Autorenverzeichnis

Jablonski, M.

• Unconventional method of the evaluation of acoustic comfort of pedestrians in urban space [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  B. Lebiedowska, J. Beaumont and M. Jablonski
[A]

A number of indicators are used in room acoustics to define the quality of the reception of an acoustic signal and, consequently, to evaluate the acoustic quality of an enclosed space from the point of view of the audience. It may thus be accepted that acoustic indicators applied in room acoustics, such as Reverberation Time (RT) or Early Decay Time (EDT), could also be employed for the purposes of the acoustic evaluation of urban interiors, including open spaces. It would contribute to an improved assessment of acoustic comfort of occupants of such a space, as, for instance, pedestrians travelling through city streets. A direct analysis of the acoustic climate of urbanised spaces, based on in situ measurements, both requires a great deal of effort and is highly expensive. The measurement procedure may, however, be eliminated in many cases, and the interpretative process, useful in several preliminary analyses, simplified. A simple analogy between an enclosed space, limited by strict geometric dimensions, and an open space whose boundaries are arbitrary, was the underlying assumption in the analysis. Computer simulations of such spaces were examined. The simulations relied on numerical calculations performed in keeping with the European standards based on the Mithra program (software used in out-door acoustic) and the Odeon program (software used in room acoustic). The analysis of the results shows that the methodological approach adopted should be developed and future studies on the issue are called for.

Jachmann, H.

• Aufbau und Erprobung eines Modellhallraums [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  V. Wittstock and H. Jachmann
[A]

Für prinzipielle bauakustische Untersuchungen wird an der PTB zunehmend die Modellmesstechnik angewandt. Durch eine Verkleinerung der Abmessungen um den Faktor 10 sowie eine entsprechende Vergrößerung der Frequenzen können nahezu ideale Verhältnisse erreicht werden, so z.B. bezüglich der Nebenwegfreiheit bei Längsdämmungsmessungen oder bezüglich der Homogenität der beteiligten Bauteile. Darüber hinaus entstehen bei Modelluntersuchungen wesentlich geringere Kosten als im Originalmaßstab. Für einige spezielle Fragestellungen ist es bei der Modelltechnik wichtig, neben den Luft- und Körperschallwellenlängen der beteiligten Schallfelder auch die Absorptionsgrade korrekt zu modellieren. Zur Auswahl geeigneter Materialien ist somit eine Messung des Absorptionsgrads unumgänglich, wozu ein Modellhallraum als zehnfache Verkleinerung eines an der PTB vorhandenen Hallraums aufgebaut wurde. Es wurden zahlreiche Untersuchungen zu den akustischen Eigenschaften des Hallraums sowie zu möglichen Verbesserungen durchgeführt. Insbesondere zeigte sich, dass die verwendeten mitteldichten Faserplatten eine Lackierung erfordern, da ansonsten die Absorption bei Frequenzen bis 40 kHz zu hoch ist. Die gemessenen Nachhallzeiten des leeren Modellhallraums erfüllen mit dieser Lackierung die Anforderungen nach EN ISO 354 und weisen überdies einen ähnlichen Frequenzverlauf wie die Nachhallzeiten des Originalhallraums auf. Für Absorptionsgradmessungen ist zudem ein Test normativ vorgeschrieben, bei dem die Zahl der Diffusoren schrittweise erhöht wird, bis sich der gemessene Absorptionsgrad einer hoch absorbierenden Materialprobe nicht mehr ändert. Dies war bei einer Diffusorfläche der Fall, die ca. 8,5% der Raumoberfläche entspricht. Der Modellhallraum ist somit für Absorptionsgradmessungen im Frequenzbereich bis zu 40 kHz qualifiziert und wurde auch bereits für erste Messungen verwendet.

Jackel, D.

• Modellierung des subglottalen Systems für die artikulatorische Sprachsynthese [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  P. Birkholz and D. Jackel
[A]

Bei der Spracherzeugung ist die akustische Kopplung zwischen dem subglottalen und dem supraglottalen System umso stärker, je größer die glottale Öffnung ist. Daher wird der Sprachschall besonders bei behauchter Phonation sowie bei der Erzeugung stimmloser Frikative und Plosive auch durch die Resonanzen des subglottalen Systems beeinflusst. Für eine hohe Qualität artikulatorischer Sprachsynthese ist daher auch die physiologisch-akustische Modellierung des subglottalen Systems sinnvoll. In dieser Arbeit wurde untersucht, wie sich das subglottale System effizient hinsichtlich strömungsakustischer und geometrischer Parameter mit einem diskreten 1D-Rohrmodell nachbilden lässt, das durch eine einzelne Flächen- und Umfangsfunktion definiert ist. Existierende Rohrmodelle für das subglottale System aus der Literatur verwenden in der Regel eine große Anzahl (ca. 20-30) diskreter Rohrabschnitte und sind dadurch verhältnismäßig rechenintensiv. Zur Verringerung des Rechenaufwandes schlagen wir ein diskretes Rohrmodell für die numerische Simulation im Zeitbereich mit nur 13 Rohrabschnitten vor, das sowohl den DC-Strömungswiderstand als auch die Frequenzen und Bandbreiten der ersten drei subglottalen Resonanzen korrekt nachbildet.

Jackèl, D.

• Simulation of flow and acoustics in the vocal tract [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  P. Birkholz and D. Jackèl
[A]

Apart from a few exceptions, it is still a common practice to treat speech production in articulatory models of the vocal tract as a purely acoustic problem. One of the reasons for this is that there are well established techniques for calculating the sound field in the vocal tract which produce remarkable results for voiced sounds. It is still difficult, however, to treat the production of voiceless fricatives and plosives in a similar confident way. This is due to the fact that these sounds involve fluid motion effects in the vocal tract which are not accounted for by the acoustic equations.

To tackle this problem, we extend the familiar lumped transmission-line model (TLM) by a new 'resistance'-element, which allows for the inclusion of simple flow-effects, e.g. the Bernoulli-effect or shock losses after sudden expansions in the vocal tract, without to disturb the fundamental network structure. Therefore, we derive the equation of motion (one-dimensional Navier-Stokes equation) from the first principles of fluid dynamics and apply an appropriate local discretization schema without to neglect higher order terms in the differential equation. We are currently implementing a time-domain simulation of the extended TLM in an effort to synthesize all relevant speech sounds, including fricatives, in one consistent model.

• Artikulatorische Sprachsynthese mit dem Programm TractSyn - Ein Überblick [DAGA 2005 (München)]
  P. Birkholz and D. Jackèl
[A]

Dieser Beitrag gibt einen Überblick über den aktuellen Entwicklungsstand des artikulatorischen Synthetisators 'TractSyn'. Die Software vereint gegenwärtig ein geometrisches dreidimensionales Modell des Vokaltrakts, ein Modell für die stimmhafte und stimmlose Anregung des Sprechtrakts, eine Simulation der akustischen Wellenausbreitung und ein einfaches Verfahren zur Steuerung der artikulatorischen Parameter. Ausgehend von manuell erzeugten Funktionsverläufen für die Artikulationsparameter erlaubt das System bereits die Synthese zusammenhängender Äußerungen hoher Qualität. Das Projektziel ist jedoch die Spracherzeugung auf der Basis eines beliebigen Eingabetextes bzw. seiner phonetischen Transkription. Das Programm eignet sich durch seinen hohen Grad an Interaktivität und Anschaulichkeit auch für die Ausbildung in der Phonetik und steht im Internet zum Download zur Verfügung.

Jacob, X.

• Elastic Nonlinearity of Soft Solids Using Transient Elastography [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  S. Catheline, J.-L. Gennisson, X. Jacob, C. Barrière, D. Royer and M. Fink
[A]

If nonlinearity has long been studied in metals, crystals or rocks, almost no experimental works is found in the literature concerning soft tissues. Thanks to the ultrafast scanner, we present in this paper an overview of three transient elastography experiments that quantify the nonlinear behavior of a soft tissue phantom. In the first one, a static stress is applied on a phantom. The change on the shear wave speed characterizes the nonlinear elastic Landau moduli. The surprising difference found between these constants are thought to be closely related to the huge difference between the linear Lamé coefficients (l ). It is the acoustoelasticity experiment. In the second one, we present the first experimental observation of a shock shear wave. The very weak Young's modulus of the tissue phantom allows one to generate plane shear wave with a Mach number as high as unity. In this extreme configuration, the agreement with the theoretical prediction of the modified Burgers equation is remarkable. It is the finite-amplitude shear wave experiment. At last, the interaction between two plane transverse waves with frequencies w1 and w2 is carefully studied. Harmonics are created during the propagation at the frequencies (3w1, 3w2, w1+2w2, w1-2w2, w2+2w1, w2-2w1). It is the parametric interaction experiment. This set of three experiments involves plane transverse waves. The feasibility of measuring the nonlinear elastic coefficient with non plane shear wave is discussed in the last section.

• Quantitative Measurements of Ultrasonic Shock Waves Using a Standard Optical Interferometer [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  C. Barrière, G. Montaldo, X. Jacob, D. Royer and M. Fink
[A]

In order to measure acoustic shock waves generating pressures of some tens of MPa in water, an ideal sensor has to be calibrated, wide-band and sufficiently robust to support acoustic cavitation. We measure high intensity ultrasonic displacements and shock waves in water, using the phase modulation of an optical beam reflected from a thin immersed membrane materialising moving particles. With a digital demodulation process, a 4.5-m ultrasonic transient displacement (corresponding to a 21.5-MPa acoustic pressure in water) has been measured with a standard heterodyne interferometer. Results are in good agreement with those given by an hydrophone designed to measure high pressure wave. This sensitive optical method provides absolute measurements with a 50-m lateral resolution, in a large bandwidth (from 20 kHz to 50 MHz). If the low cost membrane used in the experimental set-up is damaged by the acoustic cavitation, it can be replaced very easily, without changing the calibration factor of the interferometer. The maximum measurable displacement is limited by the frequency bandwidth of the instrument. Since the photodiode cuts off frequencies higher than 120 MHz, the interferometer is able to measure 22-MPa peak acoustic pressures in water. This performance can be improved by increasing the Bragg cell frequency, to obtain a wider bandwidth. We are now conceiving an interferometer working at 140-MHz carrier frequency, to measure pressures up to 45 MPa.

Jäckel, O.

• Historie und Perspektiven der akustischen Photo- und Kinematographie für industrielle Applikationen [DAGA 2005 (München)]
  G. Heinz and O. Jäckel
[A]

Applying a universal, physical approach into Neural Network Theory I started an application to demonstrate the power of interference systems in 1995. First acoustic images and movies were presented to the public in 1996, mutually the first in the world. Inspecting an airplane the possibility to visualize noise reflections was shown: www.acoustic-camera.com - history. Following the first Acoustic Cameras were developed. In September 2001 we sold the first Acoustic Camera system to Porsche. Acoustic Cameras calculate a sound pressure map of an object as received at the location of immission. Distances cover a range between 0,3 and 300 meters with different, interface-compatible microphone arrays. All arrays contain an video camera, the overlay between image and acoustic map occurs automatically. A lot of new tools and working methods of general attention between space, time and frequency were developed. They increase the efficiency in the domain of acoustic analysis in many industrial fields dramatically. Beside physical effects of general attention some tools and methods were presented together with their working principles. Possibilities and limitations in relation to complementary methods are discussed (intensity, holography, vibrometry).

• Beamforming – Zeitbereich versus Frequenzbereich [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  O. Jäckel and R. Schröder
[A]

Bei bildgebenden akustischen Verfahren haben in den letzten Jahren auf dem Delay-and-Sum-Beamforming beruhende Kartierungssysteme (Akustische Kamera) größere praktische Bedeutung zur schnellen Lokalisierung der Hauptschallquellen von Maschinen, Anlagen und Geräten erlangt. Bei diesem Verfahren wird ein Mikrofonarray rein rechnerisch auf einen Punkt in der Meßebene bzw. im Raum fokussiert, indem nach Kompensation der Laufzeitunterschiede der einzelnen Mikrofonkanäle eine kohärente Aufaddition der Zeitsignale und eine anschließende Normierung auf die Kanalzahl vorgenommen werden. Für die derart rekonstruierte Zeitfunktion lassen sich dann interessierende Kenngrößen wie etwa Schalldruck oder Pegelwerte berechnen. Wendet man dieses Prinzip auf alle interessierenden Meßpunkte der Objekt-Ebene bzw. einer Modelloberfläche an, erhält man eine Kartierung der Schalldruckverteilung über dem Objekt, welche in aktuellen Systemen meist als Falschfarbdarstellung mit automatischer Überlagerung eines optischen Bildes des Meßobjektes dargestellt wird. Der Beitrag stellt die praktischen Vor- und Nachteile einer Berechnung des Beamforming-Verfahrens sowohl im Zeit- als auch im Frequenzbereich gegenüber. Es wird aufgezeigt, daß die in der Akustik sehr stark tradierte, einseitige Betrachtung von Signalen ausschließlich im Frequenzbereich in der Historie des Beamforming (Einschränkung auf Schmalband-Beamforming) und der Theorie der Arraymeßtechnik oftmals den Blick auf die eigentliche Leistungsfähigkeit des Verfahrens versperrt hat. Die Bedeutung einer hohen Signalbandbreite für ein erfolgreiches Beamforming wird demonstriert.

Jäckel, R.

• Gewichtete Distanzmaße zur Beurteilung der Aussprachequalität nicht muttersprachlicher Probanden [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  R. Jäckel, O. Jokisch and R. Hoffmann
[A]

Die hier referierte Untersuchung ist Bestandteil des Kooperationsprojektes AzAR, dessen Ziel die Implementierung von Sprachtechnologien in ein Lernsystem für das Training der deutschen Aussprache darstellt. Der Prototyp ist für Lernende mit der Ausgangssprache Russisch konzipiert. Eine zentrale Aufgabenstellung ist das automatische Detektieren von Abweichungen auf Segmentebene (Lautsubstitutionen, Elisionen, Epenthesen). Im Ergebnis der linguistischen Untersuchung und statistischen Auswertung manuell segmentierter Daten von 12 erwachsenen Lernenden mit Muttersprache Russisch und Vergleichsdaten von 12 deutschen Muttersprachlern (je 745 Sätze/ Prasen) wurden 48 charakteristische Lautrealisationen ermittelt, die entweder außerhalb der allophonischen Streuung der entsprechenden deutschen Phoneme liegen (z. B. /g/ und /x/ als Ersatzallophone für /h/) oder auf Grund phonotaktischer Restriktionen des Standarddeutschen in bestimmten Positionen ausgeschlossen sind. Signifikante Unterschiede zwischen Lernenden der Grund-, Mittel- und Oberstufe zeigten sich sowohl in der Häufigkeit von Segmentersetzungen als auch im Grad der Abweichung vom Streubereich der standarddeutschen Segmente. Es versteht sich, dass die akzentbedingten Aussprachevarianten qualitativ sehr unterschiedliche Annäherungen an die Normaussprache repräsentieren. Zur Beurteilung der Aussprachequalität wird ein metrisches System verwendet, das auf maschinell segmentierte Daten zugreift. Die Distanzmetrik lehnt sich an die von VIEREGGE/RIETVELD & JANSEN für die Beurteilung dialektaler Aussprachevarianten entwickelte Merkmalsmatrix an. Die Segmentabstände bilden die Basis für den Levenshteinschen Sequenzvergleich, der die Distanz zwischen zwei Sequenzen als Summe der Kosten aller Operationen definiert, die notwendig sind, um die eine in die andere Sequenz zu transformieren. Die so gewonnenen aggregierten Distanzmaße werden durch die Einbeziehung akustischer Parameter sowie der Ergebnisse psychometrischer Hörtests gewichtet.

• Beurteilung der Aussprachequalität nicht-muttersprachlicher Probanden anhand akustischer Korrelate des Lenis-Fortis-Kontrasts [DAGA 2008 (Dresden)]
  R. Jäckel
[A]

Die Entwicklung instrumenteller Feedbackfunktionen für ein interaktives Lernsystem (ILTS) zur Aneignung der deutschen Aussprache erfordert die Ermittlung extrahierbarer Merkmale des akustischen Sprachsignals, die eine Bewertung des Lernstandes ermöglichen. Die besondere Relevanz des Stärkekontrastes für das Konsonantensystem des Standarddeutschen lässt die Distribution der kategorialen Merkmale ''Lenis - Fortis'' und ''stimmhaft - stimmlos'' - neben der Dauer- und Gespanntheitskorrelation im Bereich der Vokale - als universelles Kriterium zur Messung von Dialektalität erscheinen. Dies gilt mit Hinblick auf regionale Varietäten des Deutschen wie auch in Bezug auf die Aneignung des Deutschen als Zweit- oder Fremdsprache. Die Validität des Kriteriums ''Stimmbeteiligung'' wurde zunächst anhand der Lenis-Plosive /b/, /d/, /g/ und des Sibilanten /z/ gezeigt. Anhand akustischer Sprachdaten von Lernern mit unterschiedlich ausgeprägtem Akzent (L1 Russisch) konnte gezeigt werden, dass der Grad der Stimmbeteiligung in diesen Segmenten einen regulären Zusammenhang mit den Stufen des Aneignungsprozesses der deutschen Standardaussprache aufweist. Die Lautrealisationen der Lenis-Obstruenten bei Nichtmuttersprachlern sind in hohem Maße durch phonotaktische Regeln der Ausgangssprache determiniert. Die aktuelle Untersuchung erfasst alle Obstruenten des Standarddeutschen in den wichtigsten kombinatorischen und positionellen Varianten. Neben dem akustischen Sprachsignal wurde das Laryngographsignal ausgewertet. Zu differenzierteren Ergebnissen führte die Untersuchung der auditiven Wahrnehmung des Lenis-Fortis-Kontrasts durch Nichtmuttersprachler sowie die Abgrenzung invarianter Phonemeigenschaften von Koartikulationseffekten.

Jäger, B.

• Stadium Sound Reinforcement: Immission Protection in Spite of High Useful Levels [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  W. Ahnert and B. Jäger
[A]

This contribution explains how acoustical quality criteria for a stationary stadium sound reinforcement system were elaborated with particular regard to minimizing immission to neighboring areas, and how forthcoming concepts from bidding firms were evaluated. Thanks to the inclusion of the results obtained by sound-reinforcement computer simulation (EASE) in the calculated immission prediction it was possible to assess various sound-reinforcement concepts with regard to the sound quality to be expected within the stadium, but also in respect of immission avoidance.

The object of these investigations was the Berlin Olympiastadion, which is presently undergoing complete refurbishing, and partial redevelopment. During future utilization of the stadium, even with the partial roofing closed, clearly audible noise immissions will have to be reckoned with for the adjacent living quarters consisting of detached and multifamily houses. The aim consisted in minimizing these immissions at least as far as can be achived by technical means.

Jäger, S.

• Kurvenquietschen im Rangierbahnhof [DAGA 2002 (Bochum)]
  S. Jäger and R. Liegl
[A]

Das Kurvenquietschen ist nicht nur auf der freien Strecke ein lästiges Schallereignis, sondern auch in Rangierbahnhöfen (Rbf), z.B. in den engen Gleisradien vor den Richtungsgleisen. Bei akustischen Berechnungen von großflächigen Bahnanlagen (zu denen auch die Rbf zählen) nach der 16. Bundesimmissionsschutzverordnung und dem darin festgelegten Berechnungsverfahren ''Akustik 04'' wurde in vielen Fällen festgestellt, dass der Schallanteil dieses Schallereignisses oftmals pegelbestimmend an einigen Immissionsorten ist. Deshalb wurden Maßnahmen gesucht, die das z. T. sehr lästige Kurvenquietschgeräusch vermeiden bzw. verringern. Der Vortrag stellt mit dem Schmieren der Schienenfahrfläche eine erfolgreiche Methode zur Verringerung der Kurvenquietschgeräusche vor. Dabei wird auf die Fahrfläche ein dünner Film eines speziellen Schmiermittels aufgetragen. Die hierfür entwickelte Vorrichtung wird auf den Abdrückloks im Rbf installiert und durch Lichtschranken gesteuert. Es wird die Versuchsdurchführung geschildert und es werden die Ergebnisse aus den akustischen Langzeitmessungen dargelegt.

