Crank Nicolson Parabolic Equation) Methode. Eine Umgebungsbedingung mit maßgeblichem Einfluss auf die Schallausbreitung in der Atmosphäre ist die atmosphärische Turbulenz. Diese wird durch zeitliche Fluktuation der Temperatur und der Windgeschwindigkeit beschrieben und hat zur Folge, dass Schallwellen an turbulenten Wirbeln gestreut und vom ursprünglichen Ausbreitungsweg abgelenkt werden. Die Auswirkung dieser Schallstreuung auf die Schallausbreitung ist von Parametern wie beispielsweise der Turbulenzintensität, der Größe von turbulenten Wirbeln sowie der Anzahl an wiederholten und gemittelten Simulationen abhängig. Durch zufällig generierte Fluktuationen von Temperatur und Windgeschwindigkeit kann die atmosphärische Turbulenz in die CNPE-Methode implementiert werden. In dieser Arbeit wird eine Parameterstudie durchgeführt, mit der Motivation, den Einfluss der zuvor genannten Parameter auf die Schallausbreitung beurteilen zu können. Anschließend kann bewertet werden, welche Parameter eine vergleichsweise hohe Sensitivität aufweisen. Dies stellt die Grundlage für eine Modellanpassung im Zuge der Validierung des Schallausbreitungsmodells mit realen meteorologischen Daten dar.
9:40	Identifikation von Dämpfung durch Schallabstrahlung durch numerische Modalanalyse des gekoppelten Struktur-Akustik Systems Suhaib Koji Baydoun, Steffen Marburg [Abstract] Dämpfung durch Schallabstrahlung bezeichnet die Energiedissipation vibrierender Strukturen durch Schallabstrahlung ins akustische Fernfeld. Während die Dämpfung durch Schallabstrahlung oftmals vernachlässigbar ist, leistet sie bei Leichtbaustrukturen mit großen abstrahlenden Oberflächenflächen einen wesentlichen Beitrag zur gesamten Strukturdämpfung. Gezielte Maßnahmen zur Erhöhung der mechanischen Dämpfung sind nur dann zielführend, wenn die mechanische Dämpfung größer als, oder zumindest die gleiche Größenordnung aufweist wie die Dämpfung durch Schallabstrahlung. Daher existiert Bedarf an effizienten und flexiblen Methoden zur Quantifizierung der Dämpfung durch Schallabstrahlung in frühen Phasen des Designprozesses. In diesem Beitrag werden die modalen Werte der Dämpfung durch Schallabstrahlung durch eine Eigenwertanalyse des gekoppelten Struktur-Akustik-Systems bestimmt. Die Gleichungen der linearen, zeitharmonischen Akustik und Elastodynamik mittels der Randelementemethode und der Finite Elemente Methode diskretisiert. Durch Bildung des Schurkomplements wird das entkoppelte, reine Strukturmodell unter akustischer Last erhalten. Das nichtlineare Eigenwertproblem wird mittels polynomialer Approximation der akustischen Impedanzmatrix gelöst. Die auf diese Weise ermittelten Eigenvektoren entsprechen den Moden der Struktur unter Fluidlast. Aus den komplexen Eigenwerten lässt sich auf die modale Dämpfung aufgrund der Schallabstrahlung schließen. Der vorgestellte Ansatz wird am Beispiel einer Sandwichstruktur mit Honigwabenkern in Luft erprobt und die Ergebnisse werden mit anderen numerischen Ergebnissen sowie experimentellen Ergebnissen aus der Literatur vergleichen.
10:20	Beschleunigtes Transducer-Design durch Nutzung des verallgemeinerten elektroakustischen Reziprozitatsprinzips Christian Henke [Abstract] I.Allg. ist die Rechenzeit bei der Bestimmung der numerischen Richtcharakteristik von Empfangswandlern um den Faktor 50-100 hoher als bei der Betrachtung von Sendewandlern. Die Anwendung des elektroakustischen Reziprozitatsprinzips ermoglicht es aus einer Sendeempfindlichkeit eine Empfangsempfindlichkeit zu bestimmen und somit den Zeitaufwand fur die numerische Simulation um den Faktor 50-100 zu beschleunigen. Jedoch werden in der Standardliteratur wie z.B. [U1983, S. 48,50] fur die Anwendung des Reziprozitatsprinzip Voraussetzungen benotigt, die in der Praxis von Sonarsystemen i.Allg. nicht erfullt werden. Überraschenderweise liefern die alteren Arbeiten [FP1945] und [PF1947] die notwendigen mathematischen Werkzeuge um das elektroakustische Reziprozitatsprinzip ohne die einschrankenden Voraussetzungen zu verallgemeinern. Dieser Vortrag soll zum einen zeigen, wie auf Basis der zugrunde liegenden partiellen Differentialgleichungen das verallgemeinerte elektroakustische Prinzip hergeleitet werden kann und zum anderen eine praktisch relevante Anwendung zeigen, bei der dadurch der Simulationsaufwand von einem Monat auf Stunden verkürzt werden konnte. Literatur [U1983] R. J. Urick. Principles of Underwater Sound. McGraw-Hill Book Company, 1983. [FP1945] L. L. Foldy and H. Primakoff. The Journal of the Acoustical Society of America, 17(2):109-120, 1945. [PF1947] H. Primakoff and L. L. Foldy. The Journal of the Acoustical Society of America, 19(1):50-58, 1947.
10:40	NiHu: A multi-purpose open source fast multipole solver Péter Fiala, Péter Rucz [Abstract] We introduce the Fast Extension of NiHu, an open source C++ toolbox for the formulation of various engineering BEM problems. The NiHu toolbox has been widely used to discretise boundary integrals in a generic way, using the conventional BEM. The recently developed Fast Multipole extension aims to provide an interface for the efficient and flexible implementation of different fast integration methods, such as the kernel-dependent Fast Multipole Method, it’s black-box extensions, or algebraic approaches, such as ACA. Similar to the conventional BEM core, the Fast Extension massively exploits C++ template metaprogramming in order to generate efficient code for different formalisms, while maintaining a generic programming interface. Parallel processing is implemented using OpenMP. The flexibility of the toolbox is demonstrated by formulating different problems related to computational acoustics: 2D and 3D acoustic radiation-scattering, potential problems, as well as stochastic eigendecomposition. The open source implementation is validated using the EAA benchmark cases such as the Radiatterer, the Pac-man and the Cat’s eye arrangements.
11:00	Forced Eddy Simulation des Strahlgeräusches von Einfachstrahlen Andrej Neifeld, Roland Ewert [Abstract] In diesem Vortrag werden Strahlgeräuschvorhersagen für Einfachstrahlen basierend auf einer 0.05m Düse bei subsonischen Austrittsmachzahlen von 0.6 bis 0.9 vorgestellt. Zur direkten Geräuschvorhersage wird hier die sogenannte Forced Eddy Simulation (FES) als eine neuartige skalenauflösende Methode eingesetzt, wobei die Navier-Stokes Gleichungen in Form nichtlinearer Störungsgleichungen (NLDE) gelöst werden. Der zeitlich aufgelöste Bereich beschränkt sich auf ein räumlich kleineres Gebiet als durch die RANS Lösung der Hintergrundströmung vorgegeben ist. Die Methode kann daher den zonalen RANS/LES Verfahren zugeordnet werden. Weiterhin kommt bei der Vorgehensweise die Fast Random Particle Mesh Methode zum Einsatz, um den Backscatter-Mechanismus, d.h. die turbulente Produktion nicht aufgelöster Skalen im aufgelösten Bereich mittels stochastischer Anfachung explizit zu realisieren. Die Kalibrierung des stochastischen Forcings sowie des verwendeten Wirbelviskositätsmodells erfolgte auf Basis einer direkten numerischen Simulation von Wray für den Zerfall homogener isotroper Turbulenz. Die Ergebnisse für den Einstromstrahl wurden zunächst als Feldlösungen der Dichtegradienten, der aufgelösten turbulenten kinetischen Energie und der Druckschwankungen ausgewertet. Für die weiterführende Bewertung wurden die radialen Profile des Strahls zwischen der RANS- und FES-Lösung verglichen. Für die Validierung der Spektren wurden die Referenzspektren aus den Messungen und Ähnlichkeitsspektren für das Breitbandgeräusch 90∘ zur Strahlachse und das kohärente Strahlmischungsgeräusch für eine Abstrahlungsrichtung 35∘ zur Strahlachse verwendet.
11:20	Eine analytische Lösung für die Impulsantwort einer akustischen Linienquelle über absorbierendem Boden Martin Ochmann [Abstract] Die Lösung der zweidimensionalen (2D) Wellengleichung bei Anregung durch eine Dirac-Delta-Funktion über einer unendlichen Ebene ist die 2D-Impulsantwort im Halbraum, die auch als das von einer unendlichen Linienquelle im dreidimensionalen Raum (3D) erzeugte Schallfeld betrachtet werden kann. Die von einer Punktquelle generierte 3D-Impulsantwort über absorbierenden oder massenartigen Ebenen kann geschlossen dargestellt werden. Geht man von dieser Lösung aus, so gelingt es, auch für impulsartig abstrahlende Linienquellen über absorbierendem Boden eine einfache exakte Lösung zu finden, die aus dem direktem und dem reflektiertem Signal besteht. Der zugehörige Reflexionsfaktor ist eine algebraische Funktion der Bodenimpedanz, der Zeit und der räumlichen Koordinaten. Darauf aufbauend kann das Schallfeld, das von einer Linienquelle, die ein beliebig Zeitsignal abstrahlt, durch Faltung berechnet werden. Für ein Gauß-Signal wird das Faltungsintegral numerisch bestimmt. Für einen Rechteck-Impuls können analytische Lösungen in 2D und in 3D hergeleitet werden. Die Abweichungen von den numerisch gewonnenen Lösungen sind sehr klein. Die Kenntnis der 2D-Impulsantworten ermöglicht es, effektive Formulierungen einer akustischen Randelementemethode (BEM) im Zeitbereich über absorbierenden Böden zu gewinnen.
11:40	Rückschlüsse aus Wellenlösungen von unendlich periodischen Strukturen auf die Systemantwort einer endlich periodischen Struktur Matthias Miksch, Gerhard Müller [Abstract] Die vibroakustischen Eigenschaften von Strukturen lassen sich durch gleichmäßig verteilte lokale Resonatoren gezielt beeinflussen. Solche Strukturen werden als akustische Metamaterialien oder auch als lokal resonante Materialien bezeichnet. Im Rahmen des Forschungsvorhabens ALMA (Additive Layer Manufacturing for Acoustic Metamaterials) sollen unter anderem Designregeln für solche Strukturen definiert werden. Mit Hilfe der Wave-Finite-Element Methode (WFEM) lässt sich die Wellenausbreitung in periodischen Bauteilen berechnen. Durch einen Exponentialansatz werden hierbei die Wellenlösungen für die unendlich periodische Struktur aus dem Finite-Elemente Model einer Einheitszelle bestimmt. In diesem Beitrag soll erläutert werden, inwiefern die Charakteristika der Wellenlösungen der unendlichen Struktur für reale begrenzte Strukturen gültig sind. Hierbei wird das Design einer realen Tilgerstruktur numerisch untersucht. Es soll gezeigt werden, wie mit Hilfe der WFEM akustische Metamaterialien ausgelegt werden können, deren vibroakustische Eigenschaften auf bestimmte Lastszenarien zugeschnitten sind.
14:20	A computational approach for characterization of rigid frame porous materials Tanjina Laila, Ferina Saati, Steffen Marburg [Abstract] A number of parameters like flow resistivity, porosity and tortuosity are used to characterize a porous material. In general, such parameters are derived using empirical methods or numerical models, including experimental procedures to some extent. However, conducting these experiments is often expensive and a number of uncertainties lie within. The aim of this paper is to introduce a method to calculate these parameters in a full-scale porous model by using finite element method, considering thermal and viscous losses on a range of 2-D geometries. Starting with a simple rectangular rigid skeleton, the process moves forward with taking more complex pore shapes into account. The results give an insight to the different boundary conditions and their influence on the proposed numerical procedure.
14:40	Beschleunigungsverfahren für die Energie-Boundary-Elemente-Methode Matthias Ram, Sören Keuchel, Otto von Estorff [Abstract] Die Boundary-Elemente-Methode (BEM) ist ein etabliertes Verfahren zur Lösung akustischer Fragestellungen. Die zur Modellierung eines Problems erforderliche Zahl der Freiheitsgrade hängt sowohl von der Geometrie der untersuchten Struktur als auch vom betrachteten Frequenzbereich ab. Da die Systemmatrix des zu lösenden Gleichungssystems im Allgemeinen voll besetzt und nicht symmetrisch ist, wird der Speicherbedarf bei der Berechnung von Hochfrequenzproblemen sehr groß und limitiert den Anwendungsbereich auf niedrige bis mittlere Frequenzen. Einen Ansatz zur Erweiterung des Frequenzbereichs stellt die Energie-Boundary-Elemente-Methode (EBEM) dar. Durch den dabei vorgenommenen Übergang auf nicht phasenbehaftete energetische Zustandsgrößen wird die Korrelation zwischen betrachtetem Frequenzbereich und Elementgröße aufgehoben. Die Zahl der Freiheitsgrade wird dadurch bei der EBEM vorrangig durch die Komplexität der Geometrie bestimmt. Zur weiteren Reduktion der Rechenzeiten sowie zur Untersuchung von Strukturen mit sehr hoher geometrischer Komplexität soll ein Fast-Multipole-Algorithmus für die EBEM umgesetzt werden. Diese Klasse von Algorithmen besitzt ein großes Potential zur Aufwandsreduktion in der BEM. Unter anderem können Helmholtz- und Laplace-Probleme hiermit bereits sehr effizient gelöst werden. Die in der EBEM verwendeten Kernel erfordern jedoch eine Anpassung des Algorithmus. Im vorliegenden Beitrag wird die Entwicklung einer Fast-Multipole Formulierung der EBEM vorgestellt und anhand von Testbeispielen diskutiert.
15:00	Accuracy and cost of trailing edge noise source models of distinguished physical modeling complexity Jürgen Dierke, Nils Reiche, Roland Ewert [Abstract] This paper evaluates the cost and accuracy of trailing-edge noise-source models reflecting different levels of physical complexity. The methods evaluated span a range from 2D computations with fully stochastically modeled sources to 3D Very Large Eddy Simulation (VLES) where the stochastic forcing provides the backscatter part of the unresolved scales. This study is done systematically with different mesh refinements and different source resolutions. The methods used here rest on the Fast Random Particle Method (FRPM) as a stochastic source-model and different propagation-models realized with the volume resolving finite differences solver PIANO and the fast multi-pole boundary element method FM-CAS based on a surface mesh dicretisation with simulation cost comparable to a Ffowces Williams-Hawkings (FWH) solver. Two correction formulas for a ’2D to 3D’-correction and one for a ’3D-slice to 3D’ correction concerning the sound pressure levels are used to compare 2D results with sliced 3D results and full 3D solutions. The benchmark test case is the well known BANC III trailing edge noise test case utilizing a NACA0012 airfoil with a chord of 0.3m and free stream Mach-number of 0.156, hence a Reynolds-number of 1.E6. The evaluated microphone is located 1m below the trailing edge and the span is 1m.
15:40	Zur optimalen Positionierung eines Vent-Mikrophons in akustisch offenen Hörsystemen – eine numerische Studie Reinhild Roden, Nick Wulbusch, Alexey Chernov, Florian Denk, Matthias Blau [Abstract] Modern hearing systems are expected to offer various functionalities, e.g. aiding pathological hearing, in-ear monitoring, or providing augmented reality. This implies multiple simultaneous optimization targets for signal processing strategies, including sound pressure equalization together with feedback, noise and occlusion control. Ideally, the userexperience should match that of the open-ear scenario (acoustic transparency), plus specific enhancements. In order to approach all targets simultaneously, multiple in-ear microphones and drivers can be employed. In the current study, we investigate the problem of finding an optimal position for a ”vent” microphone that is placed inside the venting tube of the hearing system. Specifically, the transfer function from this microphone to the ear drum in the occluded ear should be minimally dependent on the position of external sources, which is a prerequisite for various signal processing strategies. To this end, we used the Finite Element Method (FEM) to compute transfer functions from external sources to the vent microphone and to the ear drum. By exploiting the reciprocity principle, a large number of external source positions could be considered in one run. Both commercial and custom FEM implementations were used. The resulting optimal positions are discussed for different outer ear and ear canal anatomies.
16:00	Topological design of fluid-structure interaction system using the mixed finite element formulation and boundary element method Wenchang Zhao, Haibo Chen, Steffen Marburg [Abstract] This paper deals with the topological design of fluid-structure interaction systems. In the fluid-structure interaction analysis, the infinite fluid domain is truncated, and the boundary element method (BEM) is utilized to model the non-reflecting boundary conditions on the truncated surface. The bounded domain is modeled by the mixed finite element method (FEM). The mixed FEM could simulate the fluid and solid simultaneously. By combining the mixed FEM and BEM, the feedback coupling between fluid and structure is established. This coupling offers several benefits to the optimization. Firstly, the mixed FEM does not require the explicit representation of fluid-structure interface. Secondly, it allows to use density-based approaches. Thirdly, the discontinuous variations of fluid-solid interface are transformed into the continuous variations in element assigned design variables. This improves the convergence of optimization process. Finally, the change of FEM-BEM interface could be avoided since we can choose a suitable truncated surface. Based on the coupled formulations, the optimization model for fluid-structure interaction problems is well set up. By numerical studies, we demonstrate that the coupled approach with mixed formulation could deal with all possible designs which may arise in optimization process. Furthermore, the proposed optimization method is verified by several optimization results.
16:20	Simulation von Aerogelen als Isolationsmaterial in der Flugzeugkabinenwand Christiane Gillner, Hannes Marckmann, Olgierd Zaleski, Otto von Estorff [Abstract] Aerogele sind hoch poröse Festkörper, die in einem Sol-Gel Prozess mit anschließender superkritischer Trocknung hergestellt werden. Es entstehen Materialien mit einer Porosität von bis zu 95 Prozent, die durch den hohen Luftanteil eine sehr geringe Dichte aufweisen. Weiterhin weisen sie gute Eigenschaften in der Schallabsorption und eine geringe thermische Leitfähigkeit auf. Damit bilden sie eine gute Grundlage für Isolationsmaterialien. Aufgrund neuer Turbinensysteme in Flugzeugen, die besonders im tiefen Frequenzbereich lauter sind als aktuelle Turbinen, ist ein neues System für die Schalldämmung in Kabinenwandelementen gewünscht. Der Schwerpunkt dieses Beitrages liegt auf der Simulation akustischer Eigenschaften von Aerogelen. Durch die neue Anwendung und die verschiedenen Herstellungsvarianten sind die zu verwendenden Modellierungsansätze in der Akustik noch nicht vollständig geklärt. Als Ausgangspunkt dient das Biot-Modell für poröse Medien. Da das reine Aerogel spröde ist, werden verschiedene Verstärkungen (z.B. Kurzfasern oder Vliese) in das Material eingebracht. Hierdurch können unterschiedliche mechanische Modellierungen notwendig werden. Es werden verschiedene Testkonfigurationen betrachtet, wobei mit der Validierung des Modells durch Messungen mit einem Impedanzrohr begonnen wird.

Organisation:

S. Spors, Universität Rostock, Institut für Nachrichtentechnik F. Krüger, Universität Rostock, Institut für Nachrichtentechnik

14:00	Reproducible research is more than publishing research artefacts: A systematic analysis of Jupyter notebooks from research articles Max Schröder, Frank Krüger, Sascha Spors [Abstract] With the advent of Open Science, researchers start to publish their research artefacts in order to allow others to reproduce their investigations. While this is good for science in general, the publication often lacks a comprehensive documentation and completeness with respect to the artefacts, which in turn prevents the successful reproduction of the analyses. Typical examples are missing scripts, incomplete datasets or specification of used software. Moreover, issues about licences often create legal concerns. This is true for the use of commercial software but also for the publication of research artefacts without proper sharing licence. As a result, the sole publication of research artefacts does not automatically result in reproducible research. To empirically confirm this, we analysed research artefacts that were published. Indeed, the preliminary results suggest that despite the public availability of research artefacts, the investigations could not easily be reproduced. We discuss the reasons for lacking reproducibility and potential solutions. Based on the analysis, we propose the use of virtual research environments which help researchers to collect information about their research artefacts during the entire research life cycle. These information can then be used to document the provenance of the research artefacts.
14:10	Reproducibility of stereophonic amplitude-panning curves Franz Zotter, Matthias Frank [Abstract] Since the first studies about stereophonic amplitude-panning were published in the end of the 1950s, there have been a lot of experiments to determining the relation between the level difference between a pair of loudspeakers and the perceived direction. Interestingly, the results for these panning curves vary a lot between the various studies, especially for large aperture angles of the loudspeaker pair and lateral directions. This contribution compares some of the experimental results from 70 years of amplitude panning, as well as the experimental environments, stimuli, reporting methods, and statical analysis in order to find explanations for the differences in the panning curves.
14:20	Measurement-Based Modeling of Higher-Order Non-Linearities of the Parametric Loudspeaker Carl Andersson, Jens Ahrens [Abstract] The so-called ”Parametric Audio” effect is a method to create highly directional audible sound using ultrasonic carrier waves. It bases on an acoustical phenomenon where two high-frequency waves at high intensity will interfere and generate intermodulation tones due to non-linear effects in the wave propagation. Most analytical models apply a second-order approximation to predict the level of the audible sound, which makes it impossible to predict all orders of distortion in the audible signal. We chose a measurement-based approach to identify the parameters of the non-linear model of the system, which is composed of the amplifier, the transducers, and air. State-of-the-art signal processing methods to compensate for the second-order distortions were used and the distortions of the audible sound were measured. Our results indicate that any potential inaccuracies in the second-order approximation will be masked by non-linear distortions in the amplifier and/or the transducers so that is not possible to identify the non-linearity of air in an isolated manner.
14:30	Open Source Sound Field Synthesis Toolbox Fiete Winter, Hagen Wierstorf, Matthias Geier, Nara Hahn, Frank Schultz, Sascha Spors [Abstract] Sound Field Synthesis (SFS) aims at production of wave fronts within a large target region enveloped by a massive number of loudspeakers. Nowadays, these techniques are known as Wave Field Synthesis (WFS) as an implicit solution of the SFS problem and as explicit solutions, like Ambisonics in the spherical domain and Spectral Division Method in the cartesian domain. Research and development on Ambisonics and WFS proceeded since the 1970s and the late 1980s, being most lively in the last decade due to DSP power available. This resulted in many SFS systems at research institutes with different rendering methods, thus complicating comparability and reproducibility. In order to pool the outcomes of different SFS approaches the Matlab/Octave based Sound Field Synthesis Toolbox was initiated 2010 as an open source project by the authors. This toolbox was later accompanied by online theoretical documentation giving an overview on the SFS approaches and citing the reference literature. In 2013 porting of the SFS Toolbox to Python was initiated, serving as convenient framework together with Jupyter notebooks. In this contribution we discuss and demonstrate the concepts, workflows and capabilities of the SFS Toolbox and their documentation as fundamental component for open research on SFS.
14:40	Investigations on the directivity of string instruments using a bowing machine Nathan Flipo, Timo Grothe, Malte Kob [Abstract] String instruments exhibit a complex directivity which is not precisely referenced in the literature or often represented with a low spatial or frequency resolution. The goal of the bowing machine presented here is to provide a stable, realistic excitation for repeated captures of directivity measurements on string instruments. The instrument is excited by a bow mounted on a linear actuator which allows to obtain more reproducibility than measurements with real musicians and more precise results than by using other ways of excitation (rosin disc, shaker on the bridge, hammered or plucked stings...). By mounting the instrument together with the bowing machine on a 3D turntable we have studied the directivity of a violin in every direction with small angle steps. The setup has been used until now to study the directivity of a violin but could be adopted to study other string instruments. Vortrag bevorzugt, evtl. Beitrag in Session ”Open Science” mit Live-Demonstration des Anregemechanismus
14:50	Akustische Simulationen mit Matlab und Python im Org-Mode Johann-Markus Batke [Abstract] Der Org-Mode des Texteditors Emacs stellt ein mächtiges Werkzeug dar, dass die Umsetzung des Konzepts ”Literate Programming” ermöglicht. Da der Org-Mode mittlerweile sehr populär geworden ist, existiert auch eine Portierung für den ebenfalls verbreiteten Editor Vi. Literate Programming bedeutet technisch betrachtet das gemeinsame Bearbeiten von Programmtexten und dokumentierenden Texten in einer Datei. Werden gleiche Konzepte auch bei der Python-Software-Suite Jupyter verfolgt, ist der Org-Mode ungleich flexibler, da zum Beispiel grundsätzlich keine Einschränkung für die verwendeten Programmiersprachen besteht. So lassen sich Auswertungen z.B. in Matlab/Octave, Python, R, C++ und anderen Sprachen miteinander in einem Dokument verbinden, Daten können unter den Programmtextfragmenten ausgetauscht werden. Die Darstellung von Programmier- und Dokumentationsaufgaben wird in diesem Beitrag am Beispiel einer Toolbox für akustische Berechnungen dargestellt, die vollständig im Org-Mode implementiert ist. Verwendet werden für die Programmierung Matlab/Octave und Python, für die Dokumentation die exportierbaren Formate HTML und LaTeX. Besondere Beachtung kommt in der Darstellung dabei der Aufgabe des Testens der Implementierungen zu, die aus wissenschaftlichen Hinsicht sehr relevant ist.
15:00	An almost commodity hardware based mobile prototype of a hearing aid featuring the openMHA algorithm research software platform Marc René Schädler, Mareike Buhl, Florian Denk [Abstract] Scientific progress and the validation of experimental results depend on the availability of knowledge and tools. However, access to the internals of hearing aids is restricted for users, students, and researchers due to limitations of the hardware, liability issues with medical devices, and economic interests. The recent publication of a free and open research platform for hearing aid algorithms, the open Master Hearing Aid (MHA), allows to build research devices to which the mentioned restrictions do not apply. A mobile prototype of a hearing aid was built based on commodity hardware which runs the openMHA in real-time. Latencies of 5ms could be achieved. Instructions for building the prototype as well as an SD-card image with a pre-configured software environment are provided on a community website (https://github.com/m-r-s/hearingaid-prototype/). The prototype may serve as a baseline for comparisons with real devices in field tests as well as for teaching purposes. Many of the challenges with hearing devices can be studied including latency, calibration, fitting, effect of occlusion, acoustic feedback, audible artifacts, speech and music perception. The affordable and flexible hardware allows the rapid implementation and unrestricted distribution of new algorithms for testing under field conditions across labs and beyond the usual target groups.
15:10	Software Tools and Workflows for Open Science Sascha Spors, Hagen Wierstorf, Matthias Geier, Fiete Winter, Nara Hahn, Frank Schultz [Abstract] Science relies on the traceability and replicability of studies. Aiming for sustainability, this is important for the authors itself as well as for the research community once results become published. Ideally the entire research process, from initial concepts till publication, shall be performed under the open science paradigm. Recent efforts in the open source software community led to convenient tools for research data management. Nowadays, it is almost self-evident that researchers are engaged in the professional typesetting process using the mature LaTeX front-end with graphical packages like TikZ. Furthermore, version-control systems such as Git are probably used by a large part of the community for open and closed source projects. Besides that, the open source programming language Python and its various open tools for code development gradually become predominant, supporting the open science paradigm. Jupyter notebooks together rapidly gain importance in the workflow for prototyping, documentation and education. Documentation tools like ”Sphinx” and free hosting platforms like ”Read the Docs” are emerging front-ends that allow versioned technical documentation with hyperlinks. In this contribution we discuss and demonstrate a current reliable workflow for open science/research starting from puzzling ideas to publishing results.

Organisation:

M. Gatt, TU München, Lehrstuhl für Akustik mobiler Systeme M. Maeder, TU München, Lehrstuhl für Akustik mobiler Systeme

16:40	Schallschutz und Menschenbild Heinz-Martin Fischer, Andreas Drechsler [Abstract] Die Formulierung von Anforderungen an den Schallschutz ist stets von kontroversen Interessen geprägt. Es geht dabei nicht nur um den Schutz der Menschen vor Lärm, sondern unter anderem auch um wirtschaftliche Interessen und rechtliche Aspekte. Anhand der neuen DIN 4109 soll exemplarisch betrachtet werden, inwiefern die Schutzziele und die daraus abgeleiteten Anforderungen - meistens unausgesprochen - durch ein bestimmtes Menschenbild und die aktuelle gesellschaftliche Verfasstheit geprägt werden. Es wird die These vertreten, dass erst eine klare Definition des zugrunde gelegten Menschenbildes eine klare und folgerichtige Festlegung von Anforderungen ermöglicht. Der Beitrag will kein abgeschlossenes Konzept präsentieren, sondern als Anregung verstanden werden, die Zusammenhänge zwischen Festlegungen von Anforderungen und dem Menschenbild stärker ins Bewusstsein zu rufen und thematisch weiter zu verfolgen.
17:00	Alexa und Co.: Welchen Einfluss haben technische Assistenten auf die Entwicklung zwischenmenschlicher Beziehungen? Andrea Ebner [Abstract] Immer mehr Menschen erweitern ihren Freundeskreis oder ihre Familie um ein unscheinbares Mitglied. Alexa ist einer von mehreren ”intelligenten” Assistenten, die bei alltäglichen Dingen helfen können. Sie planen den Tag und präsentieren das Wetter, spielen die Lieblingshits aus den 90ern, unterhalten die gesamte Familie mit zufälligen Witzen und koordinieren die täglichen Einkäufe. Unter anderem Bequemlichkeit verleitet Menschen dazu, sich ein Abhörgerät in die Wohnung zu stellen. Kinder wachsen mit der Maschinen-Freundin auf und akzeptieren sie als Teil ihres Privatlebens. Sie kommunizieren mit ihr wie mit anderen Menschen auch. Was unterscheidet dann noch Mensch und Maschine? Wissen die Kinder überhaupt, inwieweit sich große Konzerne durch derartige Helfer in das Privatleben einmischen und es beeinflussen können? Wie ändert sich durch die neue Spezies Roboter der zwischenmenschliche Umgang(ston)? Unsere Nachfolgegeneration wächst mit einer anderen Selbstverständlichkeit von Technik und Information auf. Smartphones sind nicht mehr nur praktische Unterstützer bei einzelnen Aufgaben, sie sind Tor zur Welt und essentiell für das soziale Leben. Kommunikation findet über Bilder und Videos statt, Informationsübermittlung anhand von Sprache, Geschichtenerzählen und gemeinsamem Lachen hat sich in die alles umspannende Zwischenwelt namens Internet verlagert. Von der Beziehung zur Technik und den Auswirkungen auf das Miteinander der jungen Generation handelt der Beitrag.
17:20	Wie klingt, was wir hören? Das Qualia-Problem in der Akustik Michael Haverkamp [Abstract] Die Entwicklung quantitativer Verfahren zur Beschreibung der Schallwahrnehmung hat die Möglichkeiten deutlich erweitert, Geräuscheigenschaften zu bestimmen und zu optimieren. Psychoakustische Größen helfen bei der Beurteilung hörbarer Geräuscheigenschaften wie Lautheit, Rauigkeit, Schärfe, Tonalität und Tonhöhe. Warum ist es dennoch bislang nicht möglich, präzise zu beschreiben, wie ein Geräusch in der subjektiven Wahrnehmung klingt? Dies wäre zur Definition und Kommunikation von Entwicklungszielen für das Sounddesign, für die rechtliche Fixierung von ”Geräuschmarken” sowie für das Verständnis der Lästigkeit auditiver Ereignisse von essentieller Bedeutung. Um sich dieser Fragestellung zu nähern, soll zunächst das Qualia-Problem der Wahrnehmung im Hinblick auf die auditive Wahrnehmung umrissen werden. Es zeigt sich, dass die Entwicklung zielführender Metriken für die Geräuschbewertung genau daran scheitert. Selbst unter der hypothetischen Annahme eines vollständigen Satzes relevanter Parameter würde eine eindeutige Beschreibung an der Unmöglichkeit scheitern, individuelle Assoziationen und Bedeutungsschichten präzise einzubeziehen. Zudem vereitelt der generelle Holismus der Wahrnehmung diesen Ansatz. In diesem Beitrag werden verschiedene Ansätze einer verbesserten Beschreibung von Geräuschen beschrieben: 1. Verbalisierung der Empfindung und Onematopoeia. 2. Einbezug weiterer Modalitäten als Tertium Comparationis, auditiv-visuelle Synästhesie (Farbenhören), Haptik, Geruch, synästhetische Metapher (”Klangfarbe”). 3. Körperbezogene Größen wie die Bewegung in Geräuschen und Musik. 4. Klassische und neue Ansätze einer Musik- und Geräuschnotation.
17:40	Die innere Stimme und der Lärm Monika Gatt, Marcus Maeder, Steffen Marburg [Abstract] Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test.