• Fortschreibung von „Schall 03 und Akustik 04“ [DAGA 2003 (Aachen)]
  H. Onnich and S. Jäger
[A]

Die derzeitigen Richtlinien ''Schall 03'' (Richtlinie zur Berechnung der Schallimmissionen von Schienenwegen) und ''Akustik 04'' (Richtlinie zur Berechnung der Schallimmissionen von Rangier - und Umschlagbahnhöfen) wurden 1990 verabschiedet. Auf Grund der rasanten Entwicklung auf den Gebieten Bau von neuen Schienenfahrzeugen, neuen Schienenwegen, neuen Anlagen und Lärmminderungsmaßnahmen auf diesen Gebieten, ist es angebracht, auf der Basis von neuen Erkenntnissen und Messergebnissen die beiden Richtlinien dem derzeitigen Stand der Technik anzupassen. Auf der Basis eines umfangreichen Projektes, unter der Leitung des Bundesministeriums für Verkehr, Bau - und Wohnungswesen (BMVBW) werden in vier Arbeitsgruppen (Emissionen; Abschirmung und Ausbreitung; Emission und Nahverkehr; Akustik 04) die akustischen und physikalischen Grundlagen für die neuen Richtlinien erarbeitet. Ein vom BMVBW geführter Lenkungskreis entscheidet schließlich über Form und Inhalt der neuen Richtlinien. In dem Vortrag soll über die Ziele des Projektes und die Einbettung dieses Projektes in die internationalen Aktivitäten, wie z.B. der EU - Umgebungslärmrichtlinie, berichtet werden.

• Fortschreibung von Schall 03/Akustik 04 - Arbeitsgruppe 4: Akustik 04 [DAGA 2005 (München)]
  S. Jäger
[A]

Im Rahmen des geplanten Workshops ''Fortschreibung von Schall 03 und Akustik 04'' soll die Arbeit der Arbeitsgruppe (AG) 4 Akustik 04 vorgestellt werden. Dabei wird berichtet über die Besonderheiten der Rangier- und Umschlagbahnhöfe bei der Einarbeitung der bestehenden Schallquellen in das geplante Quellenmodell und über weitere Aspekte der Fortschreibung. Es wird der aktuelle Stand der Bearbeitung dargelegt und aufgezeigt, was das Ziel der AG 4 ist.

Jaeglé, J.

• Forschungsverbund Leiser Verkehr - Projekt FREQUENZ - Lärmarme Nachrüstmaßnahmen für existierende Flugzeuge [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  G. Saueressig, W. Dobrzynski, S. Guérin, S. Fröhlich, J. Jaeglé, W. Jans, B. Kiefner, I. Köhler, M. Kutner, U. Michel, M. Pott-Pollenske, H. Siller, A. Uhl, J. Wiedau and K. Haag
[A]

Unter dem Dach des Forschungsverbunds Leiser Verkehr wurde 2004 das Projekt FREQUENZ gestartet. Im Teilprojekt 3 werden kurz- und mittelfristig einsetzbare Lösungen zur Lärmreduzierung für bereits im Einsatz befindliche Flugzeuge entwickelt. Hierfür müssen einzelne Schallquellen im Überflug genau vermessen werden, um entsprechende lärmarme Modifikationen entwickeln zu können, die dann noch auf Flugtauglichkeit geprüft und zertifiziert werden müssen. Diese Arbeiten basieren auf den Untersuchungen in den vorgeschalteten Teilprojekten 1 und 2, in denen numerischen Methoden eingesetzt und durch Windkanalversuche verifiziert werden. Wirbelgeneratoren konnten erfolgreich an einem Lufthansa Airbus A319 eingesetzt werden, um zwei starke Töne zu eliminieren, die an der Flügelunterseite durch Tankdruckausgleichöffnungen hervorgerufen werden. Ton- und Breitbandschallquellen vom Triebwerk, Fahrwerk und den Hochauftriebssystemen werden ebenfalls analysiert. Weitere Untersuchungen widmen sich lärmarmen Landeverfahren für die Lufthansa Boeing MD11-F, für die Bewertungs- und Umsetzungskonzepte entwickelt werden. Darüber hinaus soll die Quelle eines vom Fahrwerk herrührenden Tons identifiziert und eine lärmarme Modifikation erarbeitet werden.

Jänsch, K.

• SpeechRecorder - Mehrkanal Sprachaufnahmen über das WWW [DAGA 2005 (München)]
  C. Draxler and K. Jänsch
[A]

SpeechRecorder ist ein WWW-basiertes Softwarepaket zur Durchführung von Sprachaufnahmen. Die Software läuft als Java WebStart Applikation auf Clientrechnern im WWW, die Aufnahmen können dabei lokal oder auf einem Server gespeichert werden. Auf diese Weise ist es möglich, distribuierte Aufnahmen in hoher Qualität bei gleichzeitig zentraler Datenhaltung durchzuführen).

SpeechRecorder ist in Java implementiert und läuft somit auf allen Plattformen, die Java 1.4 oder neuer unterstützen. Die Standard ASIO Treiber werden über Wrapper angesprochen, so dass Mehrkanal Audiokarten direkt angesprochen werden können.

Das Prompting der Sprecher erfolgt in Form von Text oder Bildern sowie Audio- oder Videowiedergabe. Als Textformat wird Unicode verwendet, so dass alle Schriftsprachen der Welt korrekt dargestellt werden können. Bildprompts sind vor allem dann sinnvoll, wenn keine konkreten Wortvorgaben gemacht werden sollen (z. B. bei Dialektaufnahmen), wenn die Sprecher nicht lesen können (z. B. Kleinkinder) oder bei der Analyse von aphasischen Patienten.

SpeechRecorder bietet zwei unterschiedliche Sichten an: in der Sprechersicht sind nur der Prompt und die Ampel zur Aufnahmesteuerung sichtbar, in der Versuchsleitersicht zusätzlich noch Signaldisplay, Aussteuerungsanzeige, eine Übersicht über die Prompts und Schaltflächen zur Steuerung des Ablaufs. Diese Sichten können einander überlappen oder auf getrennten Monitoren einzeln ausgegeben werden.

Das Skript zur Steuerung des Ablaufs ist in XML formatiert. Der Ablauf kann manuell, semi- automatisch und vollautomatisch erfolgen, und die Auswahl der Prompts erfolgt sequentiell oder per Zufallsauswahl.

SpeechRecorder wurde in einer Reihe von Aufnahmeprojekten des IPSK eingesetzt, sowohl stationär in Studios, im Feld, im Auto als auch über das WWW. Die Software ist frei verfügbar.

Jaillet, F.

• Adaptive time-frequency representation for sound analysis and processing [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  F. Jaillet and B. Torrésani
[A]

Readability and interpretability of time-frequency representations may highly depend upon prior choices, such as the type of representation, an analysis window, or a smoothing procedure.

In the context of sound processing and particularly for component extraction or elimination, it is possible to optimise such choices to achieve the best results.

We propose a framework for automatic adaptation of the analysis parameters to the signal. This adaptation relies on the optimisation of the sparsity of the representation and will be described in the case of the short-time Fourier transform.

Two different settings are proposed :

Supervised adaptation The user selects a time-frequency region of interest and the chosen representation is that one which optimises a given sparsity criterion for the components in the selected region. Different criteria may be used, which are studied theoretically as well as numerically.

Unsupervised adaptation The time-frequency plane is divided into several regions and in each region, the sparsest representation in a given set of possible representation is chosen. In particular using only two short-time Fourier transforms computed with two different sizes of window, a 'wide' one and a 'narrow' one, we show that the algorithm provide a good tool to separate and represent the transient part of the sound, which is best represented using the 'narrow' window, and the tonal part, which is best represented using 'wide' window.

Examples on real sounds will be presented to show the interest of the proposed method.

Jakacki, J.

• Comparison of the application of linear and nonlinear acoustical methods in the gas bubble counting [DAGA 2002 (Bochum)]
  Z. Klusek and J. Jakacki
[A]

In this work, the application of multifrequency acoustic backscattering setup for measurements of bubble population in the sea surface layer is presented. Bubbles are insonified simultaneously at two relatively close frequencies near their resonance. In the backscattered signal two group of frequencies are analysed - the two primary ones (f1 and f2), and generated from nonlinear response of a bubble - the sum (f1 +f2,), doubled (2f1 and 2f2) and difference (|f1 - f2|) frequencies. The results indicate that using parallel analysis at the different group of frequencies in echoes during the bubble counting could be more precise comparing to each of the techniques taking into consideration linear and nonlinear backscattering separately. The suitability and limitations of the setup for bubble density measurements in the ocean environment are discussed. Comparisons between the methods show generally agreement in bubble distributions, although values of densities acquired from almost identical volume in a single transmission could differ along distance from transducers. Some examples of time series of a bubble concentration received in many-day series of acoustical measurements in the Baltic Sea have been put forward.

Jakob, A.

• Verbesserung der Schalldämmwirkung von Doppelschalen durch aktive Minderung des Hohlraumfeldes [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  A. Jakob and M. Möser
[A]

Zweischalige Konstruktionen, wie sie z.B. als Doppelglasfenster, Flugzeugrümpfe, Spritzwände in Kraftfahrzeugen, etc. Verwendung finden, bieten für mittlere und hohe Frequenzen meist eine ausreichende Schalldämmung. Konventionelle Maßnahmen zur Erhöhung der Schalldämmung für tiefere Frequenzen setzen im allgemeinen einen erhöhten Masseaufwand oder eine Dickenvergrößerung jeweils in beträchtlichem Umfang voraus. Ein alternativer Ansatz, dieses Ziel zu erreichen, besteht in aktiven Maßnahmen. In diesem Vortrag wird über Meßergebnisse berichtet, die an einem Versuchsaufbau -- bestehend aus einem Doppelglasfenster -- gewonnen wurden. Zur Verbesserung der Schalldämmung wurde das Hohlraum-Schallfeld mit Hilfe von Mikrofonen und Lautsprechern zwischen den Scheiben minimiert und die Verbesserung der Schalldämmung gemessen. Der Einfluß von verschiedenen Lautsprecherpositionen und -kombinationen wurde untersucht.

• Aktive Minderung der Schallabstrahlung schwingender Platten durch geeignete Beeinflussung der Schwingungsmoden [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  A. Jakob and M. Möser
[A]

Zwischen der aktiven Minimierung der Schallabstrahlung von Platten und der Minimierung der Plattenschwingung selbst können in bezug auf die dadurch hervorgerufene Lärmminderung große Unterschiede bestehen. Insbesondere im Frequenzbereich unterhalb der Koinzidenzgrenzfrequenz ist eine Minimierung der abgestrahlten Schalleistung der Minimerung des mittleren Schnellequadrates überlegen (vgl. DAGA'97 und DAGA'98). Bei praktischen Anwendungen sind aber die erforderlichen Kontrollmikrofone oft störend. In diesem Vortrag werden Verfahren anhand von Simulationsergebnissen diskutiert, die eine endliche Anzahl von Schwingungsmoden geeignet beeinflussen. Dabei wird auf die für die Schallabstrahlung wichtigen Intermodalterme besonders eingegangen und die unterschiedlichen Mechanismen, die bei der Schwingungsminimierung und der Abstrahlminimierung eine Rolle spielen, anschaulich erläutert. Schließlich wird ein besonders für regelungstechnische Anwendungen interessanter Ansatz mit konstanten Intermodaltermen erläutert.

• Aktive Verbesserung der Schalldämmung eines Doppelfensters: Vergleich zwischen Feedback- und Feedforward-Anordnungen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  A. Jakob and M. Möser
[A]

Doppelglasfenster bieten für mittlere und hohe Frequenzen meist eine ausreichende Schalldämmung. Konventionelle Maßnahmen zur Erhöhung der Schalldämmung für tiefere Frequenzen setzen im allgemeinen einen erhöhten Masseaufwand oder eine Dickenvergrößerung jeweils in beträchtlichem Umfang voraus. Ein alternativer Ansatz, dieses Ziel zu erreichen, besteht in aktiven Maßnahmen, z.B. der Minimierung des Hohlraumschallfeldes zwischend den Scheiben durch Lautsprecher. Im Fensterprüfstand des Institutes für Technische Akustik der TU Berlin wurde eine Laborversion eines Doppelfensters mit integrierten Lautsprechern und (Fehler)-Mikrofonen aufgebaut. Zur DAGA 2000 wurden erste Messergebnisse mit einem einkanaligen adaptiven Feedback-Regler vorgestellt. Jetzt wird über Messungen berichtet, die mit Hilfe mehrkanaliger Feedback-Anordnungen sowie mehrkanaliger Feedforward-Anordnungen durchgeführt wurden. Die Messergebnisse beider Anordnungen werden miteinander verglichen und diskutiert. Im Falle der Feedforward- Anordnung wurde das nötige Referenzsignal durch ein Mikrofon im Senderaum des Fensterprüfstandes gewonnen. Die Eigenschaften des Senderaums im Fensterprüfstand führten zu Schwierigkeiten, auf die hier eingegangen wird. Ein abschließender Vergleich zwischen Messergebnissen mit verschiedenen Signalformen (Rauschen, Töne, Verkehrslärm), des damit verbundenen unterschiedlichen Erfolges der aktiven Maßnahme und der daraus resultierenden unterschiedlichen Schalldämmung von adaptiv-aktiven Fenstern wirft die Frage nach einer geeigneten Bewertung solcher breitbandigen aktiven Maßnahmen auf.

• Ein aktives Doppelglas-Fenster mit geringem Scheibenabstand [DAGA 2002 (Bochum)]
  A. Jakob, M. Möser and C. Ohly
[A]

Auf der DAGA 2000 und DAGA 2001 wurde ein Doppelglas-Fenster vorgestellt, dessen Schalldämmung durch geeignet angesteuerte Lautsprecher und Mikrofone im Hohlraum zwischen den Scheiben verbessert wurde. Vor allem im Bereich der Tonpilzresonanz des Doppelglas-Fensters konnten Verbesserungen von bis zu 10dB gemessen werden. Bedingt durch die recht großen verwendeten Lautsprecher betrug der Abstand der verwendeten Plexiglas-Scheiben 20cm. An einem neuen Versuchsaufbau wurde nun untersucht, ob sich die Ergebnisse auch bei etwas praxisnäheren Gegebenheiten bestätigen lassen. Deshalb wurde ein Fenster konstruiert, das aus zwei 4mm Fensterglasscheiben besteht, und durch den Einsatz von sehr schmalen Lautsprechern mit einem Scheibenabstand von nur 4cm auskommt. Messergebnisse mit verschiedenen Lautsprecher- und Mikrofonpositionen geben Einblick in die Wirkungsweise der aktiven Maßnahme. In diesem Zusammenhang wird anhand eines einfachen analytischen Beispieles auch auf die Problematik der Positionierung von Lautsprechern und Mikrofonen relativ zueinander eingegangen. Hier können unterschiedliche Anforderungen aus akustischer und regelungstechnischer Sicht entstehen.

• Der Einfluss der Laibungsimpedanz auf das Schalldämmmaß von kleinen Doppelfenstern [DAGA 2002 (Bochum)]
  K. Jakob, A. Jakob and M. Möser
[A]

Im Rahmen einer am Institut für Technische Akustik der TU Berlin durchgeführten Diplomarbeit sind die Einflussmöglichkeiten zur Verbesserung der Schalldämmung von Doppelfenstern durch Variation der Laibungsimpedanz untersucht worden. Sie beeinflusst das Schallfeld im Scheibenzwischenraum und hat damit Einfluss auf die Schalldämmung des Fensters. Charakteristisch für doppelschalige Konstruktionen ist bekanntlich der Einbruch der Schalldämmung bei der Masse-Feder-Masse-Resonanz des Systems. Ziel der Arbeit war es, durch geeignete Wahl der Laibungsimpedanz diesen Resonanzeinbruch abmildern und so die Schalldämmung anzuheben. Zunächst wurde ein einfaches Modell zur Berechnung der Schalldämmung aufgestellt, das den Einfluss der Laibungsimpedanz enthält. Die Rechenergebnisse sind durch Messungen im Fensterprüfstand überprüft worden, sie werden beide im Vortrag präsentiert. Bei den Messungen im Fensterprüfstand wurde ein ''Laborfenster'' verwendet, dessen Laibung mit auf die Masse-Feder-Resonanz des Doppelfensters abgestimmten Resonatoren () ausgekleidet war. Neben dem Schalldämmaß wurde zusätzlich die verbessernde Wirkung des modifizierten Fensters bei Beschallung mit Verkehrslärm ermittelt.

• Aktive Lärmminderung am Spalt eines gekippten Fensters [DAGA 2003 (Aachen)]
  C. Ohly, A. Jakob and M. Möser
[A]

Was nützt das beste Schallschutzfenster, wenn es geöffnet ist? Basierend auf Versuchen der aktiven Lärmminderung im Hohlraum eines Doppelglasfensters wurde die Eignung aktiver Lärmminderungsalgorithmen für den Spalt eines gekippten Fenster untersucht. Aktive Lärmminderung kann ein Baustein zu Lärmminderung insbesondere bei tiefen Frequenzen sein. Im Rahmen einer am Institut für Technische Akustik der TU-Berlin durchgeführten Studienarbeit wurden hierzu Simulationen und Versuche durchgeführt. Bei der durchgeführten Rechnersimulation wurde der Schalleinfall durch einen Schlitz in einen abgeschlossenen Raum simuliert und dabei Parameter wie Schlitzbreite, Wellenlänge und Position der Lautsprecher und Fehlermikrofone variiert. Zum anderen wurden Versuche mit einem handelsüblichen Dreh-Kippfenster in einem Fensterprüfstand durchgeführt. Hier wurden ebenfalls verschiedene Lautsprecher- und Mikrofonanordnungen getestet. Neben monofrequenten Messungen wurden Versuche mit weißem Rauschen und verschiedenen Verkehrsgeräuschen durchgeführt.

• Aktive Doppelglasfenster: Vergleich zwischen Luft- und Körperschallgegenquellen [DAGA 2003 (Aachen)]
  A. Jakob, M. Möser, C. Ohly and L. Panek
[A]

In den letzten Jahren wurde über Forschungen an sogenannten ''aktiven Doppelglasfenstern'' berichtet (vgl. DAGA 2000-2002). Bei diesen wurde die Schalldämmung für tiefe Frequenzen im Bereich der Tonpilzresonanz erhöht, indem dem sich bei Beschallung von außen bildenden Hohlraumschallfeld zwischen den Scheiben mit Hilfe von ebenfalls zwischen den Scheiben angebrachten Lautsprechern ein Gegenschallfeld überlagert wurde, derart dass das Hohlraumschallfeld reduziert wurde. Dabei wurde quasi die Schallübertragungskette ''einfallende Schallwelle - Schwingen der äußeren Scheibe - Schwingen der Luft zwischen den Scheiben - Schwingen der inneren Scheibe - Schallabstrahlung der inneren Scheibe'' an einer Stelle gestört, nämlich genau in der Mitte. Ein alternativer Ansatz ist die Verwendung von Körperschallquellen auf einer oder beiden Scheiben. Auch eine Kombination von Lautsprechern und Körperschallquellen ist natürlich denkbar. Als Fehlersensoren für das aktive System kommen vor allem Mikrofone im Fensterhohlraum in Betracht sowie Beschleunigungsaufnehmer auf wiederum einer oder beiden Scheiben sowie Kombinationen von Beschleunigungsaufnehmern und Mikrofonen. Im Vortrag werden verschiedene Ansätze anhand von Simulationsergebnissen diskutiert und für einige ausgewählte Kombinationen Messergebnisse präsentiert.