Sitzungsleitung:

S. Marburg, TU München, Lehrstuhl für Akustik mobiler Systeme

16:40	Eigenwerte von 1D-Stäben mit variablem Querschnitt nach dem Impulskonzept Oskar Bschorr, Hans-Joachim Raida [Abstract] Bei homogenen, zylindrischen Stäben liefern die kräftebasierte und die impulsbasierte Wellengleichung identische Lösungen [1]. Bei einem variablem Stabquerschnittsverlauf zeigen die Konzepte im oberen Frequenzbereich asymptotische Übereinstimmung, im unteren Frequenzbereich treten Unterschiede auf. Während bei dem Impulskonzept die Wellengeschwindigkeit c = √ (E/ρ) dem Lokalitätsaxiom entsprechend nur von der lokalen Dichte ρ und dem lokalem Elastizitätsmodul E abhängt, kommt es beim Kräftekonzept zu einer zusätzlichen, nicht-lokalen Abhängigkeit von der Stabkontur. Die c-Konstanz des Impulskonzepts erlaubt eine einfache, einheitliche Beschreibung der Eigenwerte von endlichen, homogenen Stäben. Das Kraftkonzept hingegen erfordert für jede Stabkontur eine individuelle Integral-lösung 2. Ordnung. Ein weiterer Aspekt ist, dass die kräftebasierte Wellengleichung das Geschwindigkeitsquadrat c2 enthält, das gleichzeitig zwei gleichwertige Wellenausbreitungsrichtungen c = {+c und -c} vorsieht, und daher eine ”TWO-WAY WAVE EQUATION” darstellt [2]. Da dieser Gleichungstyp bei der Berechnung der Wellenausbreitung in komplexen Medien (Seismik) irreguläre Phantom-Effekte aufweist, wurden mathematische Abhilfen (beispielsweise Richtungsfilter) konstruiert. Dagegen handelt es sich bei der impulsbasierten Wellengleichung 1. Ordnung - formal - um die in der Seismik seit Jahrzehnten eingesetzte, lediglich symbolisch abgeleitete ”ONE-WAY WAVE EQUATION”. // [1] Konventionelles Kräftegleichgewicht versus hypothetisches Impulsgleichgewicht, Raida/Bschorr, DAGA 2018, S.828-832; [2] A comparison between one-way and two-way wave-equation migration, Mulder/Plessix, Geophysics 2004,69(6),1491-1504 (http://hjraida.de/Mulder_Plessix_2004.pdf)
17:00	Tailorable Willis Coupling in Acoustic Meta-atoms Anton Melnikov, Li Quan, Sebastian Oberst, Andrea Alu, Steffen Marburg, David Powell [Abstract] Willis coupling is the acoustic analogy to electro-magnetic bianistropy and can be exploited for creation of acoustic metamaterials with outstanding properties, such as e.g. negative refraction index. We present a meta-atom capable of Willis coupling approaching the theoretical bound set by conservation of energy. Moreover, this structure allows to tailor Willis coupling to arbitrary values between zero and maximum. This is demonstrated based on the analytical model, which is validated by experiment and numerics. The presented meta-atom design incorporating analytical theory allows fast calculations and optimizations routines in metamaterial engineering.
17:20	Application of an inverse scheme for acoustic source localization Stefan Gombots, Manfred Kaltenbacher, Barbara Kaltenbacher [Abstract] Acoustic source localization techniques in combination with microphone array measurements have become an important tool for noise reduction tasks. Furthermore, these techniques are used for failure diagnosis and condition monitoring. A common technique for this purpose is acoustic beamforming, which can be used to determine the source locations and source distribution. Main restrictions using this method are given by the description of the transfer function between source and microphone signal using Green’s function for free radiation and by using simplified source models. Hence, reflecting (or partially reflecting) surfaces are not really considered, and the method of using mirror sources is quite limited. To overcome these limitations, the corresponding partial differential equation in the frequency domain (Helmholtz equation) will be solved by applying the Finite Element Method (FEM) with the actual boundary conditions as given in the measurement setup. Next, the inverse problem of matching measured (microphone signals) and simulated pressure is solved to recover the source locations. The applicability of the inverse scheme to a real world situation and the additional benefit compared to acoustic beamforming will be demonstrated.
17:40	Kombinierte Bewertung von Luft- und Körperschallverhalten von Leichtbau-Karosseriebauweisen Meike Kollmannthaler, Felix Sperber, Daniel Jansen, Sabine C. Langer [Abstract] Bei der Entwicklung von Premiumsportwagen spielt Leichtbau aufgrund hoher Anforderungen sowohl bezüglich Fahrdynamik als auch Effizienz eine große Rolle. Darüber hinaus müssen insbesondere die Sportlimousinen, wie zum Beispiel der Porsche Panamera, hohen Komfortansprüchen der Kunden gerecht werden. Die Anforderungen an den akustischen Komfort sind oftmals gegenläufig zu den Leichtbaubestrebungen, da masseintensivere Bauweisen tendenziell die akustischen Eigenschaften, wie beispielsweise das Schalldämm-Maß, verbessern. Die unterschiedlichen Entwicklungszeitpunkte von Karosseriebauteilen, Interieurkomponenten und Akustik-Erprobung im Fahrzeugentwicklungsprozess verkomplizieren die Lösung des Zielkonflikts zusätzlich. Zudem wird eine kombinierte Bewertungsmöglichkeit für Leichtbau und Akustik in der frühen Phase des Fahrzeugentwicklungsprozesses gesucht. Mit dem Ziel, das bestgeeignete Material für einen optimalen Kompromiss zwischen Leichtbau und Akustik zu finden, werden konventionelle und neuartige flächige Karosseriewerkstoffe hinsichtlich ihrer Körper- und Luftschalleigenschaften untersucht. Da an den meisten Karosserieflächen eine kombinierte Luft- und Körperschallanregung vorherrscht, werden dieselben plattenförmigen Proben zum einen auf ihre Körperschalleigenschaften und zum anderen in einem Fensterprüfstand auf ihr Schalldämm-Maß untersucht. Die Erkenntnisse über die Materialien und die Bewertungsmöglichkeit werden auf reale flächige Karosseriebauteile, wie beispielsweise ein Gepäckraumbodenblech übertragen. Abschließend wird eine Bewertungssystematik erarbeitet, die eine kombinierte Bewertung von Masse, Kosten, Körper- und Luftschalleigenschaften und damit eine fundierte Material- und Wandstärkenfestlegung in der frühen Phase des erlaubt.
18:00	Vergleich von iterativen Inversionscharakterisierungsmethoden und direkten Methoden für starre poröse Materialien Ferina Saati, Karl-Alexander Hamilton Hoppe, Steffen Marburg [Abstract] Theoretische und empirische Modelle für die akustischen Eigenschaften granularer Medien ermöglichen es, nichtakustische Eigenschaften wie Durchlässigkeit, Tortuosität und Porengröße invers zu ermitteln. Granulare Materialien werden typischerweise unter Verwendung akustischer Modelle charakterisiert. Die Genauigkeit der Vorhersage hängt jedoch stark von den Eingabeparametern und der gewählten Methode ab. Um makroskopisch granulare Medien mit Hilfe von Impedanzrohrmessungen zu charakterisieren, sind unter der Annahme von Homogenität sowie starrem Rahmen akustische Inversionsmodelle verfügbar. Diese Modelle sagen das Verhalten der Materialien effizient voraus und werden häufig verwendet, um die intrinsischen Eigenschaften der Medien abzuleiten. Oft ist aber unklar, wie solche Modelle die einzelnen Materialeigenschaften darstellen. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass die Vorhersage von Schlüsselporencharakteristika granularer Medien mittels akustischer Charakterisierungsmethoden vergleichbar zur Vorhersage mit bisherigen Methoden ist.

Organisation:

B. Schulte-Fortkamp, TU Berlin, Inst. f. Strömungsmechanik u. Technische Akustik B. Seeber, TU München, Audio-Signalverarbeitung A. Kohlrausch, TU Eindhoven, Human Technology Interaction (NL) M.E. Altinsoy, TU Dresden, Lehrstuhl für Akustik und Haptik

15:40	Qualitative Beurteilung psychoakustischer Parameter zur Geräuschbewertung von elektrisch verstellbaren Lenksäulen im Pkw Tillmann Henschke, Martin Fischer [Abstract] Die generelle akustische Performance ist im Automotive-Bereich ein wichtiger Parameter für Qualität und Komfort. Um den steigenden akustischen Performance-Ansprüchen im Fahrzeuginnenraum gerecht zu werden, sind Maßnahmen zur Geräuschreduktion und/oder Geräuschoptimierung notwendig. Dies gilt besonders im Automotive-Premiumbereich. Zur Umsetzung einer gezielten Geräuschoptimierung ist es dabei dienlich, den Fokus auf relevante psychoakustische Parameter zu richten. Die Relevanz der einzelnen psychoakustischen Parameter soll dabei in diesem Beitrag anhand eines exemplarischen Versuches für eine spezifische Lenksäule durchgeführt werden. Hierbei stand die Geräuschemission während einer elektromechanischen Höhen- und Längsverstellung im Fokus. Die Geräusche wurden aufgezeichnet und durch gezielte Modifikationen hinsichtlich einzelner psychoakustischer Parameter verändert. Im Anschluss wurden die Geräusche durch Probanden bewertet. Als Bewertungsverfahren wurde ein kategorialer Paarvergleich gewählt. Die Probanden wurden sowohl in Laien als auch Experten unterschieden. Insbesondere die Lautheit stellte sich bei den Geräuscharten als relevanter Parameter heraus. Eine Verringerung/Erhöhung dieses Parameters führte zu den ”angenehmsten” / ”unangenehmsten” Geräuschen. Dieses Ergebnis korreliert mit der generellen Wichtung der Lautheit. Weitere psychoakustische Parameterveränderungen (Schärfe, Tonalität) wurden ebenso wahrgenommen und in die Rubriken angenehmer/unangenehmer eingestuft. Unterschiede bei der Bewertung zwischen Laien und Experten konnten anhand dieses spezifischen Tests mit dem ausgewählten Geräuschbeispielen nicht festgestellt werden.
15:42	Influence of TCAPS on HRTFs and on sound source localization precision Lorenz Kroener, Alexandre Garcia, Véronique Zimpfer [Abstract] The individual geometry of the auricle attenuates, resp. boosts certain frequencies of the incoming sound, depending on the angle of incidence. This effect is describe by the angle and frequency dependent HRTF, which is individual for each human and is not necessarily left-right symmetric. The brain is trained to the individual HRTF during a human’s lifetime. Wearing tactical communication and protection systems (TCAPS) modifies the geometry of the pinna, resulting in important changes of the HRTF. The listener’s brain cannot adapt instantaneously to the modified HRTF, leading to a less precise sound source localization. In listening test was obtained that the major type of error is due to front-back confusions. To pave the way towards TCAPS which preserve the listener’s natural spectral cues, three different models of TCAPS were analysed. Their influence on sound source localisation capabilities and on the user’s HRTF are presented. HRTF measurements on a dummy head were done during four scenarios: dummy head without TCAPS, dummy head wearing two different in-ear TCAPS (earplugs) and one on-ear TCAPS (earmuffs). Sound source localization tests were conducted with subjects under the same four scenarios. Based on those results concepts for prototype of new generation TCAPS are presented.
15:44	Comparisons of Pitch-Matching Methods to Predict Interaural Mismatch in Cochlear-Implant Users Sean R Anderson, Tanvi Thakkar, Alan Kan, Ruth Y Litovsky [Abstract] Bilateral cochlear implant (CI) users often experience interaural mismatch in place-of-stimulation which can limit sensitivity to spatial cues. There is no efficient way of estimating the degree of interaural mismatch. Changes in place-of-stimulation are associated with change in pitch for CI users. Therefore, our laboratory uses two pitch-matching methods to estimate interaural mismatch: pitch magnitude estimation (PME) and direct pitch comparison (DPC). PME involves rating pitch from 1 (lowest) to 100 (highest) for even numbered electrodes in each ear. DPC involves comparing the pitch of one electrode against six electrodes in the opposite ear. DPC is thought to provide more accurate predictions of matched place-of-stimulation electrodes, but is relatively slow because interaural pairs are chosen one at a time. PME is a much faster, global estimate of the relative difference of interaural electrodes, but it is uncertain whether PME can predict the same interaural pairs as DPC. Here, we predict DPC estimates from PME results using regression techniques. Results suggest PME may be an efficient tool for creating clinical maps for matched place-of-stimulation across the ears, potentially increasing sensitivity to spatial cues. Work supported by NIH-NIDCD R01-DC003083 to RYL, NIH-NIDCD R03-DC015321 to AK, and NIH-NICHD U54HD090256 to the Waisman Center.
15:46	Evaluation of Sound Quality and Sound Design Strategy of the Outside Folding Mirror Seonghyeon Kim, M. Ercan Altinsoy [Abstract] According to the increase the overall quality of the vehicle, the quality of customer actuated sounds also has become increasingly important. The folding mirror sound, which is one of customer actuated sounds, has less masking effect by driving sounds. Therefore, despite the low noise level, drivers may not be satisfied with the sound quality. The aim of this work is to identify sound quality factors which mainly contribute to customerës preference regarding the outside folding mirror. For this purpose, subjective evaluations were carried out and the sound quality index was developed through the statistical analysis. Next, noise source identification was carried out to reveal the contribution of motor excitation regarding sound quality. And then, development guideline in the viewpoint of the sound quality index, loudness and fluctuation term is suggested for improving sound quality.
15:48	Geometrical Evaluation of Methods to approximate Interaural Time Differences by Broadband Delays Laurin Steidle, Robert Baumgartner [Abstract] Interaural time differences (ITDs) constitute a prominent cue for the perceived lateralization of a sound source. Naturally occurring ITDs are slightly dispersive. However, psychoacoustic studies revealed that such natural ITDs may be indistinguishable from broadband delays that allow for more efficient implementations of virtual auditory displays. Consequently, numerous methods evaluating interaural cross-correlation, onset thresholding, or interaural group delay have been proposed to estimate the broadband delay best approximating natural ITDs. A recent study evaluated those estimators against listeners lateralization responses. Here, we extended this line of research by examining the geometrical consistency of proposed estimation methods by applying them to head-related transfer functions (HRTFs) of spherical heads for which the time of arrival can be determined analytically. With this procedure, we tested the estimators at various signal-to-noise ratios (SNRs) and used binaural stimuli to compare the estimates of standard approaches with predictions from a computational model including an approximation of the auditory periphery. Overall, approaches based on interaural cross-correlation, especially when applied on signal envelopes, turned out to be generally most consistent with analytic geometric considerations and to be least affected by both additive and convolutional noise.
15:50	Interrelation of detection thresholds, loudness perception and unpleasantness for low frequency and infrasound stimuli Kirsten Netter, Oliver Behler, Stefan Uppenkamp [Abstract] Over the last decades, there has been an increasing presence of artificially generated low frequency and infrasonic noise in our environment. At the same time, there is a growing scepticism among large parts of the population, concerning potential health risks that are suspected to be associated with this commonly inaudible noise. The aim of our work within the frame of the EU funded research project EARS-II is to contribute to a better understanding of how humans perceive low frequency and infrasonic sound. Several psychoacoustic tests were conducted for 20 normal-hearing listeners with pure tones in the low-frequency and infrasound range, namely detection thresholds, categorical loudness scaling, unpleasantness rating, and a paired-comparisons task to judge the unpleasantness of infrasound stimuli. In accordance with previous studies, the reception range converged towards the infrasonic region to a very small level range between threshold and uncomfortably loud. Thresholds and loudness correlated increasingly linearly with sound level. Both increasing loudness and decreasing frequency showed a positive correlation with unpleasantness. There was also evidence that perceived loudness might have a higher overall impact on unpleasantness than frequency. However, there was a high variability across listeners, suggesting large differences in the individual sensitivity to infrasound stimuli.
15:52	Musical Timbre can Enhance the Emotion Conveyed by a Melody Vincent Bujor, Timo Grothe [Abstract] Emotional ratings can be used for a variety of empirical studies and have been a part of many experiments that prove a direct connection between music and emotion. This paper describes a listening experiment in which emotional ratings of melodies were collected. To investigate the emotions conveyed by musical timbre, a two-step listening test was performed. In the first step, several melodies were composed of sine tones to examine emotions conveyed by musical content only. In the second step, one of these melodies was played by five different instruments. Differences in loudness, timing, and intonation were ruled out. A total of 96 participants, divided into two groups, then rated each musical timbre in regards to their perceived strength of emotion. A significant change in the emotional rating between the first and second step clearly points to a relation with musical timbre. Consistent emotional ratings between the two groups of trained (N=20) and normal (N=76) listeners were found for the saxophone, the flute, and the oboe. Further investigations are needed on the effects of variations in micro-timing and vibrato which are difficult to control while recording stimuli with musicians.
15:54	Measures to Address the Dissonance Perception of Multiple Tonal Components in Sounds Anna Rieger, Christian Mühlbauer, Rainer Weber, Hans-Peter Rabl [Abstract] As tonal components let increase the annoyance of sounds significantly, characterizing them adequately is a major task in the process of analysis. Thereby especially multi-tone complexes raise new issues. As example, in a musical kind of view it is well known that different tone pitches sounding simultaneously can either cause a harmonious or inharmonious sound event depending on the spectral composition. By taking this into account, it seems quite possible that the perception of dissonance/consonance could have an influence on annoyance perception, too. In established analysis concepts the assessment of single tones by the metric tonality is already realized but it is found that no consideration is made of the sensations differently composed tone-complexes elicit. A hearing test was set up composed of different dyads and triads. Subjects had to rate sounds on their dissonance and annoyance perception. The purpose of this assessment was the evaluation of the subject’s understanding for dissonance and annoyance and the interdependence of both. In a following step dissonance and annoyance models of the literature were aligned to the test’s results regarding significant correlations.
15:56	Concept for the Investigation of perceived Spaciousness in Music and Film Claudia Stirnat [Abstract] Sound fields are preferred when spaciousness is perceived. Many studies have been investigated spaciousness in rooms such as concert halls. In media science, audition has often been neglected while focussing on the visual aspect. This research project will investigate the role of music in audio-visual contexts such as films in respect of perceived spaciousness in one or more scenarios. Therefore, a concept for psychoacoustic experiments will be presented by introducing perception tests and measurements for objective comparison. It is expected that music will have an impact on the perception so that a film excerpt will be rated more spacious with music. In addition, the kind of music (e.g. instrumentation, number of instruments) will have an influence as well. Sound designers, film music composers, researchers and engineers will benefit from these results by getting a better understanding of how to compose music and how to use audio signals in an audio-visual context to yield a spacious experience.
15:58	The interaural coherence of physically widened sound sources Clara Hollomey, Bernhard Seeber [Abstract] The apparent auditory source width (ASW) is one of the key spatial properties of sound sources, and is often modified by decorrelating the time-domain signal. The present study investigates ASW of sound sources with variable physical width. These are constructed by superposition of coherently radiating point sources along a line of variable width using head-related transfer functions (HRTFs). The approach was investigated in a preliminary listening test. Perceived position and apparent source width were indicated in a graphical user interface. Initial results suggest that the perceived source width correlates only weakly with the physical source width generated via HRTFs. A stronger, negative, correlation was observed for the perceived distance of the sound source. The reasons for the poor ability to judge physical source width are under investigation.
16:00	Webbasierte Hörversuche unter unkontrollierten Abhörbedingungen am Beispiel einer Audioqualitäts-Evaluierung von Lautheitstools Thomas Rauscher [Abstract] Anhand eines Hörversuchs - gemäß einer erweiterten Methode nach ITU-R BS.1116 - zur subjektiven bzw. perzeptiven Qualitätsbeurteilung verschiedener Lautheitsalgorithmen werden die Ergebnisse zweier verschiedener Teilnehmer-Gruppen (Panels) gegenübergestellt. Der browser-basierte Hörversuch wurde einerseits als Laborexperiment mit definierten Versuchsbedingungen wie akustisch optimiertem Raum nebst hochwertigem Audio- Interface und Elektrostat-Kopfhörern und andererseits als Feldexperiment mit entsprechend variablen Abhörbedingungen und einer Online-Version des Versuchs durchgeführt. Die Probanden, bestehend aus hörerfahrenen Versuchspersonen, sollten hierbei verschiedene Stimuli, nivelliert auf bestimmte vorgegebene Lautheitszielwerte, zu einem unbearbeiteten Referenzsignal unter Zuhilfenahme ausgewählter Qualitäts-Merkmale (Attribute) bewerten. Die Erweiterung des Laborexperiments erfolgte unter dem Gesichtspunkt einer Steigerung der Reichweite bzw. der Probandenanzahl. Im Vordergrund stand daher die direkte Vergleichbarkeit der Ergebnisse aus diesen beiden Szenarien, um in Ergänzung Aussagen über Reliabilität und ökologischer Validität gewinnen zu können.

Sitzungsleitung:

B. Schulte-Fortkamp, TU Berlin, Inst. f. Strömungsmechanik u. Technische Akustik A. Kohlrausch, TU Eindhoven, Human Technology Interaction (NL) A. Fiebig, HEAD acoustics GmbH

14:00	„Brummen“ oder „Rauschen“? – Störende Phänomene in der Geräuschbeurteilung eines Axialventilators Carolin Feldmann, Marc Schneider, Thomas Carolus [Abstract] Wärmepumpen stellen nach Angaben des Bundesverbandes Wärmepumpe e.V. mittlerweile die am zweitstärksten nachgefragte Heizungstechnologie dar. Damit steigt die Lärmbelästigung durch diese Anlage immer weiter an. Insbesondere der vom Ventilator emittierte Schall sorgt häufig für Beschwerden der Umgebung. Hörversuche mit dem semantischen Differential konnten zeigen, dass neben der psychoakustischen Schärfe auch die zeitlichen Veränderungen im Signal einen wesentlichen Einfluss auf die Qualitätsbewertung von Ventilatorgeräuschen haben. Akustikexperten beschreiben eine auffällige Zeitstruktur, die bei Axialventilatoren mit einer Drehtonfrequenz f < 100 Hz auftritt, häufig mit dem Begriff ”helikopterartig”. Modulationsanalysen zeigen, dass diese ”helikopterartige” Empfindung besonders dann auftritt, wenn tonale Signaturen im Geräusch mit der Drehtonfrequenz amplitudenmoduliert sind. Obwohl nach Terhardt ganzzahlige Verhältnisse von Tönen zu einer kaum bis gar nicht wahrnehmbaren zeitlichen Struktur führen, scheint das Verhältnis der Drehtonamplituden eine deutliche Auswirkung auf das Qualitätsurteil zu besitzen. Im Rahmen einer Hörversuchsstudie wurde auf Basis von synthetisch erzeugten, ventilatornahen Geräuschen ermittelt, wie sich das Amplitudenverhältnis auf die Qualitätsbeurteilung auswirkt. Als Ergebnis des Hörversuches wurden zwei unterschiedliche Beurteilungsgruppen bestimmt, die einerseits das ”Brummen des Elektromotors” und andererseits das ”Rauschen des Ventilators” bevorzugen. Im an den Versuch angeschlossenen Interview merkte eine kleine Teilnehmergruppe an, dass ein ”harmonisches Verhältnis” der beiden genannten Anteile als ideal angesehen wird.
14:20	Die Grenzen der Rauigkeit zur Beschreibung der Dissonanzwahrnehmung Matthias Reffgen, André Fiebig [Abstract] Zur systematischen Beschreibung spezifischer auditiver Empfindungen stellt die Psychoakustik Parameter wie Lautheit, Rauigkeit, Schwankungsstärke, Schärfe oder Tonalität bereit, mit deren Hilfe Geräuschbewertungen nachvollzogen bzw. partiell vorhergesagt werden können. Dabei wird aktuell bei technischen Geräten die detaillierte Betrachtung des Zusammenspiels auftretender tonaler Geräuschkomponenten bezüglich der Geräuschqualität zunehmend bedeutsam. Die (abendländische) Musiktheorie besitzt für das Zusammenwirken von mindestens zwei Tönen die Parameter Konsonanz und Dissonanz. Sie beschreiben den aufgrund der verwendeten Tonkombinationen hervorgerufenen Wohlklang bzw. die resultierende ”Unstimmigkeit”, die Dissonanz. Während in der Musik eine permanente Veränderung der tonalen Komponenten in einer zeitlichen Abwechslung konsonanter und dissonanter Passagen resultiert und hier bewusst als stilistisches Mittel verwendet wird, finden insbesondere bei technischen Geräuschen häufig nur geringfügige und langsame Änderungen statt. Bezugnehmend auf die Möglichkeiten und Grenzen veröffentlichter Dissonanzkonzepte werden grundlegende Untersuchungen durchgeführt, welche die Konsonanz- und Dissonanzwahrnehmung tonaler Komponenten einfacher und komplexer stationärer Klänge eruieren. Ausgehend von den Untersuchungsergebnissen werden unterschiedlichen Definitionen der Begriffe erörtert. Zur Übertragung der Versuchsergebnisse auf die Beurteilung synthetischer und realer technischer Geräusche werden grundlegende Fragen zur Wahrnehmung komplexer Klänge diskutiert.
14:40	Subjektive Bewertungen von Zugvorbeifahrten nach geräuschoptimiertem Schienenschleifen Geske Eberlei, Christine Huth, Manfred Liepert, Thomas Kempinger, Bernd Asmussen [Abstract] Im Rahmen des Projekts ”Geräuschoptimiertes Schienenschleifen” der DB Netz AG wird anhand von subjektiven Kriterien der Vorgang des instandhaltenden Schienenschleifens optimiert, um die nach dem Schleifvorgang üblicherweise vorhandenen Pfeifgeräusche bei Zugvorbeifahrten möglichst zu reduzieren. Hierzu wurden auf der DAGA 2018 bereits erste Ergebnisse der im Ausgangszustand durchgeführten Hörversuche präsentiert. Inzwischen wurde auf Basis der subjektiven Ergebnisse der Schleifvorgang angepasst und die modifizierten Verfahren in neuen Schleif- bzw. Messkampagnen dokumentiert. Die nun nach dem optimierten Schleifvorgang auftretenden Geräusche bei Zugvorbeifahrten werden wie im Ausgangshörversuch subjektiv beurteilt. Die Ergebnisse der Ausgangs- und Endbeurteilung werden im vorliegenden Beitrag dargestellt und erläutert.
15:00	Subjective and Objective Sound Quality Predictive Models for the Assessment of a Propeller Aircraft Interior Noise Claudio Colangeli, Bernardo Lopes, Agnieszka Mroz, Karl Janssens, Herman Van Der Auweraer [Abstract] The interior sound of an aircraft is generally not optimized for passenger acoustic comfort because its assessment often occurs in the late stages of the development cycle. To improve these aspects, the design philosophy should shift to a human-centered paradigm and the study of the sound quality aspects front-loaded. In this paper we discuss a data-driven method for the evaluation of a propeller aircraft interior noise on the basis of objective and subjective psychoacoustic attributes. Such approach, combined with virtual prototyping and sound synthesis tools, paves the way for the inclusion of the human perception in the aircraft design optimization process. The developed instrument grounds on a modular approach capable of classifying in terms of objective sound quality attributes and of subjective passenger annoyance the inputted propeller aircraft in-cabin sound samples, obtained through experimental recordings or through sound synthesis of numerically simulated data. The objective sound quality features are estimated through a set of Convolutional Neural Network models trained on time domain labeled data, while the subjective annoyance is predicted through a feature-based Artificial Neural Network, trained on the basis of a jury test campaign. The paper discusses the accuracy of the method and reports on experimental and numerical applications.
15:20	Wirkung von Nachhall in Bildungsräumen - Literaturstudie Lisa-Marie Wadle, Andreas Liebl, Noemi Martin [Abstract] Einige Menschen haben ein erhöhtes Bedürfnis nach guter Hörsamkeit, beispielsweise aufgrund einer Hörstörung oder eingeschränkter Sprachkenntnisse. Die raumakustische Umgebung sollte bei der Erfüllung dieser besonderen Bedürfnisse unterstützen. In der DIN 18041: 2016 werden nutzer- und kontextspezifische Anforderungen an die Nachhallzeit definiert. So soll das Hörverstehen in einem Raum optimal unterstützt werden. Die zugrundeliegende Annahme in der DIN 18041: 2016 ist, dass eine Verringerung der Nachhallzeit in den oben beschriebenen Fällen von Inklusion zu einem verbesserten Sprachverstehen führt. Ziel des Projekts ”Wirkungen von Nachhall in Bildungsräumen” war zu prüfen, ob empirisch nachgewiesen werden kann, dass die Anwendung der DIN 18041: 2016 diese Anforderung in der Praxis erfüllt. Es sollte festgestellt werden, ob die definierten Zielwerte ausreichen, um dem Thema Inklusion aus raumakustischer Sicht gerecht werden. Die Forschungsfrage wurde in einer Literaturstudie adressiert und anschließend in einem Hörversuch empirisch evaluiert. Die vorliegende Arbeit stellt die Ergebnisse der Literaturrecherche vor.
16:40	Wirkung von Nachhall in Bildungsräumen - Hörversuch Noemi Martin, Benjamin Müller, Lisa-Marie Wadle, Andreas Liebl [Abstract] Personen mit einem erhöhten Bedürfnis nach guter Hörsamkeit (z. B. wegen Hörverlust oder eingeschränkter Sprachkenntnisse) sollten durch die räumlichen Begebenheiten bei der Bewältigung der Benachteiligung unterstützt werden. Daher ist zu fordern, dass die raumakustischen Umgebungsbedingungen so gestaltet werden, dass die Hörsamkeit optimiert wird. In der DIN 18041: 2016 wird versucht dieser Forderung dadurch gerecht zu werden, dass an Räume in Abhängigkeit ihrer Nutzung und Nutzer unterschiedliche Anforderungen an die Nachhallzeit gestellt werden. Es ist anzunehmen, dass dieser (bauliche) Aufwand sich in einem nachweisbaren Nutzen manifestiert. Das bedeutet, dass die unterschiedlich konditionierten Räume auch eine für die Nutzer spürbar verschiedene Qualität hinsichtlich der Hörsamkeit aufweisen sollten. Die hier vorgestellte Arbeit widmet sich der Frage, ob die Anwendung der DIN 18041: 2016 diesem Anspruch genügt. Zur Klärung dieser Forschungsfrage wurde ein Hörversuch mit Probanden durchgeführt, in welchem die unterschiedlichen raumakustischen Qualitäten gemäß DIN 18041: 2016 gezielt hergestellt und deren Auswirkungen auf die Hörsamkeit untersucht wurden. Die Ergebnisse des Hörversuchs werden präsentiert und diskutiert.
17:00	Auswirkungen von Active-Noise-Cancelling Kopfhörern auf kognitive Leistungsfähigkeit und Mitarbeiterzufriedenheit im Bürokontext Benjamin Müller, Andreas Liebl [Abstract] Eine hohe Sprachverständlichkeit führt in offenen Büroumgebungen zu Problemen, da sie sich durch den Irrelevant Sound Effekt negativ auf die kognitive Leistungsfähigkeit auswirkt. Raumakustische Maßnahmen allein können unter Beibehaltung einer offenen Bürostruktur zu keinen ausreichenden Verbesserungen führen. In einer Probandenstudie mit einer Arbeitsgedächtnisaufgabe (Serial-Recall) wurde untersucht, ob sich Active-Noise-Cancelling (ANC)-Kopfhörer positiv auf die kognitive Leistungsfähigkeit und das subjektive Empfinden bei einer Großraumbüro-Geräuschkulisse auswirken. Es konnte dabei kein signifikanter Unterschied bezüglich der kognitiven Leistungsfähigkeit zwischen den Bedingungen mit aus- und eingeschalteten ANC bei aufgesetzten Kopfhörern sowie ohne Kopfhörer festgestellt werden. Allerdings hatte das ANC einen Einfluss auf das subjektive Empfinden. Die Hintergrundgeräusche wurden mit ANC beispielsweise als signifikant weniger lästig, die Konzentrationsfähigkeit als signifikant höher und der Abstand zur Störquelle als signifikant größer wahrgenommen als ohne ANC.
17:20	Zeitliche Gewichtung der Lautheitswahrnehmung im Lautheitsmodell Jan Hots, Daniel Oberfeld-Twistel, Alexander Fischenich, Jesko Verhey [Abstract] Die Lautheit eines Geräusches hängt von verschiedenen Signaleigenschaften wie z.B. dem Pegel, dem spektralen Gehalt oder der Signaldauer ab. Durch Lautheitsmodelle können einige Einflüsse dieser Signaleigenschaften auf die Lautheit dargestellt werden. Jedoch bilden die aktuellen Modelle nicht die in verschiedenen Studien gefundene zeitliche Gewichtung der Lautheit ab. Diese Studien zeigen, dass Stimulusanteilen am Anfang des Geräuschs eine größere Bedeutung bei der Lautheitsbewertung des gesamten Geräusches zukommt als späteren Stimulusanteilen. Dieses Phänomen wird als Primacy-Effekt bezeichnet und kann durch eine exponentielle Zerfallsfunktion beschrieben werden. Das perzeptuelle Gewicht eines Signalabschnitts bei der Lautheitsbestimmung wird durch das Integral der Zerfallsfunktion über diesen Zeitabschnitt angegeben. Diese experimentellen Ergebnisse und die Modellvorstellung einer exponentiellen Zerfallsfunktion widersprechen der üblichen Annahme in Lautheitsmodellen, dass alle zeitlichen Signalanteile ungewichtet in die Lautheitsbestimmung einfließen. Der vorliegende Beitrag untersucht, wie diese Modellvorstellung in ein Lautheitsmodell integriert werden kann. Hierzu wird die in der Literatur beschriebene Zerfallsfunktion implementiert und einem dynamischen Lautheitsmodell zugefügt. Die Güte des Modells wird durch den Vergleich von experimentellen Daten mit Modellvorhersagen zur zeitlichen Gewichtung bestimmt.
17:40	Untersuchungen zur tieffrequenten Wiedergabe bei dreidimensionaler Beschallung Ramona Beinstingel, Gerhard Krump [Abstract] Mehrdimensionale Erfahrungen besitzen auch in der Akustik einen signifikanten Wert. Insbesondere dreidimensionale Beschallungssysteme gewinnen in dieser Hinsicht zunehmend an Bedeutung. Im Vordergrund der Untersuchung steht die Beurteilung der Beschallung speziell im tieffrequenten Bereich über konventionelle Lautsprecher im Height- und Top-Layer einer 3D-Beschallungsanlage. Zur Untersuchung der Lokalisation und Hörempfindung des Zuhörers bei Tieftonwiedergabe von oben wurden vier Hörversuche mit geeigneten Darbietungssignalen durchgeführt, bei denen Positionierung, Frequenzbereich, Abstrahlrichtung und Präsenz des Basses variiert und entsprechend beurteilt wurden. Die Ergebnisse der Untersuchung, welche als Grundlage für die notwendige Basswiedergabe bei Beschallung von oben dienen können, werden vorgestellt.