• A course on active noise control held at the Technical University of Berlin [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  A. Jakob
[A]

During summer semester 2002 a course on active noise and vibration control was held at the Institute of Technical Acoustics of the Technical University of Berlin, and was repeated in winter semester 2002/2003. The course was designed for students of acoustics. It introduced the physical basics of active control as well as the control strategies, i.e. feedforward, feedback, and the adaptive digital filters, which are commonly used for control. The presentation will give an overview of what was taught the students, keywords are: overview of state of the art, necessary degree of exactness of the secondary signal, Hermitian Quadratic Form, one-dimensional ANC, ANC in free-fields, ANC in enclosures, AVC of a plate strip, ASAC of plate strip, manual control, digital signal processing, transformations, digital filters, adaptive filters, LMS algorithm, system identification, filtered-x LMS algorithm, multiple error LMS algorithm, adaptive algorithm for feedback control, digital signal processors (DSPs), case study of active control of a double-glazed window. The analytical calculations, performed for the students, were illustrated with computer simulations and animations. These will be shown in the presentation.

• Antischall-Fenster in Theorie und (Labor)-Praxis [DAGA 2005 (München)]
  A. Jakob
[A]

In den letzten Jahren wurden am Institut für Technische Akustik der TU Berlin die Möglichkeiten der Verbesserung der Schalldämmung von Doppelglasfenstern durch aktive Maßnahmen in Theorie und Praxis erforscht. Es wurde sowohl die Einleitung von Luftschall in den Fensterhohlraum als auch die Einleitung von Kräften auf die Scheiben untersucht. Für die theoretischen Untersuchungen wurde ein analytisches Modell eines aktiven Doppelglasfensters aufgestellt, das auf den entsprechenden Wellengleichungen für die Biegewellen der Glasscheiben und die Luftschallwellen im Hohlraum zwischen den Scheiben basiert. Mit diesem Modell wurden umfangreiche Parametervariationen durchgeführt, die einige Hinweise auf die Wirkungsweise aktiver Doppelglas-Fenster lieferten. Zur praktischen Laboruntersuchung wurde ein Antischall-Versuchsfenster im Fensterprüfstand des Institutes aufgebaut und umfangreiche Messungen in Feedforward- und Feedback-Anordnung, mit unterschiedlichen Lautsprecher- und Mikrofonanzahlen sowie -anordnungen bzw. -kombinationen, mit verschiedenen Geräuschszenarien und auch mit Schwingerregern als Alternative durchgeführt. Der Vortrag gibt einen Überblick über das Projekt und stellt die wesentlichsten Ergebnisse inklusive bisher nicht veröffentlichter Resultate dar. Die physikalische Wirkungsweise des Antischallfensters wird erläutert und ein Ausblick in Richtung auf eine potentielle industrielle Realisierung versucht.

• Ein Antischallfenster mit Dreifach-Verglasung [DAGA 2005 (München)]
  R. Bauers, A. Jakob and M. Möser
[A]

In den letzten Jahren wurde die Anwendung von Aktiver Lärmbekämpfung (Antischall) in Doppelglasfenstern eingehend untersucht. Zur Verbesserung der Schalldämmung wurden Lautsprecher zwischen den Glasscheiben installiert. Zu dem bestehenden Schallfeld in diesem Hohlraum wird über die Lautsprecher ein geeignetes Gegenfeld aktiv generiert und somit das Schalldämmmass erhöht. Im Bereich der Tonpilzfrequenz konnte somit die Schalldämmung um bis zu 10 dB verbessert werden. In der Umsetzung in die Praxis zeigen sich Probleme, da ein geringer Scheibenabstand notwendig ist, um eine gute Wärmeisolierung zu erhalten. Dadurch ist es jedoch unmöglich Lautsprecher im Hohlraum zu installieren. Aus diesem Grund wird hier ein neuer Ansatz untersucht. Es wird eine dritte Scheibe an einem Standard-Doppelfenster angebracht. Der Abstand der dritten Scheibe ist so gewählt, das ausreichend Platz für Lautsprecher besteht. In diesem Dreifach-Fenster wird nur der neu entstandene Hohlraum beschallt. Im Vortrag werden numerische Ergebnisse aus dem analytischen Modell, sowie Messergebnisse diskutiert. Der Schwerpunkt liegt im Vergleich zwischen der aktiven Doppel- und Dreifachverglasung.

• Modellbildung und Untersuchungen an einer elektro-pneumatischen Schallquelle zur Verwendung als Antischallquelle [DAGA 2005 (München)]
  D. Weiß, M. Wolff, A. Jakob and M. Möser
[A]

Im Rahmen eines DFG-Projektes wird am ITA der TU Berlin an einer Hochleistungs-Antischallquelle für tiefe Frequenzen geforscht (siehe auch Vortrag von Michael Wolff, et.al. auf dieser DAGA). Bei dieser Schallquelle wird ein (Druck)-Luftstrom durch eine verschiebbare Lochplatte (slider) und eine dagegen feststehende Lochplatte (stator) geleitet. Der slider wird von einem Shaker bewegt und so die durchströmte Lochfläche moduliert. Im Gegensatz zum prinzipiell ähnlichen Schallerzeugungsmechanismus der Sirene, bei der nur die Frequenz durch Drehzahländerung eingestellt werden kann, kann die Lochflächenänderung mit Hilfe des Shakers im Prinzip einer beliebigen Signalform folgen, d.h. es können Amplituden und Phasen gesteuert werden, wie es für eine erfolgreiche Anwendung als Antischallquelle erforderlich ist. Aufgrund der Nichtlinearitäten dieses Prinzips ist die Schallerzeugung und -einstellung aber nur innerhalb gewisser Grenzen möglich. Messtechnische Untersuchungen mit Parametervariationen sowie eine physikalische Modellbildung der Schallquelle sollen zu einem besseren Verständnis dieser beitragen. Bisherige Ergebnisse dieser laufenden Arbeiten werden im Vortrag präsentiert.

• Systemidentifikation von nicht-linearen Sekundärstrecken in active noise control Systemen mit Hilfe Neuronaler Netzwerke [DAGA 2005 (München)]
  M. Wolff, A. Jakob and M. Möser
[A]

Im Rahmen eines DFG-Projektes wird am ITA der TU Berlin an einer Hochleistungs-Antischallquelle für tiefe Frequenzen geforscht (siehe auch Vortrag von Daniel Weiß, et.al. auf dieser DAGA). Da sich solche Quellen, die mit modulierter Luftströmung arbeiten, stark nicht-linear verhalten, ist neben der Optimierung dieser Schallquellen ein Forschungsschwerpunkt die Integration von nicht-linearen Sekundärstrecken in die Strukturen der aktiven Lärmbekämpfung. Hier wird über Ansätze berichtet, die mit künstlichen neuronalen Netzen arbeiten. Diese sogenannten 'time-delay neural networks' lassen sich als nicht-lineare Filter verstehen. Im Vortrag werden Verfahren zur Systemidentifikation der vorliegenden nicht-linearen Sekundärstrecke mit neuronalen Netzwerken vorgestellt und Simulationsergebnisse gezeigt. Die Problematik der Suche nach geeigneten Anregesignalen sowie Begriffe wie 'trainings error' und 'validation error' werden diskutiert. Die Thematik der Einbindung der gefundenen Sekundärstreckenmodelle in Feedforward-active-noise-control-Systeme wird ebenfalls kurz aufgegriffen.

• Der physikalische Mechanismus der Gehschallabstrahlung von Laminat-Fußböden mit und ohne Unterschicht [DAGA 2005 (München)]
  R. Volz, A. Jakob and M. Möser
[A]

Laminat-Fußbodenbeläge sind heute sehr beliebte Alternativen zu Parkett oder Teppichbodenbelägen. Dieser Markt erfreut sich zur Zeit an zweistelligen Zuwachsraten. Im Laufe der Jahre ist die Laminat-Qualität stark gestiegen. So gilt heute die Laminatoberfläche als 'quasi unverwüstlich', die Optik ist von natur-belassenem Holz kaum zu unterscheiden, ja sogar die Maserung wird heute 'reliefartig' in die oberste Laminatschicht eingeprägt, so dass sich der Boden wie Holzfußboden anfühlt. Nur die Akustik von Laminat-Böden konnte sich bisher kaum verbessern. Laminat ist verhältnismäßig laut, d.h. der Schall, der beim Begehen ('Gehschall') oder beim 'Etwas-Fallen-lassen' vom Nutzer gehört wird ist relativ stark und damit störend. Die Laminat-Hersteller sind daher intensiv bestrebt die Akustik von Laminat-Fußbodenbelägen zu verbessern, vor allem durch die Anbringung von schwingungsdämpfenden Schichten auf der Unterseite des Laminates. Im Vortrag wird über Untersuchungen im Auftrag eines Laminat-Herstellers berichtet, bei denen das primäre Ziel darin bestand den Hauptmechanismus der Gehschallabstrahlung zu klären. Hierzu wurden umfangreiche Luft- und Körperschallmessungen an Laminat durchgeführt. Die durchgeführten Messungen deuten auf einen einzigen und sehr einfachen Hauptmechanismus der Gehschallabstrahlung hin. Dieser wird im Vortrag erläutert und die Begründung dieser Annahme ausführlich dargestellt.

• Simulatorischer Vergleich von FIR-Filtern und neuronalen Netzwerken zum Einsatz als Feedforward-Controller in ANC-Anwendungen mit nichtlinearer Sekundärstrecke bei harmonischen Signalen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  A. Jakob and M. Möser
[A]

Manche Sekundärquellen, die in der aktiven Lärm- und Schwingungsminderung eingesetzt werden bzw. eingesetzt werden könnten, weisen nichtlineares Verhalten auf. Aus der Literatur sind Algorithmen für adaptive Controller bekannt, die z.B. mit einem in Form eines neuronalen Netzes vorliegenden Sekundärstreckenmodell umgehen können. Dabei wird der Controller auch in Form eines neuronalen Netzes angesetzt, also ebenfalls als nichtlineares Filter. In dieser Arbeit wird der grundsätzlichen Fragestellung nachgegangen, ob für Anwendungen mit harmonischen Signalen, die aus einer Grundfrequenz und einer Reihe von Obertönen bestehen, auch lineare (FIR)-Filter als Controller eingesetzt werden können. Hier liegt die einfache Vorstellung zugrunde, dass - bei entsprechender Berücksichtigung der nichtlinearen Charakteristik der Sekundärstrecke - alle Frequenzanteile des Fehlersignals im Referenzsignal enthalten sind bzw. leicht erzeugt werden können und jede Frequenz für sich geeignet in Betrag und Phase eingestellt werden kann. Der Vorteil des FIR-Filters wäre natürlich ein deutlich reduzierter Rechenaufwand für die Ausführung und Adaption des Controllers. Im Vortrag wird dieser Frage nachgegangen und anhand von Simulationsergebnissen diskutiert, worauf es bei der Verwendung des FIR-Filter-Controllers in einem solchen Fall ankommt.

• Tieffrequenter Wohnlärm - Ursachen, Auswirkungen und Minderungsmöglichkeiten [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  J. Feldmann and A. Jakob
[A]

Umweltschall in Wohnräumen durchläuft auf seinem Weg von der Quelle zum Empfänger mindestens zweimal ein physikalisches Tiefpassfilter: durch die Ausbreitungsdämpfung der Luft bei hohen Frequenzen, sowie durch die mangelnde Schalldämmung gängiger Baukonstruktionen bei tiefen Frequenzen. Hinzu kann bei älteren Menschen noch ein dritter Effekt, nämlich eine Filterung durch den Einfluss des Lebensalters auf das Hören hoher Frequenzen kommen. Die dadurch auftretende Reduzierung und damit starke Verfremdung eines im subjektiven Erfahrungsschatz bekannten Geräusches zu tiefen Frequenzen hin, könnte Ursache zu einer besonderen Lärmbelästigung sein. Hinzu kommen in vielen Fällen noch Vibrationen und Pulsationen, die die Wahrnehmung auch niedrigerer Schallpegel verstärken können, sowie starke örtliche Schallfeldschwankungen durch stehende Wellen in geschlossenen Räumen. Der Vortrag fasst den Kenntnisstand der Problematik tieffrequenten Lärms in Wohnräumen zusammen und zeigt technische Lösungen auf, wie man zumindest die Schalldämmung bei tiefen Frequenzen, insbesondere bei Fassadenschwachstellen, wie Fenster, verbessern kann. Dabei zeigt sich auch, dass zwar die Spektrumsanpassungswerte der ISO verändert werden können, das bewertete Schalldämmmaß aber relativ unbeeinflusst bleibt und somit keine geeignete Größe darstellt, die beschriebenen, deutlich hörbaren Effekte zu repräsentieren.

• Verbesserung der Schalldämmung eines gekippten Fensters durch schallabsorbierende Laibungsverkleidung [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  T. Ahlefeldt, A. Jakob, M. Möser and J. Feldmann
[A]

Fenster in Kippstellung besitzen im Allgemeinen nur ein Schalldämm-Maß von ca. 10 dB. In der Vergangenheit sind durch Verkleidungsmaßnahmen an der oberen und seitlichen Laibung Verbesserungen des Schalldämm-Maßes von ca. 3 dB bei angekippten Fenstern (Schlitzbreiten ab 12 cm) erreicht worden. Zur Verkleidung wurden z.B. Holzspan-Akustikplatten von 40 mm Dicke eingesetzt. In der hier vorgestellten Arbeit wurden Messungen zu der Maßnahme schallabsorbierender Laibungsverkleidungen unter Verwendung verschiedener Absorbertypen durchgeführt. Hierbei wurden als verbessernde Maßahmen sowohl einfache Absorbermaterialien als auch /4-Resonatoren und Lochplattenabsorber eingesetzt. Die Resonanzabsorber wurden dabei auf eine Resonanzfrequenz von 500 Hz abgestimmt. Insbesondere mit den Lochplattenabsorbern wurde eine Verbesserung des bewerteten Schalldämm-Maßes von 4 dB für eine Schlitzöffnung von 155mm erreicht, wobei sich in den ''besten'' Terzbändern Verbesserungen von ca. 10 dB ergaben. Auch die Betrachtung des Einflusses verschiedener Abstände vom Fenstersturz zum Fenster wurde vorgenommen um die notwendige Referenz für die jeweilige Maßnahme zu erhalten sowie deren Einfluss zu untersuchen.

• Schwachstellenanalyse an einem Fenster mittels eines zweidimensionalen Mikrofon-Arrays [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  B. Barsikow, M. Hellmig and A. Jakob
[A]

Am Fensterprüfstand des Instituts für Technische Akustik der TU Berlin wurde ein prinzipieller Versuch unternommen, inwieweit ein zweidimensionales Mikrofon-Array in der Lage ist, im Empfangsraum, d. h. im diffusen Schallfeld, die eventuellen Schwachstellen eines Fensters zu lokalisieren. Dazu wurde ein Array aus 60 Mikrofonen mittig vor dem Fenster in 2,5 m Abstand von der Scheibenebene positioniert. Bis auf die Belegung der rückwärtigen Wand des Empfangsraumes mit Absorptionsmaterial wurden am Empfangsraum keinerlei Veränderungen vorgenommen. Die Untersuchungen fanden mit terzbreitem Rauschen von 630 bis 5000 Hz statt.

Um die Ortungsfähigkeit des Arrays im bei diesen Frequenzen nahezu diffusen Schallfeld zu demonstrieren, wurde zunächst ein Lautsprecher in Scheibenmitte punktgenau lokalisiert. Daraufhin wurden am geschlossenen und verriegelten Fenster eine bzw. zwei Fehlstellen durch Entfernen von jeweils etwa 5 cm Dichtung simuliert. Der entsprechende Schalldurchgang an diesen Stellen ließ sich mit dem Array dann deutlich nachweisen. Im Übrigen deckt das Array auch am verriegelten Fenster ohne simulierte Fehlstellen die Orte des Schalldurchgangs auf, die bewirken, dass das Fenster nur der Klasse 2 zugeordnet werden kann. Als Ergänzung zu den Array-Messungen wurden für die untersuchten Fälle auch die Schalldämmmaße nach DIN EN ISO 140-3 gemessen sowie die bewerteten Schalldämmmaße nach DIN EN ISO 717-1 berechnet und geprüft, inwieweit sich die simulierten Fehlstellen in diesen Werten widerspiegeln. Der erfolgreiche Einsatz eines Mikrofon-Arrays an einem Fensterprüfstand gibt Anlass, über solche Untersuchungen an ähnlichen Objekten und ganzen Häuserfassaden nachzudenken.

• On the Simulation of Electro Pneumatic Transducers [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  A. Jakob and A.P. Manners
[A]

This paper presents numerical simulations of the flow and acoustic fields of an Electro Pneumatic Transducer (EPT) which is a device for generating an acoustic field by passing air through a set of holes in a pair of plates and oscillating one plate relative to the other in order to change the effective flow area. A recent paper [A. Jakob, M. Möser, Nonlinear Models of Electro Pneumatic Transducers for use in Feedforward Active Noise Control Schemes, Active 2006, Adelaide] considered an EPT as part of an active noise control project but the acoustic response of the tested EPTs proved to be significantly nonlinear. In order to improve the overall control model a better model for the sound source component is required and is the focus of the work presented here. A Large Eddy Simulation model is used to study the detailed flow through the device and the corresponding acoustic field is determined via an acoustic analogy.

• A Wave Decomposition Method for the Active Control of Sound Absorption: Theory and First Experimental Results [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Norambuena, A. Jakob and M. Möser
[A]

Sound absorption is one of the biggest topics of interests in architectural acoustics due to its direct influence in the acoustic quality of a room. At low frequencies, passive methods as porous materials or resonators require huge volumes making its use unpractical. In recent years, new techniques developed from active noise control methods have been used to find more efficient solutions in this area. Well known ANC methods are based on generating a zero pressure field driving an appropriate signal through a secondary source. In a similar way, active absorption methods drive a signal through a secondary source not in order to minimize the sound field in front of it but try to change the impedance of the lining enclosure. This change in the impedance is used to increase the absorption coefficient and consequently minimize or vanish the reflected sound wave.

Using a one dimensional sound field with two superimposed plane waves, one generated by a primary source and its reflected resultant, this proposed method use a secondary source to vanish the reflected wave minimizing its magnitude adjusting the phase and gain with regard to the primary source.

A theoretical and experimental study of this method is presented. Equations for this setup are shown and developed. A setup consisting of a Kundt's tube, two loudspeakers, two microphones and a Matlab script control procedure is used. Initially pure tone signals are used to find the optimal operation point of the system and later on broad band noise is used to evaluate the efficiency of the system.

• Active Sound Design an einem Holzblasinstrument [DAGA 2008 (Dresden)]
  F. Konkel, A. Jakob, F. Heintze and M. Möser
[A]

Im Rahmen einer Diplomarbeit wurde die Beeinflussbarkeit von Holzblasinstrumenten mit Methoden des active noise control am Beispiel eines Fagotts untersucht. Dazu wurde im ersten Schritt eine akustische Untersuchung des Instrumentes durchgeführt und die Abstrahleigenschaften mit Hilfe einer akustischen Kamera untersucht. Anschließend wurde mit einem analogen Versuchsaufbau die generelle Beeinflussbarkeit des Klangs und mögliche Schalleinleitungsorte untersucht. Darauf aufbauend wurde ein Konzept zur Beeinflussung mit einem digitalen System entwickelt, bei dem Zielspektren vorgegeben werden, der Klang durch eine entwickelte Ordnungsanalyse ausgewertet wird und die Klangbeeinflussung durch entsprechende digitale Filter eingestellt werden kann.

Im hier vorgestellten Beitrag werden der Versuchsaufbau und Ergebnisse der analogen Beeinflussbarkeit vorgestellt. Das Instrument wird auf einen konstanten Ton gestimmt und das Doppelrohrblatt durch einen mechanischen Anbläser angeregt. Als Referenzsignal für die Beeinflussungskette werden ein Mikrofonsignal und ein Beschleunigungssignal am S-Bogen geprüft. Dabei werden drei unterschiedliche Schalleinleitungsorte untersucht: Einleitung in das 180-Stiefelrohr, Einleitung in ein halboffenes Schalloch sowie durch das Schallstück des Instrumentes. Es zeigt sich, dass eine Beeinflussung an verschiedenen Einleitungspunkten realisierbar ist. Die deutlichsten Ergebnisse ergeben sich durch die Verwendung des Beschleunigungssensors am S-Bogen und der Einleitung in das 180-Stiefelrohr.