Sitzungsleitung:

B. Seeber, TU München, Audio-Signalverarbeitung M.E. Altinsoy, TU Dresden, Lehrstuhl für Akustik und Haptik

8:40	Perceived Roughness of Single Sinusoid Compared to Recorded Vibration Ugur Alican Alma, M. Ercan Altinsoy [Abstract] In this paper, perceived roughness of two types of tactile vibration was evaluated on a tactile display. The two tactile stimuli are 1) recorded vibration and 2) single sinusoid. The aim was to investigate and present simplification possibilities on recorded vibration without losing its perceptual capacity since it might provide over-sophisticated information except for coarse textures. In order to test and compare several simplifications, similarity estimation experiment was conducted using continuous equal interval scaling method. During the experiment, the participants actively explored the real textures so that they could rate the roughness similarity of two tactile stimuli with respect to the real textures. The utilized textures were selected so as to contain the varying size of spatial densities to analyze the simplification approaches over fine, not too fine and coarse textures. Based on the similarity ratings, recorded vibration was found as the most similar stimuli with fine textures while single sinusoid was found as the most similar stimuli with coarse textures. Also based on the one-way analysis of variance tests, significant differences between the two tactile stimuli was found for the finest textures while a significant difference wasn’t found between them for mid-course and coarse textures.
9:00	Modellierung der psychoakustischen Rauigkeit Roland Sottek, Julian Becker [Abstract] Die Rauigkeitsempfindung eines akustischen Signals steht seit Jahren im Mittelpunkt des Sounddesigns. In der Praxis entstehen Rauigkeiten häufig bei rotierenden Bauteilen (Motoren, Getriebe, Lüfter). Ein raues Geräusch kann sowohl zu einem sportlichen Charakter eines Motors beitragen als auch zu einem sehr lästigen Störfaktor werden. Die Herausforderungen im Bereich der Klanggestaltung nehmen ständig zu. Es wird ein Klang angestrebt, der zum Produkt passt. Dieses Ziel soll möglichst im frühen Entwicklungsprozess erreichbar sein. Dazu müssen perzeptive Bewertungen in Kombination mit Modellrechnungen und Simulationswerkzeugen herangezogen werden. Existierende Berechnungsmodelle der Rauigkeit eignen sich gut für synthetische Signale wie modulierte Töne oder Rauschsignale. Die Vorhersage der Rauigkeit technischer Schalle ist jedoch wegen der komplexeren spektralen und zeitlichen Muster deutlich anspruchsvoller. Obwohl Rauigkeiten in der Praxis sehr häufig auftreten existiert bisher kein standardisiertes Verfahren zur Berechnung der Rauigkeit. In diesem Beitrag wird ein solches Verfahren beschrieben, das auf einem Modell des menschlichen Gehörs nach Sottek basiert. Es wurde hinsichtlich der nichtlinearen Verarbeitung und der Gewichtung der Modulationsspektren optimiert. Darüber hinaus wird ein Vorschlag zur Berechnung eines binauralen Einzahlwertes der Rauigkeit gegeben. Dadurch lässt sich die tatsächlich wahrgenommene Rauigkeit sehr gut nachbilden. Eine Standardisierung dieses Verfahrens ist sowohl als DIN-Norm als auch im Rahmen von ECMA-74 geplant.
9:20	Formation of auditory glimpses based on local similarities and image segmentation methods Sarinah Sutojo [Abstract] The blind segregation of sound sources from a mixture of different sounds remains one of the main challenges in the computer-based analysis of audio signals. One approach to achieve this segregation is to divide the audio input into segments of consistent acoustic features which are assumed to originate from the same source. These segments are also referred to as ”glimpses” of the locally dominant source and can be used to reconstruct or analyze the regarded source. The presented algorithm extracts such glimpses by comparing acoustic features in directly neighboring time-frequency units. The probability of both units belonging to the same glimpse is calculated based on a previously trained classifier. Resulting from this estimation is a map of contrasts which indicate the similarity (e.g. dissimilarity) between the neighboring pixels. This map is then processed with image segmentation algorithms such as super pixels and region grow. The methods transform the contrast map into a map of enclosed regions, indicating the boundaries of the glimpses. The benefit of this segmentation stage is evaluated by comparing estimated ideal binary masks for a target source with and without applying the glimpse estimation.
9:40	Combining glimpsed auditory features and machine learning for modeling attentive voice tracking Joanna Luberadzka, Hendrik Kayser, Volker Hohmann [Abstract] Computational models are a way of approaching research questions related to auditory perception. One relevant question is how are we able to follow and understand speech in complex acoustic scenes. Previous studies suggest that to follow a speaker in such conditions, humans use (i) sparse, speaker-related bits of robust information - ’auditory glimpses’ and (ii) a mechanism of predictive coding with a movable locus of attention. This study presents a computational framework simulating the attentive tracking of voices, which takes these aspects into account. In particular, we model auditory glimpses using Glimpsed Periodicity Features, and predictive coding using Particle Filters. Particle Filters sequentially estimate the high-level parameters(state) of voices, e. g. pitch, formants, and location, from observations containing Glimpsed Periodicity Features. First results show the potential of this method to track two competing voices. The remaining challenge lies in modeling the mapping from observation to state space, required for the tracking. This is non-trivial because it requires linking the ’glimpsed’ observation with a continuous, multidimensional state space. We propose using a Mixture Density Network this mapping. Finally, we report a novel way of combining Glimpsed Periodicity Features, Particle Filtering and Mixture Density Networks for modeling attentive speaker tracking.
10:20	Spatial-temporal integration of speech reflections Jan Rennies-Hochmuth, Anna Warzybok, Thomas Brand, Birger Kollmeier [Abstract] In reverberant rooms speech is reflected at boundaries and objects and superimposes with the direct sound, thus creating a complex pattern of temporally delayed, spectrally modified and spatially distributed copies of the direct sound. The fundamental assumption of standard measures and models employed to predict speech intelligibility is that reflections arriving briefly after the direct sound can be integrated and are, hence, useful for speech intelligibility, while reflections arriving later than about 50 to 100 ms after the direct sound are detrimental. This assumption was challenged in a series of experiments within this study by systematically varying the energetic, temporal and binaural properties of direct sound, the reflections, and a stationary noise masker. Speech reception thresholds were measured in normal-hearing listeners. In conditions where either energy or binaural information favor the early components of the room impulse response (RIR), the data confirm that adding reflections with delays beyond a critical time window cannot be perfectly integrated. However, in conditions where the later RIR components are favorable in terms of energy or binaural information, the auditory system appears to ignore the early components and exploit the late components instead. This cannot be modeled by any current speech intelligibility prediction models.
10:40	Spektrale Prominenz beeinflusst die Ausgeprägtheit psychoakustischer Empfindungsgrößen Arne Oetjen, Amrit Lamichhane, Monir A. Khan, Steven van de Par [Abstract] Die wahrgenommene Ausgeprägtheit vieler psychoakustischer Empfindungsgrößen wie z.B. Rauigkeit, Impulshaftigkeit oder Schwankungsstärke hängt neben bestimmten Signalparametern auch vom Schalldruckpegel ab. Dies wurde in bisherigen Studien mit synthetischen Schallen untersucht und es wurden Modellvorstellungen zur Quantifizierung dieser Abhängigkeit entwickelt. Bei realen Geräuschen treten diese psychoakustischen Signalparameter jedoch oft nicht spektral isoliert auf, sondern sind oft in einem bestimmten Frequenzband ausgeprägt. Eine kleine Pegeländerung eines solchen Frequenzbands relativ zum benachbarten Band kann sehr großen Einfluss auf die Ausgeprägtheit einer Empfindungsgröße im Gesamtgeräusch haben. In diesem Fall wird die Ausgeprägtheit der Empfindungsgröße deutlich stärker vom Schalldruckpegel beeinflusst als es die Versuche mit synthetischen Geräuschen nahelegen. In einer Reihe von Hörversuchen wurden beispielsweise Modulationen nur auf ein bestimmtes Frequenzband in einem rosa Rauschen aufgeprägt. In einem nächsten Schritt wurde dann der Pegel des Frequenzbands leicht verändert. Diese Änderung der spektralen Prominenz des modulierten Bereichs bewirkte eine große Änderung der Empfindungsstärke der untersuchten Größen. Dieser Effekt lässt sich in vergleichbarer Form auch bei Fahrzeug- und anderen Umweltgeräuschen beobachten. Verschiedene Ansätze zur Interpretation der Hörversuchsdaten werden gezeigt und diskutiert.
11:00	Binaural masking level difference as a function of noise bandwidth and noise delay Kristin Bracklo, Stephan D. Ewert, Mathias Dietz [Abstract] A classic psychoacoustic task is the detection of a tone in noise. The human binaural system can exploit differences of the interaural phase of a noise and target tone to improve detection thresholds. Maximum benefit is obtained for detecting an antiphasic tone (Sπ) in diotic noise (N0), which improves detection thresholds in the order of 12 to 15 dB. It has been shown in several studies that this benefit slowly declines as an interaural time difference (ITD) is applied to the N0Sπ complex. This decline has been attributed to the decorrelation of the noise. Here, we measure detection thresholds of (N0Sπ)ITD stimuli, with ITDs up to 8 ms, for a noise bandwidth from 25 to 1000 Hz. The target is always a 500 Hz tone. Its level is varied adaptively in a 2-down 1-up fashion within a three alternative forced-choice task. Results up to this point show that for bandwidths of 150, 200, and 1000 Hz detection thresholds are similar for all ITDs, whereas for 25 and 50 Hz the negative impact of ITD is smaller, i. e. decorrelation progresses slower with increasing ITD. The data can be simulated best with a subject dependent effective filter bandwidth near 100 Hz.
11:20	Teillautheit von dichotischen (Multi-)Tonsignalen in Rauschen Jesko Verhey, Gloria-Tabea Badel, Jan Hots [Abstract] Technische Geräusche enthalten neben rauschhaften Anteilen häufig auch klar wahrnehmbare Töne. Letztere können zu einer erhöhten Lästigkeit des Schalls führen. Wie stark der tonale Anteil im Geräusch wahrgenommen wird, bestimmt die (Teil-) Lautheit des tonalen Anteils im Gesamtgeräusch. Als untere Grenze der Wahrnehmung gilt die Mithörschwelle des tonalen Anteils. Diese Mithörschwelle lässt sich z.B. durch Phasenunterschiede zwischen den beiden Ohren reduzieren, ein Effekt, der als binauraler Gewinn (”Binaural masking level difference”, BMLD) bezeichnet wird. Die Mithörschwelle hängt auch von der Anzahl der tonalen Komponenten ab. Der Einfluss dieser beiden Stimulusparameter auf die Teillautheit des überschwelligen tonalen Anteils wird im vorliegenden Beitrag untersucht. Hierzu werden zunächst für alle Signalkomponenten die Mithörschwellen bestimmt. Dann werden die Schwellen auch für Kombinationen der Töne individuell bestimmt. Zur Bestimmung der überschwelligen Wahrnehmung wird für feste Pegel eines diotischen Sinustones im Rauschen der Pegel des gleichlauten tonalen Zielsignals über der Mithörschwelle in einem Lautheitsangleichsverfahren bestimmt. Sowohl der binaurale Gewinn als auch die Kombination mehrerer Sinustöne führt zu einer deutlichen Erhöhung der Lautheit des tonalen Anteils. Es bleibt zu klären, ob diese erhöhte Lautheit des tonalen Anteils auch zur einer erhöhten Lästigkeit dieser Schalle führt.
14:00	Binaurale Entmaskierung zirkulär bewegter Schallquellen Norbert Kolotzek, Bernhard Seeber [Abstract] Interaurale Phasendifferenzen beeinflussen die Maskierungsschwellen von Tönen in Rauschen. Bei bewegten Schallquellen ändert sich diese Phasendifferenz über der Zeit. Diese Studie untersucht den Einfluss der Bewegung einer Quelle auf die Maskierungsschwellen. In zwei Pilotexperimenten wurden die Mithörschwellen eines sich zirkulär bewegenden 500 Hz Sinustons sowohl in diffusem Bandpassrauschen als auch in Rauschen von vorne mit einem adaptiven Zwangswahlverfahren gemessen. Der bewegte Stimulus wurde mit Ambisonics D-Format 3. Ordnung generiert und über 36 Lautsprecher in der Horizontalebene wiedergegeben. Startpunkt der Bewegung war jeweils 0∘. Es wurden fünf Bewegungsgeschwindigkeiten getestet: 10∘/s, 30∘/s, 50∘/s, 100∘/s und 150∘/s. Die ermittelten Mithörschwellen wurden mit denen einer statischen Freifelddarbietung eines Sinustons an den lateralen Endpositionen der Bewegung verglichen. Die vorläufigen Ergebnisse zeigen, dass sich im diffusen Rauschen die Mithörschwellen auch bei seitlicher Darbietung sowohl im statischen als auch im dynamischen Fall nicht ändern (±1 dB). Im Rauschen von vorne kann aus den vorläufigen Ergebnissen für eine laterale, statische Darbietung eine Entmaskierung von bis zu 11 dB beobachtet werden. Im bewegten Fall ist auch hier eine Abnahme der Mithörschwellen zu erkennen, jedoch ist diese Abnahme im Vergleich zu der maximalen Entmaskierung an den statischen, lateralen Endpositionen selbst bei langsamen Bewegungsgeschwindigkeiten geringer.
14:20	On the Effect of an Expected Auditory Task on the Performance of an ongoing Task Ewald Strasser, Christiane Thiel, Steven van de Par [Abstract] Die Effekte geteilter Aufmerksamkeit (divided attention) sind wichtig für das Verständnis des Cocktailparty Phänomens. Eine noch unbeantwortete Frage stellt der zeitliche Verlauf dar, in dem sich geteilte Aufmerksamkeit auf die akustische Wahrnehmung auswirkt. Es wäre denkbar, dass bereits die Antizipation eines wichtigen Reizes die Bearbeitung der aktuellen Aufgabe beeinflusst. Um diese Frage anzugehen, verwenden wir ein sequentielles Versuchsparadima mit zwei unterschiedlichen Aufgaben (dual task). Die erste Aufgabe ist es, für eine Reihe an auditiv präsentierten Zahlen zu beurteilen ob die eben gehörte Zahl mit der gerade zuvor präsentierten Zahl übereinstimmt (1- Back). Die zweite Aufgabe ist es, am Ende der Präsentation der Zahlen ein einzelnes Wort zu hören und zu beurteilen ob das Wort ein belebtes oder unbelebtes Objekt beschreibt. Als Referenz für die Leistung bei dieser Aufgabenstellung werden Durchgänge verwendet bei denen nur Zahlen bearbeitet werden. Wir können zeigen, dass sowohl geteilte Aufmerksamkeit, als auch die zeitliche Distanz zur antizipierten zweiten Aufgabe einen Einfluss auf die Reaktionszeit haben mit der die Zahlenaufgaben bearbeitet werden. Wir argumentieren, dass der Effekt einer antizipierten Verlagerung der Aufmerksamkeit besonders negative Konsequenzen für Personen mit eingeschränkter Hörfähigkeit hat. Zusätzlich wurde Eye-Tracking durchgeführt und die pupillometrischen Ergebnisse werden ergänzend diskutiert.
14:40	How Level, Delay and Spatial Separation influence the Echo Threshold Korbinian Wegler, Florian Wendt, Robert Höldrich [Abstract] The echo threshold is a common measure to quantify the strength of the precedence effect. Depending on the experimental design, it is defined as the delay or level of the reflected sound compared to the direct sound at which the reflection is perceived as a separate auditory event. Respective studies are typically carried out as lead-lag experiments and listeners are asked to adjust the delay of the lagging reflection with a fixed level or vice versa. The spatial separation is known to be another factor influencing the echo threshold. Nevertheless, most studies disregard this attribute and keep the playback directions of lead and lag constant. This contribution studies the interaction of delay, level and spatial separation in a multi-stage listening experiment using binaural rendering. In each stage the listeners are instructed to adjust one of the three attributes to determine the echo threshold. Based on the gained results the interrelations of delay, level, and spatial separation with the echo threshold are examined and an attempt is made to develop a simple model.
15:00	Lautheit: Sone oder CU? Florian Schmidt, Stefan Uppenkamp [Abstract] Bis heute herrscht keine Einigkeit darüber, wie Lautheit adäquat beurteilt werden soll. Es gibt zwei Lager, die entweder die Verhältnisskalierung oder die Kategorienskalierung befürworten. Es ist nicht klar, an welchem Maßstab die Güte dieser Skalierungsmethoden gemessen werden könnte. Einen Ausweg bietet möglicherweise die Untersuchung der Lautheit komplexer Stimuli wie Sprache oder Musik. Es wurde gezeigt, dass Sone-basierte Lautheitsmodelle die Lautheit von komplexen Stimuli nur fehlerhaft vorhersagen und sogar schlechter abschnitten als einfache Pegelmaße. Zwei Schwierigkeiten bleiben jedoch: 1) Anders als für die Sone-Skala gibt es bisher kein eigenständiges kategorial-basiertes Lautheitsmodell. 2) Welche Skalierungsmethode sollte verwendet werden, um nicht allein durch das Experiment eine der beiden Skalen zu bevorteilen? In dieser Studie wird eine Kategorienskala aus der Sone-Skala des Lautheitsmodells von Chalupper und Fastl (2002) abgeleitet. Mit dem Modell wird für beiden Skalen die veränderliche Lautheit eines Musikausschnittes von 20 s Dauer vorhergesagt. Diese Lautheitsvorhersagen werden mit neuronalen Lautheitskorrelaten aus dem EEG verglichen. Für beide Skalen ist eine neuronale Repräsentation nachweisbar. Dabei wird die Sone-Skala an einer früheren Stufe der Hörbahn abgebildet als die CU-Skala. Dies deutet auf eine Hierarchie in der neuronalen Lautheitsverarbeitung im Kortex hin, bei dem letztlich der sensorisch verarbeitete Reiz kategorisiert wird.
15:20	Continuous loudness judgments and auditory fMRI activation for sounds with time-varying intensity Oliver Behler, Stefan Uppenkamp [Abstract] The loudness of a sound is largely determined by its intensity, but it is also affected by a variety of other acoustic and non-acoustic variables, including personal factors pertaining to the listener. Physiologically, the individual loudness percept appears to be most closely represented at auditory cortex, as indicated by several neuroimaging studies performed previously. Yet, the majority of loudness research has focused on stationary sounds of rather short duration. Much less is known about subjective loudness perception and its neural representation under dynamic conditions. For instance, the influence of continuous increases or decreases of sound intensity on judgments of absolute loudness and loudness change is still a matter of debate. We report an auditory functional MRI study aimed at adding understanding to this topic. Normal hearing listeners continuously rated their perceived loudness of complex-tone sequences varying in intensity over time whilst fMRI was performed. Information derived from physical levels and individual loudness judgments was used to predict brain activation. The behavioral data reveal an interaction of intensity region (high vs. low levels) and direction of change on loudness ratings. Activation in auditory cortex might be more closely related to the perceived temporary change as opposed to the absolute loudness percept.
15:40	Frequency channel-specific reset of the primacy effect in temporal loudness weights Alexander Fischenich, Jan Hots, Jesko Verhey, Daniel Oberfeld-Twistel [Abstract] Previous work has shown that the beginning of the sound is more important for the perception of loudness than later parts and that this ”primacy effect” reoccurs when a short pause of at least 350 ms is inserted into the sound. The present study examines if this reset of the primacy effect occurs independently for different frequency channels. A time-varying sound consisting of two frequency components was presented in four different conditions: (1) a simultaneous silent gap (500 ms) in both frequency bands, (2) a silent gap in only the lower frequency band, (3) a silent gap in only the higher frequency band, (4) no silent gap in either band. In all conditions, the temporal loudness weights showed a clear primacy effect at the first temporal segments. For frequency bands presented without a silent gap, the temporal weights decreased gradually across the sound duration, regardless of whether the other frequency band contained a gap or not. When a frequency band contained a silent gap, the primacy effect at the beginning of the sound was reduced, and after the gap a second primacy effect occurred. The results are compatible with a frequency channel-specific reset of the primacy effect.
16:40	Phase-dependent Effects of Harmonics in Two-Tone Suppression Martin Gottschalk, Jesko Verhey [Abstract] Auditory processing of the healthy cochlea is nonlinear. In psychoacoustics, this cochlea nonlinearity is, among others, associated with the compressive relation between intensity of a sinusoid and its loudness. Another consequence of this nonlinear processing is that simultaneously presented tones interact in a nonlinear fashion, e.g., one tone (the suppressor) may suppress another tone (the suppressee), an effect known as two-tone suppression. The focus of this study is on the dual-resonance nonlinear (DRNL) filter, a model of nonlinear cochlear processing, for which it was shown that it is able to predict suppression. The DRNL filter generates nonlinear harmonics due to the instantaneous compression on the basilar membrane, whose existence is also known from animal recordings. These harmonics affect the predicted suppression regions: when the suppressor frequency is close to 1/n-th of the suppressee frequency, these harmonics add energy to the filter at the suppressee frequency which may counteract the suppression effect. For exact frequency ratios this effect is either constructive or deconstructive, depending on the phase relation between suppressor and suppressee. These predictions are compared to own experimental data, where, in a forward masking paradigm, the phase-dependent effect of second-order harmonics is examined.
17:00	Temporal Pitch in Electric Hearing with Amplitude-Modulated Pulse Trains and Inserted Short Inter-Pulse Intervals Martin Lindenbeck, Piotr Majdak, Sridhar Srinivasan, Bernhard Laback [Abstract] Temporal pitch sensitivity in cochlear-implant (CI) listeners can be enhanced by inserting pulses with short inter-pulse intervals (SIPIs) in amplitude-modulated (AM) high-rate pulse trains. AM high-rate pulse trains are employed in current CI stimulation paradigms. While pitch sensitivity to AM improves with increasing modulation depth (MD), adding SIPI pulses results in uniform pitch sensitivity across MDs. When AM and SIPI pulses encode different frequencies, it is unclear which frequency dominates the pitch percept. To this end, pitch-discrimination sensitivity was measured in CI listeners with two MDs (0.1 and 0.5) and certain fundamental frequencies in the range of male and female speech. In a pitch-discrimination task, intervals were set up such that (a) both AM and SIPI frequencies changed congruently, (b) either AM or SIPI frequency remained constant, or (c) both SIPI and AM frequency changed incongruently. Discrimination performance was hypothesized to depend on AM and SIPI frequency differences (ΔAM and ΔSIPI). Statistical analysis showed that the performance was significantly accounted for by ΔSIPI and that it did not differ between MDs. This indicates that care should be taken to preserve original pitch cues provided in CI stimulation paradigms that incorporate SIPI pulses.
17:20	Irrelevant Background Speech Disrupts Serial Short-Term Memory for Verbal but not for Spatial Information: A Pre-Registered Replication Study Tatiana Kvetnaya, Kristina Schopf, Florian Wickelmaier [Abstract] The irrelevant speech effect (ISE)-the phenomenon that background speech impairs serial recall of visually presented material-has been widely used for examining the structure of short-term memory. Jones, Farrand, Stuart, and Morris (1995) employed the ISE paradigm to challenge modularity as a fundamental principle of working memory. In Experiment 4, they observed an ISE in both verbal and spatial serial memory tasks, thereby demonstrating that changing-state characteristics of the material, rather than its modality of origin, may determine the impairment of memory performance. The present study constitutes a cumulative, pre-registered replication of Experiment 4 with 80 German participants (n = 40 per memory task condition). In line with Jones et al. (1995), a main effect of sound type was observed for the verbal domain, with disruption being more marked for a changing sequence of spoken syllables than for a steady sequence. However, no such cross-modal effect was replicated for the spatial domain. Contrary to the original findings, this resulted in an interaction of sound condition and task type. These results do not support a model of functional equivalence of verbal and spatial information in serial short-term memory.

Sitzungsleitung:

M. Vorländer, Institut für Technische Akustik, RWTH Aachen W. Ahnert, ADA Acoustics & Media Consultants U. Schanda, Technische Hochschule Rosenheim

8:40	Hallkabine 2.0 Uwe Keil [Abstract] Üblicherweise werden zur Bestimmung des Schallabsorptionsgrades mehrere Quadratmeter eines Prüfmaterials benötigt, um es dann in einem Hallraum (V > 200 m3) zu vermessen. Während der Neuentwicklungsphase stehen aber nicht immer ausreichende Mengen zur Verfügung oder der finanzielle Aufwand der Materialfertigung ist zu hoch. Messungen mit kleinen Proben (ca. 1 m2) in Hallkabine (V = 6 - 10 m3) decken jedoch nur den Frequenzbereich ab 400 Hz ab und können nur qualitativ mit Ergebnissen aus dem Hallraum gemäß ISO 354 vergleichen werden. Der Vortrag und Bericht zeigt ein Lösung welche die Fa. Keil in Zusammenarbeit mit der TU Darmstadt ermittelt hat, welches trotz kleiner Proben eine hervorragende Reproduzierbarkeit mit Messung gemäß ISO 354 aufweist.
9:00	Rechnerische Vorhersage von Messergebnissen des Schallabsorptionsgrads in Hallraum und Alpha-Kabine Sebastian Kluth, Mirko Ruhnau, Christian Schulze, Jörn Hübelt [Abstract] Die Zertifizierung von Schallabsorbern für die raumakustische Anwendung erfolgt im Allgemeinen durch Messung des Schallabsorptionsgrads für diffusen (statistischen) Schalleinfall im Hallraum oder in der Alpha-Kabine. Dies erfordert eine Prüfkörperfläche von ca. 12 m2 bzw. 1,2 m2. Gerade im Entwicklungsprozess neuer Materialien, bei dem es in erster Linie um die Optimierung des Schallabsorptionsgrads geht - z. B. durch Variation von Geometrie, Material- und Fertigungsparametern von Einzelschichten sowie die eventuelle Kombination von verschiedenen Einzelschichten - können so eine Vielzahl von Messungen erforderlich sein, verbunden mit einer großen Menge erforderlichen Probenmaterials. Zu Entwicklungszwecken wird daher oft auf Messungen im Impedanzrohr zurückgegriffen, bei denen jedoch ausschließlich der Schallabsorptionsgrad für senkrechten Schalleinfall gemessen werden kann. Im Vortrag wird daher eine rechnerische Vorhersage von Messergebnissen des Schallabsorptionsgrads im Hallraum und in der Alpha-Kabine vorgestellt. Diese basiert vor allem auf der Messung der charakteristischen Absorberkennwerte im verlängerten Impedanzrohr (Transmissionsrohr) und der Integration des simulierten Schallabsorptionsgrads über die verschiedenen Schalleinfallswinkel. Zur Demonstration der Wirkungsweise des Verfahrens werden Simulationsergebnisse und Messergebnisse des Schallabsorptionsgrads für senkrechten und diffusen Schalleinfall exemplarischer Schallabsorber einander gegenübergestellt.
9:20	Die Raumakustische Simulation im Zuge der Renovierung des Mariendomes in Linz Jakub Benklewski, Vojtech Chmelík, Wolfgang Schaffer, Herbert Müllner [Abstract] Gebetshäuser werden nicht mehr nur für Messen, sondern immer öfter für kulturelle Events und Konzerte genutzt. Gleichzeitig versuchen Architekten das Kircheninterieure immer öfter zu alten Traditionen zurückzuführen, was oft zu einer Veränderung, wie der Position des Altares führt. Die folgende raumakustische Fallstudie wurde im Rahmen der Renovierung des Mariendoms der Diözese Linz getätigt. Eine Einschätzung der möglichen Verbesserungen vor dem Sanierungsbeginn wurde in Auftrag gegeben. Ein Vergleich der Raumakustik vor und nach der Sanierung, mit und ohne elektrische Beschallungsanlagen, sowie Varianten mit reflektierenden Deckensegeln, die über den Bänken hängen, wurden berechnet. Aufgrund der neuen Innenarchitektur und der damit verbundenen Umpositionierung von Altar, Chor und Musik, Orgel und Bänke für Besucher der Kirche, wurde besonders auf die Wünsche, Anregungen und auf die Erfahrung des Architekten bzw. des Domkapellmeisters eingegangen. Die Akustiksimulation wurde in der Raumakustik -Software (Odeon) durchgeführt. Die Kalibrierung des virtuellen Modells erfolgte durch Vorort durchgeführte Messungen. Zahlreiche unterschiedliche Varianten wurden im Zuge der Renovierung simuliert, bis hin zur schlussendlich installierten Beschallungsanlage.
9:40	Analysis tools for multiexponential energy decay curves in room acoustics Florian Muralter, Jamilla Balint [Abstract] Energy decay curves (EDCs) in room acoustics can be of multiexponential nature. A well known example are coupled volume spaces like concert halls with an attached reverberation chamber to adapt the acoustic behaviour, changing the early and late decay. However, multiple sloped EDCs also occur in single volumes like reverberation chambers. In the presence of a multiexponential decay, the commonly used linear regression to obtain reverberation times becomes problematic. Within this work, three state-of-the-art algorithms to extract decay times from multiexponential EDCs are investigated. The first algorithm is based on the variable projection method, whereas the second and third algorithm are based on the assumption that a decay time distribution can be computed from the EDC via the inverse Laplace transform. With the proposed methods, measurements from a reverberation chamber were analysed, decay times and their distributions were estimated. With the obtained results, the single sloped frequency range in a reverberation chamber can be defined, serving as an estimate of where commonly used linear regression methods remain valid.
10:20	Flatterechos und wo sie zu finden sind Klaus-Hendrik Lorenz-Kierakiewitz [Abstract] Der Terminus ”Flatterecho” bezeichnet periodische Rückwürfe bzw. Rückwurffolgen, welche die Hörsamkeit von Schallereignissen negativ beeinträchtigen können. Die Problematik von Flatterechos und ihrer die Hörsamkeit beeinträchtigenden Wirkung hat sich aufgrund der im 20 Jh. vorherrschenden Baustile durch die zum Einsatz kommenden Geometrien und Materialien und den immer einfacher verfügbaren exakten Messmethoden im Baugewerbe (Lasertechnik) gegenüber Bauten aus früheren Epochen drastisch verschärft: beispielsweise sind parallele Flächen mittlerweile exakt parallel baubar - und werden auch exakt parallel gebaut. Diese Tendenz wird weiter verschärft durch eine zunehmende Ökonomisierung des Bauens in jüngster Zeit. Aufbauend auf einer Typisierung der möglichen Erscheinungsformen des Phänomens ”Flatterecho” - zeitlich periodisch wiederholte Mehrfachwahrnehmbarkeit von Schallereignissen, messbare Verlängerung der Nachhallzeit und Klangfarbenmodifikation - soll in diesem Beitrag anhand von prägnanten Beispielen aus der Praxis gezeigt werden, welche Geometrietypen und Konfigurationen von Raumbegrenzungsflächen besonders anfällig bezüglich einer Ausbildung von Flatterechos sind. Darüber hinaus soll die Wirkung verschiedener Typen und Stärken von Flatterechos auf die Verständlichkeit von Sprache und Hörsamkeit mit Hilfe von Auralisationen in Hörbeispielen demonstriert werden. Diese phänomenologische Darstellung soll dazu dienen, Verständnis des und Sensibilität bezüglich des Phänomens Flatterecho zu schärfen und anhand der dahinterliegenden Prinzipien Wege in der beraterischen Praxis aufzuzeigen, um solche unerwünschten raumakustischen Artefakte zu vermeiden.
10:40	Pegelmodelle zur Planung von (Betriebs-)Restaurants Alexander Dickschen, Benjamin Müller [Abstract] In (Betriebs-)Restaurants suchen Gäste neben der Nahrungsaufnahme auch einen attraktiven Ort für Gespräche und zur Erholung. Wegen hohen Pegeln finden Konversationen in vielen solchen Einrichtungen leider eher schreiend statt und von Erholung ist keine Spur. Es stellt sich daher die Frage, welche Parameter neben der Nachhallzeit für die Pegelentwicklung im Raum ausschlaggebend sind. Die wichtigsten Störschallquellen sind die Gespräche an den anderen Tischen. Jedoch tragen auch Abzugshauben, Küchengeräte in offenen Essensausgaben oder Kompressoren in Kühltheken zu erhöhten Schallpegeln im Raum bei. Oft sprechen bereits die ersten Gäste, die den leeren Raum betreten, mit erhöhten Sprachpegel, um das Hintergrundgeräusch zu übertönen. Wir gehen der Frage nach, welchen Beitrag raumakustische Pegelmodelle zu einer adäquaten Auslegung leisten können. Es gibt verschiedene Modelle, die auf einfachen Größen wie Personenzahl, Raumvolumen und Nachhallzeit eine analytische Pegelprognose ermöglichen. Dabei wird davon ausgegangen, dass sich der Raumpegel wegen Lombard-Effekt und Sprachverständlichkeit auf einen Pegel einstellt, der errechnet werden kann. Im Vortrag zeigen wir die Annahmen und Limitierungen eines solchen raumakustischen Pegelmodells. Auf eine kurze theoretische Herleitung des Modells folgt der Vergleich von Rechenergebnissen mit gemessenen Pegeln eines Betriebsrestaurants mit 260 Sitzplätzen. Von den Ergebnissen ausgehend hinterfragen wir die Vorschläge zur Schallabsorption der DIN 18041.
11:00	Zeitverlaufsanalysen des Lärms in Gaststätten vor und nach einer raumakustischen Ertüchtigung Ulrich Schanda [Abstract] In der Literatur wird von mehreren Messungen des Lärms in Gaststätten als Funktion der Gästezahl berichtet. Modelle zur Prognose des Lärms als Funktion der Nachhallzeit des leeren Gastraums, der zusätzlichen Absorptionsfläche pro Gast, der Lombard-Konstante und der sog. Gruppengröße als das Verhältnis der tatsächlichen Sprecherzahl verglichen zur Gesamtgästezahl sind verfügbar. Aus den Analysen dieser Messungen wurde abgeleitet, dass die Verdoppelung der äquivalenten Absorptionsfläche den Schalldruckpegel im Raum um etwa 6 dB senkt; bei einer konstanten Schallleistung von fiktiven Schallquellen wären nur 3 dB zu erwarten. Grund hierfür ist der Lombard-Effekt, der die Sprecher im Sinne einer lärmreduzierenden Rückkopplung ”leiser” werden lässt, wenn der Störgeräuschpegel geringer wird. Im vorliegenden Vortrag werden Fallbeispiele gezeigt, bei denen eine raumakustische Ertüchtigung durch Einbringen zusätzlicher Absorptionsmaßnahmen durchgeführt wurde. Zeitverlaufsanalysen des Lärms als Funktion der Gästezahl vor und nach der raumakustischen Ertüchtigung lassen es zu, die o.g. Modellparameter zu validieren.
11:20	Singing adaptation in real and virtual acoustics Paul Luizard, Stefan Weinzierl, Erik Brauer [Abstract] This research project currently running at the TU-Berlin aims to investigate the capacity of adaptation of trained singers to the acoustics of various venues. A given short musical program is recorded in each room by means of a near-field microphone. In addition, room acoustical measurements are performed using a dodecahedral sound source, omnidirectional microphones and a dummy head. Another set of measurements consists in placing the dummy head together with a directional loudspeaker on a rotative plate in order to measure impulse responses from different orientations, at the position of the singer on stage. The second phase of recordings takes place in an anechoic chamber. It is the replication of the first experiment in virtual conditions. Interactive auralization is perform, i.e. the singers could hear their own voice in the virtual room while singing using real-time convolution and head tracking. Each note from the singing recordings in both real and virtual rooms is analyzed in terms of tempo, loudness, and timbre features. This data is further compared to the room acoustical parameters and correlations are estimated. It appears that the sound color of the room response plays an important role, along with the early reverberation time and the room gain.
14:00	Studios für die Industrie Walter Baumann, Abhay Rajmane [Abstract] Studios werden zunehmend auch in der Industrie z.B. für sound design benötigt. Die aus Rundfunk und Fernsehen bekannten Vorschriften bezüglich der Raumakustik sind hier allerdings kaum in die Praxis umzusetzen oder führen zu Widersprüchlichkeiten. Anhand von Messergebnissen in zwei ausgeführten Beispielen soll dies diskutiert werden.
14:20	Akustik mit Deckensegel - wie erzielt man die beste Wirkung! Thomas Plötzner [Abstract] Concepts involving architectural acoustics include more and more the idea of modular sound absorbing elements like canopy islands. However, without the knowledge regarding their operating principles it can be problematic to estimate the correct effect on reverberation times. The aim of the research, carried out according to ISO 354, was to analyze the influence on the total absorption with varying parameters like canopy dimensions, suspension heights, distance between the elements and mounting angles. We also measured the effects of the different canopy surfaces (front face, reverse side and the edges). A comprehensive understanding of these modular acoustic units will enable us to implement them in the most effective way.
14:40	„Weinberg“ contra „Schuhkarton“ – Wie hängt der Seitenschallgrad vom Grundriss-Typ eines Konzertsaales ab? Uwe Stephenson [Abstract] Neben der Nachhallzeit ist der Seitenschallgrad S der wichtigste raumakustische Parameter für Konzertsäle. Naturgemäß hängt er vor allem vom Verlauf der Seitenwände (der ”Primärform”) ab. Aller Erfahrung nach scheinen deshalb Rechteck-Räume die besten Konzertsäle zu sein, Trapezräume sind ungünstig und Zentralräume (mit dem Orchester etwa in der Mitte) noch ungünstiger. In letzter Zeit werden von Architekten ”Weinberg”-artige Säle bevorzugt, Zentralräume, in denen ”Zwischenmauern” bzw. eine Terrassierung den Seitenschallgrad erhöhen sollen. Eine zentrale Frage ist, ob man dadurch im Mittel jemals Seitenschallgrade wie im ”Schuhkarton” erreichen kann. S ist definiert als das Verhältnis der ”frühen” ”seitlich” eintreffenden Energie zur ”frühen” Energie, wobei ”früh” heißt: bis 80ms verzögert und ”seitlich” durch einen cosinus-Faktor ausgedrückt wird. Näherungsweise genügt deshalb unter Umständen eine 2-dimensionale Betrachtung bzw. eine 2D-Schallteilchen-Simulation. Dabei werden variiert: Grundriss-Typen, Raumproportionen, Schallquellenposition und Streugrad oder Substrukturierung der Wände. Um die Gründe für Änderungen verstehen zu können, werden auch geometrische Überlegungen mit periodisch angeordneten Publikumsbereichen (”Nischen”) und Spiegelquellen angestellt. Die Ergebnisse werden als farbige Landkarten mit Mittelwerten präsentiert.
15:00	Erreicht DIN 18041-2016 ihr Ziel hinsichtlich Sprachverstehen, Schallbelastung und Lärmminderung in Unterrichts- und Kommunikationsräumen? Helmut Fuchs, Gerhard Graber [Abstract] Bei der Überarbeitung dieser Richtlinie wurden die Anforderungen bezüglich der Nachhallzeiten in kleineren Räumlichkeiten durch Verschärfung im mittleren bei gleichzeitiger Lockerung im tieferen Frequenzbereich signifikant geändert. Nach drei Jahren lohnt daher eine kritische Diskussion auf Basis aktueller wissenschaftlicher Forschungs- und praktischer Umsetzungsergebnisse bezüglich Sprachverstehen, Lärmentstehung und raumakustischer Sanierungsmaßnahmen. In Zeiten da Lehrermangel, krankheitsbedingter Unterrichtsausfall und Bildungsdefizite in den Fokus rücken, sollten sich Architekten und ihre Berater des Beitrags unzureichender Raumakustik an dieser Entwicklung bewusst sein und sich herausgefordert fühlen, die raumakustischen Verhältnisse in Ausbildungs-, Arbeits- und Freizeitbereichen nach heutigem Stand des Wissens und der Technik zu verbessern. In der Praxis geht es darum, wie möglichst effizient und kostengünstig eine gute Raumakustik erreicht werden kann. Am Beispiel zweier Hörsäle der TU Graz werden dazu zwei konkurrierende Sanierungskonzepte vorgestellt: das eine konzentriert sich, wie gewohnt, auf die Absorption der mittleren Frequenzen, das andere zielt dagegen auf eine möglichst konstante Nachhall-Charakteristik im Raum. Die Ergebnisse werden vor dem Hintergrund der DIN 18041-2016 und der ÖNORM B 8115-3, 2005 diskutiert.
15:40	Schallabsorbierende Wandpaneele? Ein MUSS für die Klassenraum-Akustik! Carsten Ruhe [Abstract] DIN 18041:2016 fordert für Klassenräume (Raumgruppe A4) mit einem typischen Volumen von etwa 180 m3 eine Nachhallzeit von Tsoll = 0,45 s ± 20 %. Auch wenn es rechnerisch ”gerade eben” ausreicht, lediglich die Decke vollflächig hochgradig schallabsorbierend zu belegen, ist nicht von vornherein sichergestellt, dass der Raum den Anforderungen an ein barrierefreies Zuhören und Verstehen entspricht. Werden Schallabsorber auch in der zweiten (und ggf. dritten) Raumdimension angebracht, so verbessert sich die Situation schlagartig erheblich und die Räume werden von den Nutzern als viel besser beurteilt. Im Gegensatz zu den Aussagen vieler Hörer liegen aber nur wenige messtechnische ”Beweise” über diese erheblich bessere Qualität vor. Deshalb sträuben sich die Schulbau-Träger oft, den dafür notwendigen Aufwand von etwa 1.000 je Klassenraum zu investieren. Auch die Argumente einiger Akustiker, die horizontalen Reflexionen würden ohnehin eher eintreffen als die in der Norm benannten 50 ms nach dem Direktschall, sind in diesem Sinne kontraproduktiv. Messergebnisse vorher/nachher aus Klassenraum-Ergänzungen und aus verschiedenen neuen Förderzentren für Hörgeschädigte belegen eindeutig den Gewinn durch die Wandpaneele. Offenbar schränken horizontale Schallreflexionen die Sprachverständlichkeit viel früher ein, als erst nach 50 ms. Hierzu werden verschiedene Plausibilitäts-Überlegungen vorgestellt. Man sollte sie wissenschaftlich untersuchen, sobald die Messtechnik dafür angepasst ist.
16:00	Softwaregestützte Entwicklung von Gestaltungskonzepten für Musikübungsräume Irina Oshkai, Susanne Schwickert, Malte Kob [Abstract] In diesem Beitrag wird die Entwicklung von Gestaltungskonzepten für Übungsräume eines Musikinternats erläutert. Der Übungsraum stellt für die Kinder und Jugendliche, die über 4 Stunden täglich musizieren, ein Werkzeug zum erfolgreichen Lernen und Üben der musikalischen Inhalte dar. Er ist somit ein wesentlicher Einflussfaktor für die Persönlichkeitsbildung der begabten Jungstudierenden. Das besondere Augenmerkmal bei der Gestaltung der kleinen Übungsräume richtet sich auf das Zusammenspiel der Raumakustik und der Architektur, das ermöglicht, das Üben zu einem Ereignis für die Kinder zu machen. Die Gegenüberstellung und die Kombination der relevanten theoretischen Grundlagen der Raumakustik und der aus einer raumakustischen Analyse der Bestandsübungsräume der Musikhochschule gewonnen Kenntnisse führen zur begründeten Formulierung der optimalen akustischen Qualitätskriterien für die kleinen Übungsräume. Es werden die gestaltete Geometrie, Atmosphäre und Akustik der Räume des neugeplanten Musikinternats vorgestellt und anschließend die Ergebnisse der softwaregestützten Simulation der Raumakustik in Bezug auf Erfüllung der gestellten Anforderungen diskutiert.
16:20	Orchestergräben in Mehrspartentheatern - Typische Herausforderungen bei der Gestaltung Tobias Behrens, Wolfgang Ahnert [Abstract] Die Gestaltung des Orchestergrabens bei Um- und Neubau von Mehrspartentheatern gehört zu den typischen Aufgabenstellungen des Raumakustikers. Bei vielen Orchestergräben finden sich oft Unzulänglichkeiten (zu eng, zu laut, schlechtes Untereinander-Hören im Graben, unzureichende Interaktion mit Bühnenakteuren, schlechte Orchesterbalance und Überdeckung der Bühnenakteure im akustischen Gesamtergebnis im Zuschauerbereich usw.). Anhand von verschiedenen bearbeiteten Projekten und Literaturangaben wird im Beitrag ein Überblick geboten über Ist- und Sollwerte bezüglich der Grabengröße, Anzahl der Musiker, Öffnungsmaß des Grabens und lichte Höhe im überdeckten Bereich, sowie zu Lärmbetrachtungen (Kennwerte, typ. Maximalwerte, Zusammenhänge mit der Graben-Geometrie und raumakustischen Gegebenheiten). Lösungsansätze zur Konzeption raumakustischer Maßnahmen in Orchestergräben werden dargestellt und diskutiert.