Jakob, K.

• Der Einfluss der Laibungsimpedanz auf das Schalldämmmaß von kleinen Doppelfenstern [DAGA 2002 (Bochum)]
  K. Jakob, A. Jakob and M. Möser
[A]

Im Rahmen einer am Institut für Technische Akustik der TU Berlin durchgeführten Diplomarbeit sind die Einflussmöglichkeiten zur Verbesserung der Schalldämmung von Doppelfenstern durch Variation der Laibungsimpedanz untersucht worden. Sie beeinflusst das Schallfeld im Scheibenzwischenraum und hat damit Einfluss auf die Schalldämmung des Fensters. Charakteristisch für doppelschalige Konstruktionen ist bekanntlich der Einbruch der Schalldämmung bei der Masse-Feder-Masse-Resonanz des Systems. Ziel der Arbeit war es, durch geeignete Wahl der Laibungsimpedanz diesen Resonanzeinbruch abmildern und so die Schalldämmung anzuheben. Zunächst wurde ein einfaches Modell zur Berechnung der Schalldämmung aufgestellt, das den Einfluss der Laibungsimpedanz enthält. Die Rechenergebnisse sind durch Messungen im Fensterprüfstand überprüft worden, sie werden beide im Vortrag präsentiert. Bei den Messungen im Fensterprüfstand wurde ein ''Laborfenster'' verwendet, dessen Laibung mit auf die Masse-Feder-Resonanz des Doppelfensters abgestimmten Resonatoren () ausgekleidet war. Neben dem Schalldämmaß wurde zusätzlich die verbessernde Wirkung des modifizierten Fensters bei Beschallung mit Verkehrslärm ermittelt.

Jaksch, M.

• Messung und Beurteilung von sekundärem Luftschall des Eisenbahnverkehrs [DAGA 2003 (Aachen)]
  M. Kalivoda and M. Jaksch
[A]

Im deutschsprachigen Raum existieren eine Reihe von Regelwerken und Vorschriften zur Messung und Beurteileung von sekundärem Luftschall von Schienenstrecken. Im Rahmen der Forschungsinitiative lärm- und erschütterungsarmer Oberbau der österreichischen Schieneninfrastrukturerrichtungsgesellschaften ÖBB-FW, HLAG und BEG fand eine Meßkampagne statt, bei der die verschiedenen Methoden untersucht und vergleichen wurden. Dabei wurde an jeweils fünf Punkten im Raum der Luftschall und gleichzeitig an drei Punkten an Boden, Wand und Decke die Schwingungen (Schwingschnelle) gemessen. Ziel der hier vorgestellten Studie war es weiters, ausgehend von den gemessenen Bauteilschwingungen La,vib einen empirischen Zusammenhang zum Luftschallpegel im Raum Lp,terz und in der Folge zu einem Beurteilungspegel LB zu finden. Dieser Zusammenhang sollte dann mit der einfachsten Meßkonfiguration realisiert werden. Die Auswertungen haben gezeigt, daß es für die Reproduzierbarkeit der Meßergebnisse sehr wichtig ist, sehr genau definierte Mikrofonpositionen im Raum zu besitzen. Auf der anderen Seite ist es notwendig, das Schallfeld möglichst komplett zu erfassen und eine möglichst eine zufällige Verteilung der Mikrofone im Raum zu verwenden. Die Anordnung der Mikrofone in den Raumecken hat sich hier als brauchbarer Kompromiß deutlich abgezeichnet. Für den A-bewerteten Rauminnenpegel wurde sodann ein empirischer Zusammenhang zu den Schwingungen der raumbegrenzenden Bauteile erhalten.

• Track specification for noise type test – specification of components versus functional approach
  M. Kalivoda, M. Bukovnik and M. Jaksch
[A]

Pass-by noise type testing of rolling stock requires tight specifications for the test track. There are two main reasons for that. On one hand track noise generation has to be reasonably lower than vehicle emission. On the other hand track specifictions have to guarantee a high reproducability especially for type testes at different sites. Both, the prEN ISO 3095 and the Technical Specifications for Interoperability of High Speed Trains (HS-TSI) therefore include a number of requirements for the test track. They describe the components to be used such as mono-bloc concrete sleepers, stiff rail pads and UIC 60 rail profile. This sort of approach is questioned and an alternative approach (called ATSI) has been proposed in the final phase of the HS-TSI adoption. ATSI uses a functional track specification by limiting the spatial vibration decay of the track. The spatial decay rate is a criterion to describe the vibration damping of the track along its longitudinal direction expressed in decrease of rail vibration in dB by meter of track. There is a lot of concern that the ATSI approach cannot guarantee a low noise track. The compilation of a big number of pass-by noise, decay rate and track vibration measurements on different test tracks will be presented here. This data made us able to show that the TSI and the ATSI specifications are not equivalent. The decay rate limit as it is proposed at the moment is not able to preclude tracks with high noise radiation.

Jalics, K.

• Entwicklung der Fahrzeugausstattung mit FEM und SEA [DAGA 2003 (Aachen)]
  C. Fankhauser, B. Kastreuz, H.-H. Priebsch, K. Jalics, I. Hauer and A. Glettler
[A]

Der konventionelle Entwicklungsprozeß, wonach Fahrzeugakustik mit dem ersten Prototypen beginnt und mit der Ablieferung eines brauchbaren Akustikpakets endet, ist endgültig überholt. MAGNA Steyr setzt neuerdings auf FEM und SEA Simulationen von der Konzeptphase bis hin zur angelaufenen Serienproduktion. Ziel ist sowohl die optimale Vorauslegung des Akustikpakets hinsichtlich der Hauptkriterien Kosten, Gewicht und Geräuschkomfort als auch ein scharfes Monitoring der Lieferantenumfänge. Dafür wurden mit dem Akustikkompetenzzentrum (ACC) Module zur Berechnung des FEM-Innengeräuschs, speziell für die Hotspot-Analyse der Belchfelder im Fahrzeug und die Empfindlichkeit auf Motoranregung erstellt. Weiters wurde die SEA Modellierung der relevanten Körperschall- und Strukturpfade im Gesamtfahrzeug bei effizienter Elementanzahl entwickelt und durch Messungen am Durchschallungsprüfstand und am Fahrzeug validiert. Der Vortrag zeigt die gesammelten Erkenntnisse und legt einen Schwerpunkt auf die Anwendbarkeit im Entwicklungsprozeß. Die Effizienz der gewählten Verfahren hinsichtlich Treffsicherheit der Aussagen und Kostenreduktion wird mit den Beispielen belegt. www.magnasteyr.com, www.accgraz.com.

• Prediction of Vehicle Interior Noise in High Frequency Range using Statistical Energy Analysis Hybrid Method [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  I. Hauer, K. Jalics, H.-H. Priebsch and T. Bartosch
[A]

The application of Statistical Energy Analysis (SEA) in the development process of Vehicles has been intensified during the last years. On one hand, experimental SEA is applyed to investigate improvements of existing design. On the other hand, simulation models of vehicle ensembles and entire vehicles are analysed by means of random properties of a network of coupled subsystems in the high frequency range. However, predictive analyses still require specific experience to extrapolate SEA models of new desing out of existing ones. The specific problem is the efficient and precise adaption of transmission loss factors, as usually, a support by experimental SEA is not possible.

To avoid these problems, the Hybrid Approach of SEA can be introduced. FEM models of all parts are used to simulate the SEA tests and provide internal and coupling loss factors to be used in SEA simulation models as a result.

The paper describes the procedure applyed for Hybrid SEA. An example of interior noise prediction for a passenger car in the frequency range above 500 Hz is given. Specifically, the validation of the Finite Element Model required for high frequency range is discussed and the validation of the SEA Hybrid model is presented. Finally, the benefits of the methoddology compared to the common SEA approch are shown.

• TPA Schienenfahrzeuge – Körperschallübertragung Drehgestell [DAGA 2008 (Dresden)]
  R. Arndt, K. Jalics, G. Schleinzer and H.-H. Priebsch
[A]

Die hohen Geschwindigkeiten der Reisezüge und die gestiegenen Komfortansprüche der Fahrgäste stellen erhöhte Ansprüche an das Drehgestell. Es ist daher erforderlich, die Körperschallweiterleitung vom Drehgestell in den Reisezugwagen zu verringern.

Im Rahmen dieses von Siemens beauftragten Forschungsprojektes wurde bei einem Reisezugwagen eine Geräuschübertragungsweganalyse vorgenommen. Zuerst wurde dabei im Stillstand unter künstlicher Anregung das Übertragungsverhalten zwischen verschiedenen Punkten des Drehgestells und dem Fahrgastinnenraum gemessen. Anschließend wurden auf der Strecke Graz-Wien Beschleunigungs- und Luftschallmessungen im regulären Fahrbetrieb vorgenommen. Auf Basis dieser Daten wurden danach die Geräuschübertragungsanteile der einzelnen Pfade entwickelt, wobei sowohl die Matrixmethode als auch die Eingangsinertanzmethode zur Kraftbestimmung eingesetzt wurden.

Im Rahmen des Projektes konnte gezeigt werden, dass diese im PKW Bereich schon vielfältig eingesetzte Methode auch im Bereich der Schienenfahrzeuge gut angewendet werden kann, wenn bestimmte Randbedingungen eingehalten werden.

Die Methode kann nun auch bei ähnlichen Aufgabenstellungen im Bereich der Schienenfahrzeuge gut eingesetzt werden.

Jambrosic, K.

• Die Abhängigkeit der Sprachverständlichkeit des Referenzsprechers von der Anzahl und Position von Störsprechern in akustisch definierten Räumen [DAGA 2005 (München)]
  B. Ivancevic and K. Jambrosic
[A]

Die zunehmende Verbreitung von Mehrkanalsystemen läßt es immer wichtiger erscheinen, sich ein klares Bild von den der Funktionsweise des 'Cocktail-Party-Effekts'' zu verschaffen. Der Mensch ist oft nicht in der Lage, einen bestimmten Sprecher unter mehreren Gesprächspartnern herauszufiltern und zu verstehen. Diese Beschränkung hängt von der Nummer der Sprecher, deren räumlicher Verteilung und den akustischen Eigenschaften des betreffenden Raumes ab. In dieser Arbeit werden die Resultate einer Untersuchung der Sprachverständlichkeit eines männlichen Sprechers, der sich an einer gegebenen Position befindet, dargestellt. Dabei wurden bis zu 6 Störsprecher in der Horizontalebene plaziert. Verwendet wurden zwei Testsignale: Logatome sowie übliche sinnvolle Sätze. Alle Worte wurden von verschiedenen männlichen Sprechern gelesen, aufgenommen und während der Untersuchung über exakt positionierte Lautsprecher wiedergegeben, die vor der Testperson in gleicher Entfernung auf einer Kreislinie aufgestellt waren. Die Aufgabe der Testpersonen war es, das gehörte Logatom beziehungsweise den Satz aufzuschreiben, den sie von dem jeweiligen Referenzsprecher aus der ihnen bekannten Richtung wahrnahmen. Das Azimut des jeweiligen Referenzsprechers war meisten 0, ausgenommen einige Fälle, bei denen das Azimut 90 betrug. Die Lautstärke aller Testsignale war identisch. Die Resultate zeigen, dass die Sprachverständlichkeit mit dem Zuwachs der Störquellen etwa linear abnimmt; sie fällt auf ungefähr 50% bei 4 simultanen Störquellen ab. Ferner ergibt sich, dass der Fehler auch zunimmt, wenn sich die Entfernung zwischen der störenden und der Informationsquelle verringert. Der Test wurde in gleicher Versuchsanordnung in 3 akustisch unterschiedlichen Räumen wiederholt; dabei ergibt sich eine direkte Korrelation zwischen der objektiv gemessenen und der subjektiv ermittelten Verständlichkeit.

Jammernegg, H.

• A New Approach of Echo Cancellation Design in IP based Telephone Networks [DAGA 2003 (Aachen)]
  W. Brandstätter, B. Handl, H. Jammernegg, W. Müllner and P. Tschulik
[A]

Typische Implementierungen eines Echokompensators bestehen neben einem adaptiven Filter aus einem nichtlinearen Prozess (NLP), der das restliche Echo am Filterausgang dämpft. Die erreichbare Sprachqualität hängt in erster Linie von der Leistungsfähigkeit dieses Prozesses ab, da er insbesondere bei Gegensprechen für eine Reihe unerwünschter Effekte verantwortlich zeichnet: Beispielsweise kann er einzelne Silben im Nutzsignal (Sprachsignal vom nahen Ende) unterdrücken aber auch die Qualität der Übertragung des Hintergrundgeräusches maßgeblich beeinflussen. Der vorliegende Ansatz begrenzt daher den Einfluss des NLPs soweit wie möglich, indem man den Echokompensator mit der gerade benötigten Echodämpfung betreibt. Diese variable Steigung im Übergangsbereich der NLP Kennlinie berechnet sich aus der aktuellen Signallaufzeit und der vorhandenen Dämpfung im Echopfad, wobei man den entsprechenden Zusammenhang zwischen diesen beiden Größen der ITU-T Empfehlung G.131 (''Acceptable'' Kurve in Figure 1) entnimmt. Bei einer derartigen Auslegung empfindet höchstens ein Prozent der Teilnehmer auftretende Echos als störend. Die Ergebnisse eines auditiven Tests nach ITU-T Empfehlung P.831 dokumentieren das Verbesserungspotential des Ansatzes. Den Testpersonen wurden über entzerrte Kopfhörer Kunstkopfaufnahmen des fernen Endes eines Telefongespräches (männliche und weibliche Stimme am nahen und fernen Ende) vorgespielt. Anschließend erfolgte die Bewertung verschiedener Attribute, wobei vor allem Gegensprechphasen betrachtet wurden: Gesamtqualität der männlichen Stimme. Beeinträchtigung durch mögliche Echos der weiblichen Stimme. Pegelschwankungen in der männlichen Stimme. Ergänzend wurde auch die störende Wirkung eines Echos unter Einzelsprechbedingungen bewertet. Als Referenz diente bei diesen Hörtests eine Standard Implementierung eines Echokompensators, die anstelle der laufzeitgesteuerten Variante einen Center Clipper als NLP verwendet. Die Ergebnisse zeigen einen beachtlichen Qualitätsgewinn bei niedrigen Echolaufzeiten, da in diesem Fall der NLP mit sehr niedrigen Dämpfungen betrieben werden kann und die Beeinträchtigungen des Nutzsignals nur mehr unwesentlich auftreten.

Janardhanan, D.

• Wideband Speech Enhancement Using a Robust Noise Estimation [DAGA 2005 (München)]
  D. Janardhanan and U. Heute
[A]

The enhancement of single-microphone noisy wideband-speech signals is addressed.

Noise is an unavoidable obstacle in communication systems, especially in hands-free communication where the background noise level is high due to the distance of the speaker from the microphone. In such systems the inclusion of speech enhancement becomes mandatory, provided that it does not introduce any additional distortions to the speech and the background noise.

An important aspect in all speech enhancement schemes is the estimation of background noise. A good noise estimation combined with spectral subtraction plays a key role in obtaining a good subjective quality and the intelligibility of the enhanced speech.

Especially now, different issues in wideband-speech enhancement are addressed. A specific noise estimation method is considered, which already for telephone-band noisy speech shows degradation in performance when the background noise has a low-pass (LP) character (like e.g., in cars), this effect becomes stronger for wideband noisy speech and hence leads to stronger degradation of the enhanced speech. With a modified noise estimation method an improvement in performance is observed for both narrowband and wideband speech.

• Speech Enhancement Using a Modified Speech-Presence-Uncertainty Criterion [DAGA 2008 (Dresden)]
  D. Janardhanan, U. Heute and J. Schwarz
[A]

A speech signal has frequency components that extend even to 14kHz. Thus, in traditional telephone-band/narrowband speech (300-3400 Hz) a significant part of the speech spectrum is dropped. Wideband speech (50-7000 Hz), on the other hand, due to its extended bandwidth is superior in perceptual quality to narrowband speech. Inclusion of the speech spectrum in the lower range (50-300 Hz) improves speech naturalness and comfort, while the inclusion of the high-frequency range (3400-7000 Hz) enhances intelligibility, and speaker identification. These features offered by wideband speech make it an attractive candidate for future modern speech communication, as it is being gradually installed in some applications already.

Speech communication is generally plagued by the presence of background noise sources, particularly in open-air, factory, or especially car environments. Methods trying to reduce this noise by means of digital speech-processing techniques, termed speech enhancement, create artifacts. In the full paper a proposal for a speech enhancement method is given, which incorporates a modified speech-presence-uncertainty criterion. Emphasis is on disturbances in a driving-car interior. The proposed approach is able to better preserve the speech components for both wideband and narrowband speech.

Janicka, J.

• Strategies for Coupling Large-Eddy Simulations with Computational Aeroacoustics [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  F. Flemming, A. Sadiki and J. Janicka
[A]

To describe the noise generation in turbulent combustion systems, it is important to capture the fluctuating density which acts as a volume source of sound - the volume of the flame fluctuates with the reciprocal of the density. In the reactive case and for small Mach numbers, the main cause for the density fluctuations are fluctuations in the heat release by the chemical reactions in the flamefront. This heat release can be related to the acoustical pressure fluctuations. The main issue is then to get an accurate description of the fluctuating heat release. Following a conserved scalar approach, the latter can be expressed as a function of the mixture fraction.

While large-eddy simulations (LES) of the reactive flowfield enable a time dependent description of the heat release, acoustic approaches in the frame of computational aeroacoustics (CAA) determine the acoustical field. Here, methods like the acoustic perturbation equations (APE), the boundary element method (BEM) or the equivalent source method (ESM) utilize the time dependent heat release and its influence on the flowfield to predict the propagation of the noise into the far sound field. To combine the two fields - fluid dynamics/combustion and acoustics - with its individual approaches enables a detailed description of the combustion noise. For this purpose one needs to define common interfaces, on which the exchange of data is based. In this contribution the coupling strategies for the data supplied by means of the LES with the CAA approaches are addressed.

Janisch, D.

• Nichtlineare Modellierung der Ultraschall-Thermotherapie mit temperaturabhängigen Gewebeparametern [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  M. Liebler, S. Ginter, D. Janisch and R.E. Riedlinger
[A]

Bei der Ultraschall-Thermotherapie (USTT) wird eine thermische Zerst''orung von Tumorgewebe durch Einwirkung von hochintensivem fokussiertem Ultraschall (HIFU) angestrebt. Als Hilfsmittel bei der Therapieplanung kommen Simulationen zum Einsatz. In diesem Beitrag wird ein speziell f''ur die USTT entwickeltes Simulationsprogramm vorgestellt. Ein Vollwellenanalyse-Modell, basierend auf einem FDTD-Algorithmus, beschreibt die nichtlineare Ultraschallausbreitung bei HIFU. In dieses Modell ist eine f''ur Weichgewebe typische frequenzabh''angige D''ampfung integriert, sowie die M''oglichkeit der Ber''ucksichtigung temperaturabh''angiger Gewebeparameter. Die Berechnung der Temperaturverteilung erfolgt mit der Bio-Heat-Transfer-Equation nach Pennes. Simulationen werden mit einer f''ur die USTT typischen Anordnung (Fokusl''ange und Apertur: 8cm, Gewebeschichtung) durchgef''uhrt. Hierbei werden die Einfl''usse der variablen Parameter am Sender (z.B. Anfangsdruck, Frequenz) auf die absorbierte Ultraschalleistung im Gewebe untersucht. Die Ergebnisse verdeutlichen, da3 die im Gewebe induzierte W''armequelle und damit die Temperaturverteilung von den nichtlinearen Effekten bei Ausbreitung und Absorption des Ultraschalls gepr''agt wird. Au3erdem f''uhrt die starke Erw''armung auf ca. 90$^ circ$C durch die Temperaturabh''angigkeit der Gewebeparameter zu einer Selbstbeeinflussung der Therapie, mit einem dominanten Einflu3 des Absorptionskoeffizienten des Gewebes. Beide Effekte m''ussen somit bei einer T herapieplanung ber''ucksichtigt werden.

Janke, G.

• Bestimmung der Sprachübertragungsqualität unter Motorradhelmen [DAGA 2005 (München)]
  J. Rothhämel, G. Janke and O. Schimpf
[A]

Die Qualität der Kommunikation unter Motorradhelmen wird maßgeblich durch die strömungsmechanisch erzeugten Windgeräusche beeinträchtigt. Leise Helme, d.h. Helme mit niedrigen Windgeräuschen, führen zu einer besseren Wahrnehmung von Umweltsignalen und zu entspannterem und auf längere Sicht auch ermüdungsfreierem Fahren. Für eine gute bidirektionale elektroakustische Kommunikation ist ein leiser Helm nicht nur am Ohr sondern insbesondere am Mund notwendig. Denn während das Signal-/Rauschverhältnis am Ohr durch eine Regelung des Lautsprecher-Schalldruckpegels auch in einem lauten Helm konstant gehalten werden kann, ist dies beim Mundmikrofon so nicht möglich. Durch akustisch optimierte Helme ist eine Kommunikation bei Geschwindigkeiten bis über 200 km/h, in der Formel 1 sogar bis 320 km/h möglich. Die elektronische Filterung moderner Kommunikationsanlagen wird durch niedrige Störgeräusche positiv unterstützt. Zur Bestimmung der beiden akustischen Übertragungskanäle 'Lautsprecher - Ohr' und 'Mund - Mikrofon' werden verschiedene Helme im Akustikwindkanal getestet. Die Sprachübertragungsqualität wird mittels Speech Transmission Index (STIPA) bei unterschiedlichen Konfigurationen bestimmt.

• Turbulente An- und Umströmung von Motorradhelmen unter strömungsakustischen Aspekten [DAGA 2005 (München)]
  J. Rothhämel, G. Janke and O. Schimpf
[A]

Die Ursache von Strömungsgeräuschen ist generell die Verwirbelung strömender Luft. Turbulente Geschwindigkeitsfluktuationen erzeugen an überströmten Wänden lokale Wechseldruckgebiete geringer räumlicher Kohärenz, aber - für akustische Maßstäbe - enorm hoher Intensität. Mittels Laser-Doppler-Anemometrie wird das turbulente Strömungsfeld um den Motorradhelm herum vermessen. Die Strömungsturbulenz wird mit akustischen Messungen mittels Messmikrofon und Nasenkonus in der Strömung verglichen. Am Beispiel eines Motorrades mit höhenverstellbarem Windschild wird der Einfluss der Höhe dieser Scheibe auf das Strömungsgeräusch dargestellt.

Janott, C.

• Zum Einfluss der Sprachverständlichkeit auf kognitive Leistungen: Eine Studie mit Grundschulkindern [DAGA 2002 (Bochum)]
  M. Klatte, M. Meis, C. Janott, C. Hilge and A. Schick
[A]

Schulisches Lernen basiert massgeblich auf mündlicher Kommunikation. Schätzungen zufolge verbringen Kinder ca. 75 Prozent der Unterrichtszeit mit Zuhören. Gute Sprachverständlichkeit ist daher eine wesentliche Voraussetzung für erfolgreiches Lernen. Verschiedene Untersuchungen zeigen jedoch, dass diese Voraussetzung in Klassenräumen oft nicht gegeben ist. Anliegen der hier berichteten Studie war es, die Bedeutung einer guten Sprachverständlichkeit in Unterrichtsräumen für das schulische Lernen zu dokumentieren. Hierbei wurde von der Annahme ausgegangen, dass sich eine suboptimale Sprachverständlichkeit nicht nur in fehlerhafter Identifikation der gehörten Information, sondern vor allem auch in einer Erhöhung der Höranstrengung äußert: die Hörer benötigen mehr kognitive Kapazität, um die Sprache zu dekodieren. Hierdurch kommt es zu einer Verringerung der für das Behalten und die mentale Verarbeitung der Information verfügbaren Arbeitsgedächtnisressourcen und somit zu Leistungsbeeinträchtigungen bei komplexen Aufgaben. In der zu berichtenden Studie wurde der Einfluß der Sprachverständlichkeit auf die Leistung von Grundschulkindern beim Identifizieren, kurzzeitigen Behalten und Verarbeiten von gehörter Information geprüft. Die Sprachverständlichkeit wurde durch die Installation eines Soundfield-Systems in dem nach raumakustischen Kriterien eher ungünstigen Testklassenraum variiert. Die Ergebnisse der Studie zeigen die Bedeutung optimaler Hörbedingungen für Grundschulkinder.

• Zur Wirkung von aktiven und passiven raumakustischen Maßnahmen auf die Geräuschwahrnehmung und Lebensqualität von Schülern: Ergebnisse aus einer prospektiven Längsschnittstudie [DAGA 2003 (Aachen)]
  M. Meis, A. Uygun, C. Janott, C. Hemmer-Schanze, C. Hilge, J. Kahlert and A. Schick
[A]

Im Rahmen einer prospektiven Längsschnittstudie wurden in zwei Münchner Schulen bei sechs Klassenräumen (mittlere Nachhallzeit, vorher=0.86-1.11 sec.) drei unterschiedliche raumakustische Interventionsmaßnahmen (Mittlere Nachhallzeiten, nachher [Differenz] =0.32-0.57 durch die Akustikdecken, Bedingungen 1 und 3) durchgeführt: 1. Einbau von schallabsorbierenden Materialien, 2. Installation eines Soundfield-Systems und 3. die Kombination von beiden Maßnahmen. Es wurden insgesamt 124 Kinder (59 Mädchen) mittels psychometrisch geprüfter Inventare zur Umweltqualität und Akustik, zum Wohlbefinden und zur schulischen Leistungsfähigkeit befragt. Nach den raumakustischen Interventionen konnten signifikante Verbesserungen in allen drei feldexperimentellen Bedingungen besonders dann nachgewiesen werden, wenn die Fragen sich direkt auf die akustischen Veränderungen bezogen. Mögliche bildungspolitische Konsequenzen werden diskutiert.

Jans, W.

• Forschungsverbund Leiser Verkehr - Projekt FREQUENZ - Lärmarme Nachrüstmaßnahmen für existierende Flugzeuge [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  G. Saueressig, W. Dobrzynski, S. Guérin, S. Fröhlich, J. Jaeglé, W. Jans, B. Kiefner, I. Köhler, M. Kutner, U. Michel, M. Pott-Pollenske, H. Siller, A. Uhl, J. Wiedau and K. Haag
[A]

Unter dem Dach des Forschungsverbunds Leiser Verkehr wurde 2004 das Projekt FREQUENZ gestartet. Im Teilprojekt 3 werden kurz- und mittelfristig einsetzbare Lösungen zur Lärmreduzierung für bereits im Einsatz befindliche Flugzeuge entwickelt. Hierfür müssen einzelne Schallquellen im Überflug genau vermessen werden, um entsprechende lärmarme Modifikationen entwickeln zu können, die dann noch auf Flugtauglichkeit geprüft und zertifiziert werden müssen. Diese Arbeiten basieren auf den Untersuchungen in den vorgeschalteten Teilprojekten 1 und 2, in denen numerischen Methoden eingesetzt und durch Windkanalversuche verifiziert werden. Wirbelgeneratoren konnten erfolgreich an einem Lufthansa Airbus A319 eingesetzt werden, um zwei starke Töne zu eliminieren, die an der Flügelunterseite durch Tankdruckausgleichöffnungen hervorgerufen werden. Ton- und Breitbandschallquellen vom Triebwerk, Fahrwerk und den Hochauftriebssystemen werden ebenfalls analysiert. Weitere Untersuchungen widmen sich lärmarmen Landeverfahren für die Lufthansa Boeing MD11-F, für die Bewertungs- und Umsetzungskonzepte entwickelt werden. Darüber hinaus soll die Quelle eines vom Fahrwerk herrührenden Tons identifiziert und eine lärmarme Modifikation erarbeitet werden.

Jansen, M.

• Akustische Ringversuche zur Geräuschemissionsmessung an Windenergieanlagen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  D. Piorr, R. Hillen and M. Jansen
[A]

Im Herbst 2000 führte das Landesumweltamt NRW einen Ringversuch zur Geräuschemissionsmessung an Windenergieanlagen durch. Zur Teilnahme waren alle nach § 26 BImSchG für Geräuschmessungen bekanntgegebenen Messstellen eingeladen worden. Im ersten Teil des Ringversuchs war eine komplette Emissionsmessung an einer Windenergieanlage nach den Richtlinien der Fördergesellschaft für Windenergie (FGW) durchzuführen. Im zweiten Teil waren Tonbandaufzeichnungen der Geräusche unterschiedlicher Windenergieanlagen entsprechend den FGW-Richtlinien bezüglich der Einzeltonhaltigkeit zu analysieren. [Die FGW-Richtlinien konkretisieren die entsprechenden nationalen und internationalen Normen, um eine gute Reproduzierbar und Repräsentanz der Messergebnisse zu erreichen.] Über die Ergebnisse der Ringversuche wird berichtet.

Janssen, E.

• Reduction of compressor vibrations by means of an active tuned vibration absorber [DAGA 2008 (Dresden)]
  J. Bös, E. Janssen, M. Kauba and D. Mayer
[A]

Within the framework of the European Integrated Project InMAR (Intelligent Materials for Active noise Reduction) active vibration control and active structural acoustic control approaches are applied to an HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning) unit used to air-condition the driver's cab of a tram. Measurements previously performed by the manufacturer of the unit indicated that annoying tonal noise in the 50 Hz and 100 Hz 1/3 octave bands inside the driver's cab is mainly caused by the vibration of the compressor mounted in the HVAC unit on the roof of the tram. Therefore, active tuned vibration absorbers were designed that reduce the vibrations caused by the compressor. These vibration absorbers consist of two discrete masses attached to the ends of two cantilevered beams and are tuned to 50 Hz. This fundamental frequency can be varied within a certain range by an acceleration feedback control system using the acceleration of the discrete masses as input, thus virtually adapting the mass of the absorber. In addition, the acceleration at the mounting point can be used as the input to an adaptive digital control system such that the absorber behaves as a vibration compensator at higher frequencies.

Janssens, K.

• The integration of Sound Quality Equivalent models in a real-time Virtual Car Sound environment [DAGA 2003 (Aachen)]
  K. Janssens, P. van de Ponseele and M. Adams
[A]

The use of NVH engineering tools in automotive development is well accepted, but their application is mainly restricted to the refinement and troubleshooting of physical prototypes. In order to accelerate and improve the overall development process, the current approach needs to modify from ''Test, Analyze and Fix'' to a systematic ''Design Right First Time''. In this context, our research activities have been directed to the development of hybrid engineering methods: one where experimental test data from existing components are re-used and combined with virtual models of newer components within the sub-assembly. Experimental and numerical modeling techniques are available for acoustics and noise & vibration prediction. But still missing are tools that allow relating the structural models and design modifications with sound perception. Sound-quality-accurate sound synthesis tools are needed to evaluate sound quality of pre-production vehicles since the human factor will remain hard to catch for the validation of the perception of acoustic comfort. In this paper, the use of Sound Quality Equivalent Models in an interactive, real-time Virtual Car Sound environment is discussed. A sound synthesis concept is presented where the total sound of a vehicle is split in a number of components (e.g. engine, road/tire, wind). Sound Quality Equivalent Models have been developed to describe their sound characteristics. The models consist of networks of single- and multi-reference transfer paths, operational loads and airborne sound sources and allow evaluating the impact of changes to structural components on the in-vehicle sound quality. The models are integrated in an interactive, real-time Virtual Car Sound environment that synthesizes in-vehicle sound with equal sound quality perception.

• Transfer Path Analysis in the Critical Path of Vehicle Refinement
  S. Dom, H. van der Auweraer, P. Mas, A. Vecchio, K. Janssens and P. van de Ponseele
[A]

Transfer Path Analysis has now been used in automotive engine and road noise applications for more than 15 years. Many cases are documented and the impression may rise that TPA has become a commodity tool in the vehicle troubleshooting and refinement process. However, a closer look at the purpose and results of these studies reveals that this is not the case and that TPA remains an expert tool with a number of critical issues that impede a more widespread use. These issues basically relate to the following interrelated challenges: - How to improve the efficiency of the TPA process, to make it more attractive to applications in the critical path of the vehicle refinement? - What are the key accuracy bottlenecks (and resulting performance limits), and how can these be addressed without compromising the efficiency? Several procedures are used today based on different assumptions regarding loads, invariant parameters and impact of non-measured system behaviour. A critical review will illustrate the merits and limits of the main procedures in the light of usefullness to solve problems. These challenges should however not keep us from further investigating the expansion of the scope of TPA from an experimental troubleshooting tool for stationary noise problems to new application domains. Examples are in the analysis of transient noise and vibration problems, the use of time-domain TPA in relation to sound replay and synthesis, the extension of TPA to CAE and hybrid models etc. A number of these potential ''next steps'' will be outlined and illustrated.

• On-line Roughness Analysis in a Virtual Car Sound Synthesis Environment
  O. Flores Santiago, K. Janssens, H. van der Auweraer, P. van de Ponseele and S. Ahrens
[A]

One of the goals of NVH engineers in automotive industry is to design vehicles with a pleasing interior sound quality. Roughness is known as one of the most important sound quality features. The auditory perception of roughness is determined by temporal fluctuations in the envelope of the sound. It is well known that amplitude modulations related to adjacent engine harmonics contribute to the roughness of a vehicle sound.

In recent research, a new order-based roughness algorithm was developed and integrated in a real-time Virtual Car Sound (VCS) synthesis environment with virtual modification capabilities. This roughness algorithm reconstructs the sound envelope per critical band in an analytical way from the order amplitudes, phases and frequencies. The most time-demanding operations (e.g. critical band filtering, Hilbert transform,...) of the classical roughness models are not longer needed, which makes the algorithm extremely fast and applicable in real-time. Another very interesting element is the link which is established between the roughness and the deterministic order components of the sound.

The integration of this algorithm in an on-line sound synthesis environment is absolutely unique. The capability to modify order components and get an immediate feedback of their impact on roughness helps sound engineers to design a vehicle sound with improved sound quality.

The presented work consists of two parts. The first part explains the new roughness algorithm and compares its calculation results with those of the classical approach. The second part demonstrates its on-line capabilities in VCS and shows its unique value to target sound design.

Jantzen, A.

• Numerische Untersuchungen zur Entstehung und Ausbreitung von Schall in einer Kreiselpumpe [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  A. Schulze, O. von Estorff, A. Jantzen and R. Schilling
[A]

Die Geräuschentstehung beim Betrieb von Kreiselpumpen ist sehr komplex und bis heute noch nicht hinreichend bekannt. Basierend auf den Strömungsvorgängen im Inneren der Pumpe erfolgt die Ausbreitung und Abstrahlung des Schalls sowohl durch die Pumpe selbst als auch durch das Fördermedium und die sich anschließenden Rohrleitungen.

Im Rahmen eines gemeinsamen Projektes der TU München und der TU Hamburg-Harburg wurden Möglichkeiten zur Modellierung des strömungsinduzierten Lärms mit Hilfe einer gekoppelten Berechnung aus inkompressibler Strömungslösung und akustischer Analogie untersucht.

In dem gegenwärtigen Beitrag werden erste Ergebnisse der numerischen Simulation von Schallentstehung und -ausbreitung in einer Kreiselpumpe vorgestellt. Aufbauend auf den Ergebnissen einer dreidimensionalen inkompressiblen Strömungssimulation, die mit der Software NS3D der TU München erfolgte, werden zunächst die akustischen Quellterme im Pumpeninneren ermittelt. Anschließend wird mit Hilfe der Boundary-Elemente-Methode (BEM) die Schallausbreitung im Fluid basierend auf der aeroakustischen Analogie nach Lighthill modelliert. Die Ergebnisse aus der gekoppelten Simulation werden mit Messergebnissen verglichen und die Möglichkeiten und Grenzen dieses Vorgehens diskutiert.

Jaouen, L.

• Multiple scattering of acoustic waves in porous absorbing materials [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  A. Duclos, V. Tournat, V. Pagneux, D. Lafarge and L. Jaouen
[A]

Multiple scattering of acoustic waves in porous absorbing media is studied theoretically and experimentally. Porous media like air-saturated polymer foams with open cells, have a non-trivial frequency-dependent absorption that arises due to viscous and thermal effects at the scale of the rigid frame microstructure. In order to produce multiple scattering at ultrasonic frequencies, mesoscale scatterers are introduced in the porous medium host. The effective wavenumber of such a multi-scale medium should take into account the peculiar absorption at the micro-scale and the multiple scattering at the meso-scale to describe precisely the propagation of a coherent acoustic wave. For this purpose, an equivalent fluid model, derived from an homogenization method, is used to model the acoustic propagation in the host porous medium itself. Then, at the meso-scale, the scattering by the inclusions is described with a multiple scattering approximation (independent scattering approximation), allowing to obtain the total effective wavenumber of the porous medium. After some validating results on the multiple scattering by an array of rigid cylinders in air, experiments on the multiple scattering by rigid cylinders embedded in a porous medium are presented and compared to the developed multi-scale approach. For the host medium itself, the same multiscale approach provides a convenient mean to account for scattering effects not described by the equivalent fluid model.

Jax, P.

• Artificial Bandwidth Extension of Speech Signals [DAGA 2003 (Aachen)]
  P. Jax
[A]

In today's digital telephone networks the acoustic bandwidth of speech signals is still limited to the range of about 300 Hz to 3.4 kHz due to the evolution from analogue transmission systems. This is the reason for the limited quality and intelligibility of ''telephone speech''. The objective of this contribution is the artificial bandwidth extension of speech signals. The aim is to improve the speech quality at the receiving point without transmitting any additional side information about the original wideband speech signal across the telephone link. The concept of artificial bandwidth extension is based on a linear source-filter model of the speech production process. For short quasi-stationary segments of the narrowband speech signal, the parameters of the (wideband) model are estimated. These parameters are subsequently utilized to estimate the missing components of the speech signal. In our approach the relationship between the parameters of the source-filter model and the properties of the narrowband speech is described by a Hidden Markov Model (HMM). The parameter estimation is based on a statistical approach which takes different features of the bandlimited speech into account. The narrowband input signal is classified into a limited number of typical speech sounds for which the wideband spectral envelope is estimated using the pre-trained HMM. By this technique a wideband counterpart of the narrowband input speech signal is produced, comprising frequency components up to 7 kHz. In comparison to the narrowband input speech, the enhanced speech exhibits a significantly improved quality without objectionable artifacts.

• Speech Quality Assessement for Wideband Systems [DAGA 2005 (München)]
  H.W. Gierlich, S. Völl, P. Jax and F. Kettler
[A]

The integration of wideband communication for future telecommunication systems is of critical importance. Without wideband communication Voice over IP-configurations and future wireless systems might not be able to differentiate from traditional speech services. Besides the use of speech codecs already standardized (AMR-WB, ITU-T G.722) bandwidth extension procedures maybe introduced in order to ''virtually'' increase the perceived bandwidth of the signal. Wideband systems will introduce specific distortions and artifacts which mainly may influence the one way listening speech quality. Furthermore, echo disturbances and background noise are transmitted over the wideband channel. Speech quality determination is more complex than in narrow band systems and needs to consider the different perception of the communication transmitted over the wideband channel. Objective measurements are currently investigated in order to provide appropriate analysis tools for wideband scenarios accordingly. The contribution will discuss new testing procedures and analysis methods with focus on the transmission quality of background noise.

Jebasinski, R.