Organisation:

M. Vorländer, Institut für Technische Akustik, RWTH Aachen

11:20	Virtual reality based pointing method for localisation experiments in spatial audio Vera Erbes, Andreas Fleck, Sascha Spors [Abstract] As the accurate placement of sources is an important quality in spatial sound reproduction, listening tests strive to investigate the localisation of virtual sources. The applied pointing method, which the test subjects report the perceived direction with, is crucial for meaningful results. Several studies revealed that pointing with the head in direction of the source while being assisted by visual feedback for the direction delivered the most accurate results. In particular, providing visual feedback by a head-mounted display has been shown to be a promising method which also enables the investigation of the localisation of elevated sources. This study combines the virtual representation of sound fields by dynamic binaural synthesis via headphones with the use of a head-mounted display for visual feedback. Stimuli consisted of point sources synthesised by head-related transfer functions. Comparison with the results of previous studies proves that the method provides a valid instrument for the investigation of localisation properties of spatial reproduction methods.
11:22	Influence of different room acoustic conditions in a speech-in-noise test with circular moving masker, in young and older adult listeners Rhoddy Viveros Munoz, Janina Fels [Abstract] In real-world listening situations, we often listen to speech in presence of masking noises inside rooms with different room acoustic conditions. Most everyday listening situations consist of multiple sound sources both stationary and moving, with multiple acoustic reflections that reach our ears at different time and intensity. In a speech-perception-in-noise task, acoustic reflections could be beneficial, increasing the speech signal energy reaching the listener, or detrimental, superimposing on the direct sound altering the waveform. Thus, this study aims to show the effect of different room acoustic conditions in a speech-perception task with a circular moving masker. A speech-in-noise test was performed with young and older-adults clinically normal-hearing, using binaural reproduction to create a headphone-based virtual acoustic environment. Listeners are asked to identify target digit-triplets, under the presence of a stationary or moving masker. The masker was presented at five different configurations: (1) stationary at 0∘, (2) stationary at 20∘, (3) stationary at 45∘, (4) stationary at 70∘, and (5) moving away from the target 90∘. All masker configurations were assessed over three room acoustic conditions (anechoic, acoustically treated room and acoustically untreated room).
11:24	Interaction of absorption and scattering coefficients in room simulations based on geometrical acoustics Lukas Aspöck, Michael Vorländer [Abstract] In addition to the room geometry, room acoustic simulations based on geometrical acoustics typically use absorption and scattering coefficients to model the physical behavior of the boundary conditions. The scattering coefficient is often considered to be less relevant, however, in some cases it can also have a substantial impact on parameters such as the reverberation time. If a simulated energy decay is matched to a measured energy decay of a room, it is thus important to adjust absorption coefficients as well as the scattering coefficients. This work reviews and investigates the relationship between the two input parameters and their impact on simulation results, especially on room acoustical parameters.
11:26	Parameter Estimation for the NPRQ-Measure with Sub-Sample Precision Radoslaw Mazur, Fabrice Katzberg, Alfred Mertins [Abstract] Sounds played in closed rooms often suffer from added reverberation. For reducing these effects, the methods of room impulse response equalization may be employed. In order to render the echos inaudible at a given position, a prefilter is used to modify the played signal. This prefilter is designed according to the properties of the human auditory system, such as temporal masking. Typically, the average temporal masking curve is used to describe the audible reverberation in terms of the NPRQ-Measure and to derive the cost function for the filter design. In this work, we propose to estimate the parameters of this curve with sub-sample precision in order to achieve a better estimation of the perceived reverberation. This higher precision is necessary for comparing the results in case of spatial mismatch.
11:28	Schallausbreitung in kleinen Strukturen in Bezug auf MEMS-Lautsprecher Daniel Beer, Albert Zhykhar, Andreas Männchen [Abstract] Ob Kopfhörer, Hörgeräte oder Mobiltelefone, eine wesentliche Herausforderung für die Elektroakustik besteht darin, mit immer kleineren Abmessungen einen großen Klang zu erzielen. Eine hochgenaue Fertigung von sehr kleinen Lautsprechern gelingt mit der sogenannten MEMS-Technologie (Micro-Electro-Mechanical-Systems). Dieses Fertigungsverfahren aus der Halbleiterindustrie ermöglicht Genauigkeiten im Mikrometerbereich. Lautsprechermembranen, Antriebssysteme und Schallführungen können so sehr viel kleiner als bisher hergestellt werden. Wenn für die Schallerzeugung/-ausbreitung derart winzige Strukturen verwendet werden, sind dann beim Lautsprecherentwurf zusätzliche Effekte zu berücksichtigen?
11:30	Data set: Eigenmike-DRIRs, Kemar 45BA-BRIRs, RIRs and 360° pictures captured at five positions of a small conference room Christian Schneiderwind, Annika Neidhardt, Stefan Fichna, Florian Klein [Abstract] A data set was created to study the position dependent perception of room acoustics in case of a small conference room. Binaural room impulse responses (BRIRs) were measured with KEMAR 45BA at 5 different potential listening positions. To keep the direct sound similar the Genelec 1030A two-way loudspeaker was always placed at a distance of 2.5m. In one condition, the loudspeaker was turned towards the listening position, in the other condition it was turned by 180∘ to achieve an indirect reproduction with low direct sound energy. Furthermore, an mh acoustics Eigenmike was placed at each of the five listening positions and 32-channel directional room impulses responses (DRIRs) as well as an omnidirectional room impulse response (RIR) was captured where the center of the head was placed before. Additionally, 360∘ visual footages were captured with a GoPro Omni spherical camera array to provide audiovisual impressions of the listening situation at the five positions. The data set is documented according to the new DEGA recommendation and is freely available for download.
11:32	Development of a 7th Order Spherical Microphone Array for Spatial Audio Recording Damian T. Dziwis, Tim Lübeck, Johannes M. Arend, Christoph Pörschmann [Abstract] The increased research in spatial audio processing and technical achievements in mixed reality systems created a demand for appropriate microphone arrays to record and reproduce immersive spatial audio. Current findings in research show that high order spherical microphone arrays can be a good choice for an adequate reproduction, but unfortunately, they are barely available. Our own investigations on sound field decomposition for binaural rendering revealed that a 7th order rigid-sphere microphone array with the size of an average human head and 86 microphones arranged according to a Lebev grid provides good perceptual results. As there is simply no real-time microphone array matching these specific requirements, we developed one within the scope of a current research project. This work describes the development of such a microphone array as an open-source hardware project using components that are easy to access and produce in order to increase the availability of spherical microphone arrays for research and media production. The array is composed of Sennheiser KE14 electret condenser microphones, 3D printable body components, and standard peripheral audio devices. Subsequently, we present a first technical evaluation concerning functionality and applicability for sound field decomposition.
11:34	Analysis of the Directional Properties of the Energy Decay in a Reverberation Room Marco Berzborn, Michael Vorländer [Abstract] A pre-requisite for the absorption coefficient estimation in accordance with ISO 354 is that the sound field in the used reverberation room is diffuse. A diffuse sound field is generally defined by the isotropy condition - requiring the sound field to be composed of infinitely many sound waves from uncorrelated sources with directions of arrival uniformly distributed over a sphere. A consequence of this requirement is a uniform energy distribution. Microphone arrays allow for the decomposition of the sound field - in it’s steady state as well as during the decay process – into a continuum of plane waves composing it. Based on simulated microphone array measurements, we present a study of the decaying sound field with respect to the angular uniformity of the energy distribution during the decay process.
11:36	Analysis of the influence of different room acoustics on acoustic emotion features and emotion recognition performance Juliane Höbel-Müller, Ingo Siegert, Ralph Heinemann, Alicia Flores Requardt, Michael Tornow, Andreas Wendemuth [Abstract] Bei der automatischen Erkennung von Emotionen aus Sprache ist darauf zu achten, dass ähnliche Trainings- und Testbedingungen vorherrschen. Andernfalls kann die Erkennungsleistung von Emotionen aus Sprache erheblich abnehmen. Wesentliche Einflussfaktoren stellen Anwendungsdomäne, Sprechertypen sowie Übertragungskanal und Raumakustik dar. In dieser Arbeit wird auf die Raumakustik als wesentlicher Faktor bei der Erkennung von Emotion aus Sprache fokussiert. Bisherige Studien haben sich auf bestimmte Sprachmerkmale beschränkt oder gebündelte Merkmalsgruppen verglichen. Die aktuelle Studie zielt darauf ab, ein nachvollziehbares Experimentaldesign zu schaffen, das es erlaubt sowohl den Einfluss verschiedener Raumakustiken auf Sprachmerkmale als auch den daraus folgenden Einfluss auf die Erkennungsleistung zu untersuchen. Grundlage für die Studie ist der Benchmarkdatensatz EMODB, der in einem Probandenraum, in einem modernen und einem älteren Hörsaal sowie in einem Treppenhaus an verschiedensten Positionen aufgenommen wurde. Weiterhin wurden die Räume akustisch vermessen und die raumakustischen Maße T30, EDT, C50 und D50 erfasst. Als Referenzaufnahme gilt eine mit dem gleichen Equipment aufgenommene Version in einer Schalldämmkabine. Ergebnisse statistischer Analysen gängiger Sprachmerkmale wurden mit den akustischen Vermessungen in Beziehung gesetzt. Durch anschließende Erkennungsexperimente wurde untersucht, welche Merkmalsveränderung den größten Einbruch in der Erkennungsleistung zeigt, und auf welche Raumakustiken dies zurückgeführt werden kann.

Sitzungsleitung:

C. Woernle, Universität Rostock S.C. Langer, TU Braunschweig, Institut für Akustik

9:00	Methoden zur Steifigkeitsmodellierung von Evolventenverzahnungen Andreas Beinstingel, Michael Heider, Burkhard Pinnekamp, Steffen Marburg [Abstract] Das Schwingungs- und Geräuschverhalten von Zahnradgetrieben ist ein wesentliches Qualitätsmerkmal. Dabei stellt der Zahneingriff eine signifikante Anregungsquelle dar. Die Weiterleitung in Form von Körperschall bis zur Gehäuseoberfläche bedingt letztendlich die maßgebliche Luftschallemission. Eine systematische Optimierung des Geräuschverhaltens erfolgt vorzugsweise im frühen Entwicklungsstadium. Aus diesem Grund ist es wichtig, einen virtuellen Prototyp zu besitzen, der in der Lage ist die komplexen Wechselwirkungen im Transferpfad abzubilden. Das ermöglicht eine realistische Bewertung und zielführende Verbesserung des akustischen Verhaltens. Der Steifigkeitsmodellierung des Zahnkontaktes kommt hierbei besondere Bedeutung zu. Diverse Modellierungstechniken sind Gegenstand dieses Vortrags.
9:20	Einfluss verschiedener Lagerung bei der experimentellen Bestimmung von Dämpfungswerten Christian A. Geweth, Simon Boche, Kheirollah Sepahvand, Steffen Marburg [Abstract] Die Ursachenidentifikation bei eventuell vorhanden Abweichungen zwischen einem numerischen Modell und experimentellen gewonnen Daten kann sich nicht nur als zeitintensives, sondern auch als kostspieliges Unterfangen erweisen. Dabei lassen sich einzelne Eingangsparameter eines numerischen Modells nur über experimentelle Untersuchungen bestimmen. Von diesen für computergestützten strukturdynamischen Modell üblicherweise benötigten Eingangsparameter gehört die Dämpfung zu denen, welche sich nur mit einem vergleichsweise großen Aufwand bestimmen lassen. Ursächlich hierfür ist unter anderem das Problem, dass eine ideal frei-freie oder ideal feste Lagerung, anders als bei der numerischen Modellierung, in einem Experiment nicht realisierbar ist. Dies hat zur Folge, dass eine Beeinflussung der zu messenden Struktur durch die verwendete Lagerung nicht ausgeschlossen werden kann. Im Rahmen dieser Arbeit wird der Einfluss verschiedener Möglichkeiten zur Lagerung von Proben auf die gemessen Dämpfungswerte untersucht. Dafür wurden verschiedene Strukturen unter unterschiedlichen Randbedingungen untersucht. Durch die mehrfache Wiederholung der einzelnen Messungen, erlauben es dabei Rückschlüsse auf dies Wiederholbarkeit der einzelnen Messungen zu ziehen. Aus den im Rahmen dieser Untersuchungen gewonnen Erkenntnisse werden Vorschläge zu der Reduzierung des Messaufwandes bei Dämpfungsmessungen abgeleitet.
9:40	Biegeschwingungen der Sportwaffen Florett, Degen und Säbel Thomas Kletschkowski [Abstract] Die Klingen der Sportwaffen Florett, Degen und Säbel können aus Sicht der Schwingungslehre als einseitig eingespannte, schlanke, biegeelastische Kontinua mit örtlich veränderlicher Massenbelegung und von der Glocke zur Spitze hin sinkendem Flächenträgheitsmoment (Verjüngen des Querschnitts) betrachtet werden. Letzteres unterscheidet sich bei allen Waffen bezüglich der horizontalen und vertikalen Achse. Das Gesamtgewicht aller Sportwaffen variiert zwischen 340g (Säbel) und 395g (Degen). Die Gesamtlänge aller Waffen beträgt ca. 105cm. Die vorliegende Arbeit befasst sich insbesondere mit den ersten und zweiten Biegeeigenformen in horizontaler und vertikaler Richtung, die im Gefecht sowohl durch Klingenschlag, aber auch durch das plötzliche Abstoppen der Klingenbewegung angeregt werden können. Letzterer Fall ist insbesondere im Florett- und Degenfechten bedeutsam, um durch Schnippen Treffflächen auf dem Rücken (Florett) oder hinter der Glocke (Degen) zu erreichen, die einem direkten Stoß nicht zugänglich sind. Experimentelle Untersuchungen zeigen, dass die Grundbiegeschwingungen aller Waffen nahe 7Hz aufzufinden sind. Die zweite Biegeeigenform variiert - je nach Waffe - zwischen 23Hz und 28Hz. Die vorliegende Arbeit erläutert sowohl die Modellvorstellungen im Sinne der Schwingungslehre, als auch das experimentelle Vorgehen zur Bestimmung (mittels Anschlagen und Ausschwingen) und Visualisierung der Beigeeigenformen (mittels harmonischer Erregung) aller drei Waffen. Weiterhin werden Einflüsse von Nichtlinearitäten sowie Fragen der Dämpfung diskutiert.
10:00	Eigenspannungsmessung an Composite-Druckbehältern: Bewertung experimenteller Methoden Sebastian John, Daniel Kadoke, Dorit Munzke, Georg Mair [Abstract] In der Energie- und Automobilbranche stellt die Erarbeitung neuer Ansätze zur Energiespeicherung den Druckbehälterbau vor neue Herausforderungen. Bei der Entwicklung mobiler Lösungen spielt dabei die spezifische Energiedichte des Speichers eine entscheidende Rolle. Entsprechende Konstruktionen müssen den Anforderungen eines möglichst geringen Gewichts bei gleichzeitig immer höheren Betriebsdrücken gerecht werden. Genannte Anforderungen bedient der Einsatz moderner Hybridspeicher, bestehend aus konventionellen Metall- und modernen Faserverbundwerkstoffen. Im Gegensatz zur rein monolithischen Metallstruktur ist das Schadens- und Degradationsverhalten von Hybridstrukturen bisweilen nicht ausreichend genau erforscht. Als zuständige Behörde für die öffentlich technische Sicherheit ist die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) gefordert, genannte Problemstellungen zu untersuchen, um künftig präzisere Aussagen zur Abschätzung der Lebensdauer geben zu können. Gegenstand der Untersuchungen bilden Typ III-Druckbehälter, bestehend aus einem Aluminium-Liner und einer kohlefaserverstärkten Armierung. Als lebensdauerbestimmender Parameter wurde der Eigenspannungszustand fokussiert, welcher mit der Lastwechselfestigkeit des Aluminium-Liners als lebensdauerbegrenzende Komponente korreliert. Die zerstörungsfreie Eigenspannungserfassung erfolgt mittels einer experimentellen Modalanalyse, wobei im Rahmen eines künstlichen Alterungsprogramms ein versuchsbegleitendes Monitoring Aussagen über den Degradationsprozess liefern soll. Ergänzend erfolgt eine Analyse des Dehnungsverhaltens, u.a. mittels optischer Messverfahren wie dem Streifenprojektionsverfahren. Durch den Vergleich verschiedener Verfahren sollen Rückschlüsse auf das Alterungsverhalten gezogen und die Ergebnisse der experimentellen Modalanalyse verifiziert werden können.
10:40	Aktive Reduktion des Schallfeldes in einer zylindrischen Kompositstruktur anhand struktureller Fehlersensoren Bernd-Christian Hölscher, Christian Hesse, Thomas Haase, Michael Sinapius [Abstract] Aktive Systeme sind effektive Lösungen für tieffrequente Problemstellungen der Schwingungsdämpfung, sowohl zur Unterdrückung von Strukturschwingungen als auch für Probleme der Schallab- und -einstrahlung. Insbesondere für gekoppelte Systeme aus Struktur und Fluid, bei denen unter Verwendung struktureller Fehlersensoren eine globale Reduktion des Schallfeldes erreicht werden soll, ist die Implementierung derartiger Lösungen allerdings häufig sehr ineffizient. Bei der oft verwendeten Behandlung der Schallabstrahlung mittels Singulärwertzerlegung entstehen frequenzabhängige Schallstrahlungsmoden, die daraus resultierende hohe Modellordnung des benötigten Reglers ist durch heutige Signalverarbeitungssysteme kaum leistbar. Für Phänomene der Schalleinstrahlung in Innenräume erlauben die Fluidmoden jedoch die Formulierung frequenzunabhängiger Moden des gekoppelten Systems. Mit den frequenzabhängigen Schallstrahlungseffizienzen ermöglichen diese eine erhebliche Ordnungsreduktion des Reglers. In diesem Beitrag wird ein auf frequenzunabhängigen Schallstrahlungsmoden basierendes System mit analytisch-numerischen Methoden betrachtet. Kern der Untersuchung ist dabei die Wahl geeigneter Schallstrahlungsmoden und Aktuatorpositionen sowie die Wechselwirkungen zwischen diesen beiden Parametern. Zu diesem Zweck wird eine generische Kompositstruktur mit eingeschlossenem Fluid, örtlich verteilter Anregung und einem anhand experimenteller Untersuchungen identifizierten Aktuatormodell betrachtet. Anhand der Schallstrahlungsmoden des eingeschlossenen Fluids wird auf Grundlage einer optimalen Regelung die erreichbare globale Reduktion des Schallfeldes durch geeignete Platzierung des verwendeten Aktuators betrachtet. Abschließend erfolgt mittels Parametervariation eine Untersuchung der Wechselwirkung zwischen berücksichtigten Schallstrahlungsmoden und optimaler Aktuatorposition.
11:00	Vibro-Acoustical Analyses of a Dishwasher Serkan Atamer, M. Ercan Altinsoy, Johannes Hirschfeld [Abstract] This study aims to examine the main noise generation mechanisms and transfer paths of a dishwasher. Typical sound sources of a dishwasher are pump (circulation/drain), motor, spray arms, water sloshing (impact excitation), water flow, water-inlet valve, heating and drying fan. Dishwashers have a complex overall sound generation mechanism including the mechanical vibrations coming from rotating machinery and vibrations induced by random water splashes in different directions and different velocities over the inner surface of the tub. After each wash cycle, the dishwasher drains the dirty water. Rinse and drain cycles are repeated several times. All these processes cause various characteristic sounds, which differ from each other. With the help of TPA methodologies by implementing structural changes, it is aimed to reveal these transfer paths and their effect of overall sound emission characteristics.

Organisation:

A. Raake, TU Ilmenau, Institut für Medientechnik J. Skowronek, Hochschule für Technik Stuttgart

14:00	Sprachsignalentzerrung für einen Kunstkopf mit zeitveränderlichem Resonanzvolumen Tobias Hübschen, Alexander Wilbrandt, Michael Brodersen, Gerhard Schmidt [Abstract] Bei der anwendungsnahen Evaluierung von Sprachkommunikationssystemen ist es üblich einen Kunstkopf zur Wiedergabe des Quellsignals zur verwenden. Solch ein Kunstkopf ist klassischerweise statisch, das heißt der Mund bewegt sich nicht und auch eine Atmung wird vom Kunstkopf nicht simuliert. Für Anwendungen wie die Evaluierung der Kommunikationseinheiten von Atemschutzmasken ist es jedoch unabdinglich den Kunstkopf zusätzlich atmen zu lassen, da ein signifikanter Teil der in Atemschutzmasken implementierten Signalverarbeitung speziell darauf ausgerichtet ist, natürliche und durch den Luftstrom in der Maske hervorgerufene Atemgeräusche zu unterdrücken. Wird die Atmung durch den Anschluss eines Blasebalgs an einen modifizierten Kunstkopf simuliert, so ist allerdings zu beobachten, dass klassische Ansätze zur Entzerrung des Sprachsignals nur suboptimale Ergebnisse liefern. Dies ist mitunter durch die zeitveränderliche Anpassung des Resonanzraumes zu begründen. Für diesen konkreten Fall wird in diesem Beitrag ein neues zeitvariantes Entzerrverfahren als Alternative gegenüber konventionellen zeitinvarianten Verfahren vorgestellt.
14:20	Zusammenhang zwischen perzeptiven Dimensionen und Störungsursachen bei super-breitbandiger Sprachübertragung Sebastian Möller, Tobias Hübschen, Gabriel Mittag, Gerhard Schmidt [Abstract] Zur Analyse der Ursachen gestörter Sprachübertragung bieten sich analytische Hörversuche an, bei denen Probanden verschiedene perzeptive Dimensionen des Gehörten bewerten. Hierzu wurde von Wältermann ein 4-dimensionales Verfahren vorgeschlagen, welches die Dimensionen ”Klangverfärbung”, ”Rauschhaftigkeit”, ”Diskontinuierlichkeit” und ”Nicht-optimale Lautheit” bewerten lässt. Unklar ist bislang, in wie weit sich durch diese Dimensionen auch die technischen Störungsursachen ermitteln lassen. Zur Klärung dieser Frage wurde das Wältermannsche Verfahren auf 7 Datenbanken angewendet, die super-breitbandige Sprache mit verschiedenen kontrolliert eingestellten Störungen enthalten. Die Bewertungen der Probanden wurden dahingehend klassifiziert, ob eine Dimension auf mehr als die Hälfte des Maximalwertes abfällt, und daraus wurden Klassen von Störungsursachen für jede perzeptive Dimension erstellt. Es zeigt sich, dass das auditive Verfahren sehr gut zur Klassifikation eingesetzt werden kann, auch wenn eine eindeutige Ursachenanalyse damit nicht möglich ist. Insbesondere gibt es Störungsursachen wie bspw. Codecs, die mehr als eine perzeptive Dimension betreffen. Allerdings lässt sich aus der perzeptiven Dimensionsanalyse auch für diese Ursachen eine Diagnose der perzeptiv dominanten Effekte erstellen. Die Ergebnisse sind für die Netzüberwachung von Bedeutung, da sich durch Schätzung der Dimensionen Störungsursachen leichter identifizieren lassen.
14:40	Perzeptive Audio-Qualitätsdimensionen im audio-visuellen Kontext Falk Schiffner, Sebastian Möller [Abstract] In den letzten Jahrzehnten haben sich Informations- und Kommunikationstechnologien in einem Maße entwickelt, dass sowohl das Arbeits- als auch das Privatleben voll vernetzt sind. Die Anbieter dieser Technologien und Dienste sind stets bemüht eine ”best-mögliche” Qualität zu liefern. Es kann nun argumentiert werden, dass die Qualität mittels technischer Parameter effektiv bestimmt werden kann. Nichtdestotrotz kann der Nutzer als Schlüsselfaktor in der Bestimmung der Qualität nicht außeracht gelassen werden; wenn die Technologien und Dienste auf die Nutzung durch den Menschen abzielen. Der Ansatz, nicht nur Gesamtqualität allein, sondern auch ihre wahrnehmungsbasierte Zusammensetzung zu betrachten, ist nicht neu. In der Sprach-Telefonie wurde dieser Ansatz bereits erfolgreich für passive Testszenarien und in Konversationsszenarien angewandt (vgl. Wältermann, Köster). Um nun die Anwendbarkeit der perzeptiven Audio-Dimensionen im audio-visuellen Kontext zu untersuchen, haben wir einen subjektiven Qualitätsversuch durchgeführt. Dafür haben wir typische Szenen aus der Videotelefonie (Kopf-und-Schulter-Szene) verwendet. Die Testpersonen hatten zunächst die Aufgabe, die Audio-, Video und Gesamtqualität zu bewerten. Anschließend wurden die qualitäts-relevanten Audio- und Videodimensionen der Videoproben hinsichtlich ihrer Ausprägung bewertet. Die Auswertung zeigt, dass die Audio- und Videoqualitätsdimensionen unabhängig beurteilt werden können. Somit können die Audiodimensionen auch im audio-visuellen Kontext zur Eigenschafts- und Qualitätsbeurteilung verwendet werden.
15:00	Qualität übertragener Sprache in drahtlosen Ad-Hoc-Netzwerken Tobias Hübschen, Bastian Kaulen, Muhammedul Emin Yurdakul, Gerhard Schmidt [Abstract] Die Sprachkommunikation über das Mobilfunknetz ist heutzutage absoluter Standard und zeichnet sich dabei vor allem durch Flexibilität bezüglich des Standortes aus. Es existieren jedoch lokale Anwendungen, für die der etablierte Mobilfunk nicht flexibel genug ist. Gründe hierfür können beispielsweise in der Netzverfügbarkeit, extremen Latenz- und Sicherheitsanforderungen oder der gewünschten Kommunikationsform an sich liegen. Eine Alternative zum klassischen Mobilfunk stellen drahtlose Ad-Hoc-Netzwerke dar, dessen Protokolle jeweils für die angestrebte lokale Anwendung modifiziert werden können. In diesem Beitrag werden solche experimentelle Netzwerke in Hinblick auf die Qualität der übertragenen Sprache untersucht. Die Analyse erfolgt dabei in Abhängigkeit verschiedener Netzwerktopologien und Anwendungsfälle.
15:20	Auditory Assessment of Echo during Double Talk and Double Talk Distortions Stefan Bleiholder, Jan Reimes, Frank Kettler [Abstract] Unrestricted double talk capability is one of the key features for acoustic echo cancellation in hands-free devices. Typically, this is one of the most challenging performance requirements to be arranged, e.g., between suppliers and car manufacturers. Usually it is desired to have residual echo components completely removed from the uplink signal, and minimizing unwanted attenuation, disruption or distortion of the near-end speech under double talk conditions at the same time. However, current test methodologies in several measurement specifications do not correctly reflect human double talk perception - but these tests are mandatory for homologation of vehicles in some countries (e.g., eCall). As a basis for the investigation of new perceptual based double talk models several auditory tests were conducted. Since it is intended to simultaneously cover echo disturbance and double talk distortions both were included. A third-party listening test design as per ITU-T P.831 including five-point DCR ratings on a MOS scale was selected. The tests were carried out in a narrowband, wideband and super-wideband context under different disturbance scenarios. Preliminary results of this study are discussed in this contribution and future work is outlined.
16:40	Investigations on the Influence of Combined Inter-Aural Cue Distortions in Overall Audio Quality Pablo Manuel Delgado, Jürgen Herre [Abstract] There is a considerable interest in developing algorithms that can predict audio quality of perceptually coded signals to avoid the cost of extensive listening tests during development time. While many established algorithms for predicting the perceived quality of signals with monaural (timbral) distortions are available (PEAQ, POLQA), predicting the quality degradation of stereo and multi-channel spatial signals is still considered a challenge. Audio quality degradation arising from spatial distortions is usually measured in terms of well known inter-aural cue distortion measures such as Inter-aural Level Difference Distortions (ILDD), Inter-aural Time Difference Distortions (ITDD) and Inter-aural Cross Correlation Distortions (IACCD). However, the extent to which their interaction influences the overall audio quality degradation in complex signals as expressed - for example - in a multiple stimuli test is not yet thoroughly studied. We propose a systematic approach that introduces controlled combinations of spatial distortions on a representative set of signals and evaluates their influence on overall perceived quality degradation by analyzing listening test scores over said signals. From this study we derive guidelines for designing meaningful distortion measures that consider inter-aural cue distortion interactions.
17:00	Sprachqualität von Fernseh-Ton Theresa Liebl, Sebastian Goossens [Abstract] Zur Messung und Beurteilung von Sprachqualität existieren zahlreiche Methoden und Modelle. Der Anwendungsbereich Fernsehen stellt dabei eine besondere Herausforderung dar und ist mit den meisten existierenden Methoden nicht klar beurteilbar. Sowohl objektive als auch subjektive Verfahren zur Beurteilung der Sprachqualität von Fernseh-Inhalten sind oft nur eingeschränkt aussagekräftig. Eine Ursache dafür ist, dass die Wahrnehmung von Sprache im TV von vielen Faktoren beeinflusst wird. So kann schon die von der Regie gewünschte Art des Sprechens sehr vielfältig sein. Auch die Wahl des Drehortes, sowie die Ton-Aufnahme an sich können die erreichbare Sprachqualität beschränken. In der darauffolgenden Bearbeitung spielen die Mischungsverhältnisse zwischen Sprache und Musik bzw. Atmo eine wesentliche Rolle. Am Ende nehmen noch die oftmals nicht idealen Wiedergabebedingungen beim Zuschauer Einfluss auf die Qualität. Dabei spielt die Kombination aus Wiedergabegerät, Raumakustik und Hörvermögen des Zuschauers eine entscheidende Rolle. Auch die Wiedergabelautstärke des TV-Signals beeinflusst wesentlich die Wahrnehmung. Neben der Schwierigkeit diese komplexe Kette sinnvoll zu beurteilen, spielt auch die richtige Fragestellung eine wichtige Rolle. Eine an sich verständliche Mischung kann dennoch qualitativ unzureichend sein, wenn die benötigte Höranstrengung zu groß ist. Der Beitrag soll einen Überblick über mögliche Problemfelder und bereits gewonnene Erkenntnisse bei der Beurteilung der Sprachqualität von TV-Inhalten geben.
17:20	Acoustic Performance Testing of ANC Headsets Anuj Sethi, Silvia Poschen, Frank Kettler [Abstract] Active Noise Cancelling (ANC) headsets are quite popular today. They isolate the wearer from disturbing, tiring acoustic environment or workplaces and provide high music or speech playback quality at the same time. Additional features, such as talk-through capability, allow almost normal conversation with other persons in the vicinity of the user. These devices em-ploy very sophisticated signal processing which cannot be comprehensively characterized by noise attenuation or SNR improvement. The effectiveness of attenuation in non-stationary scenarios, the ANC influence on music playback, the perceptibility of the users own voice as well as conversational aspects (such as echo coupling between loudspeaker and microphone, microphone sensitivity, when linked via Bluetooth® to a mobile phone in an active phone call,...) are further parameters influencing the overall quality for the user. A set of acoustic performance tests is discussed, distinguishing the different use cases. Test results compare existing solutions on the market.

Organisation:

A. Raake, TU Ilmenau, Institut für Medientechnik J. Skowronek, Hochschule für Technik Stuttgart

15:40	Erfassung der Höranstrengung fertiger TV-Mischungen Rainer Huber, Hannah Baumgartner, Christian Rollwage, Stefan Goetze, Jan Rennies-Hochmuth [Abstract] Die Sprachverständlichkeit von Wortbeiträgen in TV-Produktionen wird traditionell subjektiv erfasst, sei es von den Tonkollegen am Set oder in späteren Produktionsschritten im Studio. Innerhalb eines Produktionsprozesses werden die Aufnahmen meist viele Male gehört und das in einer optimalen Hörumgebung - hier kann es leicht zu einer Fehleinschätzung von Mischungsverhältnissen und Sprachverständlichkeit kommen. In der Postproduktion erfolgen neben der Sichtung, dem Schnitt und der Bearbeitung des zuvor aufgenommenen Materials verschiedene Schritte der Nachvertonung sowie die abschließende Mischung. Für diese finale Mischung fließen etliche Tonspuren und Audioelemente wie Musik, Originalton, Atmosphären, Geräusche, Voice-Over etc. zusammen, wodurch es auch immer wieder zu Veränderungen der Sprachverständlichkeit kommen kann. Dieser Beitrag stellt einen referenzsignalfreien (”single-ended”) Ansatz zur instrumentellen Bewertung der Höranstrengung vor, basierend auf der Auswertung von Posteriogrammen, welche bei Systemen zur automatischen Spracherkennung erzeugt werden, vor. Dieser Ansatz eignet sich allgemein zur Bewertung komplexer Mischungen von Sprach- und Hintergrundmaterial und ermöglicht die Darstellung nicht optimaler Sprachverständlichkeit in TV-Produktionen.
15:42	Evaluation of Quality Features in Non-Standardized Rooms: Overcoming the problem of the missing reference using MSIPM Ulrike Sloma [Abstract] This contribution presents an implementation of the multiple stimulus ideal profile method (MSIPM). The method is new in the field of audio evaluation, only a few studies have used this method to assess the quality features of audio signals. The research here focuses on the evaluation of quality features of spatial audio signals in non-standardized rooms. The playback is done through loudspeaker systems. The aim is to evaluate differences in perception according to the differences in the room acoustic parameters. In prior studies assessing this question, no perceivable quality differences were found. An explanation may be that there is no reference, which is constant in all tested rooms. Each audio signal is modified by the special room acoustics. Furthermore, it is assumed that listeners adapt to the room acoustics. The idea behind the usage of MSIPM is that the listeners have an expectation of the sound of one spatial audio signal. The anticipated specification of a quality feature can be defined as its perceptual ideal point. The value may be consistent over different rooms and the evaluation of the audio signals is done relative to this ideal point value.
15:44	Calibration of a mobile hearing aid prototype and its validation: Towards transparent listening with commodity hardware Mareike Buhl, Florian Denk, Max Bodenstein, Nathan Wiedemann, Simon Jacobsen, Marc René Schädler, Birger Kollmeier [Abstract] Mobile hearing aid prototypes running open-source software allow for immediate testing under field conditions, and easy distribution of algorithms. Besides low latency and acoustic feedback, an accurate calibration of the device is important for the validity of any experiments. Ideally, the listener would not perceive any difference between listening with and without the device, especially in level and tone colour (transparent listening). To test if prototypes built of commodity hardware components can be calibrated out-of-the-box, dummy head recordings in approximated diffuse field conditions were conducted for five pairs of earphones with built-in microphones. Two average FIR compensation filters were derived that equalize the microphone and the response of the headphone at the eardrum appropriately. The obtained generic calibration was validated by measuring hearing thresholds of four normal hearing subjects. The results show that the application of the generic calibration leads to about 2 dB higher variation between the hearing thresholds of the subjects than obtained by measuring the individual hearing thresholds in an open-ear, diffuse field condition (6 dB vs. 4 dB). A remaining issue is to reduce the comb-filter effect at low frequencies, potentially possible by a suitable manipulation of the gain table.
15:46	Mitigation of comb-filter effects by in-situ amplitude-phase measurements and gain table manipulation with a mobile hearing aid prototype Simon Jacobsen, Mareike Buhl, Marc René Schädler [Abstract] Modern hearing aids are optimized for processing speech, but when dealing with more tonal non-speech sources like, e.g., music, the spectral perception is altered due to comb-filtering. Depending on the internal time delay and the level differences of direct and processed sound, certain frequencies may be amplified by up to 6 dB or alternatively cancel out completely, which may also be different for individual listeners. To avoid comb-filter effects with subject-specific fittings, the actual amplitude-phase-relation at the eardrum of the listener has to be determined. An in-situ psycho-acoustic measurement with a mobile hearing aid prototype is proposed in which the listener’s task is to find the amplitude and phase values to cancel out the direct sound at different frequencies. From the outcome, the frequency-dependent amplitude-phase combinations which lead to comb-filtering can be determined, and avoided by a manipulation of the gain table of the device. This approach could improve music perception for listeners or musicians with mildly impaired hearing. By aiming to preserve the natural sound, e.g., of musical instruments, it might also find application in a so called ”smart hearing protection” where direct sound will be a central issue.

Organisation:

G. Schmidt, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel M. Schäfer, HEAD acoustics GmbH H.W. Gierlich, HEAD acoustics GmbH

8:40	A Robust Acoustic Head Orientation Estimation and Speech Enhancement for In-Car Communication Systems Rasool Al-Mafrachi, Marco Gimm, Gerhard Schmidt [Abstract] In order to improve speech intelligibility and communication quality among the passengers in a car driven at high or even moderate speed, so-called In- car communication (ICC) systems are recently used. ICC systems usually work by recording, processing, and playing-back the desired speech signal of the talking passenger over loudspeakers located close to the passengers. Due to the acoustic directionality of human head, various signal processing technique are required to reduce the degraded intelligibility and distortion in the speech signal which could arise when the talking passengers turn their head. In our last contribution, we had presented the first investigations towards a robust acoustic head orientation estimation of the speaking passenger within a simulated noisy car compartment. We were able to estimate the head orientation horizontal angle (azimuth) precisely with less than 2 degree mean magnitude error even at the worst case (- 5 dB scenario). However, in this contribution we are aiming on implementing a more robust head orientation estimation algorithm with a real-time base estimation and evaluating its performance in a real car environment with different test case scenarios. In addition, we are aiming to extend our algorithm to estimate the vertical angle of the speaker head (elevation)
9:00	Perceived Listening Effort for In-car Communication Systems Jan Reimes [Abstract] Communication inside a car cabin can be quite difficult depending on the driving situation, e.g. due to a low signal-to-noise ratio. Up to a certain degree, in-car communication (ICC) systems serve as a remedy for this situation. ICC systems aim to lower the necessary listening effort by recording the talker’s speech signal and reproducing it over loudspeakers close to the listener’s ears. Concerning ICC systems in particular, a clear trade-off has to be made between listening effort and speech quality. Accordingly, a tailor- made auditory test design that assesses both attributes simultaneously has been developed recently. The test procedure and the corresponding test conditions are described in the upcoming specification ETSI TS 103 558. Results of auditory tests with this design are presented and analyzed. The technical specification ETSI TS 103 558 will also contain an instrumental evaluation approach for listening effort, which is based on the same binaural recordings being used as stimuli in the auditory evaluation. This contribution presents an algorithmic overview of the model’s first version, as well as initial prediction results. A comparison with the auditory results illustrates the prediction performance of the novel approach.
9:20	Active-Road-Noise-Cancellation – speech-enhancement through noise-reduction in hands-free systems Juergen Zollner, Vasudev Kandade Rajan, Nikos Zafeiropoulos, Markus Christoph [Abstract] Active Road Noise Cancellation (ARNC) is able to reduce the in- vehicle perceived road noise. Road noise is the noise inside vehicles caused by the transmission of the road noise resonances from the tires through the structure of the vehicle to the inside of the vehicle. In this work, the benefit of available ARNC for hands-free systems is shown. Stationary and quasi-stationary vehicle noise is well handled in state-of-the art hands- free systems but fast and variable noise components like impulsive road noise scenarios are challenging. In such situations, the ARNC can work in tandem with a hands- free system to eliminate or suppress such noise types. The paper shows the improvements in a speech situation with a remote party with and without an ARNC system. The paper further proposes a hybrid system in which the ARNC is combined with a noise reduction system.
9:40	Near-End Listening Enhancement: The Impact of Far-End Noise Reduction Markus Niermann, Peter Vary, Peter Jax [Abstract] When making telephone calls in a car, driving noise often affects the conversation, both in the transmit and the receive direction. To improve speech intelligibility/perception at the receiving end, so-called Near-End Listening Enhancement (NELE) algorithms are applied. Common NELE approaches adaptively filter the received speech signal, taking into account the near-end noise characteristics. While it is usually assumed that the received speech signal is noise-free, in many situations this signal is captured at the far-end in a noisy environment, where NR is applied. We study the impact of the far-end NR on the overall performance of the concatenation of NR preprocessing at the far-end and NELE postprocessing at the near-end. It is shown that the blind concatenation of NR and NELE may produce severe performance losses and artifacts. Furthermore, some ideas are presented how to improve the interaction of NR and NELE.
10:20	Microphone arrays and distributed microphone arrays in a vehicle Oliver Kirstein [Abstract] New technologies like autonomous driving will enable more communication between all passengers in a vehicle like it is in a tram today. Communication within a vehicle requires the ability to capture speech from several locations under continuously changing noise environment. To improve algorithms the a priori knowledge of ”Who is talking?” is a good starting point. This contribution is about ”How could speech been located within a vehicle and distinguished from not wanted sounds/noise?”.
10:40	A Study on LCMV Filtering for Crosstalk Cancellation in a Distributed Microphone Environment Frowin Derr, Jan-Philip Janssen, Simon Graf, Markus Buck, Tobias Wolff [Abstract] Speech-driven applications in automotive environments often utilize distributed microphones to capture the speech of all passengers and minimize crosstalk. A Multiple Input Multiple Output processing with minimal crosstalk is desirable to enable seat-dedicated hands-free telephony as well as seat-dedicated voice control. To this end different signal processing methods can be applied. In this paper Linearly Constrained Minimum Variance (LCMV) processing is compared to a Minimum Variance Distortionless Response design. The latter is implemented in the well-known Generalized Sidelobe Canceller structure that targets on minimizing the overall crosstalk power. In contrast, the LCMV approach cancels the different crosstalk components explicitly. Both approaches are compared in terms of their maximum possible crosstalk cancellation gain. Furthermore, temporal adaptation effects are analyzed in single- and multi-talk scenarios.
11:00	eCall Testing and Certification – Lessons Learned Udo Müsch, Frank Kettler, Marc Lepage, Anuj Sethi, Radi Serafimov [Abstract] eCall modules are mandatory today and speech communication between driver, respectively passengers in the vehicle involved in the accident and the emergency control center are ex-tremely helpful to judge the severity of a crash. This is considered in the Russian certification process, audio tests according to the GOST 33468 specification cover this and are mandato-ry for vehicle homologation. EU eCall refers to ITU-T P.1140, which highlights other parame-ter compared to the Russian GOST specification. Both specifications are applied in the auto-motive industry today, often simultaneously for the different markets. The contribution dis-cusses typical challenges and experiences gained from numerous audio tunings and homolo-gation tests with almost all kind of vehicle types. Some performance requirements in both specifications are challenging to meet (like double talk capability), as it could be expected. Other test cases lead to unexpected problems in practice. The specific ”Silent call” test from P.1140 requires different noise reduction settings compared to SNR tests in GOST, and can in general be hard to meet with specific, active microphone implementations.
11:20	Spectral Envelope Estimation Based on Deep Neural Networks and its use for Speech Reconstruction Christopher Seitz, Mohammed Krini [Abstract] The speech quality achieved by conventional noise suppression methods at high noise conditions is often unsatisfactory. By recovering highly disturbed speech components with speech reconstruction methods, the overall speech quality can be further improved. The speech reconstruction method presented in this paper is based on the so-called source-filter model of speech production. The focus in this contribution will be on the estimation of the vocal tract filter characteristics (spectral envelope) at high noise conditions as it has been proved to be very important for speech reconstruction. For this purpose a deep recurrent neural network (Deep-RNN) which operates as a regression model for given noise features is utilized. The performance of the trained Deep-RNN will be compared with a priori trained spectral envelope codebooks. Subsequently, a synthetic speech signal is generated using the envelope estimate of the Deep-RNN which is then combined adaptively with a conventionally noise reduced signal depending on the SNR. The quality of the resulting enhanced speech is analysed with objective measures like the log-spectral distance as well as with subjective tests. Both tests indicate a remarkable quality improvement compared to conventional schemes - especially in high noise conditions.
14:20	Metrics for the Evaluation of Audio Quality Magnus Schäfer, Lars Thieling, Lukas Vollmer [Abstract] The reliability and the performance of an instrumental assessment method for audio systems hinges on the choice of appropriate metrics that quantify the quality of the system in a hearing-adequate manner. The presented approach for instrumental assessment of audio systems is based on binaural recordings of real music signals as well as measurement signals. The music signals were also used for auditory assessment of audio systems in earlier contributions. Recently, research results revealed that the perceived overall quality of an audio system can be predicted to a high degree from three attributes: timbre, distortions and immersiveness. Besides a common preprocessing, each attribute requires specific analyses. For example, the analyses for distortions are not based on any binaural cues while these are of paramount importance for assessing immersiveness. This contribution presents an overview of the assessment system along with an explicit description of analyses with their resulting metrics that are the foundation of the instrumental quality prediction. It describes the relation between the metrics and the quality perception, and makes a comparison with auditory results.
14:40	On the Performance of the Partitioned Versus Non-Partitioned Stereo Frequency Domain Adaptive Kalman Filter in In-Car Communication Systems Inka Meyer Zum Alten Borgloh, Jan Franzen, Tim Fingscheidt [Abstract] In this paper, we investigate a stereo partitioned-block approach to frequency domain adaptive Kalman filtering for usage in feedback control of an in-car communication (ICC) system. To accomplish this, we will compare the stereo partitioned-block processing to stereo non-partitioned processing in the same acoustic conditions and for a variety of scenarios which are relevant in the context of ICC systems. The results presented in this paper show that despite the possibility to improve computational complexity and overall feedback suppression, the partitioned-block approach will lead to higher robustness to noise.
15:00	Optimiertes Tiefton-Lautsprechersystem für automobile Anwendungen Dirk Olszewski, Wolfgang Klippel [Abstract] Tieftonlautsprecher im Automobil sind dem intensiven Spannungsfeld zwischen akustischen Anforderungen, Designansprüchen und Bauraumbeschränkungen ausgesetzt: Auf der einen Seite wird eine hochperformante Bass- und Grundtonwiedergabe gefordert, welche entsprechende Anforderungen hinsichtlich Bauraum und Positionierung stellt. Auf der anderen Seite jedoch wird der geforderte Bauraum beschränkt durch Anforderungen benachbarter Einbauten, während die Einbauposition selbst zusätzlich durch Vorgaben des Interieur-Designs mitbestimmt wird. Die Summe dieser Anforderungen führt oft zu einer suboptimalen akustischen Performanz. In dieser Arbeit wird ein Verfahren vorgestellt, das mittels nichtlinearer adaptiver Regelung den verzerrungsarm nutzbaren Bereich der Membranauslenkung eines Lautsprecherchassis so erweitert, dass der Einsatz eines Chassis mit geringerer Membranfläche und geringerem benötigten Einbauvolumen bei Beibehaltung der akustischen Parameter ermöglicht. Gleichzeitig wird die Einbettung dieses Verfahrens in eine verteilte Systemarchitektur vorgestellt, welche eine effiziente Implementierung sowie eine flexible Integration in die Entertainment-Infrastruktur des Fahrzeugs ermöglicht. In Summe wird die Realisierung eines automobilen Tiefton-Lautsprechersystems ermöglicht, das aufgrund seiner reduzierten Bauraumanforderungen einen höheren Freiheitsgrad in seiner Positionierung erlaubt. Somit wird beispielsweise eine effiziente Ankopplung an raummoden-optimierten Arbeitspunkten ebenso ermöglicht wie die Höherpositionierung des Chassis im Sinne einer besseren Bühnenabbildung, wenn zusätzlich auch Mitteltonanteile wiedergegeben werden sollen.

Sitzungsleitung:

S. Möller, TU Berlin, Quality and Usability Lab

8:40	Observations from a Simple Vocal-Tract Model's Behaviour for PD-Dysarthric Speech: Evaluations Ulrich Heute [Abstract] An acoustic-tube model of a speaker’s vocal tract can be used for observations of the speaker’s articulation. This is of interest here in order to gain insight into articulatory weaknesses of Parkinson’s-Disease (PD) patients, who suffer from speaking problems: Beside the common evaluations of auditory and some instrumental parameters, a direct observation of vocal-tract movements can be an additional diagnostic aid. Due to its simplicity, the direct estimation of vocal-tract areas from an LPC analysis is used here, despite its well-known impreciseness. The usefulness in general was shown in a pre-study; now, detailed results of an application on sustained vowels as well as fluent speech from healthy, slightly handicapped, and strongly impaired speakers are presented. Examples of short-time and average shapes are shown and compared, and various parameters are derived which condense the observations and differences into numerical values. These terms cover largely overlapping ranges for patients in different disease states; so, they are not to be used for any single-value classification of the dysarthric severeness, but offered to the medical personnel together with the varying shapes in order to augment logopedic diagnosis and therapy.
9:00	Real-time Speech Enhancement System for Surgical Systems Maria Avitha Francis, Marco Gimm, Thomas Becker, Gerhard Schmidt [Abstract] The communication in surgery rooms might be difficult, especially if the surgeon is located in some distance from the patient due to the usage of minimally invasive operation devices. In order to improve the communication between the medical staff around the patient table and the surgeon controlling the operation device dedicated signal processing can be applied. In particular, such speech enhancement systems focus on suppression of the stationary background noise caused by medical equipment, suppression of the feedback occurring due to a closed electro-acoustic loop, and lastly suppression of instationary noise, e.g. sharp clanging noises. All this should be done without compromising the quality and intelligibility of the speech signals. In this work, we present an overview of a generic speech enhancement system comprising mainly of a traditional Wiener filter for background noise suppression, a model-based feedback suppression along with additional stages for multidirectional communication and non-linear time domain processing for the attenuation of instationary noise. All this was implemented and tested on an embedded hardware platform with respect to the special requirements of a surgery room.
9:20	Impact of Pathologies on Automatic Age Estimation Leo Schwinn, Tino Haderlein, Elmar Nöth, Andreas Maier [Abstract] In this paper, we present interrelations between the age estimation of patients with and without speech and voice disorders. 2672 speakers, of whom 909 suffer from speech or voice disorders, read the German version of ”The North Wind and the Sun”. The relation between the automatically calculated word accuracy of the speakers and the performance of the age estimation system is evaluated, in addition to the impact of pathologies on the age estimation system. The features used for the age estimation are i- vectors generated from Mel frequency cepstral coefficients. The actual age estimation is done using support vector regression. The mean absolute error between computed and chronological age was best for only healthy patients with a high word accuracy of over 70. The worst results were achieved, with only pathological patients without considering their word accuracy. It’s 4.1 years and 5.8 years respectively, which is 68% and 80% of the mean absolute error of an optimistic trivial estimator.
10:00	Reproduction of Reverberation Hans Wilhelm Gierlich, Magnus Schäfer, Torsten Ungerechts, Benedikt Koppers, Jan Reimes, Shahd Al Hares, Christoph Nelke, Frank Kettler [Abstract] Many devices that employ microphones to pick up speech signals are used in a hands-free manner. This includes, e.g., phones in hands-free mode, group-audio terminals or smart speakers with speech recognition capabilities like Amazon Echo or Google Home. Since the distance between talker and device may range from centimeters up to meters, the microphone signals contain a significant amount of noise and reverberation. Testing of these devices requires a realistic reproduction of both the noise as well as the reverberation in a defined and reproducible manner. A background noise reproduction system is already available in ETSI TS 103 224 since 2014. An accompanying system for the reproduction of reverberation is described in the upcoming specification ETSI TS 103 557. This contribution presents the reproduction setup along with the necessary digital signal processing for a realistic reproduction of reverberant sound fields in a measurement chamber. A head and torso simulator is utilized in conjunction with an equalized eight-loudspeaker arrangement to add reverberation to arbitrary speech signals. The capabilities of the reproduction system are illustrated by a comparison of room acoustic parameters and measurements that were done with commercially available devices both in a reverberant room and in the corresponding reproduction.
10:20	Performance Comparison of Deep Neural Network Quantizers to Continuous ASR Systems Tobias Watzel, Lujun Li, Ludwig Kürzinger, Gerhard Rigoll [Abstract] Deep Neural Networks (DNNs) conditioned on the input data x are modeling the conditioned probability P(sk|x). Usually, these networks are combined with a Hidden Markov Model (HMM) in a hybrid approach and achieved good performance in several speech recognition tasks over the last years. Similar approaches using a Discrete Hidden Markov Model (DHMM) has been disregarded in recent past. Our approach takes a closer look at a discrete system, more precisely the so-called Neural Network Vector Quantizer (NNVQ). We demonstrate how a simple NNVQ is build up beginning with a shallow architecture. We are adding several layers to increase the modeling capacity of the network. By creating a conditioned probability exploiting the training data, we offer a way to train the NNVQ in a supervised fashion. The proposed method provides a mapping function from the NNVQ output P(mj|x) which we are generating during training to a conventional DNN output P(sk| x). Thus, we are able to apply a frame-based Cross Entropy (CE) training. Our experiments show that the NNVQ achieves competitive performance against continuous systems like HMM/Gaussian Mixture Model (GMM) hybrid systems.
10:40	Einfluss der Position und Stimmhaftigkeit von verdeckten Paketverlusten auf die Sprachqualität Gabriel Mittag, Louis Liedtke, Neslihan Iskender, Babak Naderi, Tobias Hübschen, Gerhard Schmidt, Sebastian Möller [Abstract] Durch die Einführung von Paketvermittlung in Sprachkommunikationsnetzwerken hat sich die wahrgenommene Sprachqualität dieser Netzwerke in den letzten Jahren erheblich verbessert. Aufgrund einer durchgängigen Übertragung vom Sender bis zum Empfänger kommt es innerhalb des Übertragungskanals selbst kaum zu Beeinträchtigungen des Audiosignals. Wenn jedoch Übertragungsfehler oder Verzögerungen im Kanal auftreten, können Pakete verloren gehen. Moderne Codecs benutzen komplexe Paketverlust-Verdeckungsalgorithmen, die versuchen fehlende Sprachpakete zu ersetzen. Dabei synthetisieren sie ein neues Sprachsignal, basierend auf Informationen vorangegangener Sprachpakete. In dieser Arbeit untersuchen wir, wie sich diese Verdeckungsalgorithmen, in Abhängigkeit der Position des verlorenen Sprachpakets innerhalb eines Satzes, auf die wahrgenommene Sprachqualität auswirken. Hierfür wird zwischen Paketverlusten am Anfang, in der Mitte, oder am Ende eines Lautes unterschieden. Neben der Position, in Relation zum betroffenen Laut, spielt auch die Stimmhaftigkeit des Lautes eine Rolle darin, wie sehr die wahrgenommene Qualität beeinträchtigt wird. Anhand des Verdeckungsalgorithmus des EVS Codecs konnte gezeigt werden, dass hier besonders Paketverluste, die am Anfang stimmloser Segmente und am Ende stimmhafter Segmente auftreten ins Gewicht fallen.
11:00	Unsupervised Language Model Adaptation for Speech Recognition with no Extra Resources Karel Benes, K. Irie, Eugen Beck, Ralf Schlüter, Hermann Ney [Abstract] Classically, automatic speech recognition (ASR) models are decomposed into acoustic models and language models (LM). LMs usually exploit the linguistic structure on a purely textual level and usually contribute strongly to an ASR systems performance. LMs are estimated on large amounts of textual data covering the target domain. However, most utterances cover more specific topics, e.g. influencing the vocabulary used. Therefore, it’s desirable to have the LM adjusted to an utterance’s topic. Previous work achieves this by crawling extra data from the web or by using significant amounts of previous speech data to train topic-specific LM on. We propose a way of adapting the LM directly using the target utterance to be recognized. The corresponding adaptation needs to be done in an unsupervised or automatically supervised way based on the speech input. To deal with corresponding errors robustly, we employ topic encodings from the recently proposed Subspace Multinomial Model. This model also avoids any need of explicit topic labelling during training or recognition, making the proposed method straight-forward to use. We demonstrate the performance of the method on the Librispeech corpus, which consists of read fiction books, and we discuss it’s behaviour qualitatively.

Organisation:

S. Möller, TU Berlin, Quality and Usability Lab

11:20	Assessing and reducing listening effort of listening to speech in adverse conditions Amy Hall, Jan Rennies-Hochmuth, Axel Winneke [Abstract] Normally hearing listeners successfully compensate for speech distortions in everyday environments, but can become fatigued as a result. This electroencephalography (EEG) study measures neurophysiological correlates of this compensation - termed listening effort (LE) - by comparing unprocessed speech to AdaptDRC-processed speech. AdaptDRC is a near-end-listening-enhancement algorithm that alters speech signals for playback, dependent on environmental noise, and significantly improves intelligibility (Schepker et al., 2013). AdaptDRC reduces subjective effort for speech in noise, even at 100% intelligibility (Rennies et al., in press). We recorded EEG while participants (N=30; normally-hearing adults) listened to unprocessed or AdaptDRC-processed OLSA sentences in noise at five SNRs, then rated the effort required to understand the speech using a modified adaptive categorical LE scale. We also measured speech intelligibility, hearing and cognitive abilities. Preliminary data analyses (N=12) indicate that speech intelligibility is at ceiling (98%) at SNRs >0dB. At these SNRs, subjective LE decreases with increasing SNR (r=-.51) and is lower for AdaptDRC speech than unprocessed speech. EEG analysis will identify neurophysiological markers of compensation and their relationships with subjective ratings. This experiment provides insight into the neurophysiological correlates of effortful listening in sub-optimal conditions, and the benefits of near-end-listening-enhancement technology for public and workplace environments.
11:22	Real-Time Evaluation of an RTF-Steered Binaural MVDR Beamformer Incorporating an External Microphone Wiebke Middelberg, Nico Gößling, Simon Doclo [Abstract] Besides suppressing all undesired noise components and preserving the desired source, the goal of binaural noise reduction algorithms is to preserve the so-called binaural cues of both the desired source and the residual noise components. In this contribution, the binaural minimum variance distortionless response (MVDR) beamformer is considered, which is steered using the relative transfer function (RTF) vector of the desired source and thus preserves its binaural cues. In addition to four head-mounted microphones in a binaural hearing aid device we also consider a spatially separated external microphone. In [1] an estimator for the RTF vector of the desired source was proposed that exploits this external microphone, where it was shown that this estimator outperforms state-of-the-art estimators while exhibiting a low computational complexity. In this contribution, a real-time STFT- based implementation of the RTF-steered binaural MVDR beamformer in [1] was evaluated for different reverberant acoustic scenarios, showing that this beamformer yields good results in terms of noise reduction and binaural cue preservation performance. [1] N. Gößling, S. Doclo, RTF-Based Binaural MVDR Beamformer Exploiting an External Microphone in a Diffuse Noise Field, in Proc. ITG Conference on Speech Communication, Oldenburg, Germany, Oct. 2018, pp. 106-110.
11:24	Performance Comparison of Single Channel Speech Enhancement Using Speech-Distortion Weighted Inter-Frame Wiener Filters Klaus Brümann, Dörte Fischer, Simon Doclo [Abstract] Most single-microphone speech enhancement algorithms in the short-time Fourier transform (STFT) domain assume that neighbouring speech STFT coefficients are uncorrelated over time and frequency. Consequently, a commonly used approach is to apply a (real-valued) Wiener gain to each noisy STFT coefficient independently. Alternatively, exploiting the speech correlation between present and past time frames results in a complex-valued filter which is applied to the noisy STFT coefficients. Several single-microphone inter-frame speech enhancement algorithms have been derived, such as the inter-frame Wiener filter (IFWF) and the inter-frame minimum variance distortionless response filter. To provide a trade-off between noise reduction and speech distortion, real-valued and complex-valued speech-distortion weighted (SDW)-IFWFs have been derived which differ in their assumptions about the speech and noise correlation matrices. In this contribution, we analyze the influence of the trade-off parameter for three real-valued SDW-IFWF implementations in a low-delay filter bank architecture. For different speech and noise signals and signal-to-noise ratios, we compare the performance of the SDW-IFWFs with the standard Wiener gain in terms of objective performance measures for speech quality and intelligibility using practically feasible estimators for the required quantities.
11:26	Implementierung und Vergleich zweier Sprachcodierungsstrategien für Cochlea-Implantate Sean - Patrik Cretti, Lewei He, Lilia Lajmi [Abstract] Mit Cochlea-Implantaten (CI) kann bei gehörlosen Menschen die Hörfähigkeit wiederhergestellt werden. Dazu werden die Schallwellen in elektrische Impulse gewandelt, welche die Hörnerven stimulieren und so zu einem Höreindruck führen. Für diese Umwandlung sind Sprachcodierungsstrategien notwendig. Diese Algorithmen haben einen wesentlichen Einfluss auf das Hörempfinden eines CI-Trägers und somit auch auf die Sprachverständlichkeit. In dieser Publikation werden zwei Sprachcodierungsstrategien vorgestellt. Die erste Strategie basiert auf dem Continuous Interleaved Sampling (CIS) Verfahren, die zweite nimmt den Psychoacoustic Advanced Combinational Encoder Algorithmus (PACE) als Grundlage. Sowohl CIS als auch PACE wurden in unseren Verfahren um die Technologie der virtuellen Kanäle erweitert. Die Audioqualität und Sprachverständlichkeit bei den hier vorgestellten Algorithmen wurden mittels subjektiven Hörtests an Normalhörenden untersucht. Dazu wurden die elektrischen Impulse mit Hilfe eines Vocoders zu einem Audiosignal synthetisiert. Die subjektiven Hörtests bestätigen die Qualitätsverbesserung durch den Zusatz von virtuellen Kanälen. Für die Schätzung der empfundenen Audioqualität bei CI-Träger ist der aus der Forschung bekannte Vocoder allerdings wenig geeignet. Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wird deshalb derzeit an einer neuen Synthese gearbeitet, die eine höhere Korrelation mit dem Hörempfinden von CI-Trägern verspricht.
11:28	Frühdiagnostik von Larynxkarzinomen mittels phonetischer Analyse Yasmina Höher [Abstract] Der Kehlkopfkrebs (Larynxkarzinom) zählt zu den häufigsten Krebserkrankungen im Halsbereich, in Deutschland sind rund 4000 Neuerkrankungen pro Jahr bekannt - Tendenz steigend. Wie bei Halskrebs erhöhen starkes Rauchen sowie übermäßiger Alkoholkonsum das Risiko einer Erkrankung. Aufgrund der wachsenden Verbreitung von Papillomaviren nimmt die Zahl der Erkrankungen überproportional zu. Da sich der Kehlkopftumor in der Nähe der Glottis bildet, verändert sich bei einer fortschreitenden Entwicklung die Stimme. Diese Stimmveränderung wird mithilfe eines phonetischen Analyseprogramms untersucht. Dafür werden Sprachproben von an Kehlkopfkrebs erkrankten Patienten, insbesondere Schauspielern, sowohl mit deren Stimmproben aus älteren Zeiten als auch mit Stimmen gesunder Probanden verglichen. Als vorteilhaft hat sich die Auswertung eines langanhaltenden Vokaltons herausgestellt, weil dabei die Glottis geöffnet ist. Anhand der Messergebnisse ist erkennbar, dass die Stimme durch den Tumor an den Stimmlippen tiefer und die Periodizität des Sprachsignals gestört wird. Die Perturbationen von Jitter und Shimmer nehmen zu, was eine Rauigkeit der Stimme zur Folge hat. Eine Diagnose ist somit anhand weniger Parameter machbar. Mithilfe dieser Erkenntnis könnte zukünftig eine Frühdiagnose von Erkrankungen an den Stimmlippen möglich sein. Dies könnte beispielsweise durch das Hinzufügen einer Sprachprobe in die Patientenakte bei Arztbesuchen bzw. Vorsorgeuntersuchungen unterstützt werden.

15:40

Aeroacoustic Analysis of a Two-Element Airfoil with a Leading Edge Slat Using Wall-Adapting Local Eddy-Viscosity Model for Large-Eddy Simulation Zeinab Gharibi, Joachim Peinke, Bernhard Stoevesandt [Abstract] This study presents the results of aeroacoustic simulations on a reference airfoil DU 91-W2-250. A passive-adaptive slat has been designed and optimised by German aerospace centre (DLR) as a part of the common German research project ”Smart Blades 2”. Wall Adapting Local Eddy-viscosity model for large-eddy simulations are applied to provide a comprehensive description of the turbulent flow inside the slat cove and around the profile, focusing on the noise generation processes. Based on the simulation results, a detailed analysis of the flow is made. To predict far-field noise spectra, Curle’s acoustic analogy is implemented in the open source computational fluid dynamics framework OpenFOAM. This study is conducted for two slat configurations consisting of the completely open and closed slat. Different angles of attack are investigated. The free stream velocity is set to 27 m/s to obtain the same Reynolds number with measured wind tunnel aerodynamic data for comparison. For sensitivity studies and mesh independent studies, a various number of structured 3D grids with different resolutions are applied in the simulations. The flow results are in a good agreement with the experimental data. The sound pressure level spectrum for two slat configurations are presented and compared.