• Aktive Abgas-Schalldämpfer für PKW - Chancen und Risiken [DAGA 2005 (München)]
  J. Krüger, F. Castor and R. Jebasinski
[A]

Die Firma Eberspächer beschäftigt sich seit über 10 Jahren aktiv mit der Umsetzung des bekannten Prinzips der 'Wellenauslöschung durch Antischall' bei Abgasanlagen. Die grundsätzliche technische Machbarkeit eines solchen Schalldämpfers im Labormaßstab und unter idealisierten Randbedingungen konnte bereits Anfang der 90-er Jahre nachgewiesen werden. In der darauf folgenden Zeit herrschte im Markt eine erhebliche Euphorie. Die nötige Entwicklungsarbeit an diversen praktischen Details, ohne deren Lösung ein dauerhafter Betrieb an einer realen Abgasanlage unmöglich ist, wurden jedoch häufig unterschätzt. Dazu gehören zweifelsohne der enorme Schalldruckpegel und die hohe Abgastemperatur sowie deren Änderungen während des Betriebes. Hinzu kam sicher auch, daß die Soft- und Hardware trotz des viel beschworenen Fortschrittes gerade auf diesem Gebiet noch keinen wettbewerbsfähigen Stand erreicht hatten, so daß einige hochgesteckte Erwartungen nicht erfüllt werden konnten. Unabhängig von diesem Auf- und Ab wurden die beschriebenen Themen bei Eberspächer, im Verbund mit kompetenten Partnern, kontinuierlich weiter bearbeitet. Im Jahr 2003 wurde ein neues Demonstrationsfahrzeug aufgebaut. Im Vortrag soll auf die erzielten Ergebnisse und die möglichen Anwendungsfelder eingegangen werden. Andererseits soll nicht verschwiegen bleiben, daß sich während der Entwicklung Probleme und Risiken zeigten, die es zu lösen gilt, wenn eine wirtschaftliche Serieneinführung gelingen soll.

Jekosch, U.

• Sprachqualitätsbeurteilung im Anwendungszusammenhang [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  U. Jekosch
[A]

Kommunikationstechnologien dienen dazu, den Handlungsbereich des Benutzers faktisch zu erweitern. Wesentliche Grundfunktionen zur technisch gestützten Sprachkommunikation bie-ten u.a. Sprachsynthese-, Spracherkennungs- und Sprachübertragungssysteme. Diese Kompo-nenten sind heute teilweise so weit entwickelt, daß sie in komplexere Kommunikationssysteme eingebunden werden. Der Entwickler solcher Kommunikationssysteme hat das Ziel, hochqualitative Einheiten zu ge-stalten, die einen Beitrag von gesellschaftlichem Nutzen liefern. Um dieses Ziel zu erreichen, muß sein Blick auf Qualitätselemete und -merkmale gerichtet sein, die mit der erwarteten Sy-stemleistung im zielgerechten Gebrauch zusammenhängen. Er muß einerseits bereits im Pla-nungsstadium denkbare Bedarfsansprüche des Benutzers vorausahnen, er muß aber andererseits auch die Eignung verfügbarer Systemkomponenten beurteilen und zugleich abschätzen, welche richtungsweisenden Änderungen möglicherweise durch den sich gleichzeitig ereignenden wis-senschaftlich-technologischen Fortschritt erforderlich werden. Planung und Spezifikation, aber auch Einführung und Wartung von Kommunikationstechnolo-gien sind folglich untrennbar mit Bedürfnissen, Erwartungshaltungen und Forderungen der an-visierten Benutzergruppe verbunden. Denn die Frage, ob einem System Qualität zugeschrieben wird, ob eine Technologie auf Akzeptanz oder auf Ablehnung stößt, entscheidet letztendlich al-lein der an ihrer Anwendung Interessierte. Es ist die Aufgabe des Systementwicklers, im projektierten Gestaltungsprozeß von Systemein-heiten Qualitätselemente zu benennen, die in ihrer Gesamtheit Bedarfsgerechtigkeit gewährlei-sten. Dabei versucht er zu verhindern, daß sich der gezielte Planungs- und Gestaltungsvorgang hinter einer Fassade von Eventualitäten und vagen Erwartungen verliert. Er will seine Mittel ra-tional begründbar einsetzen, er will bewußt gestalten, er will Probleme, Ansprüche und Vorga-ben an zukünftige, d.h. zu gestaltende Einheiten frühestmöglich benennen und berücksichtigen. Das setzt die Verfügbarkeit von Wissen und Methoden zur Ermittlung dieser Information vor-aus: Je besser die Operationalisierung gelingt, desto größer die Wahrscheinlichkeit, daß Be-darfsgerechtigkeit erzielt wird. In diesem Beitrag werden Koordinaten benannt, die zur Beschreibung von Zuständen und Vorgängen bei der Qualitätsgestaltung und -messung von Sprachtechnologien dienen.

• Sprachqualitätsmessungen und Semiotik : ein interdisziplinärer Brückenschlag [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  U. Jekosch
[A]

Im Bereich der auditiven Sprachqualitätsmessungen gibt es recht vielfältige Studien zu speziellen Aspekten von Sprachqualität. Viele bleiben jedoch lediglich isolierte Elementarereignisse, weil ihr Stellenwert im Wissensgebiet ''Sprachqualitätsmessung'' nicht bestimmbar ist, weil kein umfassendes Konzept zur Sprachqualitätsmessung vorliegt und weil keine entsprechende Struktur vorhanden ist, in die Messergebnisse einordbar sind. In diesem Kapitel wird ein solches Strukturkonzept zur Sprachqualitätsmessung vorgestellt. Dieses Strukturkonzept wird als ein Netzwerk von Relationen verstanden. Einzelne Komponenten sind so beschaffen und angeordnet, dass jede Veränderung einer von ihnen eine Veränderung der Sprachqualität nach sich ziehen kann. Es werden also die wichtigsten Koordinaten und ihre gegenseitigen Abhängigkeiten benannt, die zur Beschreibung von Zuständen und Vorgängen bei der Sprachqualitätsmessung maßgeblich sind.

• Projektionsmodell zu Sprachqualitätsmessungen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  U. Jekosch
[A]

Im Bereich der auditiven Sprachqualitätsmessungen gibt es recht vielfältige Studien zu speziellen Aspekten von Sprachqualität. Viele bleiben jedoch lediglich isolierte Elementarereignisse, weil ihr Stellenwert im Wissensgebiet ''Sprachqualitätsmessung'' nicht bestimmbar ist. Es liegt kein umfassendes Konzept zur Sprachqualitätsmessung vor und es sind keine Strukturen vorhanden, in die Messergebnisse einordbar sind. Im Folgenden werden Sprachqualitätsmessverfahren systemisch betrachtet. Das resultierende Strukturkonzept wird als ein Netzwerk von Relationen verstanden. Einzelne Komponenten sind so beschaffen und angeordnet, dass jede Veränderung einer von ihnen eine Veränderung der ermittelten Sprachqualität nach sich ziehen kann. Es werden also die wichtigsten Koordinaten und deren gegenseitige Abhängigkeiten benannt, die zur Beschreibung von Zuständen und Vorgängen bei jeder Sprachqualitätsmessung maßgeblich sind.

• Ear-catching features of speech [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  U. Jekosch
[A]

In modern speech communication systems such as mobile phones or VoIP, time-variant distortions can be perceived quite often. For system design it is essentially important to know which distortions are acceptable and which ones will not be tolerated by the user in the end. As a matter of fact, two different perspectives can be taken to capture listener reactions: one focuses on invariance and the other on variation. What invariance is concerned, the question is why individual perceptual behaviour with regard to objects of perception and resulting quality judgements is comparable even accross a huge number of subjects; with regard to variability research goes into the question of why subjects do not react and judge differently although signal characteristics of perceived speech vary significantly. As a matter of fact, speech perception is a process of selection, organization, coordination and structuring. These processes are ruled to a certain degree. Human beings have so-called 'schemas' at their disposal perceptual processes are based on. When investigating schemas more analytically, one very soon comes across the theory of 'Gestalt' perception. In this paper ear-catching features of speech sounds will be discussed. The perspective taken is the one of ruling schemas in the context of the following questions: How does the human listener manage to select certain characteristic features of the auditory event and take them as information carrying units? What are invariant types of behaviour as opposed to individual or spontaneous ones? What is the role of the context? What are basic signal characteristics which stimulate a specific type of behaviour?

• The influence of non-stationary vibrations on the quality of non-stationary product sounds [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M.E. Altinsoy and U. Jekosch
[A]

Mechanical vibrations of different products generate usually noise and additionally tactile information. In most cases, these auditory and tactile information are non-stationary signals. In the present study, a psychophysical experiment was conducted to investigate the influence of non-stationary vibrations on the quality of non-stationary product sounds. In this experiment, non-stationary drill noise and vibrations were presented to the subjects via headphones and through a force-feedback mouse simultaneously. The influence of non-stationary vibrations on the quality of non-stationary product sounds will be discussed on the basis of the results of the psychophysical experiment.

• Wizard-of-Oz tests for a dialog system in smart homes [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  J. Krebber, S. Möller, R. Pegam, U. Jekosch, M. Melichar and M. Rajman
[A]

Within the scope of the European IST-project INSPIRE (INfotainment management with SPeech Interaction via REmote microphones and telephone interfaces) a speech-dialog system for accessing different kinds of home appliances (TV, VCR, lamps, blinds etc.) is currently developed. The purpose of the system is to provide an intelligent and uniform user interface. The interface is capable of supporting the user by controlling different complex devices and increasing the acceptance and quality of the services. The system is controlled via microphone arrays for home use or by telephone or internet access for remote use. The Wizard of Oz (WoZ) replaces the automatic speech recognition and allows to set different error rates. More over it allows to test different metaphors. The presentation will focus on the architecture of the WoZ tool and the way how it was used to test the quality of the dialog system and the overall quality.

• Einige Grundüberlegungen zur Qualität von Geräuschen [DAGA 2005 (München)]
  U. Jekosch and J. Blauert
[A]

In diesem Beitrag werden systemische Grundüberlegungen zur Geräuschqualität erläutert. Dies erscheint insofern sinnvoll, als Geräusch-Qualität ein mentales Konstrukt darstellt, welches häufig unzureichend definiert wird. Entsprechend wird der Begriff der Geräuschqualität auch von Experten mehrdeutig verwendet. Dieser Beitrag soll deshalb u.a. zur Terminologie-Vereinheitlichung beitragen. Wir bemühen uns dabei, die unterschiedlichen Aspekte von Geräuschqualität in einer konzertierten Weise zu betrachten, derart, dass erkennbar wird, dass der Vorgang der Qualitätsbildung unabhängig von der speziellen Anwendung nach einem einheitlichen Schema abläuft. Dabei hoffen wir, dass diese Betrachtungsweise bei der Modellierung von Qualitätsbildungs-Prozessen nützlich sein kann.

• Benutzererwartungen im Zusammenhang mit dem Sprachdialogsystem INSPIRE [DAGA 2005 (München)]
  R. Pegam, J. Krebber and U. Jekosch
[A]

Mit dem INSPIRE System lassen sich verschiedene Geräte im Wohnbereich über gesprochene Sprache steuern. Experimente mit naiven Versuchspersonen zeigten allerdings, dass Nutzer sich während der Interaktion mit dem System stellenweise in ihren Erwartungen dem Dialogverlauf gegenüber enttäuscht sahen. Situationen, die regelmäßig auftraten, wurden im Anschluss an die Experimente vor dem Hintergrund von Beobachtungen und Befragungen, die während der Experimente stattfanden, untersucht. Der Vortrag zeigt die Probleme exemplarisch auf und enthält Ideen für mögliche Verbesserungen am Dialogmanagement des Systems.

• Wie beurteilen Hörgeschädigte die Übertragungsqualität von Telefonsprache? [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  J. Krebber, R. Drullman, K. Eneman, R. Huber, U. Jekosch, H. Luts and R. Martin
[A]

Moderne Telekommunikationssysteme sind nahezu ausnahmslos auf normal hörende Benutzer ausgerichtet. Bekanntermaßen haben aber hörgeschädigte Personen sehr häufig Probleme, über Telekommunikationssysteme übertragene Sprache zu verstehen und kommunikativ zu reagieren. Folglich vermindern solche Verstehbarkeits- und Kommunikationseinbußen die Nutzbarkeit von Telekommunikationssystemen für die Gruppe von hörgeschädigten Kunden in erheblicher Weise. Ein wesentlicher Grund für dieses Manko ist nicht etwa eine unzulängliche technische Optimierungsmöglichkeit von Sprachübertragungssystemen für Hörgeschädigte, sondern eher die Tatsache, dass es an einer verlässlichen Datengrundlage dazu fehlt. Es gilt zu ermitteln, wie sich die wahrgenommene Sprachübertragungsqualität verschiedener Telekommunikationssysteme und -netze in Anhängigkeit von unterschiedlichen hörgeschädigten Benutzergruppen ändert. Dazu werden umfangreiche Untersuchungen mit hörgeschädigten Versuchspersonen durchgeführt, wobei das zu übertragende Sprechmaterial mittels eines Sprachübertragungssimulators generiert wird. Die beschriebenen Untersuchungen sind Teil des EU-Projekts HEARCOM, dessen erste Ergebnisse vorgestellt werden.

• Kommunikationsakustik in Forschung und Lehre an der TU Dresden [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  U. Jekosch
[A]

Kommunikationsakustik ist der Forschungs- und Entwicklungsbereich der Akustik, der sich mit modernen Informations- und Kommunikationssystemen beschäftigt. Ein wesentlicher Schwerpunkt in Lehre und Forschung ist die Erstellung von Erwartungsprofilen auditiver Ereignisse als Funktion multimodaler Wahrnehmung während der Systembenutzung. Sie sind Referenz für die Erstellung akustischer Systemprofile, welche dann in die Produktspezifikation eingehen. Diese Profile werden weiterhin dazu benutzt, kommunikative Verhaltensreaktionen auf akustisch-auditive Ereignisse zu systematisieren. Ein Hauptkriterium für diese Systematisierung ist der Vorgang der Bedeutungszuweisung beim Gebrauch von Informations- und Kommunikationssystemen. Dieses Wissen ist grundlegend für die Modellierung kommunikationsakustischen Hörerverhaltens etwa zur Unterstützung von Systementwürfen, zur Spezifikation von instrumentellen Messverfahren und / oder für das Akustik-Design. In diesem Beitrag wird Kommunikationsakustik als Lehrgebiet an der TU Dresden vorgestellt.

• Einführung
  U. Jekosch
[A]

Einführung zum Vorkolloquium ''Gestaltung virtueller Realitäten zur akustischen Kommunikation''

Jenderka, K.-V.

• Quantitative scanning acoustic microscopy: Methods and applications in medicine [DAGA 2002 (Bochum)]
  K. Raum, J. Brandt, S. Gudziol, A. Klemenz, L. Smitmans, C. Schwinger and K.-V. Jenderka
[A]

Pulse-echo scanning acoustic microscopy (SAM) is referred to systems, were very high frequency acoustic waves are focused on a material and images are generated from the reflected signals. Two systems will be described: The first one works in the frequency range up to 250 MHz and is used for time-resolved analysis of acoustic impedance, longitudinal and shear wave velocities and frequency dependent attenuation. The second microscope covers the frequency range from 100 MHz up to 2 GHz and is used for very high resolution topography and acoustic impedance mapping. For each system special data acquisition and analysis algorithms were developed. The capabilities and limitations will be demonstrated by a number of different applications. Results show: the anisotropy, age and gender dependence of the acoustic impedance in human cortical bone; the correlation between the microscopic acoustic impedance and the Young's modulus (obtained with nanoindentation) in bone; pathological changes in human auditory ossicles observed by mesoscopic and microscopic impedance mapping; microscopic 3D reconstruction of the topography and impedance of alginate spheres; the determination of elastic constants from acoustic quantities at a mesoscopic scale.

• Ultraschallgewebecharakterisierung - Methoden zur system- und operatorunabhängigen Bestimmung quantitativer Parameter [DAGA 2003 (Aachen)]
  K.-V. Jenderka, S. Brand, L. Köthe, M. Zacharias and H. Heynemann
[A]

Biologisches Gewebe stellt sich in der Sonographie als eine Kombination aus zufällig und quasi regelmäßig angeordneten akustischen Streuern dar. Neben der Beurteilung der Morphologie sind die Änderungen der akustischen Eigenschaften des Gewebes durch pathologische Veränderungen des Gewebezustandes Grundlage der sonographischen Diagnostik. In vielen Fällen kann die Verschiebung der akustischen Eigenschaften nicht oder nur sehr schwer im konventionellen B-Bild visualisiert werden. Durch Ausnutzung der im B-Bild nicht verfügbaren frequenzabhängigen Signalkomponenten, können zusätzliche Informationen zur Unterstützung der Diagnostik extrahiert werden. Voraussetzung ist in jedem Fall der Zugang zu den hochfrequenten Ultraschallechosignalen einschließlich der exakten Charakteristik der laufzeitabhängigen Verstärkung und die Korrektur der Schallfeldcharakteristik. Unter den genannten Bedingungen sind mit Einschränkungen auch Roh-Daten zur Parameterschätzung geeignet. Anhand von Phantommessungen sowie in vitro und in vivo Untersuchungen werden die Methoden zur Korrektur von Systemeigenschaften und zur Bestimmung der quantitativen Gewebeparameter gezeigt. Aufgrund der hohen Empfindlichkeit gegenüber Störungen in der Schallfeldgeometrie und der notwenigen Bandbreite (Frequenzen größer 7 MHz) sind in naher Zukunft klinische Anwendungen vor allem an sonographisch gut zugänglichen Organen wie Hoden, Prostata (TRUS), Schilddrüse und Parotis, sowie bei intraoperativen Applikationen und für in vitro Experimente zu erwarten.

• Untersuchung der räumlichen Verteilung von Schallfeldparametern in Ultraschall-Reinigungsbädern unter dem Einfluss von Kavitation [DAGA 2005 (München)]
  K.-V. Jenderka and C. Koch
[A]

Ultraschallreinigungsbäder aller Größen - passend für mikromechanische Bauteile bis hin zu großvolumigen Maschinenteilen - finden breiten Einsatz in Labor und Industrie. Trotz der weiten Verbreitung existieren bisher keine allgemein anerkannten Prinzipien und objektive Kriterien für die Wahl der Betriebsparameter. Die Optimierung der Einstellungen im Anwendungsfall erfolgt empirisch und oft sind optimale Ausbeute und Reproduzierbarkeit nicht gewährleistet.

Als eine Möglichkeit der objektiven Prozessbeschreibung bietet sich die Charakterisierung des Schallfeldes im Reinigungsbad an, das die Ursache der Kavitationsprozesse darstellt. Eine solche Schallfeldmessung ist im betrachteten Frequenzbereich jedoch mit vielen Schwierigkeiten verbunden, da die meisten Sensoren sehr groß sind und das Schallfeld stören, ungenügende Genauigkeit aufweisen oder von den Kavitationsblasen zerstört werden.

Vorgestellt werden Messsysteme auf der Basis optischer Faserenden und piezoelektrischer Hydrophone, die den gestellten Genauigkeitsanforderungen gerecht werden und ausreichend widerstandsfähig gegenüber Ultraschallfeldern hoher Leistung und Kavitation sind. In vergleichenden Experimenten wurden in verschiedenen Reinigungsbädern Schallfeldparameter wie positiver und negativer Spitzendruck, die Amplitude von Grund- und Oberwellen sowie Subharmonischen, die mittlere Energiedichte und die spektrale Dichte in verschiedenen Frequenzbereichen ortsabhängig bestimmt. Die Übertragungseigenschaften der eingesetzten Messsysteme wurden im relevanten Frequenzbereich von 20 bis 200 kHz durch Referenzmessung unter angenäherten Freifeldbedingungen kalibriert.

Es zeigten sich deutliche Unterschiede in der Schallfeldstruktur und den spektralen Schallfeldeigenschaften zwischen verschiedene Bauformen, Wandleranordnungen und - anregungen. Die Ergebnisse werden in Hinsicht auf eine Optimierung der Reinigungswirkung diskutiert.