Sitzungsleitung:

F.-H. Wurm, Universität Rostock, Lehrstuhl Strömungsmaschinen M. Witte, Universität Rostock, Lehrstuhl Strömungsmaschinen

16:40	Aerodynamische und aeroakustische Optimierung eines Radialventilators mit rückwärts-gekrümmten Schaufeln für Haushaltsgeräte mittels Inverse Design Chris Eisenmenger, Stefan Frank, Hakan Dogan, Martin Ochmann [Abstract] Radialventilatoren mit rückwärts-gekrümmten Schaufeln zeichnen sich durch einen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad gegenüber anderen radialen Ventilatorbauarten aus. Demgegenüber stehen eine höhere Antriebsdrehzahl und ein deutlich tonaler geprägtes Betriebsgeräusch im Vergleich zu beispielsweise Trommelläuferventilatoren. Für den Einsatz in Haushaltsgeräten wie Wäschetrocknern werden aus diesen Gründen eher letztgenannte Trommelläufer verwendet. Mit steigender Effizienz des Gesamtgerätes nimmt allerdings der Einfluss der Ventilatoreinheit auf den Wirkungsgrad immer weiter zu. Daher soll der Einsatz von Radialventilatoren mit rückwärts-gekrümmten Schaufeln für den Betrieb in einem handelsüblichen Wäschetrockner im Hinblick auf aerodynamische und aeroakustische Eigenschaften untersucht werden. In den ersten Projektschritten wurde ein Referenzventilator mittels klassischer Designrichtlinien ausgelegt, gefertigt und numerisch sowie experimentell untersucht. Für die numerischen Untersuchungen wird ein hybrides Computational Fluid Dynamics (CFD) / Computational Aeroacoustics (CAA) Verfahren verwendet. Die Ergebnisse werden experimentell mit dem Kanalverfahren nach DIN 5136 validiert. Der Referenzventilator wird in weiteren Schritten hinsichtlich der aerodynamischen und aeroakustischen Eigenschaften optimiert. Dazu wird das ”Inverse Design” Verfahren verwendet um den Rahmen klassischer Auslegungsregeln zu erweitern. Mittels Design of Experiments (DoE) und genetischer Optimierungsalgorithmen werden verschiedene Parameter und ihr Einfluss auf den Wirkungsgrad sowie die Schallabstrahlung untersucht. In weiteren Projektschritten soll die beste Ventilator-Variante wiederum mittels transienter 3D CFD/CAA simuliert, gebaut und experimentell untersucht werden.
17:00	Prediction of the aeroacoustic noise of a radial fan using Lighthill’s analogy in frequency domain Hakan Dogan, Martin Ochmann, Chris Eisenmenger, Stefan Frank [Abstract] In this work, the aerodynamic and the aeroacoustic performance of a radial fan with backward curved blades is investigated. The experimental setup for the problem is built according to DIN ISO 5136, and the numerical simulations are performed in order to validate the experimental results. In a few previous articles by the current authors, the initial numerical results were presented based on a hybrid computational fluid dynamics and aeroacoustics (CFD/CAA) approach, where e.g. the Stress Blended Eddy Simulation was used for the computational fluid dynamics, and the pressure and the velocity calculated on a virtual interface at an intermediate region were taken as the input for the far field acoustic computations. In this current article, we investigate the effects of the quadrupole sound sources in the aeroacoustic computations. Namely, the quadrupole sound sources distributed throughout the volume are first calculated in time domain, are then transformed into frequency domain, and the frequency domain form of Lighthill’s wave equation is used in order to predict the noise spectrum in the far field. The comparison of the aeroacoustic results and the experimental values will be presented and the impact of the quadrupole sound sources on the overall sound spectrum will be discussed.
17:20	Untersuchung der Schallabstrahlung von gesichelten Axialventilatoren mit sinusförmigen Vorderkanten Stefan Becker, Felix Czwielong, Florian Krömer [Abstract] Die Schallabstrahlung von Axialventilatoren wird maßgeblich von der Geometrie der Laufradschaufel und den Einströmrandbedingungen bestimmt. Insbesondere bei einer Zuströmung mit hohen Turbulenzgraden ist eine verstärkte Schallabstrahlung zu erwarten. Basierend auf Untersuchungen an Tragflügeln gibt es Ansätze, um insbesondere den Schallentstehungsmechanismus, der mit solchen Zuströmbedingungen verknüpft ist, den sog. Zuströmturbulenzschall, zu verringern. Dabei wird die üblicherweise gerade Vorderkantengeometrie sinusförmig ausgeführt. Die Schallabstrahlung von Tragflügeln konnte dadurch maßgeblich verringert werden. Um die Wirksamkeit solcher Vorderkantenmodifikationen zur Schallreduzierung von Axialventilatoren zu überprüfen, wurde eine Parameterstudie mit sinusförmigen Vorderkanten an Ventilatoren mit unterschiedlicher Sichelung - vorwärts-, rückwärts- und ungesichelt - durchgeführt. Neben dem Referenz-Ventilator mit gerader Vorderkante wurden vier weitere Konfigurationen mit sinusförmigen Vorderkanten (mit unterschiedlichen Parametern für Wellenlänge und Amplitude der Sinusfunktion) an den vorwärts-, rückwärts- und ungesichelten Ventilatoren hinsichtlich ihrer aerodynamischen und akustischen Eigenschaften untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl der Druckaufbau als auch der Wirkungsgrad durch die modifizierten Vorderkanten bei allen Sichelungsarten verbessert wird. Des Weiteren wird die Schallemission durch die modifizierten Vorderkanten deutlich verringert. Dies zeigt sich in einer Reduzierung der breitbandigen und auch der tonalen Schallanteile. Die Verbesserung der aerodynamischen und auch der akustischen Eigenschaften ist dabei vor allem von der Wellenlänge der Sinusfunktion abhängig.
17:40	Quantifizierung der Unangenehmheit von Ventilatorgeräuschen als präferenzäquivalenter Pegel Stephan Töpken, Steven van de Par [Abstract] In einer Vorgängerstudie der Autoren wurde eine große Bandbreite von Ventilatorgeräusche in Hörexperimenten mit einem semantischen Differential bewertet. Basierend auf zwei Faktorenanalysen ergaben sich sechs Wahrnehmungsdimensionen und fünf Geräuschgruppen wobei sich die Gruppen der angenehmen und der unangenehmen Geräusche hauptsächlich hinsichtlich der ersten drei Wahrnehmungsdimensionen unterschieden. Es zeigten sich auch deutliche Unterschiede in den spezifischen Lautheiten für die verschiedenen Geräuschgruppen obwohl alle getesteten Geräusche bei dem gleichen A-bewerteten Pegel von 55 dB(A) dargeboten wurden. Um die so gewonnenen Erkenntnisse auf Geräusche mit unterschiedlichen Pegeln übertragen zu können, wurden in der aktuellen Studie für typische Geräusche der drei wichtigsten Geräuschgruppen lautheits- und präferenzäquivalente Pegel gegenüber einem Referenzgeräusch in separaten Hörexperimenten gemessen. Es zeigt sich, dass die Gruppe der unangenehmen Ventilatorgeräusche gegenüber der Gruppe der angenehmen Geräusche im Median um insgesamt 10 dB im Pegel reduziert werden muss, um gleich präferiert zu werden. Für die die Geräusche aus der Gruppe der unangenehmen Geräusche ergeben sich darüber hinaus Pegelunterschiede zwischen dem lautheits- und dem präferenzäquivalenten Pegel von bis zu 8 dB. Für die anderen Geräuschgruppen ist dieser Unterschied deutlich kleiner.
18:00	Experimentelle Untersuchung der Schallabstrahlung von Wärmeübertrager-Axialventilator-Modulen Felix Czwielong, Florian Krömer, Stefan Becker [Abstract] Eine Hauptanwendung von Axialventilatoren ist ihr Einsatz in Kombination mit saugseitigen Wärmeübertragern in Klimatisierungs- und Belüftungssystemen. Die Akustik solcher Anlagen wird hauptsächlich durch die eingesetzten Axialventilatoren und Wärmeübertrager bestimmt. Dabei stellen die Schaufelblattgeometrie und die Zuströmbedingungen wesentliche Einflussparameter auf die Schallabstrahlung dar. Bisherige Untersuchungen zeigten, dass Zuströmbedingungen mit erhöhtem Turbulenzgrad eine Verstärkung der Schallabstrahlung induzieren. Zudem variieren die Auswirkungen der gestörten Einströmbedingungen je nach Schaufelblattgeometrie. In realen Klimasystemen sind die Wechselwirkungen zwischen dem Axialventilator und den Zuströmbedingungen, welche von dem Wärmeübertrager erzeugt werden, noch nicht vollständig untersucht und verstanden worden. Um den Einfluss von Wärmeübertragern auf die Schallabstrahlung von Axialventilatoren zu bestimmen, wurden verschiedene Wärmeübertrager mit unterschiedlichen Lamellentypen untersucht. Als Referenzfall diente ein leeres Wärmeübertragergehäuse ohne Kühllamellen. Zunächst wurde das Strömungsfeld stromabwärts der Wärmeübertrager bestimmt. Der Einfluss der induzierten Zuströmbedingungen auf die Akustik von Axialventilatoren wurde an unterschiedlich gesichelten Ventilatoren (vorwärts-, rückwärts- und ungesichelt) untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass der Turbulenzgrad stromabwärts der Wärmeübertrager je nach Lamellentyp ansteigt oder verringert wird. Der Einfluss der variierten Zuströmbedingungen auf die Akustik zeigte sich vor allem bei hohen Volumenströmen. Die Sichelung der Ventilatorschaufeln stellte sich dabei als wesentlicher Einflussfaktor auf die Schallabstrahlung von Axialventilatoren mit saugseitigen Wärmeübertragern heraus.

Sitzungsleitung:

S. Becker, Univ. Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl f. Prozessmasch. u. Anlagentech.

8:40	Schallquellenlokalisation aus CAA Simulationen von Ventilatorflügeln mit Hilfe von Mikrofon-Array Techniken Andreas Lucius, Philipp Dietrich, Marius Lehmann, Marc Schneider, Thomas Geyer [Abstract] Die CAA Simulation stellt ein wertvolles Hilfsmittel zum Verständnis aeroakustischer Phänomene in Ventilatoren dar. Im Rahmen der Simulation werden große Mengen transienter Daten erzeugt, die ausgewertet werden müssen. Neben den Akustiker-gebnissen an geeigneten Mikrofonpositionen sind die transienten Daten aller Strö-mungsgrößen im Nahfeld verfügbar. Frequenzgefilterte Visualisierungen sowohl der Druckfluktuationen auf der Oberfläche des Flügels als auch der akustischen Quellterme haben in den untersuchten Fällen nicht verlässlich die relevanten Orte der Schallentstehung gezeigt. Bedingt durch Interferenzen im Nahfeld werden nicht alle Fluktuationen auf der Oberfläche als Schall abgestrahlt. Der Einsatz von Mikrofon-Array Techniken zur Schallquellenlokalisation hat sich dagegen als eine sehr gut geeignete Methode herausgestellt. Für einen stehenden und einen rotierenden Flügel wurden experimentell vorhandene Arrays in Simulationsmodellen nachgebaut. Die Akustik im Fernfeld wurde über die FW-H Gleichung bestimmt. Es zeigen sich in beiden Fällen ähnliche Quellverteilung und Quellstärke in Experiment und Simulation. Zusätzlich bietet die Simulation den Vorteil, ohne wesentlichen Mehraufwand beliebig viele frei positionierbare Mikrofone nutzen zu können. Die Ergebnisse zeigen, dass sich der Nachteil der sehr kurzen physikalischen Zeit einer Simulation durch diesen Freiheitsgrad ausgleichen lässt. Die Analyse ist nicht nur im Hinblick auf physikalische Schallquellen hilfreich, sondern kann auch zur Lokalisierung von numerischem Störschall genutzt werden.
9:00	Modellierung der Akustik von Axialventilatoren unter gestörter Zuströmung Philipp Dietrich, Andreas Lucius, Marc Schneider, Lev Liberson, Nils Reiche, Roland Ewert [Abstract] Das Geräusch von in Geräten eingebauten Ventilatoren unterscheidet sich meist deutlich von Messungen auf dem Prüfstand. Ein Grund hierfür können saugseitige Bauteile, die die Zuströmsituation zum Ventilator beeinflussen, darstellen. Insbesondere bei Axialventilatoren, die hinter Wärmetauschern betrieben werden, ist dieses Verhalten zu beobachten. Zur Beurteilung des Geräuschs und der Analyse von akustischen Quellmechanismen bei Ventilatoren unter gestörter Zuströmung gewinnen, neben experimentellen Untersuchungen, numerische Verfahren zunehmend an Bedeutung. Notwendig für die korrekte Vorhersage der Akustik ist die genaue Beschreibung der, im Vergleich zum Prüfstand, geänderten Grundströmung als auch der entstehenden Turbulenz. Für vergleichsweise einfache Zuströmstörungen, wie einem Turbulenzgitter oder einem saugseitigen Kasten, zeigen skalenauflösende CAA-Simulationen sehr gute Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen. Häufig werden Axialventilatoren in verschiedenen Anwendungen hinter Wärmetauschern betrieben. Durch die sehr kleinen Strukturen ist die notwendige skalenauflösende Simulation der dort vorherrschenden Strömung aktuell nicht wirtschaftlich realisierbar. In Kooperation mit dem DLR Braunschweig wurde eine Vorgehensweise zur Modellierung von Zuströmturbulenz in skalenauflösenden Simulationen entwickelt und getestet. Diese Methode ermöglicht die numerische Betrachtung der Akustik von Axialventilatoren hinter Wärmetauschern im wirtschaftlich vertretbaren Rahmen.
9:20	CAA Simulation des Breitbandgeräusches von Axialventilatoren mit variierten Kopfspalthöhen Lev Liberson, Markus Lummer, Michael Mößner, Roland Ewert, Jan Delfs [Abstract] Bei der Entwicklung moderner Ventilatoren spielen günstige akustische Eigenschaften eine wichtige Rolle. Maßnahmen zur Minderung der Schallgenerierung sollen daher bereits in der Designphase berücksichtigt werden können. Neben Prototypenfertigung und experimenteller Messmethoden bietet die numerische Simulation des strömungsinduzierten Schalls eine attraktive Alternative. An einem Axialventilator verursacht der ”Kopfspalt” zwischen Schaufel und Mantelring eine markante Schallquelle, deren Ausprägung stark von den lokalen Strömungsbedingungen abhängt. Diese wiederum ergeben sich aus der Geometrie der Spaltregion. Eine zeitnahe Vorhersage der Einflüsse von Geometrievariationen auf die Schallentstehung und Abstrahlung erfordert eine effiziente Simulationsmethode, welche sowohl die akustischen Schallquellen, wie auch die Schallausbreitung durch stark inhomogene Strömungsfelder abbilden kann. Eine solche Methode bietet der gekoppelte Einsatz des am DLR entwickelten CAA-Löser DISCO++ mit dem stochastischen Quellgenerator Fast Random Particle Mesh Methode (FRPM). Dabei werden die akustischen Störungsgleichungen (APE) auf einem unstrukturierten Tetraedergitter mittels der Discontinuous Galerkin Methode gelöst. Die Quellrekonstruktion erfolgt auf einem kartesischen Hilfsgitter, wobei instationäre Schallquellen auf Basis einer vorhergehenden, stationären Strömungssimulation bereitgestellt werden. Zur Validierung der Vorhersagegüte des Verfahrens wird ein, zu diesem Zweck an der Universität Siegen entwickelter Testfall, simuliert. Dabei handelt es sich um einen fünfblättrigen Axialventilator im Einbauzustand bei zwei unterschiedlichen Kopfspaltweiten. Die Simulationserbnisse werden experimentellen Ergebnissen gegenübergestellt.
9:40	Untersuchung der tonalen Schallentstehung umströmter Tragflügelprofile Thomas Geyer, Benjamin Karijasevic [Abstract] Bildet sich bei der Umströmung eines Tragflügel- oder Schaufelprofils auf dessen Oberfläche eine laminare Grenzschicht aus, so kommt es zu einer stark tonalen Schallentstehung. Diese äußert sich durch eine sehr charakteristische spektrale Struktur, die sich aus deutlichen Haupttönen und weiteren kleineren Nebenmaxima zusammensetzt. Dieser Schallentstehungsmechanismus tritt meist bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten und Tragflügeln mit vergleichsweise geringer Sehnenlänge auf, was in der Praxis vor allem bei Kompressoren, kleinen Lüftern, Mikrowindanlagen, U-Booten und kleinen unbemannten Luftfahrzeugen vorkommt. Im Beitrag werden die Ergebnisse einer Untersuchung an drei NACA0012-Tragflügelmodellen mit unterschiedlicher Sehnenlänge (100 mm, 150 mm und 200 mm) vorgestellt, die im aeroakustischen Windkanal der Brandenburgischen Technischen Universität durchgeführt wurde. Dabei soll vor allem der Einfluss der Strömungsgeschwindigkeit und der Sehnenlänge, aber auch der des Anstellwinkels, auf die tonalen Charakteristiken dargestellt werden.
10:20	Detached Eddy Simulation des turbulenten Strömungsfeldes in einer Radialpumpe Matthias Witte, Ole Kranz, Joscha Piepiorka, Otto von Estorff, Frank-Hendrik Wurm [Abstract] Im Produktentwicklungsprozess muss neben dem Wirkungsgrad auch den akustischen Eigenschaften eine zunehmende Bedeutung beigemessen werden. Dies trifft insbesondere auch für Pumpen zu, die zur Wärme- und Wasserversorgung sowie Abwasserentsorgung eingesetzt werden. Kritisch sind dabei die im Betrieb auftretenden Druckpulsationen innerhalb der Pumpe. Insbesondere die durch die Wechselwirkungen zwischen Spiralgehäusezunge und Laufrad generierten Druckpulsationen führen zu einer Schwingungsanregungen des Pumpengehäuses und breiten sich als hydroakustische Wellen im Rohrleitungsnetz aus. Dadurch kann das gesamte Netz zu Schwingungen anregt werden. Die Schwingungen von Pumpe und Rohrleitungsnetz münden in einer Abstrahlung von Luftschall. Gegenstand des Beitrags ist die Vorstellung erster Forschungsergebnisse eines AiF Verbundprojektes zwischen der Universität Rostock und der Technischen Universität Hamburg-Harburg zur Untersuchung der Flüssigkeits- und Luftschallabstrahlung einer Radialpumpe mit experimentellen und numerischen Methoden. Hierbei werden die Ergebnisse einer DES Simulation des turbulenten Strömungsfeldes innerhalb der Radialpumpe vorgestellt. Neben der Auswertung zeitgemittelter Druck- und Geschwindigkeitsfelder, der Korrelationen der Schwankungsgrößen sowie punktueller Frequenzanalysen wird auch der Vergleich zwischen experimentell und numerisch bestimmten Wanddruckfluktuationen durchgeführt. Die Ergebnisse der DES Simulation werden weiterhin mit Blick auf die spezifischen Unterschiede zur einer URANS Simulation diskutiert. Die Berechnung der hydroakustischen Abstrahlung erfolgt durch den AiF Projektpartner auf Basis der transienten Druck- und Geschwindigkeitsfelder der DES Simulation.
10:40	Numerische Simulation und Untersuchung des Strömungsschalls in einer Radialpumpe Joscha Piepiorka, Ole Kranz, Frank-Hendrik Wurm, Otto von Estorff [Abstract] Bei der Bewertung von neuen Produkten rücken die akustischen Eigenschaften immer weiter in den Vordergrund. Insbesondere für Pumpen in der Gebäudetechnik spielt die Akustik eine übergeordnete Rolle, was bedeutet, dass schon bei der Produktentwicklung Ursachen für die Schallentstehung sowie mögliche Beeinflussungsmöglichkeiten früh erkannt werden müssen. Zur Vorhersage werden vermehrt numerische Simulationen eingesetzt, wobei bisher nur begrenzte Möglichkeiten zur validen Berechnung der Flüssigkeits- und Luftschallabstrahlung von Pumpen bestehen. Im vorliegenden Beitrag werden erste Forschungsergebnisse eines AiF-Projektes vorgestellt. Am Beispiel einer im Betrieb befindlichen Radialpumpe wird der Strömungsschall modelliert und untersucht. Als Grundlage hierzu dienen numerische Strömungsergebnisse. Unter Verwendung eines hybriden Verfahrens wird, auf diesen aufbauend, die Schallentstehung simuliert. Aufgrund des geschlossenen und sehr kompakten Pumpengehäuses wird die Verfahrensklasse der Störungsansätze verwendet, sodass eine gültige Auftrennung der Zustandsgrößen detaillierte Einblicke ermöglicht. Hierbei werden zunächst die Druck- und Geschwindigkeitsfelder als anregende Quellen aufbereitet und es werden unterschiedliche Quellterme analysiert. Zudem werden die Einflüsse eines rotierenden Schaufelrades untersucht und schließlich wird das Schallfeld in der Pumpe simuliert. Abschließend erfolgt eine kritische Diskussion der ersten Ergebnisse und es wird ein Ausblick hinsichtlich des Projektziels gegeben.
11:00	Experimental study of noise generation due to flow through perforated plates Luciano Coutinho Caldas, Maximilian Behn, Ulf Tapken [Abstract] In an upcoming study the mechanisms of fan noise generation due to inhomogeneous inflow conditions shall be investigated. A known approach to create specific non-homogeneous velocity profiles in the intake duct is the utilization of perforated plates with heterogeneous hole sizes and geometric distribution. It was used so far for the investigation of aerodynamic effects at rotors, but the question is, whether it can also be applied to the planned acoustic measurements. An obvious concern is that the flow-induced noise of the perforated plates may mask the fan noise. Thus the noise emission of different plates is experimentally assessed in a flow duct test facility. Different flow speeds from Mach 0.05 up to 0.3 are adjusted. Acoustic spectra measured for different plate geometries are compared. The broadband noise content is mainly caused by the multiple jets and can be associated with the estimated flow velocity through the holes. An excitation of strong tones is observed for few configurations and requires further explanation.
11:20	Aeroacoustic formulation based on compressible flow data Manfred Kaltenbacher, Stefan Schoder [Abstract] The classical hybrid approach, of first performing an incompressible flow computation, evaluate the acoustic sources and finally compute the acoustic field does not consider any feedback of the acoustic field on the flow. Therefore, we propose the following approach: (1) Perform a compressible flow simulation on a restricted domain, which incorporates two-way coupling of flow and acoustics; (2) Filter the flow data by the Helmholtz-Hodge decomposition, such that we obtain a pure non-radiating field with which the acoustic sources are computed; (3) Perform the acoustic propagation computation. Computations of the sound generated by a flow over a cavity involving acoustic feedback show promising results and demonstrate the applicability of our approach.
14:00	Aeroakustische Simulation einer umströmten Zylinderkonfiguration mit SU2 Erik Wilhelm Schneehagen, Beckett Yuxiang Zhou, Ennes Sarradj, Nicolas Gauger [Abstract] Für viele technische Anwendungen ist Strömungslärm eine relevante Komponente des Gesamtgeräusches. Die Vorhersage des Strömungsgeräusches gestaltet sich auf Grund der hohen Komplexität des Strömungsfeldes oft schwierig. Auch mit steigender Rechenleistungen und für simple Geometrien ist die direkte numerische Simulation wegen der großen Unterschiede der räumlichen Skalen von Akustik- und Strömungsvariablen oftmals zu teuer. Eine mögliche Lösung bietet die getrennte Berechnung des turbulenten Strömungsfelds und der Akustik. Ein bekannter hybrider Ansatz ist die Kombination einer Grobstruktursimulation (LES) des Strömungsfeldes mit der akustischen Analogie von Ffowcs-Williams-Hawkings (FW-H). Eine Umsetzung dieser Methode mit dem Open-Source CFD Code SU2 wird vorgestellt und auf das Umströmungsgeräusch von wandbündigen Zylinderkonfigurationen angewendet. Da ein implizites Wirbelviskositätsmodell für die Strömungssimulation verwendet wird, das noch nicht vollständig validiert wurde, wird die Qualität der Simulationsergebnisse anhand von experimentellen Messdaten aus einem aeroakustischen Windkanal bewertet.
14:20	Sound Waves as Perturbations of Acoustic Spacetime Drasko Masovic, Ennes Sarradj [Abstract] The model of acoustic spacetime presents an analogy with relativistic spacetime in which speed of sound is the reference speed of propagating waves. So far, it has been established and used for acoustic problems mainly for studying sound propagation in uniform (flat) and non-uniform (curved acoustic spacetime) subsonic flows. In this work, we inspect the hypothesis that sound waves are, analogously to gravitational waves, small perturbations of acoustic spacetime and consider the mechanism of their generation in fluids. In particular, acoustic perturbations are caused by the second-order Lighthill tensor, which acts as a quadrupole source similarly as the spatial (stress) part of the stress-energy tensor in linearized theory of gravitation. However, in contrast to gravitational waves, sound waves are assumed to represent the longitudinal component within Lorenz class of gauges, which is suppressed from the transverse-traceless gauge commonly used for studying plane gravitational waves.
14:40	Berechnung von Luftströmungen an Helmholtzresonatoren bei Resonanzfrequenzen Norbert Gorenflo, Tobias Merkel, Jonas Stein [Abstract] Es werden numerische Ergebnisse präsentiert, die die Luftströmung am Hals eines Helmholtzresonators beschreiben, welche bei Anregung durch eine einfallende Schallwelle mit einer Frequenz nahe der Resonanzfrequenz des Resonators entsteht. Es werden sowohl Berechnungen auf Grundlage der linearen Wellenakustik als auch fluiddynamische Berechnungen auf der Basis der Navier-Stokes-Gleichung vorgestellt. Als Anfangsbedingung für den fluiddynamischen Fall wird die wellenakustische Lösung für einen festen Zeitpunkt genommen. Bei kleiner Amplitude der einfallenden Welle sind die sich aus dem Navier-Stokes-Ansatz ergebenden nichtlinearen Effekte gering, so dass sich hier die zeitliche Periodizität der wellenakustischen Lösung wiederfindet. Dieser Sachverhalt ermöglicht eine Beurteilung der Qualität der Navier-Stokes-Lösungen. Ziel der Untersuchungen ist die fluiddynamische Berechnung der Strömung am Resonatorhals bei großer Amplitude der einfallenden Welle, insbesondere die Ermittlung des Unterschieds zwischen dem Einström- und dem Ausströmvorgang.
15:00	Akustik-Fluid-Struktur-Kopplung (AFSI) eines Trapped Mode Johannes Kreuzinger, Florian Schwertfirm [Abstract] Das abgestrahlte Schallspektrum eines turbulent durchströmten Kanalsystems ist geprägt von seinen akustischen Moden. Innerhalb des Systems treten an den Bäuchen der Moden hohe akustische Druckamplituden auf, so dass die Wandstruktur sowohl durch die Strömung als auch durch das Schallfeld angeregt werden kann. Die Vibrationen der Wände wiederum können auf das Schallfeld rückwirken. Die Simulation dieser Vorgänge erfolgt mit einer Zwei-Wege-Kopplung der in MGLET implementierten hybriden Strömungsschallsimulation mit der Lösung der Bewegungsgleichungen der Struktur. Betrachtet wird das Beispiel des trapped mode um eine Drosselklappe. Vereinfachend wird nur ein Teil der Kanalwand als nachgiebig modelliert, der Rest als harte Wand. Ziel ist es, die Wechselwirkungen zwischen Strömungsfeld, Schallfeld und Wandbewegung qualitativ und quantitativ zu analysieren.

Organisation:

J. Bös, Fachgebiet SAM, TU Darmstadt

9:00	Vergleich der Ansätze von numerischer und experimenteller Bestimmung der Körperschallintensität an einfachen Strukturen sowie deren messtechnische Herausforderungen Jan Bräunig, Eric Hensel, Marieke Pedro [Abstract] Eine Reduktion der Schallemission technischer Strukturen kann beispielsweise durch systematische Beeinflussung der Körperschallübertragung effektiv realisiert werden. Passive Möglichkeiten stellen dabei Dämpfungsschichten oder Rippen dar. Für eine effektive Umsetzung dieser fertigungstechnisch aufwendigeren und gewichtsbringenden Maßnahmen sollte die Kenntnis über die Verteilung und Strömung der Körperschallenergie innerhalb des Bauteils möglichst mit hoher Auflösung von Ort und Intensität vorliegen. Dieser Beitrag vergleicht verschiedene Ansätze zur numerischen und experimentellen Bestimmung der Körperschallintensität, wobei der Schwerpunkt auf der Verarbeitung von Messdaten eines 3D-Laserscanning-Vibrometers und dem Abgleich mit einem Finite-Elemente-Modell liegt. Aufgrund der in den Vorarbeiten aufgetretenen messtechnischen Herausforderungen bezüglich Signal-Rausch-Abstand für die erfassten in-plane-Komponenten, werden Maßnahmen zur Verbesserung der Ergebnisgenauigkeit diskutiert. Der Vergleich der Methoden erfolgt zunächst am Beispiel einer einfachen Struktur, einer frei schwebenden dünne Platte, die von einem elektrodynamischen Shaker angeregt wird. Nach der Beschreibung und Diskussion der einzelnen Ansätze sowie der erzielten Ergebnisse wird ein Ausblick hin zur Analyse und Herausforderungen an komplexeren Körpern gegeben.
9:20	Betrachtung der Schallleistungsflüsse körperschalltragender Strukturen mit gekoppeltem Fluid Sebastian Rothe, Sabine C. Langer [Abstract] Ein wesentlicher Schritt beim Lärmarmen Konstruieren ist die Identifikation geeigneter Bereiche zur Platzierung konstruktiver Maßnahmen, wie beispielsweise Dämpfungsfolie, Sicken oder Punktmassen. Voraussetzung hierfür ist eine aussagekräftige physikalische Größe, auf welcher diese Entscheidung getroffen werden kann. Eine geeignete Möglichkeit ist die Analyse der Schallleistungsflüsse in dem betrachteten System, welche Informationen darüber liefert, über welchen Pfad sich der Schall ausbreitet. Die für den Körperschallfluss repräsentative Größe ist die Strukturintensität (STI). Die äquivalente Größe im Fluid ist die Schallintensität. Beim Lärmarmen Konstruieren auf Basis der STI wird in der Literatur davon ausgegangen, dass es in Bereichen hoher aktiver Strukturintensität zu einer verstärkten Schallabstrahlung kommt und die Platzierung von Maßnahmen zur Reduktion der abgestrahlten Schallleistung in diesen Bereichen sinnvoll ist. Es stellt sich die Frage, in welchen Grenzen die genannte Hypothese bei Betrachtung des gekoppelten Systems, insbesondere unterhalb der Koinzidenzfrequenz (Ausbildung unterschiedlicher Schallabstrahlungstypen), Bestand hat. In diesem Beitrag werden die Schallleistungsflüsse einer generischen körperschalltragenden Struktur gekoppelt mit dem Fluid betrachtet werden, um den Anteil und den Übertragungspfad des Körperschalls in das Fluid zu identifizieren. Zum Vergleich werden die Bereiche hoher aktiver Strukturintensität ohne Berücksichtigung des Fluids herangezogen.
9:40	Leistungs-basierte Analyse gekoppelter Systeme mittels Substrukturierungstechniken Rupert Ullmann, Stefan Sicklinger, Gerhard Müller [Abstract] Elektromobilität und autonomes Fahren führen zu deutlich gesteigerten Anforderungen an die Fahrzeugakustik. Die Analyse und Optimierung von Fahrzeugkomponenten hinsichtlich von Körperschall muss daher bereits in einer möglichst frühen Phase der Gesamtfahrzeugentwicklung beginnen. Nachdem der Schalldruck an den Positionen der Fahrzeuginsassen zu diesem Zeitpunkt noch nicht zuverlässig prädiktiert werden kann, wird eine physikalische Ersatzgröße benötigt, welche stattdessen in der Struktur ausgewertet wird. Die Analyse von Körperschall-Leistungen kann hierfür ein vielversprechender Ansatz sein - auch für niedrige Frequenzbereiche - nachdem Leistung den Energiefluss in skalaren Werten abbildet. Es wird gezeigt, wie Leistung auf Basis von Substrukturierungs-Techniken ausgewertet werden kann, um den Energiefluss zwischen Substrukturen gekoppelter Systeme numerisch auszuwerten. Die Berechnung der Sensitivität von Leistungswerten bezüglich verschiedener System-Parameter wird vorgestellt. Die Anwendung der Leistungs-basierten Analyse wird anschließend für das gekoppelte System einer Fahrzeug-Hinterachse diskutiert.
10:40	Entwicklung einer Körperschallbarriere auf Basis der Strukturintensität: Teil 2 Alexander Kokott, Thomas Haase, Hans Peter Monner [Abstract] Die Übertragung von Körperschall über Transmissionspfade in beispielsweise Innenräume von Fahrzeugen oder Flugzeugen stellt eine häufige Lärmquelle dar. Bestehende Konzepte zur Schwingungsberuhigung zielen auf die Reduktion der Vibration in Form der Schnelle- oder Beschleunigungssteuerung, führen jedoch nur zu lokaler Beruhigung der Struktur und nicht zur Unterbindung der Transmission von Körperschall. Die Messung und Steuerung dieser Körperschalltransmission in Form der Strukturintensität stellt in der Literatur eine effektive Möglichkeit dar, die Energieübertragung zu reduzieren und somit eine globale Beruhigung zu erreichen. In dieser Studie wird die Strukturintensitätsmessung und -steuerung für den zweidimensionalen Fall bis zu einer Anregungsfrequenz von 1kHz mithilfe eines 2D-Arrays aus Beschleunigungssensoren betrachtet und die Effektivität möglicher Vereinfachungen hinsichtlich Sensorzahl und Arrayausrichtung untersucht. Dabei werden die notwendige Anzahl von Sensoren für ein Array sowie die Anzahl und Positionen (Fernfeld, Nahfeld) der Messstellen bestimmt. Als Basis dient die numerische Ermittlung des Strukturintensitätsflusses mithilfe der FEM. Dabei zeigt sich eine hinreichende Genauigkeit der Messungen unter Nutzung finiter Differenzen. Weiterhin wird experimentell die Reduktion der Strukturintensität unter Anwendung verschiedener Sensorkonzepte und Sensortypen für den eindimensionalen Fall bei (multi-)tonaler sowie breitbandiger Anregung bis 1kHz gezeigt. Die Ergebnisse aus der Literatur konnten dabei weitestgehend bestätigt werden.
11:00	Entwicklung eines Messverfahrens zur Bestimmung der Strukturintensität von dünnwandigen und gekrümmten Strukturen Nikolai Kleinfeller, Joachim Bös, Tobias Melz [Abstract] Im Rahmen eines DFG-Forschungsvorhabens wird ein neues Messverfahren entwickelt, um die Strukturintensität (STI) an beliebig gekrümmten und dünnwandigen Strukturen mit Hilfe der 3D-Scanning-Laservibrometrie messtechnisch erfassen zu können. Es ist das Ziel, die numerisch ermittelte STI an komplexen realen Strukturen, z. B. an einer Pkw-Ölwanne, mit der experimentell ermittelten STI abgleichen zu können. Zu diesem Zweck wird eine vollständige Prozesskette von der Aufnahme der Messdaten und deren Weiterverarbeitung bis zur eigentlichen Berechnung der Zielgröße STI entwickelt. Im Sinne einer steigenden Komplexität der zugrundeliegenden Strukturen werden zunächst beliebige Balken und darauf aufbauend beliebige Schalen betrachtet. Im Rahmen dieses Beitrags wird ein Ansatz vorgestellt, mit dem sich die STI an beliebig gekrümmten und dünnwandigen Strukturen auf Basis von Verschiebungsdaten berechnen lässt. Es wird eine verschiebungsbasierte Formulierung der STI-Gleichung für beliebige Balken- und Schalenstrukturen gezeigt, die die Basis des Messverfahrens bildet. Anschließend wird auf die konkrete Umsetzung des Berechnungsansatzes eingegangen. Für eine Validierung der Berechnungsmethode werden die Ergebnisse mit STI-Verläufen aus numerischen Simulationen verglichen. Zum Abschluss des Beitrags wird auf die Grenzen und die erzielbare Genauigkeit der Berechnung eingegangen. Im nächsten Schritt ist das Messverfahren zu validieren, indem mit Hilfe eines 3D-Scanning-Laservibrometers gewonnene reale Messdaten zur Berechnung der STI verwendet werden.

Organisation:

J. Bös, Fachgebiet SAM, TU Darmstadt

11:20

Strukturintensität bei Schalen-Volumen-Modellen mit skalierten Schichtdicken Matthias Klärner, Steffen Marburg, Lothar Kroll [Abstract] Für die Strukturintensität existieren Formulierungen zur Berechnung sowohl für Schalenmodelle aus den Elementschnittkräften und Knotengeschwindigkeiten als auch für Volumenmodelle aus den Elementspannungen und Knotengeschwindigkeiten. Die verschiedenen Ansätze werden demnach auch in unterschiedlichen Einheiten ausgewertet. Sowohl der Vergleich von Modellen unterschiedlicher Elementformulierungen als auch die gleichzeitige Anwendung von Schalen- und Volumenmodellen erfordern vergleichbare Berechnungsansätze. Daher wurden die Ansätze für Schalenmodelle um die Berücksichtigung der Dicke erweitert und mit den Volumenmodellen verifiziert. Weitere Untersuchungen erfolgten mit kombinierten Schalen-Volumen-Modellen von Kernverbunden, bei denen die schubweichen Kerne zur Verbesserung der Elementqualität in ihrer Dicke skaliert und die mechanischen Eigenschaften ähnlichkeitsbasiert angepasst wurden. Die Ähnlichkeitsbetrachtungen werden auch für die Strukturintensität vorgestellt.

Sitzungsleitung:

J. Peissig, Leibniz Universität Hannover, Institut für Kommunikationstechnik M. Klärner, TU Chemnitz

16:40	Einfluss von Nebenwegen auf die Schalldämmung von akustischen Metamaterialien Felix Langfeldt, Wolfgang Gleine [Abstract] Mit akustischen Metamaterialien könnten Schallschutzaufgaben insbesondere im tiefen Frequenzbereich deutlich effizienter (weniger zusätzliches Gewicht und/oder erforderlicher Bauraum) umgesetzt werden als es mit konventionellen Maßnahmen möglich ist. Beispielsweise wurde nachgewiesen, dass die Schalldämmung von Doppelwänden erheblich verbessert werden kann, wenn so genannte akustische Membran-Metamaterialien zwischen die beiden Wände integriert werden. In der Praxis nicht zu vermeiden sind bei solchen Aufbauten jedoch Spalte oder Öffnungen (z.B. die Fenster in einer Flugzeugseitenwand) sowie Körperschallbrücken, die als Nebenwege möglicherweise zu einer Reduktion der Effektivität der akustischen Metamaterialien führen können. In bisherigen Untersuchungen von Metamaterialien wurde der Einfluss von Nebenwegen nicht systematisch analysiert. Der vorliegende Beitrag zeigt erste Ergebnisse von Untersuchungen, die die Auswirkungen von Nebenwegen in Flugzeugkabinenseitenwänden mit akustischen Metamaterialien bewerten sollen. Dazu werden experimentell und numerisch ermittelte Schalldämmmaßwerte für ein generisches Wandmodell mit in Glaswolle integrierten akustischen Metamaterialien herangezogen. Der Einfluss verschiedener Öffnungen im Metamaterial sowie punktförmiger Verbindungsstellen wird untersucht und anhand dieser Ergebnisse bewertet.
17:00	Gekoppelter Helmholtz-Resonator mit schwingfähigem mechanischem Resonator Hannah Hoppen, Felix Langfeldt, Wolfgang Gleine, Otto von Estorff [Abstract] Resonanzabsorber werden häufig zur tieffrequenten Schallminderung eingesetzt. Unter den akustischen Resonanzabsorbern sind vor allem Helmholtz-Resonatoren weit verbreitet. Da diese Absorber aber nur in einem schmalen Frequenzband um die Resonanzfrequenz herum wirksam sind, ist ihre Anwendbarkeit lediglich auf tonale oder schmalbandige Spektralbereiche beschränkt. In diesem Beitrag wird ein neuartiges Konzept für einen Helmholtz-Resonator mit erhöhter Bandbreite vorgestellt. Dazu wird der Aufbau des klassischen Helmholtz-Resonators so verändert, dass ein zweiter ”Freiheitsgrad” wirksam wird. Auf diese Weise kann das System in einem gewünschten Frequenzbereich auf zwei Resonanzfrequenzen abgestimmt werden, sodass die Schallminderung in einem größeren Frequenzbereich erhöht ist, ohne dass sich die Masse und das Volumen des Resonators ändern. Dargestellt wird ein analytisches Modell zur Berechnung der Resonanzfrequenzen und Schallisolation des gekoppelten Systems aus dem Helmholtzresonator und schwingfähigen mechanischem Resonator. Die analytischen Ergebnisse werden mit numerischen und experimentellen Ergebnissen verglichen.
17:20	Charakterisierung der Geräuschentwicklung einer Wärmepumpe Agostino Troll, Thomas Gindre [Abstract] Um den Energieverbrauch und den CO2-Ausstoß im Gebäudesektor zu senken wurden Wärmepumpen vielfach als eine zentrale Technologie identifiziert. Insbesondere Wärmepumpen, die Außenluft als Wärmequelle verwenden, werden aufgrund der Verfügbarkeit und der geringeren Kosten in Zukunft immer mehr an Bedeutung gewinnen. Hierbei ist vor allem im urbanen Raum die Lärmbelastung ein Hindernis, was die Marktdurchdringung erschwert. Daher sind zwingend Maßnahmen zur akustischen Optimierung erforderlich. Um geeignete Methoden für industrielle Entwicklungsvorhaben anwendbar zu machen, wurde das vom BMWi geförderte Projekt WAMS (Wärmepumpen - Akustik und Mehrquellensysteme) vom Fraunhofer IBP und ISE initiiert. Es werden Ergebnisse aus Messungen an einer Wärmepumpe bei definierten Betriebs- und Umgebungsbedingungen vorgestellt.
17:40	Akustische und vibrationsmechanische Erkennung der Riffelbildung im Wiener Straßenbahnnetz Andreas Fuchs, Karoline Alten, Reinhard Wehr, Werner Wehr [Abstract] Zur verlässlichen Bereitstellung der in Wien bedeutenden Infrastrukturkomponente Straßenbahnverkehr ist eine regelmäßige und zielgerichtete Erhaltung notwendig. Ein essentieller Bestandteil ist dabei die wiederholte Überwachung des Gleiszustandes mittels eines eigens instrumentierten Gleismesswagens. Dieser wurde sowohl mit vibrationsmechanischen Sensoren an den Achslagern bzw. Drehgestell sowie mit einem akustischen Mikrofon ausgestattet, um Defekte im Gleisnetz automatisiert zu erkennen. Dadurch soll neben einer hohen Sicherheit eine langlebige Verfügbarkeit und ein hoher Lärmschutz gewährleistet werden. Innerhalb dieses Papers wird dabei besonders auf die Erkennung von wellenförmigen Vertiefungen am Schienenkopf in Längsrichtung (Riffel) der Gleise eingegangen. Die Verbindung unterschiedlicher Sensorarten mit spezifischer Extrahierung der relevanten Information aus den Sensorsignalen liefert eine solide Grundlage zur robusten Klassifikation mittels Maschinellen Lernens. Durch die Verfügbarkeit von mehr als 8000 km aufgezeichneten Daten über eine Zeitspanne von 30 Monaten können Langzeitbetrachtungen aufgestellt werden, um das Erhaltungsmanagement des Infrastrukturbetreibers sowohl kurz- als auch langfristig zu unterstützen.
18:00	Untersuchung eines Verfahrens zum messtechnischen Nachweis der Rückkopplungsunterdrückung bei Hörgeräten Markus Kemper, Felix Gassenmeyer, Tim Jürgens, Hendrik Husstedt [Abstract] Aufgrund einer kritischen Rückkopplung kann es bei Hörgeräten zu Pfeiftönen kommen. Dies ist für den Nutzer sehr unangenehm und kann die Nutzung der Hörgeräte stark einschränken. Deshalb verfügt die Signalverarbeitung von modernen Hörgeräten in der Regel über eine Rückkopplungsunterdrückung. Dadurch ist es möglich, bei gleichem Rückkoppelpfad das Auftreten der kritischen Rückkopplung in Form eines Pfeiftons zu verringern oder komplett zu vermeiden. Somit stellt dieses Merkmal bei Hörgeräten ein wichtiges Qualitätsmerkmal dar, welches auch in Ausschreibungen oder nationalen Bestimmungen immer wieder als Anforderung enthalten ist. Obschon die Rückkopplungsunterdrückung eine wichtige Eigenschaft von Hörgeräten ist, existiert bisher kein standardisiertes beziehungsweise einheitliches Verfahren zum messtechnischen Nachweis. Aus diesem Grund beschäftigt sich der folgende Beitrag mit der Untersuchung eines Verfahrens zum messtechnischen Nachweis der Rückkopplungsunterdrückung bei Hörgeräten. In diesem Zusammenhang wird bei Geräten verschiedener Hörgerätehersteller untersucht, ob die Verstärkung bei eingeschalteter Rückkopplungsunterdrückung erhöht werden kann bevor die kritische Rückkopplungsbedingung auftritt. Zunächst werden der Messaufbau und die Verfahrensdurchführung erläutert. Anschließend werden die Messergebnisse dargestellt und abschließend diskutiert, inwieweit sich das Verfahren zum messtechnischen Nachweis einer Rückkopplungsunterdrückung eignet.

Organisation:

S. Marburg, TU München, Lehrstuhl für Akustik mobiler Systeme

15:40	Integration von FEM-Schalenelementen als Randbedingungen in BEM-Berechnungen unter Verwendung verschiedener Lösungsmethoden Ralf Burgschweiger, Ingo Schäfer, Martin Ochmann [Abstract] Im Rahmen von Forschungsprojekten im Bereich ”Computational Acoustics” wurde in den letzten Jahren ein leistungsfähiger, auf der BEM basierender Code zur Ermittlung des rückgestreuten Schalldruckpegels im Fernfeld entwickelt, der mit verschiedenen Lösungsverfahren arbeitet (direkte und iterative Gleichungslöser, Fast Multipole Methode, Raytracing-Verfahren u.a.). Dieser Code wurde dahingehend erweitert, dass neben den ”klassischen” Randbedingungen (Druck, Schnelle, Impedanz, Trägheitskopplung etc.) zusätzlich FEM-Schalenrandbedingungen und damit elastische Materialeigenschaften berücksichtigt werden können. Hierfür wird für die betroffenen Elemente ein zusätzliches FEM-Gleichungssystem aufgebaut und dieses über entsprechende Transformationsmatrizen unmittelbar in das BEM-Gleichungssystem eingebunden. Die Lösung dieses Gesamtsystems kann mittels direkter Gleichungslöser (auf Basis einer vollständigen schwachbesetzten Matrix), mit Hilfe von Eigenwert-Berechnungen oder durch das sog. Schur-Verfahren (i.d.R. unter Verwendung von iterativen Lösern) erfolgen. Der Beitrag geht auf die mathematischen bzw. physikalischen Grundlagen ein, zeigt die Unterschiede zwischen den o.a. Lösungsverfahren des Gesamtsystems und stellt die erzielten Resultate an Teststrukturen vor. Soweit bis dahin verfügbar, erfolgt auch ein Vergleich mit Ergebnissen aus ”reinen” FEM-Berechnungen.
15:42	Akustische Gütemaße in Innenräumen: Schallintensität und Schallenergien Caglar Gürbüz, Steffen Marburg [Abstract] Die Analyse der Schallabstrahlung von schwingenden Strukturen ist von grundlegender Bedeutung, um geräuscharme Strukturen zu entwickeln. Dabei wird häufig die abgestrahlte Schallleistung basierend auf der Schallintensität als akustisches Gütemaß herangezogen. Die Schallintensität und damit die Beiträge der Oberflächen zur abgestrahlten Schallleistung können jedoch sowohl positiv als auch negativ sein. Demnach kann es hier zum akustischen Kurzschluss kommen. Unter einem akustischen Kurzschluss versteht man dabei das Auslöschen von Intensitätsanteilen im Nahfeld mit unterschiedlichem Vorzeichen. Somit wird eine hohe Aktivität der Oberfläche im Nahfeld sichtbar, obwohl im niederfrequenten Bereich nur ein Teil davon zur Fernfeldabstrahlung beiträgt. Aus diesem Grund wird die nicht-negative Intensität (NNI) definiert. Die nicht-negativen Intensitäten sind reell, wodurch sie eine Alternative zur Schallintensität für die Visualisierung der Flächenbeiträge an der Fernfeldabstrahlung bilden. Für Innenraumprobleme eignet sich die Schallenergie als Bewertungsgröße. Als globale Größe ist sie unabhängig von der Position des Empfängers. In diesem Beitrag werden zunächst anhand einfacher Beispiele die Schallintensität und die nicht-negativen Intensitäten im Außenraum betrachtet. Für Innenraumprobleme werden dann Schallenergien bestimmt und mit dem Schalldruck im Innenraum verglichen. Ausgehend von einer harmonischen Zeitabhängigkeit für Schalldruck und Schallschnelle wird das akustische Innenraumproblem mit der Randelementmethode (BEM) gelöst.
15:44	Evidenzbasierte Modellierung von Schwingungssystemen Christian Adams, Joachim Bös, Tobias Melz [Abstract] Bei der evidenzbasierten Modellierung werden virtuelle Modelle, beispielsweise Differenzialgleichungen, unmittelbar aus Messdaten abgeleitet. Dabei kommen datenbasierte Algorithmen und maschinelles Lernen zum Einsatz. Für die evidenzbasierte Modellierung von Schwingungssystemen bieten sich vor allem symbolische Regression und spärliche lineare Regression an. Die evidenzbasierte Modellierung stellt eine völlig neue Art der Modellierung in den Ingenieurwissenschaften dar. Einerseits bieten die zuvor genannten Methoden großes Potenzial, um auch komplexe Schwingungsphänomene, wie beispielsweise Nichtlinearitäten, abzubilden. Andererseits kann dieses Potenzial in der Praxis nur ausgeschöpft werden, wenn die Methoden robust einsetzbar sind. Ziel dieses Beitrags ist es, das Potenzial evidenzbasierter Modellierung für die Analyse von Schwingungssystemen aufzuzeigen. Dazu wird beispielhaft die Schwingungsdifferentialgleichung (SDGL) eines diskreten Schwingungssystems mit spärlicher linearer Regression aus dem Zeitverlauf der freien Schwingungen rekonstruiert. Dabei werden verschiedene Funktionen wie beispielsweise Polynome und trigonometrische Funktionen für die spärliche lineare Regression verwendet und die rekonstruierte SDGL wird mit der tatsächlichen SDGL verglichen. Darüber hinaus werden auch die Einflüsse von künstlichem Messrauschen diskutiert. Es zeigt sich, dass evidenzbasierte Modellierung ein hohes Potenzial für die Analyse von Schwingungssystemen aufweist. Zukünftig muss jedoch die Unsicherheit evidenzbasierter Modelle analysiert und beherrscht werden, damit evidenzbasierte Modellierung auch in der Praxis Anwendung finden kann.
15:46	Untersuchung des Abstrahlverhaltens strukturierter Bleche Anna-Sophia Henke, Ali Tepe, Ennes Sarradj [Abstract] Stahlbleche sind auf Grund ihrer einfachen Fertigung und vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten unentbehrlich in Bereichen wie dem Maschinen- und Fahrzeugbau oder der Architektur. Durch das Einbringen von Strukturen kann die Steifigkeit von Stahlplatten erhöht werden. So kann bei einem geringeren Materialeinsatz gleichbleibenden statischen Ansprüchen genügt werden. Eine derartige Umformung führt jedoch auch zu einem veränderten akustischen Verhalten von strukturierten Blechen gegenüber glatten Blechen. Im Rahmen einer Studie an der BTU Cottbus-Senftenberg zum akustischen Verhalten hexagonal wabenstrukturierter Stahlbleche wurde das Abstrahlverhalten dieser Bleche untersucht. Dazu wurden im Fensterprüfstand der TU Berlin experimentell die abgestrahlte Schallleistung sowie die Schwingschnelle von mit einem Shaker angeregten Blechen ermittelt. Aus den so gewonnenen Daten wurde das Abstrahlmaß berechnet. Der Beitrag zeigt das Verfahren und veranschaulicht die Ergebnisse vergleichend für glatte und hexagonal strukturierte Bleche. Dabei wird im Besonderen auf den Einfluss der Strukturierung auf das Abstrahlmaß der Stahlbleche eingegangen.
15:48	Elektrische Impedanzspektroskopie als Defektindikator für passive Hydrophone Adrian May, Robert Kühler, Michael Bellmann, Rainer Matuschek, Matthias Blau [Abstract] Fundamentstrukturen beim Bau von Offshore-Windparks werden zumeist im Impulsrammverfahren im Meeresboden verankert. Dabei entstehender Unterwasserschall kann potenziell schädigenden Einfluss auf die Meeresfauna besitzen. Aus diesem Grund wird in Deutschland ein Baumonitoring angeordnet, welches kontinuierliche Messungen der Unterwasserschalleinträge bei lärmintensiven Baumaßnahmen vorsieht. Diese Bauüberwachung erfolgt i.d.R. mittels Hydrophonmessungen im Wasser. Die Hydrophone werden dabei häufig durchgängig mehrere Tage unter Wasser eingesetzt und sind dort verschiedenen mechanischen Belastungen, z.B. Wellen, Strömung sowie beim Ausbringen und Einholen ausgesetzt. Um die korrekte Funktionsfähigkeit der Hydrophone hinsichtlich einer normgerechten Rückführung (Amplitude, Frequenz) sicherzustellen, ist daher eine regelmäßige Überprüfung wichtig. Zur Funktionalitätsüberprüfung von passiven Hydrophonen ist die Analysemethode der elektrischen Impedanzspektroskopie geeignet. Diese nicht-invasive Methode ermöglicht einen Vergleich zwischen der Impedanz des Testobjekts und der qualitativ idealen Impedanz eines zugehörigen elektroakustischen Ersatzschaltbildes. Um die Funktionalität von passiven, kapazitiv dominierten Wandlern zu überprüfen, wurde ein Messsystem entwickelt, welches die elektrische Impedanz im Frequenzbereich von 20 Hz bis 250 kHz misst. Hiermit wurden mehrere Hydrophone ohne und mit verschiedenen Defekten in Luft und Wasser vermessen. Aufbauend auf den Messwerten wurde untersucht, welche spektralen Auffälligkeiten in der Impedanz Rückschlüsse auf Wandlerdefekte geben können. Die Erkenntnisse dieser Studie dienen als Grundlage zur Erstellung eines Systems zur frequenzabhängigen Funktionsprüfung von Hydrophonen.
15:50	Realisierung der Richtcharakteristik komplexer Multipole Rafael Piscoya, Martin Ochmann [Abstract] ”Komplexe Multipole” sind Strahler mit Quellpositionen, die einen imaginären Anteil besitzen. Sie sind auch Lösungen der Helmholtz-Gleichung, aber ihre Richtcharakteristiken unterscheiden sich von denen ihrer reellen Gegenstücke. Wenn rq die komplexe Quellposition bezeichnet, weist der Strahler eine ausgeprägte Abstrahlung in einer durch Im(rq) festgelegten Richtung auf. Das Maß der Fokussierung hängt vom Betrag von Im(rq) ab. Ein Lautsprecher in einer Box verhält sich bei tiefen Frequenzen wie ein Monopol, ein Lautsprecher ohne Box wie ein Dipol und eine Stimmgabel wie ein longitudinaler Quadrupol. Komplexe Multipole dagegen haben keine einfache physikalische Entsprechung, da sie rein mathematische Konstruktionen sind. In dieser Arbeit wird das von komplexen Multipolen abgestrahlte Schallfeld durch eine Anordnung von Lautsprechern nachgebildet, deren Amplituden so bestimmt werden, dass die Richtcharakteristik des Multipols wiedergegeben wird. Zur Bestimmung der Amplituden der einzelnen Lautsprecher wird eine Kombination aus der Randelementemethode (BEM) und der Ersatzstrahlermethode (ESM) verwendet. Mit Hilfe der BEM ermittelt man die Übertragungsfunktion jedes einzelnen Lautsprechers und mit Hilfe der ESM seine Amplitude durch Minimierung der Fehler in vorgegebenen Kontrollpunkten.
15:52	Array Design for Increased Spatial Aliasing Frequency in Wave Field Synthesis Based on a Geometric Model Fiete Winter, Frank Schultz, Sascha Spors [Abstract] Wave Field Synthesis aims at a physically accurate synthesis of a desired sound field inside a target region. Typically, the region is surrounded by a finite number of discrete loudspeakers. For practical loudspeaker setups, this spatial sampling causes spatial aliasing artefacts and does not allow for an accurate synthesis over the entire audible frequency range. Recently, the authors proposed a geometric model to predict the so-called aliasing frequency up to which the spatial aliasing is negligible for a specific listening position or area. Besides its dependency on the desired sound field, this frequency is influenced by the spacing between individual loudspeakers. This work discusses the effects of non-uniform spacing on the aliasing frequency. We further propose optimal discretisation patterns for a given array geometry and desired sound field. The derived patterns are compared to a uniform sampling scheme via numerical simulations of the synthesised sound fields. The results show an increase of the aliasing frequency for the optimised patterns.
15:54	Berechnung von Biegeschwingungen im Zeitbereich auf einem unendlichen Balken mit der Finiten Differenzen Methode Katja Stampka, Ennes Sarradj [Abstract] Das Hauptmotiv dieser Untersuchung ist die Berechnung von Rollgeräuschen bei Schienenfahrzeugen. Diese sind ein wichtiger Punkt, wenn es um die Lärmreduzierung bei Schienenfahrzeugen geht, da Rollgeräusche besonders bei mittleren Fahrgeschwindigkeiten dominant sind. Durch den Kontakt von Rad und Schiene werden durch Unebenheiten Schwingungen angeregt, die dann als Schall abgestrahlt werden. Um also Rollgeräusche ausreichend genau prognostizieren zu können, ist das Wissen über das Antwortverhalten der Schiene auf Kräfte zwingend notwendig. Bei der Betrachtung sollen auch nichtlineare Effekte und parametrische Anregung, wie sie z. B. durch die Überfahrt über Schwellen entsteht, mit einfließen können. Dies ist nur über eine Bestimmung im Zeitbereich möglich. Als einfachstes Modell für die Schiene wird ein unendlicher Balken gewählt. Die Idee ist nun die Antwort des Balkens mit der Finiten Differenzen Methode (FDM) zu bestimmen, da diese unter anderem gut für Berechnungen im Zeitbereich geeignet ist. FDM wurde in der Literatur häufig für endliche Balken angewendet. Berechnungen mit FDM für unendliche Balken sind dagegen in der Literatur nicht zu finden. Daher wird in diesem Beitrag die Berechnung der Biegeschwingungen mit FDM eines unendlichen Balkens vorgestellt und diskutiert.
15:56	Akustische Strahlungskräfte nach dem Impulskonzept Oskar Bschorr [Abstract] Bei Luft- und Körperschall spielt der Strahlungsdruck von Größe und Anwendung her eine untergeordnete Rolle. Eine bekannt gewordene Anwendung betrifft die Manipulation von Proben im schwerefreien Raum. Der großen Wellenleistung und der kleinen Geschwindigkeit wegen ist der Strahlungsdruck bei Wasserwellen sehr viel mächtiger: Bei einer wellenabsorbierenden Uferlinie verursacht dieser eine anlandige Kraft auf das Treibgut und trägt so zur Selbstreinigung der Meere bei. - Von der Theorie her sind die materialbedingten Strahlungskräfte weitgehend bekannt und tabelliert. Aufgabe ist, die rein konvektiven Strahlungskräfte von Longitudinalwellen nach dem hypothetischen Impulskonzept zu bestimmen und mit den Ergebnissen nach dem konventionellen Kraftkonzept zu vergleichen. Das Impulskonzept liefert bei einer Energiedichte e [J/m^3] und der Wellenrichtung t [-] ein Tensorpotential Q = ett und damit eine Strahlungskraft f = div Q [N/m^3] im Innern und einen Strahlungsdruck p = Div Q [Pa] an den Grenzflächen des Wellenleiters. Um mit dem Kräftekonzept auf dasselbe Ergebnis zu kommen war eine zusätzliche, heuristische Annahme notwendig.
15:58	Experimentelle Validierung der Model Updating Komponente der Software WaveImage unter zusätzlicher Berücksichtigung von Temperaturveränderungen Jan Heimann, Daniel Herfert [Abstract] Im Rahmen der Veröffentlichung soll eine neuartige Model Updating Komponente aus der Software WaveImage an zwei strukturdynamischen Anwendungen präsentiert und validiert werden. Mittels des Model Updating werden durch Verwendung eines Optimierungsverfahrens die Materialparameter bzw. die Randbedingungen der Simulation durch den Abgleich mit den realen modalen Parametern approximiert. Die realen modalen Parameter werden durch Algorithmen der experimentellen bzw. operationalen Modalanalyse aus der Software WaveImage berechnet und basieren auf Laservibrometermessungen. Das Simulationsmodell wird ebenfalls in der Software WaveImage mit der Komponente zur Finite Elemente Analyse kalkuliert. Im Anschluss des Optimierungsprozesses entsteht dann ein digitaler Zwilling der realen Struktur der nahezu identische dynamische Parameter im Vergleich zur realen Struktur aufweist. Dieser digitale Zwilling kann dann zur Simulation der Anregung mit unterschiedlichen Lasten bzw. zur Simulation von Modifikationen genutzt werden. Dies erspart viel Zeit und Kosten im Vergleich zur realen Validierung. Eine innovative Erweiterung stellt die Berücksichtigung eines homogenen Temperaturfeldes innerhalb der Model Updating Komponente dar. Die entsprechenden Ergebnisse werden ebenfalls präsentiert.

Organisation:

L. Enghardt, DLR - Institut für Antriebstechnik S. Becker, Univ. Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl f. Prozessmasch. u. Anlagentech.

8:40	Eine neuartige Impedanz-Randbedingung zur vollständigen Beschreibung des akustischen Verhaltens perforierter Wandauskleidungen mit Überströmung Anita Schulz, Chenyang Weng, Friedrich Bake, Lars Enghardt, Dirk Ronneberger [Abstract] Zur Lärmminderung in Strömungskanälen wie z.B. Flugzeugtriebwerken werden häufig akustische Wandauskleidungen verwendet, wobei die Kanalwände durch Perforationen akustisch durchlässig gemacht werden. Der entscheidende Parameter für die Anpassung der Wandauskleidung an das zu dämpfende Schallspektrum ist dabei -zumindest im strömungslosen Fall- durch die Wandimpedanz gegeben. Bei Anwesenheit einer Strömung wird diese Anpassung erheblich erschwert, da die Wandimpedanz nicht nur strömungsbedingt verändert wird, sondern als alleiniger Parameter auch nicht mehr ausreicht, um den Einfluss der Wand auf das Schallfeld zu beschreiben. Zur Vervollständigung der Randbedingung muss der Effekt des Impulstransfers berücksichtigt werden, welcher durch das Abbremsen des strömenden, in die Wandöffnungen eindringenden Mediums verursacht wird. Dieser Effekt wurde in den bisherigen Arbeiten entweder völlig vernachlässigt oder durch die unrealistische Annahme der Haftbedingung beschrieben. Um den Impulstransfer zwischen Wand und Strömung korrekt zu berücksichtigen, wird in dieser Arbeit die Proportionalitätskonstante zwischen der akustischen Wandschubspannung und der wandnormalen Schnelle als neuer Parameter der Randbedingung eingeführt. Diese, hier Impulstransferimpedanz genannte, Größe liefert zusammen mit der klassischen Wandimpedanz eine vollständige Beschreibung der akustischen Eigenschaften einer perforierten Wand unter dem Einfluss der Überströmung. Es werden erste Messungen der Impulstransferimpedanz vorgestellt und physikalisch plausible Ergebnisse diskutiert.
9:00	Impedanzbestimmung von überströmten Linern: Vergleich modenbasierter und nicht-modenbasierter Methoden Friedrich Bake, Chenyang Weng, Anita Schulz, Lars Enghardt [Abstract] Schalldämpfende Wandauskleidungen, genannt Liner, sind eine wesentliche Technologie zur Schallreduktion in durchströmten Kanälen wie z.B. im Einlauf und Nebenstromkanal von Flugtriebwerken. Eine wichtige Größe zur Beschreibung von Linern ist die Impedanz, das Verhältnis des Schalldrucks zur wandnormalen Schallschnelle an der Lineroberfläche. Bei Überströmung des Liners kann diese Impedanz bisher nicht direkt gemessen werden. Daher kommen hier meist indirekte Verfahren, sogenannte Impedanzeduktionsmethoden, zum Einsatz. Bei diesen wird in der Regel das Kanalschallfeld, mit eingebautem Liner und Überströmung, an verschiedenen Mikrofonpositionen vermessen und dann über entsprechende Modelle für die Schallausbreitung und die Linerrandbedingung eine Linerimpedanz soweit iteriert, bis die Differenz vom modellierten zum gemessenen Schallfeld möglichst minimiert wird. Hierbei unterscheidet man Methoden, bei denen das Schallfeld in akustische Moden zerlegt betrachtet wird, von Verfahren, die das Schallfeld als gesamte numerische Lösung auswerten. In dem vorliegenden Beitrag werden an einem Beispielliner verschiedene Impedanzeduktionsmethoden, z.T. modenbasiert und z.T. nicht-modenbasiert, hinsichtlich Ihrer Eigenschaften und der sich daraus ergebenen Eignung zur Impedanzbestimmung verglichen. Im Ergebnis zeigt sich, dass bei Linern mit sehr kleiner Resistanz eher nicht-modenbasierte Eduktionsmethoden sinnvolle Ergebnisse liefern, während sie in Frequenzbereichen mit sehr hoher Dissipation unrealistische Ergebnisse zeigen. In diesen Bereichen erscheint vielmehr die Anwendung der modenbasierten Methoden von Vorteil zu sein.
9:20	Achieving Axial Fan Sound Reduction with Micro-Perforated Absorbers Sebastian Floss, Felix Czwielong, Florian Krömer, Stefan Becker, Manfred Kaltenbacher [Abstract] Aeroacoustic noise sources, especially under distorted flow conditions, are one of the main causes of sound emissions on an axial fan geometry layout in a complex ventilation system scenario. To attenuate sound, one can either modify the aeroacoustic sources by changing the fan blade geometry, or one can use passive absorbing mechanisms which are applied as wall lined structures up- and downstream of the fan. We propose the application of MPAs (micro-perforated absorbers) in the tipflow region of the fan to account for tonal components of the emitted sound pressure spectrum. Possible near-field effects on the absorbing structure will be investigated by simulating MPAs with the Johnson- Champoux-Allard approach in a Finite Element (FE) - framework . This is followed by measurements at an experimental test section where we will investigate the effect of the MPA structure on pressure drop, performance and the overall emitted sound pressure level of the fan.
9:40	Dissipationsverhalten periodisch durchströmter Liner bei streifendem Schalleinfall Ralf Burgmayer, Lars Enghardt, Friedrich Bake [Abstract] Perforierte Wandauskleidungen mit Kavität, auch Liner genannt, stellen eine wichtige Schallreduktionstechnologie in durchströmten Kanälen wie beispielsweise Flugzeugtriebwerken dar. Bei modernen, emissionsarmen Triebwerken sind die zu dämpfenden Frequenzbestandteile eher tieffrequent und breitbandig auf einen größeren Frequenzbereich verteilt. Hierfür benötigen konventionelle, auf dem Resonatorprinzip basierende Linerkonzepte einen deutlich größeren Bauraum, der in Triebwerken zumeist nicht verfügbar ist. Daher besteht Bedarf an neuartigen Systemen mit breitbandiger Dämpfung. Vor diesem Hintergrund wird in dieser Arbeit das Wirkungsprinzip des sogenannten Zero-Mass-Flow-Liners (ZML) genauer untersucht. Das Dissipationsverhalten wird durch eine periodische Durchströmung der perforierten Wand erweitert. Für die zusätzliche Dissipation werden Wirbelbildung und -ablösung an den Löchern der perforierten Wand, ähnlich wie bei konstant durchströmten, sogenannten Bias-Flow-Linern (BFL), verantwortlich gemacht. Der Vorteil dieses Konzeptes ist, dass gegenüber dem BFL keine zusätzliche Luftversorgung benötigt wird. Im Labor kann eine periodische Durchströmung beispielsweise mit einem Lautsprecher hergestellt werden. In dieser Studie wird das Dissipationsverhalten periodisch durchströmter Liner in Abhängigkeit von der Schallschnelle in den Löchern und der Anregungsfrequenz untersucht. Die Ergebnisse zeigen für verschiedene Wandauskleidungen, dass das Dissipationsverhalten mit steigender Schallschnelle einen breitbandigeren Verlauf annimmt und die Anregungsfrequenz einen vergleichsweise geringen Einfluss hat.
10:20	Charakterisierung additiv gefertigter Strukturen zur Schallreduktion in Rohrströmungen Benedikt Berchtenbreiter, Stefan Becker [Abstract] Metamaterialien sind künstliche Strukturen deren effektive Materialeigenschaften sich grundlegend von denen der Einzelkomponenten unterscheiden. Speziell bei der Entwicklung akustischer Metamaterialen gilt es die effektive Dichte und den effektiven Kompressionsmodul der Struktur zielgerichtet zu variieren, um die Schallausbreitung in einem Material manipulieren zu können. In dieser Arbeit werden additiv gefertigte periodische Strukturen mit einer Gitterkonstante analysiert, die sehr viel kleiner als die zu manipulierenden Wellenlängen ist. Es gelingt dadurch ein verbessertes Absorptionsverhalten gegenüber herkömmlichen faserigen oder porösen Absorbern zu erzielen. In bisherigen Untersuchungen wurden additiv gefertigte Absorberelemente fast ausschließlich in Impedanzrohren mit der Zwei- und Vier-Mikrofon- Methode bei direktem Schalleinfall senkrecht zur Oberfläche im ruhenden Medium charakterisiert. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss einer Rohrströmung auf das Dämpfungsverhalten an einem Multi-Port-Prüfstand analysiert. Die Absorber wurden hierfür sowohl durchströmt als auch überströmt. Bei Durchströmung entspricht die Einbausituation der in einem Impedanzrohr. Für die Überströmung wurden die Absorberelemente ähnlich wie in klassischen Rohrschalldämpfern in Kammern angebracht, die eine Erweiterung des Rohrquerschnitts darstellen. Dadurch werden Druckverluste reduziert. Die Untersuchungen zeigen, dass sowohl die variierende Einbausituation als auch die Rohrströmung Einfluss auf die akustischen Eigeschaften der additiv gefertigten Absorber nehmen.
10:40	Liner mit flexiblen Strukturen zur verbesserten Schalldämpfung Karsten Knobloch, Friedrich Bake, Lars Enghardt [Abstract] Passive Schalldämpfung in Form von Linern ist an Flugzeugtriebwerken von immenser Bedeutung. Sowohl im Einlauf als auch im Nebenstromkanal und zum Teil auch im Heißgasbereich kommen Liner zum Einsatz, um dominierende tonale Komponenten zu reduzieren und Breitbandlärm effizient zu verringern. Für zukünftige Flugtriebwerke ist eine weitere Erhöhung der Dämpfungswirkung sowohl für tiefe Frequenzen als auch im Breitband-Bereich erforderlich. Das neue ”FlexiS”-Linerkonzept nutzt die Zellstruktur bisheriger Liner und ersetzt Teile der steifen Grundstruktur durch flexible Elemente. Diese flexiblen Strukturen weisen dabei gleichzeitig eine materialinhärente Dämpfung auf, so dass zwei zusätzliche Mechanismen zur Umwandlung der akustischen Energie genutzt werden: die Anregung der flexiblen Elemente zur Schwingung und die direkte Umwandlung in Wärme durch die Materialdämpfung. Umfangreiche Versuche wurden an mehreren Prototypen durchgeführt. Durch eine Anordnung im Strömungsakustikkanal DUCT des DLR-Berlin mit jeweils 5 Mikrofonen stromauf und stromab der Liner-Prototypen wurde die Dissipation der eingestrahlten akustischer Energie bestimmt. Abhängig vom Material der flexiblen Elemente zeigt sich eine Veränderung der Dämpfungswirkung. Es wurde durchgehend eine Vergrößerung der Dämpfung bei tiefen Frequenzen gefunden, teilweise auch eine Erhöhung der Gesamtdämpfung. Dieser Effekt tritt mit und ohne Überströmung gleichermaßen auf. Detail-Untersuchungen der schwingenden Strukturen geben Informationen über die Vorgänge im Zellinneren und der Auslenkung der Struktur selbst.
11:00	Aufzeigen der Unterschiede und Herausforderungen von Schalldämpfern bzw. -dämmern für unterschiedliche Anwendungsbereiche Ralf Bernhard Helmut Buck, Ingo Krebs [Abstract] Als Weltmarktführer für Resonatoren auf der Ladeluftseite von Verbrennungsmotoren beschäftigt Umfotec eine große Anzahl Ingenieure in der Entwicklung und Serienumsetzung von Resonatoren unterschiedlichster Materialien. Die Öl enthaltende Ladeluft und kritisch bewertete Druckverluste, führen zum hauptsächlichen Einsatz von Helmholtz-Resonatoren zur Schalldämmung. Für ein gutes Langzeitverhalten, ohne eine Versottung mit Öl, müssen die Kommunikationsöffnungen der Resonatoren im Gegensatz zu Absorberstrukturen ausreichend dimensioniert werden. Die große Herausforderung ist dabei, hohe Schalldämmungswerte zu erzielen und gleichzeitig strömungsinduzierte Geräusche, insbesondere tonales Pfeifen, zu verhindern. Bei Anwendungen im Lüftungs- und HVAC-Bereich kann hingegen auf Absorber oder Kombinationen von Resonatoren und Absorbern zurückgegriffen werden, da Versottung eine untergeordnete Rolle spielt. Damit gelingt es, die typische breitbandige Absorber- und die gezielte frequenzabhängig hohe Resonator-Wirkung zu vereinen und somit auch die Möglichkeit für Soundtuning zu schaffen. Der Vortrag thematisiert die Eigenschaften und Bauformen dieser unterschiedlichen Anwendungen und zeigt deren simulationstechnische Herausforderungen auf. Während eine praxisorientierte, präzise und schnelle Berechnung der Schalldämmung von Resonatoren für die Ladeluftstrecke möglich ist, kann Strömungspfeifen bisher nur für akademische Fälle mit einfachen Geometrien unter Ausnutzung größerer Rechenkapazitäten simuliert werden. Bei HVAC-Anwendungen mit Kombinationen aus Absorbern und Resonatoren sind praxisorientierte, präzise Vorhersagen von Dämmungs- und Dämpfungseigenschaften nach derzeitigem Kenntnisstand noch schwierig und häufig ungenau.
11:20	Aeroacoustic simulation of a flow-excited Helmholtz resonator using OpenFOAM Péter Rucz [Abstract] The flow-excited Helmholtz resonator is a classical example of acoustical resonance induced by fluid flow. Similar phenomena of sound production are also responsible for the noise amplification in ventilation ducts with side branches and the sound generation of air reed wind instruments, for example. In the past few years several studies investigating the fluid flow and the acoustical feedback in the Helmholtz resonator were published. These examinations include analytical treatments, experiments, and simulations based on discrete vortex dynamic models and computational fluid dynamics. This paper presents the aeroacoustic simulation of a Helmholtz resonator excited by grazing flow. Numerical simulations at different flow speeds are performed by solving the compressible Navier-Stokes equations using the finite volume method implemented in the OpenFOAM software package. The frequency and amplitude of pressure oscillations in the resonator are evaluated and compared with the results of other models published previously. Flow field decomposition techniques are explored in order to get a better insight on the interaction of the flow and the acoustical feedback mechanism.