• Vergleich zwischen spektralen Schallfeldparametern und der Erosionswirkung in kavitierenden Feldern [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  K.-V. Jenderka and C. Koch
[A]

Der Leistungsultraschall ist heute aus den vielfältigen Anwendungen zur Reinigung der unterschiedlichsten Bauteile nicht mehr wegzudenken. Trotz des ständig wachsenden Einsatzes ist der Nutzer auf eine empirische Einstellung und Optimierung der Betriebsparameter angewiesen, da keine allgemeingültigen Kriterien zur Beschreibung der Prozesse existieren. Die messtechnische Erfassung des Schallfeldes als Ursache der Kavitationsvorgänge und damit der gewünschten Wirkung bietet die Möglichkeit zur Beschreibung der ablaufenden Prozesse. Die Problematik besteht dabei in der Wahl geeigneter Sensoren, die einerseits den Kavitationsvorgängen widerstehen können und andererseits klein genug sind um das Schallfeld nicht zu stören. Dabei sollte die Bandbreite so ausgelegt sein, dass sowohl Fundamentalfrequenz und Kavitationsrauschen erfasst werden können. Mit Hilfe von optischen Sensoren und piezoelektrischen Hydrophonen wurde die räumliche Verteilung spektraler Schallfeldparameter in Ultraschallreinigungsbädern unter verschiedenen Versuchbedingungen gemessen. Zum Vergleich mit der Erosionswirkung war ein Verfahren zur quantitativen Erfassung notwendig. Dazu wurde eine klassische Methode, beruhend auf der Perforation von Aluminiumfolie, wesentlich erweitert. Mit Hilfe von Bildverarbeitungstechniken werden Perforationen und Einbuchtungen detektiert und als räumliche Dichterverteilung der Erosionswirkung quantifiziert. Damit ist es möglich Schallfeldparameter wie positiver und negativer Spitzendruck, die Amplitude von Grund- und Oberwellen, Sub- und Ultraharmonischen sowie die Rauschenergie in verschiedenen Frequenzbändern mit der Erosionswirkung in korrespondierenden Ebenen zu korrelieren. Im Ergebnis konnten charakteristische Schallfeldstrukturen unter verschiedenen Bedingungen reproduzierbar nachgewiesen werden. Die Ergebnisse werden in Hinsicht der Eignung einzelner Parameter für die Beschreibung der Reinigungswirkung diskutiert.

• Lokale Konzentration von akustischen Kavitationsanzeigern in technischen Ultraschallfeldern [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  C. Koch, P. Pätzold and K.-V. Jenderka
[A]

Bei der quantitativen Analyse von technischen Ultraschallprozessen z. B. für die Reinigung oder Sonochemie spielen Schallfeldmessungen und die Bestimmung spektraler Parameter wie Subharmonische und Kavitationsrauschen eine wesentliche Rolle. Bei der räumlich aufgelösten Untersuchung von Feldern in Reinigungsbädern zeigte sich eine extrem starke Lokalisierung aller Parameter, die sich z. B. in einer detailreichen Wiedergabe von Stehwellenstrukturen bei Harmonischen oder breitbandigem Rauschen zeigte. Die daraus resultierende - unerwartete - Schlussfolgerung, dass dann akustische Kavitationsparameter sehr stark lokalisiert sind und eine einfache Schallfeldmessung sehr aussagekräftig über die räumliche Verteilung der Kavitationsaktivität ist, wurde genauer untersucht. Dazu wurden zwei vollkommen baugleiche, sehr robuste Hydrophone hergestellt und kalibriert, die im Schallfeld verschiedener Hochleistungswandler genau gegenüber positioniert wurden. Ein Oszilloskop detektierte danach die zeitlichen Verläufe der beiden Hydrophonsignale in Abhängigkeit vom Abstand der Hydrophone zueinander. Unter Auswertung der Kreuzspektren wurde die Kohärenz als Maß für die Korrelation der gemessenen Signale bestimmt. Es zeigte sich, dass die Korrelation sehr stark und schnell mit zunehmendem Abstand abfiel.

Damit konnte gezeigt werden, dass Schallfeldgrößen in kavitierenden Feldern räumlich sehr begrenzt sind. Hydrophonmessungen liefern korrekte Ergebnisse und können ohne weitere Hilfsmittel zur Einschätzung der lokalen Kavitationsaktivität eingesetzt werden.

• Messung von Schallfeldern in kavitierenden Medien [DAGA 2008 (Dresden)]
  C. Koch, K.-V. Jenderka and C. Kling
[A]

Kavitation wird in vielen technischen und medizinischen Bereichen zu den verschiedensten Zwecken - von Reinigung über Emulgierung bis hin zu gesteuerter Gewebeerwärmung - eingesetzt. Trotz der sehr erfolgreichen Nutzung bereitet die quantitative Beschreibung der stochastischen Prozesse große Schwierigkeiten, die insbesondere Wiederholbarkeit, Optimierung oder das Qualitätsmanagement in der Prodution erschweren.

Als eine Möglichkeit der objektiven Prozessbeschreibung bietet sich die Messung des Schallfeldes an, das ja die Ursache der Kavitationsprozesse darstellt. Eine solche Schallfeldmessung ist im betrachteten Frequenzbereich jedoch mit vielen Schwierigkeiten verbunden, da die meisten Sensoren sehr groß sind und das Schallfeld stören, ungenügende Genauigkeit aufweisen oder von den Kavitationsblasen zerstört werden.

Im Vortrag werden verschiedene Messsysteme auf der Basis optischer Faserenden und piezoelektrischer Hydrophone vorgestellt, die den Anforderungen einer Messung in kavitierenden Feldern hinsichtlich Genauigkeit und Widerstandsfähigkeit weitgehend gerecht werden. Es wird disktiert, wie verschiedene Schallfeldparameter, z. B. positiver und negativer Spitzendruck, die Amplitude von Grund- und Oberwellen sowie Subharmonischen oder das Kavitationsrauschen für eine Prozessbeschreibung genutzt werden können und welche Faktoren die Genauigkeit und Verlässlichkeit der Messung begrenzen. Eine Weiterführung der lokalen Schallfeldmessung ergibt sich aus der Messung an verschiedenen Orten und der Bestimmung der Korrelationen zwischen den jeweiligen zeitlichen Druckverläufen.

• Messverfahren zur technischen Qualitätssicherung in der Ultraschalldiagnostik [DAGA 2008 (Dresden)]
  K.-V. Jenderka
[A]

Die Ultraschalldiagnostik nimmt seit vielen Jahren ständig in ihrer Bedeutung zu. Dies äußert sich nicht nur in der ständig wachsenden Zahl von abgerechneten Anwendungen, sondern auch in positiven Wachstumsraten bei einem der umsatzstärksten Zweige im Bereich der Medizintechnik. Bei dieser Präsenz rückt verstärkt die Anwendungssicherheit (direkter Schutz von Patient und Untersucher) und die diagnostischer Sicherheit (Ergebnis der Befundung und deren Konsequenzen, Rechtssicherheit des Untersuchers) in den öffentlichen Blickpunkt. Neben der erforderlichen Ausbildung und Erfahrung der Ärzte ist die technische Qualität der Ultraschallsysteme ein wesentlicher Aspekt der diagnostischen Sicherheit. Dabei ist auch die zunehmende Anwendung der Sonographie zur Messung nicht zu vernachlässigen (z. B. für die Bestimmung von Distanzen, Volumen und Flussgeschwindigkeiten). Dem gegenüber steht, dass es derzeit keine verbindlichen Vorschriften und Richtlinien für eine kontinuierliche Prüfung der Funktion und Abbildungseigenschaften der Geräte im Sinne einer Konstanzprüfung gibt. Um ein durchgängiges System zur technischen und diagnostischen Qualitätssicherung zu etablieren, sind geeignete Messverfahren auszuwählen und zu prüfen. Wichtige Aspekte sind dabei die Stabilität, Genauigkeit und Handhabbarkeit der Verfahren. Im Sinne einer breiten Akzeptanz spielen auch Effizienz und Kosten eine Rolle. Der Beitrag stellt eine Reihe verfügbarer Lösungen und denkbarer Ansätze im breiten Spektrum von einfach und schnell bis hochgenau und teuer vor.

• Hörschwellen und AEP-Schwellen von Clicks und phasenkorrigierten Chirp-Signalen für verschiedene Audiometriehörer [DAGA 2008 (Dresden)]
  J. Hensel, M. Cebulla, C. Elberling, T. Fedtke, K.-V. Jenderka, W. Köpke and E. Stürzebecher
[A]

Bekannt ist, dass Clicks für Tests des Innenohrs und der höheren Verarbeitungsebenen wegen der Frequenzdispersion auf der Basilarmembran nicht optimale Signale sind. Chirps mit ansteigender Momentanfrequenz dagegen können alle Orte der Basilarmembran gleichzeitig so anregen, dass die Nervenimpulse synchronisiert werden und eine wesentlich größere Summen-Antwort ergeben. Daraus folgen höhere Potentiale und daher größere Störabstände bei der Messung von frühen akustisch evozierten Potentialen (FAEP).

Es wurden Chirps und Clicks mit gleichem Energieinhalt, d. h. gleichem elektrischen Amplitudenspektrum definiert. Die Clicks entsprechen im Zeitbereich der Norm IEC 60645-3:2007. Für die Chirps wurden alle Frequenzlinien des Spektrums mit einer aus einem Basilarmembranmodell folgenden frequenzabhängigen Phasenvorverzerrung versehen [Elberling et al., JASA 122 (2007), S. 2772-2785], so dass eine aufwärts gleitende Momentanfrequenz entsteht.

Messungen an einer Gruppe von 25 normal hörenden jungen Erwachsenen zeigten, dass die Hörschwellen bei beiden Signaltypen und verschiedenen Audiometrie-Kopfhörern gleich sind. Es würde also genügen, die audiometrischen Geräte nur für einen Typ der Signale zu kalibrieren, sofern man für die Gleichheit der elektrischen Amplitudenspektren sorgt.

In Vorversuchen mit Pegelserien von BERA-Ableitungen zeigten sich beim Vergleich der beiden Signaltypen mit gleichem Hearing Level Vorteile der Chirps hinsichtlich Stärke und Rauschabstand der Potentiale. Über die Ergebnisse der vollständigen Gruppe wird berichtet.

Jenne, J.W.

• Tumortherapie mit hochintensivem Ultraschall [DAGA 2003 (Aachen)]
  J.W. Jenne, R. Rastert, G. Divkovic, P.E. Huber and J. Debus
[A]

Die Wirkung hochenergetischen Ultraschalls auf biologisches Gewebe wird in thermische und nicht thermische, bzw. mechanische Effekte aufgeteilt, wobei die nicht thermischen Effekte hauptsächlich von der Kavitation hervorgerufen werden. Diese beiden grundlegend verschiedenen Wirkungsweisen des Ultraschalls können in der lokalen Tumortherapie angewandt werden. Als besonders erfolgversprechend gilt die Therapie mit hochenergetischem fokussiertem continuous wave Ultraschall (HIFU, engl. High Intensity Focused Ultrasound). Aufgrund der exzellenten Fokussierbarkeit von Ultraschallwellen im Bereich von 1-10 MHz ist es hiermit möglich Gewebe vollkommen nicht invasiv, zielgenau im Körperinnern thermisch (55-90C) zu zerstören. Die Präzision ist hierbei so hoch, dass die Grenzschicht zwischen induzierter Koagulationsnekrose und nicht behandeltem Gewebe nur einige Zellschichten beträgt. Dieses Verfahren wird daher auch als Ultraschall Chirurgie (FUS, engl. Focused Ultrasound Surgery) bezeichnet. Für eine solche Therapie kommen grundsätzlich alle leicht durch Ultraschall zugänglichen Organe in Frage. Eine notwendige Voraussetzung einer erfolgreichen Therapie mit FUS ist ein effektives Therapiemonitoring, welches sowohl die Zielvolumendefinition, als auch die Beurteilung des Therapiefortschrittes und des Behandlungsergebnisses erlaubt. Zur Zeit erfolgt diese Überwachung mittels diagnostischen Ultraschalls und der Magnet Resonanz Tomographie (MRT). Seit einigen Jahren wird die Therapie mit hochenergetischem fokussiertem Ultraschall in mehreren klinischen Studien untersucht; hauptsächlich an benignen und malignen Prozessen der Prostata und Tumoren der Brust, aber auch an der Leber, der Blase und am Auge. Hierbei gibt es einige vielversprechende Ergebnisse, in denen diese Methode ihr klinisches Potential zeigen konnte.

• Die Rolle von Kontrastmitteln in der Therapie mit Ultraschall [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  J.W. Jenne, G. Wilzbach-Divkovic and P.E. Huber
[A]

Der diagnostische Ultraschall ist in der Medizin weit verbreitet und gehört zu einem der wichtigsten bildgebenden Verfahren. Bei der therapeutischen Anwendung von Ultraschallwellen hat sich insbesondere die extrakorporale Stoßwellenlithotripsie, also die Zerstörung von Nieren- oder Gallensteinen etabliert. In den letzten Jahren ist zu beobachten, dass die Möglichkeit des Einsatzes von Ultraschall zur Therapie von Tumoren und anderer Erkrankungen zunehmend erforscht und in klinischen Studien getestet wird. So ist es möglich durch hochenergetischen fokussierten Ultraschall (HIFU) Gewebe nicht-invasiv hoch präzise thermisch zu abladieren. Klinisch eingesetzt wird dieses Verfahren zur Behandlung des Prostatakarzinoms aber auch bei Tumoren des Uterus, der Brust, der Leber und der Niere. Während hier die thermische Wirkungen des Ultraschalls ausgenutzt wird, können auch die mechanischen Eigenschaften der Schallwelle und die Erzeugung von Kavitationsblasen ihre Anwendung finden. So zum Beispiel bei der gezielten Transfektion von genetischem Material oder dem lokalen Transport von Wirkstoffen durch die Membran von Zellen. Eine weitere zukunftsträchtige Anwendung könnte die Auflösung von Thromben z.B. beim Schlaganfall und beim Herzinfarkt sein. Wird für bestimmte Fragestellungen zur Verbesserung der Ultraschall-Bildgebung spezielles Ultraschall-Kontrastmittel (stabilisierte Gasblasen) eingesetzt, so könnte durch diese Art von Kontrastmitteln auch die therapeutische Wirkung des Ultraschalls verbessert werden. US-Kontrastmittel können sowohl die mechanischen-, die kavitationsbedingten- als auch die thermischen Effekte von Ultraschallwellen verstärken. Im Beitrag wird die mögliche Anwendung von US-Kontrastmitteln im Zusammenhang mit den oben erläuterten Therapieformen ausgehend von den grundlegenden Wirkungsweisen erläutert und diskutiert.

Jennewein, D.

• Validations on the acoustic behavior of a passenger car cavity by FE Simulations [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  O. Eichelhard, D. Jennewein and H. Flötke
[A]

The FE modelling of the acoustic behavior of a passenger car cavity was validated. Therefor, acoustic transfer functions from several loudspeakers to a grid of multiple microphones inside a car were measured for different boundary conditions. First all the interior components were removed from a production vehicle. Next single components like seats and interior trimm parts were added. The differences of the measured transfer functions were compared versus FE simulations of corresponded modells. This lead to informations how to modell the acoustic behavior of such components.

Jepsen, M.L.

• Modeling auditory signal processing in hearing-impaired listeners
  T. Dau and M.L. Jepsen
[A]

Recently, an auditory signal processing model was developed which could simulate psychoacoustic data from a large variety of conditions related to spectral and temporal masking in normal-hearing listeners (Jepsen et al., 2007). The model includes the dual-resonance non-linear (DRNL) filterbank suggested by Lopez-Poveda and Meddis (2001) to simulate the non-linear cochlear signal processing, and is otherwise similar to the modulation filterbank model by Dau et al. (1997). In the present study, the model parameters were modified to simulate cochlear hearing impairment. The modifications of the model were based on individual data from notched-noise masking and forward masking experiments and were associated with changes of the parameters of the DRNL stage of the model. Data from a pure-tone audiogram were used to further reduce the listeners' sensitivity in connection with an assumed loss of inner hair cells. In addition, intensity discrimination and modulation-depth discrimination experiments were performed in order to estimate potential retro-cochlear (central) limitations in the processing of supra-threshold stimuli. The model helps understanding the perceptual consequences of hearing impairment in individual listeners and can be useful for the evaluation of hearing-aid processing.

Jess, M.

• „Vari-X“ - ein Werkzeug zur Beeinflussung von PKW-Abgasmündungsgeräuschen im Fahrbetrieb [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  U. Letens, J. Krüger and M. Jess
[A]

Für die Akustikentwicklung von Kraftfahrzeugen ist schon in einer frühen Phase die emotionale Positionierung festzulegen (z.B. sportlich vs. komfortabel). Hierzu werden mitunter noch nicht serienreife Komponenten in Fahrzeugen der Vorgängerbaureihe erprobt und beurteilt. Einige Komponenten (wie z.B. Teile der Abgasanlage - AGA) lassen sich ausgehend von einem Grundlayout konstruktiv über einen weiten Bereich akustisch abstimmen. Eine interessante Aufgabenstellung ist hierbei die ''Anreicherung'' des Klangspektrums bei nur geringfügig angehobenem Gesamtschalldruckpegel. Bei Fahrzeugen mit V-Motoren bietet sich z.B. die Übersprechstrecke in der AGA an, um ein gewünschtes ''Sound-Design'' darzustellen. Der Grad der Übersprechung zwischen den beiden Abgassträngen beeinflusst maßgeblich die Zusammensetzung des AGA-Mündungsgeräuschs. Ein wesentliches Maß ist hierbei der relative Pegel der ''Nebenharmonischen'' in Bezug auf den Geräuschanteil mit der Motorgrundfrequenz. Bei einem hohen Anteil dieser ''Nebenharmonischen'' resultiert ein stark moduliertes, als sportlich (oder ''kernig'') empfundenes Mündungsgeräusch. Für Grundsatzuntersuchungen und für Abstimmzwecke wurde eine Übersprechstrecke mit einer elektrisch einstellbaren Abgasklappe zur stufenlosen Variation des Übersprechgrades im Fahrbetrieb aufgebaut (''Vari-X'' = variable cross talk). Diese Übersprechstrecke wurde ohne weitergehende Anpassung der restlichen AGA in ein serienmäßiges Fahrzeug im Roadstersegment eingebaut. In dem Vortrag werden Messergebnisse sowie subjektive Befunde vorgestellt und diskutiert. Einige Audio-Demonstrationen unterstützen dabei die analytischen Darstellungen.

Jezerkowsky, M.

• Klimasysteme zur Lufttemperierung in Kirchenorgeln [DAGA 2008 (Dresden)]
  S. Pitsch, M. Jezerkowsky, Z. Dubovski and J. Angster
[A]

Durch das schnelle Aufheizen von Kirchen im Winter oder durch starke Sonneneinstrahlung im Sommer entstehen im Gehäuse zahlreicher Kirchenorgeln sehr ungleichmäßige Temperaturverteilungen, die zu störenden Verstimmungen im Orgelklang führen können. Nach einigen Voruntersuchungen in einer Klimakammer am Fraunhofer IBP zur Verstimmung einzelner Orgelpfeifen wurde ein erstes Klimasystem in der Martinskirche in Oberesslingen getestet. Es besteht aus mehreren kleinen Ventilatoren, die zusammen mit Temperatursensoren an ausgewählten Orten im Orgelgehäuse aufgestellt wurden, und aus einer Regelung zur Ansteuerung der Ventilatoren. Durch die Umverteilung der Luft im Gehäuse sollten zu große Temperaturunterschiede ausgeglichen werden. Ein weiteres temperaturbedingtes Problem tritt bei der Intonation von Orgelpfeifen auf. Dabei läuft das Gebläse sehr lange bei einem kleinen Volumenstrom und heizt die Luft im Windsystem auf, d.h. die Pfeifen werden bei einer zu hohen Temperatur intoniert und gestimmt und klingen nach Abkühlung der Luft verstimmt. Zur Verbesserung dieses Problems wurde ein mobiles Klimasystem entworfen und im Labor des IBP an einer Modellorgel getestet. Dabei entweicht durch eine geregelte Drosselklappe zwischen Gebläse und Balg ein möglichst großer Volumenstrom aus dem Windsystem und verhindert eine zu starke Erwärmung des Gebläsemotors und der Luft im Windsystem.