Sitzungsleitung:

U. Steinmann, Otto-von-Guericke-Univ. Magdeburg, Lehrstuhl Messtechnik C.-D. Ohl, Otto-von-Guericke-Univ. Magdeburg, Inst. Experimentelle Physik

16:40	Entwicklung eines Ultraschallrohrsensors auf Basis phononischer Kristalle Paul Wasmer, Jannis Bulling, Jens Prager [Abstract] Die Messung von Flüssigkeitskonzentrationen in Rohrsystemen ist von großem Interesse für viele unterschiedliche Anwendungen. Die meisten Messsysteme sind jedoch nicht in der Lage, die Flüssigkeit direkt im Rohr zu untersuchen und es muss eine zusätzliche Vorrichtung, wie z.B. einem Bypass, angebracht werden, welche den Kontakt zwischen Flüssigkeit und Sensor ermöglicht. Um den Einbauaufwand gering zu halten und die Strömungseigenschaften des Rohres nicht zu beeinflussen, wird ein neuartiges Messsystem entwickelt, welches als Teil der Rohrwand ausgeführt werden kann. Dieses neuartige System ist angelehnt an die Idee der phononischen Kristallen (PnK). PnK’s bestehen im Allgemeinen aus einem Matrixmaterial, in welchem Streuzentren periodisch angeordnet sind. Dies führt beim Eintreffen einer akustischen Welle in definierten Frequenz-bereichen, sogenannter Bandlücken, zu zunehmender destruktiven Interferenz. Wird innerhalb einer solchen Bandlücke durch Einbringen einer flüssigkeitsgefüllten Kavität ein Resonanzverhalten erzeugt, kann dies genutzt werden, um die Flüssigkeit zu analysieren. Im Rahmen von Voruntersuchung wird zunächst das akustische Verhalten des PnK’s, welcher für die Sensorentwicklung genutzt werden soll, unter Vernachlässigung der Flüssigkeit ausführlich untersucht. Hierbei werden zunächst die Bandlücken ermittelt und das Übertragungsverhalten betrachtet. Dieses wird im Anschluss experimentell überprüft. Hierzu werden neben herkömmlichen Fertigungsverfahren auch additive Verfahren zur Herstellung der Proben genutzt.
17:00	Numerical Analysis on Transportation Characteristics of a Self-running Sliding Stage Based on Near-field Acoustic Levitation Yuanyuan Liu, Kheirollah Sepahvand, Kai Feng, Steffen Marburg [Abstract] Owing to its distinct non-contact and oil-free characteristics, a self-running sliding stage based on near-field acoustic levitation can be used in an environment, which demands clean rooms and zero noise. This paper presents a numerical analysis on the lifting and transportation capacity of a non- contact transportation system. Two simplified structure models, namely, free vibration and force vibration models, are proposed for the study of the displacement amplitude distribution. After obtaining the displacement amplitude distribution, the Reynolds equation is solved by finite difference method to obtain the lifting and thrusting forces. Analysis on the stage was acquired the levitation distance versus the amplitude and the relationship between the thrust force and the phase difference, the provided result show good agree with the published experimental results. The former result shows that the levitation distance increasing with the amplitude increasing and they are not linear relationship, and the later result shows positive thrust has been produced when the phase difference was in the range 0∼180 degree and negative thrust has been produced when the phase difference was in the range 180∼360 degree. The simulated data suggest the thrust force increase with the standing wave ratio decrease or the amplitude increase.
17:20	Modellbasierte und experimentelle Charakterisierung von intensiven Ultraschall-Stehwellenfeldern für die Zerstäubung hochviskoser Flüssigkeiten Paul Dunst, Tobias Hemsel, Peter Bornmann, Walter Littmann, Walter Sextro [Abstract] Bisher ist die Zerstäubung von Flüssigkeiten mittels Ultraschall auf niederviskose Fluide begrenzt, da Systeme für hochviskose Flüssigkeiten aufgrund ihres geringen Durchsatzes oder den hohen Kosten nicht marktfähig sind. Bei der Herstellung von feinen Polymerpulvern oder der Zerstäubung von hochviskosen Klebstoffen werden hohe Schalldrücke benötigt, die nur in gut abgestimmten Stehwellenfeldern erreicht werden. Aktuelle Forschungen konzentrieren sich daher auf die Entwicklung von Systemen, die in einem großen Arbeitsraum bei hoher Effizienz und niedrigen Kosten maximale Schalldrücke erzeugen. Als Alternative zu leistungsstärkeren Ultraschallwandlern kann die Optimierung der Randbedingungen des akustischen Stehwellenfeldes ebenfalls zu höheren Schalldrücken führen. Eine Optimierung von Reflektor- und Sonotrodengeometrie stellt sicher, dass einerseits weniger Schallwellen aus dem Prozessraum entweichen und andererseits keine Auslöschungen durch Interferenz auftreten. Dieser Beitrag zeigt zunächst die modellbasierte Optimierung eines Ultraschall-Stehwellensystems mithilfe eines linearen Modells. Zur Validierung der Modellergebnisse werden Schallfelder mithilfe des Prinzips der Refraktovibrometrie sowie mit Mikrofonen vermessen. Die in intensiven Schallfeldern auftretenden Nichtlinearitäten werden untersucht und die Abweichungen zur Modellvorhersage diskutiert. Durch Zerstäubungsversuche mit repräsentativen Testfluiden werden abschließend die Auswirkungen der Schallfeldoptimierung auf resultierende Tröpfchengrößen und damit das Potential des modellbasierten Systementwurfs gezeigt.
17:40	Imaging the bone cortex with ultrasound using a conventional transducer array Didier Cassereau, Guillaume Renaud, Pieter Kruizinga, Pascal Laugier [Abstract] Current clinical ultrasound scanners cannot be used to image the interior morphology of bones because they fail to address the complex physics involved. This work shows that ultrasound imaging of the cortical shell of a long bone is possible in vivo if refraction and elastic anisotropy are considered. Longitudinal and transverse ultrasound images of the radius and tibia of two healthy volunteers were obtained with a 2.5 MHz linear phased-array and a programmable ultrasound scanner. Our method assumes a medium made of different homogeneous layers. The algorithm of image reconstruction takes into account wave refraction between the layers using a ray-tracing technique. The developed methodology leads to an estimation of the compressional wave-speed and anisotropy in cortical bone. The obtained images using this technique are compared with conventional reconstruction, and show that the endosteum (inner surface of bone) becomes clearly visible. The wave-speed in cutaneous tissue and bone, as well as the elastic anisotropy of bone are first measured by searching for optimal focus quality in the ultrasound image. These values are then used by our new reconstruction algorithm, resulting in an accurate estimation of the cortical thickness at the distal radius that agrees with X-ray CT.
18:00	Schallfeldbasierte Ultraschallmessverfahren zur gleichzeitigen Messung von Schallgeschwindigkeiten und Abständen Mario Wolf, Elfgard Kühnicke [Abstract] Klassische Ultraschallmessungen werten lediglich die Laufzeit aus, um entweder auf Materialeigenschaften oder die Geometrie von Proben schließen zu können. In den letzten Jahren gewinnen schallfeldbasierte Messverfahren, die die Welleneigenschaften des Schalls ausnutzen, um zusätzliche Informationen zu erhalten, an Bedeutung. Dieser Beitrag stellt die an der TU Dresden entwickelten Verfahren zur gleichzeitigen Messung von Schallgeschwindigkeit und Abstand in unterschiedlichen Medien vor. Dies umfasst die gleichzeitige Schichtdicken- und Schallgeschwindigkeitsmessung in Festkörpern, die ortsaufgelöste Messung der Schallgeschwindigkeit in streuenden Flüssigkeiten, deren Schallgeschwindigkeit sich kontinuierlich ändert und die ortsaufgelöste Messung der Schallgeschwindigkeitsmessung in Gewebephantomen, in denen im Gegensatz zur Flüssigkeit ruhende Streuer vorliegen. Alle Verfahren nutzen Annular-Arrays, die bei geringer Elementzahl einen in allen Richtungen schmalen Fokus und somit eine hohe örtliche Auflösung besitzen. Außerdem stellt der Beitrag die für die Modellierung der Schallausbreitung entwickelten halbanalytischen Verfahren auf der Basis von Punkt- und Ringquellensynthese vor. Diese sind notwendig, um bei der Messung auftretende Effekte vorauszusagen bzw. zu bestätigen, um Kalibrierkurven und Auswertekriterien zu finden, genutzte Modelle zu verbessern und um die erreichbare Genauigkeit zu verbessern.

Organisation:

C. Koch, Physikalisch-Technische Bundesanstalt U. Steinmann, Otto-von-Guericke-Univ. Magdeburg, Lehrstuhl Messtechnik C.-D. Ohl, Otto-von-Guericke-Univ. Magdeburg, Inst. Experimentelle Physik

11:20	Ortsaufgelöstes haptisches Feedback für Touch-Displays Michael Simon, Sebastian Wöckel, Ulrike Steinmann [Abstract] Touch-Displays sind etablierte Mensch-Maschine-Interfaces, denen es aufgrund von fehlendem haptischen Feedback auf den üblicherweise glatten Oberflächen (Glas, Kunststoff) aber teilweise noch an Akzeptanz mangelt. Die vorgestellte Arbeit verfolgt die Realisierung einer kostengünstigen Lösung zur Integration von fühlbarer Rückkopplung mittels Körperschallwellen. Als methodischer Ansatz dient die Zeitumkehr akustischer Wellen, die im Gegensatz zu konventionellen Methoden (z.B. Unwucht-Motor) eine ortsaufgelöste Nutzerinteraktion ermöglicht. Der Fokussierungsprozess ist dabei nicht auf ein Signal oder eine Position (lokal) begrenzt und unterstützt somit ”Multi-Touch”. Praxisrelevant und gegenwärtig nicht zufriedenstellend gelöst sind u.a. die Realisierung und Zuverlässigkeit von hoher Auflösung, starkem Kontrastverhältnis und das Vermeiden von Knotenlinien (Bereiche mit vermindertem Effekt). Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der Simulation, Optimierung und Realisierung von ortsaufgelöstem haptischen Feedback unter Verwendung gebräuchlicher Transducer. Mit dem Ziel der Integration in Touch-Geräte verschiedener Baugröße sollen Aussagen zur Parametrierung getroffen werden, die eine hohe Auflösung und Dynamik sowie ein hohes Kontrastverhältnis im Fokuspunkt sicherstellen. Im Hinblick auf eine biomechanisch maximale Rückwirkung wurden verschiedene Strategien zur Anzahl und räumlichen Anordnung der Schallwandler, Signalformen zur Kalibrierung von Zielpositionen (time forward) und optimale Signallängen bei Re-Emittierung (time reverse) analysiert. Weitere Schwerpunkte bilden das Generieren simultaner Feedbacks (≥ 2) und Vermeidung unerwünschter Störimpulse außerhalb der Fokuspunkte.
11:22	Plasma-akustische Wechselwirkungen von Mikrohohlkathodenentladungen Daniel Kotschate, Mate Gaal [Abstract] Während des Entladungsprozesses interagieren Mikrohohlkathodenentladungen (engl. micro hollow cathode discharges) durch verschiedenste physikalische Phänomene mit ihrer Umgebung. Analog zu Funken- und Koronaentladung treten neben den optischen Erscheinungen auch akustische Wechselwirkungen bis in den Ultraschallbereich auf. Diese Wechselwirkungen sind bisher jedoch nur selten Gegenstand der Forschung gewesen. Durch elektro-chemischen Prozesse und die Stromdichteverteilung während des Zündvorgangs erfährt das angrenzende Fluid eine, durch den thermoakustischen Effekt hervorgerufene, rapide Dichteänderung und erzeugt somit eine akustische Emission. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über den letzten Stand der akustischen Beschreibung der Mikrohohlkathode. Weiterhin wird anhand von Anwendungsbeispielen, wie der Charakterisierung von akustischen Sensoren, sowie der Nutzung innerhalb der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, die Nutzung dieser Entladungsart präsentiert. Darüber hinaus erlaubt die Kenntnis hinsichtlich der akustischen Eigenschaften der Entladung wichtige Rückschlüsse im Rahmen der Plasmadiagnostik.
11:24	TU Dresden Wear Detection Dataset (TUWEAR) Steffen Seitz [Abstract] Moderne datengetriebene Verfahren der Fehlerbewertung wie z.B. Deep Learning, stellen einen neuen Ansatz zur detaillierten Auswertung für die vorbeugende Instandhaltung dar. Mit Hilfe dieser Ansätze wäre es möglich neue Methoden, zum Beispiel auf der Basis Rekurrenter Neuronale Netzwerke, zur Analyse von Verschleißprozessen, zu entwickeln. Dadurch könnten neue Erkenntnisse zum Verlauf solcher Prozesse gewonnen werden, was insbesondere für die moderne industrielle Fertigung und Instandhaltung von wirtschaftlicher Bedeutung ist. Dabei ist es nötig eine entsprechende Datenmenge zur Verfügung zu haben, um etwaige Algorithmen auf speziellen für die Industrie relevanten Beispielen zu testen. Allerdings sind solche öffentlich zugänglichen Daten nur schwer verfügbar, was auch den Vergleich etwaiger Algorithmen untereinander erschwert. Das TUWEAR Datenset stellt eine solche Möglichkeit zum Training und Test von Deep Learning Algorithmen dar. Dabei wurden vier verschiedene Kugellager in einem Ermüdungsdauerversuch von Ultraschallsensoren überwacht, um etwaige Veränderungen des Systems bis hin zum Lagerschaden zu erfassen. Die Lager wurden dabei in einem entsprechenden Prüfstand mit vier Ultraschall-, einem Beschleunigungssensor, sowie einem MEMS-Mikrophon verbaut und bei einer konstanten Drehfrequenz einem möglichst praxisnahem Verschleiß ausgesetzt. Im Rahmen des Beitrages soll dieses Datenset im Detail vorgestellt und entsprechende Veränderungen und Zeitpunkte verdeutlicht werden, um so die Vergleichbarkeit und Transparenz der verwendeten Algorithmen zu verbessern.
11:26	Fundamental investigation of the applicability of acoustic emission and vibration analysis in Ultrasonic Metal welding processes Elie Abi Raad, Isabel Balz, Michael Vorländer [Abstract] Ultrasonic Metal welding (USMW) is particularly suitable for connecting electrotechnical components. Despite industrial spread, unexplained process fluctuations may occur in USMW. The aim of this research is the fundamental investigation of the applicability of acoustic emission analysis for process analysis in USMW: to derive measurable monitoring criteria for the application, to make the process more manageable, and in the future to open up new possibilities for online process control. For this purpose, experiments are conducted. The experiments consists of welding two thin metal plates with clean surfaces, and recording the vibrations of machine components and the airborne sound. The welding process happens at 20kHz. Two laser vibrometers record the vibrations of the anvil and sonotrode, which are directly connected to the parts to be welded, and a 1/4’ microphone records the sound emitted during the process. The data is analysed, up to the fourth harmonic, to characterise the different parts of the welding process, and compared to the strength of the welds.
11:28	[Abstract] Mit einem Impedanzmessrohr lassen sich Reflexionsfaktoren von Materialien und Oberflächen bestimmen. Dabei muss der Rohrdurchmesser deutlich kleiner als die halbe Wellenlänge der höchsten Frequenz sein. Für Untersuchungen im Ultraschallbereich ergeben sich Rohrdurchmesser von weniger als 10mm. Die Mikrofone müssen klein sein und mit der Membran in die Rohrwand eingebracht werden. Aufgrund der kleinen Dimensionen ergeben sich besondere Herausforderungen bei Konstruktion und Umsetzung. Übliche Mikrofone sind vor allem wegen der Baugröße und deren unzureichend präziser Platzierbarkeit ungeeignet. Wir experimentieren deshalb mit digitalen und analogen MEMS, welche neben der geringen Baugröße auch speziell für den Ultraschallbereich ausgelegt sind. Bei der Konstruktion und Messdurchführung orientierten wir uns an der DIN EN ISO 10534-2, wobei von einigen Vorgaben vor allem aufgrund der hohen Präzisionsanforderungen gegenüber der fertigungstechnischen Realisierbarkeit abgewichen wurde. Es erfolgte eine Kalibrierung mit einem schallharten Abschluss, welche bei den anschließenden Messungen als Referenz dient. Als Testobjekte standen selbst entwickelte akustische Resonatoren mit einer ausgeprägten Resonanzfrequenz im unteren Ultraschallbereich zur Verfügung. Insbesondere deren Resonanzfrequenz konnte mit dem neuen Impedanzmessrohr bestimmt werden. Im Resonanzfall wird viel Energie absorbiert. Das resultierende Reflexionsminimum kann mittels einer breitbandigen Anregung und der Auswertung des frequenzabhängigen Reflexionsfaktors anhand digitaler Signalverarbeitung und FFT-Analyse ermittelt und der Resonanzfrequenz zugeordnet werden.
11:30	Störeffektunterdrückung in 2D-Messdaten mittels DiscoGAN Sarah Johannesmann, Dimitri Springer, Christian Thiel, Bernd Henning [Abstract] Zur zerstörungsfreien Materialparameterbestimmung können auf akustischen Wellenleitern basierende Verfahren verwendet werden Breitbandige zeit- und ortsaufgelöste Signale, die mittels Laser-Anregung an plattenförmigen Messmedien aufgenommen werden, können mittels zweidimensionaler Fouriertransformation der Signalmatrix zu einer frequenz- und wellenzahlabhängigen Abbildung verarbeitet werden, in der die ausbreitungsfähigen Moden als Grate sichtbar werden (Dispersionsabbildung). Solch eine Dispersionsabbildung kann zum Abgleich von berechneten Dispersionsdiagrammen dienen, um im inversen Verfahren auf die Materialparameter der Probe zu schließen. Dafür ist es jedoch notwendig, dass die messtechnisch erzeugte Dispersionsabbildung möglichst wenige Störeffekte enthält. Daher soll in diesem Beitrag ein Discover Cross Domain Generative Adversarial Network (DiscoGAN) zur Störeffektunterdrückungen in Dispersionsabbildungen genutzt werden. DiscoGANs werden z.B. in der Bildverarbeitung verwendet, um Beziehungen zwischen zwei Domänen, wie hier simulativ erzeugten Abbildungen und messtechnisch erzeugten Abbildungen, zu erkennen. Für dessen Anwendung werden zunächst berechnete Dispersionsdiagramme in eine synthetische Dispersionsabbildung überführt. Anschließend wird eine mathematische Abbildung von messtechnisch erzeugten störeffektbehafteten Dispersionsabbildungen zu einer synthetisch erzeugten Dispersionsabbildung gelernt. Dies ermöglicht einerseits messtechnisch erzeugte Dispersionsabbildungen in den störungsfreien Raum der simulativ erzeugten Dispersionsabbildungen näherungsweise übertragen werden, was eine Störeffektunterdrückung zur Folge hat.
11:32	Nutzung der Hörbarmachung von Ultraschallsignalen zur (werkstofflichen) Zustandsbewertung von Maschinen- und Bauteilen Nicki Bader, Peter Holstein, Sebastian Uziel, Tino Hutschenreuther [Abstract] In der Instandhaltung wird Ultraschall genutzt, um bestimmte Prozesse zu überwachen, die durch entsprechende physikalische Vorgänge im hochfrequenten Bereich entstehen. Beispiele sind turbulente Strömungsvorgänge (Lecks, Ventile), Reibungsprozesse (Bewertung von Schmierungsqualität), transiente Ereignisse (elektrische Entladungen, Mikrobruch). Ultraschall wird auch in vielen Produktionsprozessen auf charakteristische Weise erzeugt, so dass dies in vielen Fällen als Grundlage für ein effektives Condition Monitoring genutzt werden kann. Die dort verwendeten Maschinen und Anlagen, bzw. die Werkstoffe und Materialien erzeugen unter dynamischer Belastung Ultraschallemissionen, die für die Zustandsbewertung genutzt werden können. Die im Beitrag vorgestellten Systeme und Verfahren erzeugen neben der rein datentechnischen Aufbereitung des Ultraschalls während der Messung ein Audiosignal, das gewisse Charakteristika des originalen HF-Signals wiedergibt und so für die Korrelation der datentechnischen und subjektiven Interpretationen genutzt werden kann. Hierfür gibt es verschiedene Verfahren und industrielle Anwendungsszenarien. Im Beitrag wird die Aussagekraft der Audioausgabe von Ultraschallprüfgeräten sowohl datentechnisch als auch durch den Nutzer analysiert und bewertet.
11:34	Bestimmung der Rissgeometrie bei der zerstörungsfreien Ultraschallprüfung mit geführten Wellen Jannis Bulling, Jens Prager [Abstract] In der zerstörungsfreien Prüfung werden in zunehmendem Maße geführte Ultraschallwellen zur Lokalisation von Fehlstellen genutzt. Geführte Ultraschallwellen zeichnen sich dadurch aus, dass sie große Distanzen innerhalb des zu prüfenden Bauteiles zurücklegen können. Das Ultraschallwellenfeld setzt sich dabei aus verschieden Moden zusammen. Etablierte Prüfverfahren mit geführten Wellen ermitteln häufig nur die Position der Fehlstelle, wobei die Laufzeiten der reflektierten Signale ausgewertet wird. Modenumwandlung bleibt dabei zumeist unberücksichtigt. Die Charakterisierung der Fehlstelle, z.B. hinsichtlich der Länge eines Risses, ist dagegen herausfordernd. Aussagekräftige Zusammenhänge zwischen der Dimension oder Geometrie der Fehlstelle und ihrer Interaktion mit der Ultraschallwelle zu finden, ist Teil aktueller Forschung. Insbesondere eine Betrachtung der Moden höherer Ordnung und deren Amplitudenverhältnisse kann beim Aufspüren dieser Zusammenhänge hilfreich sein. Im Beitrag werden zunächst die Zusammenhänge zwischen den beiden fundamentalen Moden in einer isotropen Platte und der Länge eines Risses untersucht. Aus den Ergebnissen wird ein inverses Verfahren motiviert. Ein Algorithmus wird vorgestellt, der die Risslänge im Modell solange variiert, bis er die modalen Zusammenhänge einer Vorgabe oder einer Messung rekonstruiert. Die eingesetzte Scaled Boundary Finite Element Method ermöglicht dabei eine sehr kurze Rechenzeit in jeden Optimierungsschritt. Zusätzlich ermöglicht die Methode eine Auswertung der modalen Zusammenhänge ohne Postprocessing, was die Rechenzeiten weiter verkürzt.
11:36	PTB-Kalibrier-Service für Luftultraschall Sonja Walther, Christoph Kling [Abstract] Luftschallmessungen bei hohen Frequenzen und im Ultraschallbereich werden immer häufiger, zum Beispiel im Arbeitsschutz. Allerdings fehlt diesen Messungen in der Regel die Rückführung. Daher hat sich die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) zur Aufgabe gemacht, einen Kalibrierservice für Mikrofone und Pegelmessglieder im Frequenzbereich 20 kHz bis 100 kHz anzubieten. Es zeigte sich, dass Kalibrierungen im Luftultraschallbereich deutlich schwieriger sind als im Hörschallbereich. Ursache hierfür ist unter anderem, dass in diesem Frequenzbereich die Quellen oft instabil und leise sind, während die Mikrofone unempfindlich sind und stark rauschen. Unter Berücksichtigung dieser Schwierigkeiten wurde nach dem Substitutionsprinzip ein sekundärer Messplatz aufgebaut, gestützt auf eine primäre Kalibrierung am dänischen Metrologieinstitut DFM. Erste Erfahrungen mit verschiedenen Prüflingen liegen bereits vor. So können nun an der PTB vom klassischen Kondensatormikrofon bis zum speziellen optischen Wandler Mikrofone und Pegelmessglieder verschiedener Bauart im Frequenzbereich bis zu 100 kHz im Freifeld kalibriert werden.
11:38	Schallfeldcharakterisierung an neu entwickeltem mehrkanaligem 20 MHz Annular-Array für die Ultraschallmikroskopie Andre Juhrig, Ulrike Schmidt, Mario Wolf, Elfgard Kühnicke [Abstract] Die Schallgeschwindigkeiten in Metallen werden von deren elastischen Eigenschaften und der Dichte des Materials bestimmt. Wirken Kräfte auf das Metall, kommt es neben der Formänderung auch zu einer Texturänderung (Änderung der Kristallstruktur). Bisherige Arbeiten untersuchen den Einfluss dieser Texturänderung auf die nichtlineare Schallausbreitung und stellen eine Amplitudenerhöhung der höheren Harmonischen mit zunehmender Dehnung fest. In diesem Beitrag wird der Einfluss der Texturänderung auf die Longitudinal- und Transversalwellengeschwindigkeit bei linearer Schallausbreitung in Metallen untersucht. Dazu wurden Zugproben aus Stahl und Aluminium hergestellt und es werden sowohl im ungedehnten Zustand, als auch in mehreren Dehnungszuständen die Dicke und Schallgeschwindigkeit der Proben simultan bestimmt. Zur Messung werden die Fokussierungseigenschaften von Ultraschall Annular Arrays ausgenutzt und die Signale so fokussiert, dass die Amplitude des reflektierten Signals maximal wird. Mit den bestimmten Verzögerungszeiten und der Laufzeit zwischen Oberfläche und Rückwand stehen 2 Messgrößen zur Verfügung, um Probendicke und Schallgeschwindigkeit gleichzeitig zu bestimmen und somit sowohl die Formänderung, als auch die Schallgeschwindigkeitsänderung mittels einer Messung zu erfassen.

Sitzungsleitung:

F. Zotter, Kunstuniversität Graz, Inst. f. Elektronische Musik u. Akustik J. Ahrens, Audio Technology, Chalmers University of Technology

10:20	Idea for Sign-Change Retrieval in Magnitude Directivity Patterns Franck Zagala, Franz Zotter [Abstract] This contribution deals with an idea to insert potential sign-changes in three dimensional magnitude directivity measurements to simplify their global interpolation in terms of spherical harmonics. Directivity patterns, e.g. of musical instruments, are often measured on a grid of spherically surrounding directions. While the magnitude is most reliable and carries the most essential information, phase can be error-prone and irrelevant, especially at high frequenices. Disposal of the phase often reduces potential destructive interference due to poor centering, spatial sampling, etc. In such cases, the resulting all-positive zero-phase pattern is probably the most simple representation of the directivity not only for an accurate local interpolation using three neighboring measurement nodes, but for global interpolation using spherical harmonics. However, accurracy suffers for some particularly simple patterns such as the first-order dipole pattern. While it might be acceptable that after disposing the phase local interpolation just cannot reconstruct the zeros, a global interpolation using low-order spherical harmonics decomposition gets inaccurate everywhere. Here, we assume that directivity patterns should be of uniform phase everywhere, except between the connected regions associated with different directional peaks, where a potential sign change should be investigated. Our contribution tests the idea in a simulation study with some examples.
10:40	Time-Domain Representations of a Plane Wave with Spatial Band-Limitation in the Spherical Harmonics Domain Nara Hahn, Sascha Spors [Abstract] Spherical harmonics expansion is often used to describe the sound fields captured by microphone arrays or reproduced by multichannel loudspeaker systems. Although the majority of the related sound field analysis and synthesis methods are formulated in the temporal frequency domain, their time-domain implementation can improve the computational efficiency significantly as the computation of the spherical Bessel function and/or the spherical Hankel function is avoided. The goal of this paper is to find an explicit time-domain representation of a spatially band-limited plane wave suited for discrete-time realization. Two derivations, one based on series expansion and the other on plane wave decomposition, are introduced and their equivalence is revealed. The series expansion is used to express the spherical Bessel function in the Laplace domain. The inverse Laplace transform consists of two right-sided signals corresponding to the spherical Hankel function of the first and second kind. In the plane wave decomposition, the sound field consists of an infinite number of plane waves due to the spatial band limitation. The amplitude, time- of-arrival, and propagation direction of the individual plane waves are derived, which provides deeper understanding of the spatial structure of the sound field.
11:00	Sound field reproduction using the Lasso and OMP method with fixed directivity loudspeakers Bokai Du, Michael Kohnen, Michael Vorländer [Abstract] A spherical array of loudspeakers is usually installed in sound field reproduction system. For these systems, the loudspeaker signal design is traditionally relied on least-squares(LS) and high-order Ambisonics (HOA) methods. In some cases of sound incidence to the sweet spot, the desired sound field comes only from one or a small number of sources. Taking this sparsity into consideration, as a result, the desired sound field can be reproduced when only a small number of loudspeakers in the spherical array are activated. In this paper, the performance of the least-absolute shrinkage and selection operator (Lasso) and orthogonal matching pursuit (OMP) are compared with the LS method. Simulation results were investigated to evaluate the performance differences between the Lasso and OMP method with the LS method. Furthermore the effect of using fixed directivity loudspeakers were evaluated in terms of simulation.
11:20	Optimized Sound Field Generation in the Time Domain - Validation for Source Arrays in 2D Mathias Lemke, Florian Straube, Lewin Stein, Stefan Weinzierl [Abstract] Line Source Arrays (LSAs) are used for sound reinforcement aiming at the synthesis of homogeneous sound fields for the whole audio bandwidth. The deployed loudspeaker cabinets are rigged with different tilt angles and/or electronically controlled. The determination of the optimal geometric arrangement and electronic drive is an ill-posed inverse problem. In a preceding contribution, we introduced an adjoint-based approach for sound reinforcement problems in the time domain. By defining a target sound field within an objective function the method allows the optimization of acoustic sources also considering a base flow or thermal stratification. It is based on the Euler equations and the corresponding adjoint which are solved by means of computational aeroacoustic (CAA) techniques. Both, appropriate driving functions and appropriate positions of the sources for the synthesis of a desired sound field can be determined. We will present new validation examples with several loudspeakers for a typical straight and a typical circular two-dimensional loudspeaker array setup. It will be shown that pre-specified driving functions - amplitudes and phases - can be regained using the adjoint-based method.
11:40	On the Connections of High-Frequency Approximated Ambisonics and Wave Field Synthesis Frank Schultz, Gergely Firtha, Fiete Winter, Sascha Spors [Abstract] From numeric 2.5D sound field synthesis (SFS) it is known that the spatially-fullband technique Wave Field Synthesis (WFS) constitutes a high-frequency approximation of Near-Field Compensated Infinite Order Ambisonics. Recently, the authors have analytically shown equivalence of 2.5D WFS and a high-frequency/far-field approximation of the Spectral Division Method (SDM) using linear arrays. SDM constitutes the explicit SFS solution in cartesian coordinates. This contribution therefore aims at showing equivalence of the explicit solution in circular/spherical coordinates, namely Ambisonics, and the WFS. For that the recently introduced local wavenumber vector concept is utilised, which essentially links SFS approaches to geometric acoustics.
14:20	Dynamische binaurale Auralisierung von Klassenraumakustik - Einfluss der Quellenrichtcharakteristik Armin Budnik, Henning Steffens, Stephan D. Ewert, Steven van de Par, Matthias Blau [Abstract] In einer vorherigen Studie von Blau et al. (2018) wurde gezeigt, dass eine typische Klassenraumsituation durch dynamische, binaurale Auralisierung (im Originalraum mit Kopfhörer) nahezu identisch zu einer Originaldarbietung (über Lautsprecher im Raum) nachgebildet werden kann. Die besten Ergebnisse konnten dabei für Auralisierungen mit gemessenen, binauralen Raumimpulsantworten (BRIRs) erzielt werden, während Abstriche bei simulierten BRIRs zu konstatieren waren. Aufgrund der Rückmeldungen der Studienteilnehmer wurde vermutet, dass die Simulation der BRIRs verbessert werden könnte, wenn anstelle der in Blau et al. (2018) angenommenen, omnidirektionalen Richtcharakteristik der Quellen, die tatsächliche Richtcharakteristik verwendet wird. Zur Überprüfung dieser Vermutung wurde eine Probandenstudie mit 20 Teilnehmern durchgeführt. Diese sollten in einem Hörexperiment die Übereinstimmung zwischen binauraler Auralisierung und Lautsprecherdarbietung hinsichtlich fünf verschiedener Attribute (Halligkeit, Quellbreite, Quelldistanz, Schallquellenrichtung, Gesamteindruck) für sechs verschiedene BRIR-Sätze (ein Satz gemessene Kunstkopf-BRIRs, fünf Sätze simulierte BRIRs) bewerten. Die Ergebnisse zeigen, dass die Berücksichtigung der Quellenrichtcharakteristik zu einer besseren Bewertung als bei angenommener Omnidirektionalität führt.
14:40	Synthesis of Near-Field HRTFs by Directional Equalization of Far-Field Datasets Johannes M. Arend, Christoph Pörschmann [Abstract] HRTFs are virtually independent of sound source distance in the far field, but vary significantly in the near field. The change of an HRTF when a sound source shifts in distance can be described by a distance variation function (DVF). To synthesize near-field HRTFs, it is a common method to apply DVFs to far-field HRTFs. In this study, we present a modified version of our recently proposed method for spatial upsampling of sparse HRTF datasets. The approach is based on a spectral equalization of the sparse HRTF dataset with a directional rigid sphere transfer function (STF), spatial upsampling of this dataset by an inverse spherical harmonics transform on a dense grid, and a spectral de-equalization of the processed dataset with the same STF. In the modified implementation, near-field HRTFs can be synthesized by applying a STF for a point source in the near field as the de-equalization function instead of a STF for a plane wave in the far field. The method is pretty similar to the DVF method, but has the advantage that parallax effects can be appropriately considered. To evaluate our approach, we compare synthesized near-field HRTFs to measured ones, focusing on binaural cues and spectral characteristics.
15:20	A Method for Spatial Upsampling of Directivity Patterns of Human Speakers by Directional Equalization Christoph Pörschmann, Johannes M. Arend [Abstract] Directivity patterns of human speakers are required for various applications in virtual acoustics. They can either be measured sequentially for an arbitrary number of directions or simultaneously using a surrounding microphone array. In the latter, the resolution of the directivity pattern is limited by the number of array microphones, and appropriate spatial upsampling is required, for example by interpolation in the spherical harmonics (SH) domain. However, as the number of measured directions limits the maximal accessible SH order, the SH-transformed directivity pattern shows restricted spatial resolution and suffers from order-truncation errors. Recently, we presented a method for spatial upsampling of sparse head-related transfer function (HRTF) sets. The approach bases on a spectral division (equalization) of the sparse HRTF set with a simplified model of a human head, spatial upsampling of the equalized set by an inverse spherical harmonics transform on a dense grid, and a spectral multiplication (de-equalization) with the same head model. Now we apply this method to human speaker directivity measurements to reduce the spatial complexity of the SH-transformed directivity patterns. Based on measurements of a dummy head with integrated mouth simulator, we evaluate the approach and compare it to a reference measured on a dense grid.
15:40	Real-Time Implementation of Binaural Rendering of High-Orde