Job, R.

• Beurteilung von schnell veränderlichen, impulshaltigen tieffrequenten Geräuschen
  S. Martinez and R. Job
[A]

Das bisherige Beurteilungsverfahren nach DIN 45680 ist auf die Analyse tieffrequenter Geräusche ohne und mit Einzeltönen ausgerichtet. In diesem Beitrag wird beispielhaft über Messungen in der Nachbarschaft einer Schmiede berichtet. Die Geräusche sind tieffrequent, ohne ausgeprägte Einzeltöne jedoch impulshaltig und treten rasch wiederholt auf. Das bisherige Beurteilungsverfahren liefert als Ergebnis: ''Anforderungen eingehalten''. Wir sind der Ansicht, dass im Beurteilungsverfahren nach DIN 45680 die Aspekte Impulshaltigkeit, stark veränderlicher Dynamikbereich nicht ausreichend be-rücksichtigt sind. Es wird ein Lösungsvorschlag erörtert, der sich an der Methodik der TA Lärm orientiert.

Jörg, U.W.

• Belastungsgrenzwerte für den Lärm von grossen Flughäfen in der Schweiz [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  U.W. Jörg
[A]

Die Flughäfen Zürich und Genf liegen in unmittelbarer Nähe der gleichnamigen Städte inmitten von dicht besiedelten Agglomerationen. Im Hinblick auf die stö-rungsgerechte Beurteilung des Lärms ist anfangs der 90er Jahre ein nationales Forschungsprogramm über die Störwirkung des Fluglärms im Bereich dieser beiden grossen Flughäfen gestartet worden. Auf der Grundlage der Forschungsergebnisse sowie aus Erkenntnissen von Schlafstörungsuntersuchungen hat eine Experten-kommission Grenzwertvorschläge zur Beurteilung des Tages- und Nachtlärms der zivilen Flughäfen ausgearbeitet. Zur Beurteilung des Nachtlärms hat die Kommission das Kriterium der Aufwachreaktionen bei Schlafenden zur Beurteilung herangezogen und empfohlen. Die wesentlichen Punkte der Kommissionsvorschläge wur-den in der Folge ins schweizerische Umwelt- bzw. Lärmschutzrecht und teilweise auch ins Luftfahrtrecht überführt. Es werden die zur definitiven Festlegung massgebenden Überlegungen erläutert. Die Belastungsgrenzwerte sind nicht nur für die Flughäfen von Bedeutung, sondern entfalten ihre Wirkung auch in der Raum- und Nutzungsplanung und werden damit die künftige Siedlungsentwicklung entscheidend mit prägen. Sie werden aber auch zum Auslöser für Entschädigungsansprüche in Milliardenhöhe aus Nutzungsbeschränkungen des Grundeigentums und werden somit dem Flughafenbetrieb gewisse Leitplanken setzen.

Jöst, R.

• Karosserieschwingungen von Cabriolets. Ursachen und Gegenmaßnahmen am Beispiel des Porsche Boxster [DAGA 2002 (Bochum)]
  R. Jöst
[A]

1. Einleitung: Was ist Karosseriezittern ? - Beurteilungskriterien, Anregungsmechanismen 2. Karosseriestruktur: Ursache: Reduzierte dynamische Karosseriesteifigkeit Maßnahmen: Dyn. Karosseriesteifigkeit so hoch wie möglich, Einfluß der Knotenlinie der Torsion Einfluß der Lenkungsanbindung Randbedingungen: Package, Übernahmeteile, Gewicht Bewertung/Analyse: FE - Berechnung der Rohkarosserie Experimentelle Modalanalyse an Rohkarosserien Beschreibung der Karosseriestruktur des Porsche Boxsters Leichtbaukarosserie mit karosserieversteifenden Fahrwerksteilen Sind Karosseriestrukturmaßnahmen ausreichend ? 3. Dämpfungsmaßnahmen - Zusatzmassen als Tilger - Bauteile als Tilger Porschelösung: Aggregat als Tilger 4. Zusammenfassung

• Erweiterung des Entwicklungspotentials von Fahrzeugstrukturen durch Einsatz leistungsstarker elektrodynamischer Pulser
  R. Jöst
[A]

Zur Untersuchung des Schwingungsverhaltens von Fahrzeugstrukturen wie Karosserien durch Modalanalysen werden meist elektrodynamische Schwingerreger verwendet. Diese Elektropulser erzeugen relativ geringe Kräfte bis ca. 200 N. Unter der Annahme, dass sich solche Strukturen linear verhalten, ist die Höhe der eingeleiten Kräfte unter der Voraussetzung einer gleichmäßigen Energieverteilung unerheblich. Dies ist bei reinen Strukturbauteilen wie Rohkarosserien auch der Fall. Bei gekoppelten Strukturen wie Gesamtfahrzeugen mit einer ganzen Reihe an nichtlinearen Elementen trifft diese Annahme nicht mehr zu. In Abhängigkeit der Anregungsamplitude können sich Resonanzfrequenzen und Dämpfungen stark verschieben.

Aus diesem Grund hat Porsche Elektropulser beschafft, die ein weit höheres Kraftniveau von 1500 N erreichen. Damit können im Frequenzbereich ab ca. 10 Hz die im Fahrbetrieb tatsächlich auftretenden Schwingungen im Prüfstand exakter simuliert werden. Es können somit Variantenuntersuchungen von nichtlinearen Bauteilen wie Aggregatlagern im Prüfstand durchgeführt werden. Darüber hinaus sind Untersuchungen der akustischen Qualität (Squeak and Rattle) sowie Rollgeräuschsimulationen möglich.

Erste Erfahrungen mit dem neuen System sowie aktuelle Ergebnisse werden geschildert.

• Schallquellenlokalisation – Vergleich unterschiedlicher Verfahren und Systeme [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  R. Jöst and D. Patsouras
[A]

Zur Lokalisation einzelner Schallquellen bieten sich grundsätzlich unterschiedliche Verfahren an. Diese sind zum Teil schon lange Zeit etabliert, es gibt aber neuere Array-basierte Ansätze, die erst in den letzten Jahren auf den Markt kamen und deren Entwicklung bzw. Erweiterung noch andauert. Bei den Array-Systemen sind algorithmisch unterschiedliche Ansätze verfügbar. Einen möglichen Ansatz stellt das Beamforming dar, eine weitere Möglichkeit ist die Schallfeld-Holografie. Unter gewissen Voraussetzungen lassen sich diese Ansätze mit ein und demselben Array verwenden. In dieser Untersuchung werden zwei Array-Systeme (zum einen reines Beamforming, zum anderen eine Kombination aus Beamforming und Holografie) im Vergleich zu den Messungen mit einer p-p-Intensitätssonde betrachtet. Dabei werden sowohl die Ortsauflösung der einzelnen Systeme über der Frequenz (sowie der damit verbundene nutzbare Frequenzbereich), als auch die Möglichkeit der Verifizierung von akustischen Maßnahmen im Automobilbereich betrachtet und vergleichend dargestellt.

Johan, Z.

• Low boom airplane design process at Dassault Aviation
  Z. Johan, M.-J. Manfredi, N. Héron and M. Ravachol
[A]

Dassault Aviation as civil aircraft manufacturer studies the feasibility of a supersonic business jet and tries to federate in an Integrated Project (HISAC call2) the European competencies to answer to the problems of noise, emissions and sonic boom. One of the methodologies used to predict this last constraint consists of using CFD results as inputs for a propagation code based on a ray-tracing algorithm. This method was used in a 5th PCRD project (SOBER) and is part of a design toolbox dedicated to the evaluation and/or to the optimization of supersonic aircraft. For the low boom design process, sonic boom wave forms are given as input criteria of an optimisation loop. We will present during this meeting some results obtained using this approach: sonic boom levels are predicted as a function of aircraft shapes, flight conditions or manoeuvers. The inverse problem will also be looked at. This presentation will also highlight some numerical difficulties as the pertinence of sonic boom evaluations depends strongly on what is extracted from the flow computation. CFD results have to be assessed according to the numerical scheme or mesh refinement. Trade-offs have to be made when it comes to extracting a pressure distribution from the CFD results: One would want to extract the pressure as close to the airplane as possible since this is the zone where the CFD results have undergone the lesser numerical diffusion. Unfortunately, the equations solved for the propagation are not correct in the vicinity of the aircraft.

John, W.

• Modeling of Silicon Microphone Systems [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  H.-T. Mammen, M. Grote and W. John
[A]

Being an integral part of the product development the simulation of micro systems has become more and more important during the last years. It allows to speed up the development cycles for micro systems, because it helps to reduce the number of necessary prototypes being manufactured. In the intended contribution simulation models will be presented, which describe the transmission behaviour of micro mechanical silicon condenser microphones in the far field. Microphones with omni-directional and bi-directional directivity will be considered as well as microphone arrays. It will be shown how the simulation models can be used to support the development process already in an early stage. The main aims are to begin with to forecast the behaviour of the microphones and secondly to realize quickly how constructional modifications effect the microphones transmission behaviour in order to be able to optimise it more tightly focused. Additionally it is dealt with the demands these two aims make on the modelling process itself, before the implementation of the models in Matlab is presented. The implementation was done in a matter that makes it easy to parameterise and structurally modify the models.

Johnen, A.

• Der Einfluss von Aufmerksamkeit auf die Schallortung [DAGA 2002 (Bochum)]
  B. Gaese, A. Johnen, S. Möller and H. Wagner
[A]

Die akustische Umwelt stellt sich oft als komplexe Szene dar, die Schallsignale aus mehreren Quellen enthält. Die begrenzten Verarbeitungskapazitäten des Gehirns können die dabei aufgenommene Hörinformation nicht vollständig bearbeiten. Räumlich-selektive Aufmerksamkeit ist einer der wichtigsten Mechanismen zur Regulation der Sinnesinformation. Zwei Charakteristika von Aufmerksamkeit sind dabei entscheidend: 1. Aufmerksamkeit ist selektiv und fokussiert damit die Verarbeitungskapazitäten auf einen Teil der aufgenommenen Information. 2. Dieser als verhaltensrelevant angesehene Teil der Sinneseindrücke wird ausgewählt und kann dann detaillierter analysiert werden. Nachdem in letzter Zeit räumliche-selektive Aufmerksamkeit im Hörsystem auf der Ebene von Psychophysik und Verhalten untersucht wurde, bearbeiten wir nun neurophysiologische Grundlagen des Phänomens. Dazu wurde die Aktivität einzelner Nervenzellen im Mittelhirn von Eulen und Ratten untersucht, während die Tiere in einem Aufmerksamkeitsparadigma trainiert wurden. Bei Ratten konnte gezeigt werden, daß ein Großteil der Neurone im Mittelhirn (Colliculus superior) unter dem Einfluß von Aufmerksamkeit eine erhöhte allgemeine Aktivität hatten. Akustische Reize wurden allerdings von den Neuronen in diesem Zustand eher schlechter beantwortet, obwohl die Tiere auf diese Reize (im Verhalten) bevorzugt reagierten. Bei Eulen konnte ebenfalls gezeigt werden, daß die Neurone im Mittelhirn (Tectum opticum) eine erhöhte allgemeine Aktivität unter dem Einfluß von Aufmerksamkeit hatten, und zusätzlich besser auf akustische Reize reagierten. Damit konnte ein modulierender Einfluß von Aufmerksamkeit auf der Verarbeitungsebene von Hörinformation gezeigt werden, der für die Orientierungsbewegungen hin zu lokalisierten Schallquellen von wesentlicher Bedeutung ist. Finanziell unterstützt durch die DFG (SPP 1001 ''Sensomotorische Integration'')

Johnsrude, I.

• Searching for phonological processing in the human brain using functional MR imaging [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  S. Uppenkamp, R.D. Patterson, I. Johnsrude and D. Norris
[A]

Functional magnetic resonance imaging (fMRI) allows the visualization of neuronal processes in the brain with a spatial resolution of several millimetres and a temporal resolution of a few seconds. The combination of anatomical and functional images from the same listeners is a unique tool to directly relate physiological processes to anatomical structures in the brain regions of interest. The main problem with fMRI in the auditory modality is the distinction between controlled acoustical stimuli and unwanted noise, that is produced by the MRI scanner during data acquisition. One way to solve this problem is ''sparse temporal sampling'', that is, acoustical stimuli and scanner noise are separated in time, as suggested by Hall et al. (Human Brain Mapping, vol. 7, pp. 213-223, 1999). During this study, functional MRI in a sparse imaging paradigm was used to search for phonological processing in the human brain. Using a set of synthetic English vowels and a set of spectrally matched contrast stimuli that sound nothing like speech (Uppenkamp et al., DAGA 2001, pp. 106-107), we identified a region in the auditory system, where speech sounds are first distinguished from nonlinguistic sounds. When contrasted with silence, all of the sound conditions show remarkably similar activation patterns, centred around Heschl's gyrus bilaterally, with the most prominent peak towards the lateral end of HG. The first processing stage that distinguished the speech sounds from the non-speech sounds was in the superior temporal sulcus (STS) lateral and inferior to auditory cortex.

Joiko, K.

• Untersuchungen zur gehörgesünderen Diskothek [DAGA 2008 (Dresden)]
  K. Joiko
[A]

Das gesundheitliche Risiko durch hohe Schallbelastungen ist Jugendlichen meist bewusst. Aber es wird eher schicksalhaft, als Krankheit oder Unglück empfunden. Dieser menschliche Glaube an die eigene Unverwundbarkeit ist als unrealistischer Optimismus bekannt. Verbote von Grenzwertüberschreitungen wären angebracht. In anderen Ländern sind sie längst erfolgt. Aufklärung ist dringendes Gebot. Ziel der Untersuchungen war es, die bevorzugten Schallpegel, sowie das Wissen von Jugendlichen über Zusammenhänge von lautem Schall und Gesundheitsschäden zu erkunden. Vor allem jedoch sollten die Möglichkeiten der Steuerung von einsichtigem Verhalten durch Aufklärung untersucht werden. Eine ''Pegelampel'' signalisierte sowohl Besuchern als auch dem Diskjockey, ob die aktuelle Lautstärke auf der Tanzfläche ''eher ungefährlich'' im grünen Bereich oder bei roter Anzeige ''sehr gefährlich'' war. Positive Wirkungen waren deutlich nachweisbar. In einer realitätsnahen Disko mit geladenen Versuchspersonen wurde die Akzeptanz von Absenkungen der Schallpegel im mittleren besonders schädlichen Frequenzbereich untersucht. Die schalltechnischen, die audiologischen Untersuchungen und die Befragungen fanden im Feldversuch in Dresdner Schulen bzw. mehrfach in einer öffentlichen Diskothek statt. In Folge der Untersuchungen spielte die Dresdner Diskothek ''Dance Factory'' anlässlich des Tages gegen den Lärm 2001 in ihrer ''Teeniedisko'' ein halbes Jahr die Musik mit einem Mittlungspegel von 98 dB(A).

Jokisch, O.

• Ökonomische Repräsentation natürlicher Intonationskonturen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  J. Mersdorf, H. Kruschke, O. Jokisch and D. Hirschfeld
[A]

F''ur verschiedene Anwendungsf''alle (Intonationsforschung, Prominenzdetektion in der Spracherkennung, Datenbeschreibung und Kategorisierung f''ur die Sprachsynthese), ist es w''unschenswert, nat''urliche prosodische Parameterverl''aufe ''okonomischer darzustellen bzw. nur die linguistisch relevanten Merkmale zu extrahieren und aufzubewahren. Das ist insbesondere f''ur Rohverl''aufe der Grundfrequenz schwierig, da die linguistisch relevanten Merkmale von verschiedenen Effekten ''uberlagert und verdeckt werden: * Die Mikrointonation hat artikulatorische Ursachen. F''ur bestimmte Lautverbindungen k''onnen typische Unstetigkeiten im Grundfrequenzverlauf beobachtet werden. Problematisch ist dabei, da''s mikrointonatorische ''Anderungen in kurzen Zeitr''aumen ablaufen und einen gro''sen Wertebereich umfassen k''onnen. * Durch den Wechsel stimmhafter und stimmloser Sprachabschnitte ist die Messung einer kontinuierlichen Grundfrequenzkontur unm''oglich. Zus''atzlich zu den fehlenden Me''swerten sind die ''Ubergangsbereiche vom stimmhaften zum stimmlosen Signal Orte mit starken Mikrointonations-Effekten, was eine einfache Interpolation im stimmlosen Bereich erschwert. Im vorliegenden Artikel wird ein Verfahren zur Gl''attung von Intonationskonturen beschrieben. Das Verfahren kam bei der Datenaufbereitung f''ur die datenbasierte Sprachsynthese und bei der automatischen prosodischen Etikettierung zum Zwecke der Sprechstilerkennung zum Einsatz. Die N''utzlichkeit des Verfahrens wird f''ur diese zwei Anwendungsf''alle demonstriert.

• Grapheme-to-Phoneme Conversion in Mandarin Chinese Text-to-Speech System [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  H. Ding and O. Jokisch
[A]

We present a lexicon-based model for segmenting Chinese text into dictionary entries and provide pronunciations for these words. This approach adopts a matching algorithm combined with several heuristic rules to resolve the ambiguities. It can achieve an accuracy over 98%, which proves to be an effective solution to grapheme-to-phoneme conversion for Mandarin Chinese.

The written Chinese texts are composed with strings of characters without blanks to delimit words. The first step in text analysis is to segment a sequence of characters into words. The lexical-based word segmentation approach is to match the input character strings with entries in a large lexicon. The most effective matching method [1] says that the most plausible segmentation is the three-word chunks with maximal length. This algorithm is adopted in our system, some modifications are made to deal with numerals and personal names. A few morphological rules are then applied to allow for morphologically complex words that are not in the dictionary. The same lexicon will also provide the words with right pronunciations after the words are correctly segmented.

This method is reported as one of the most effective ones in word segmentation. In order to achieve a better performance, statistical methods can also be combined.

Literature [1] Chen, K. and Liu, S., Word Identification for Mandarin Chinese Sentences., In Proceeding of COLING, pages 23-28, August 1992

• Gewichtete Distanzmaße zur Beurteilung der Aussprachequalität nicht muttersprachlicher Probanden [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  R. Jäckel, O. Jokisch and R. Hoffmann
[A]

Die hier referierte Untersuchung ist Bestandteil des Kooperationsprojektes AzAR, dessen Ziel die Implementierung von Sprachtechnologien in ein Lernsystem für das Training der deutschen Aussprache darstellt. Der Prototyp ist für Lernende mit der Ausgangssprache Russisch konzipiert. Eine zentrale Aufgabenstellung ist das automatische Detektieren von Abweichungen auf Segmentebene (Lautsubstitutionen, Elisionen, Epenthesen). Im Ergebnis der linguistischen Untersuchung und statistischen Auswertung manuell segmentierter Daten von 12 erwachsenen Lernenden mit Muttersprache Russisch und Vergleichsdaten von 12 deutschen Muttersprachlern (je 745 Sätze/ Prasen) wurden 48 charakteristische Lautrealisationen ermittelt, die entweder außerhalb der allophonischen Streuung der entsprechenden deutschen Phoneme liegen (z. B. /g/ und /x/ als Ersatzallophone für /h/) oder auf Grund phonotaktischer Restriktionen des Standarddeutschen in bestimmten Positionen ausgeschlossen sind. Signifikante Unterschiede zwischen Lernenden der Grund-, Mittel- und Oberstufe zeigten sich sowohl in der Häufigkeit von Segmentersetzungen als auch im Grad der Abweichung vom Streubereich der standarddeutschen Segmente. Es versteht sich, dass die akzentbedingten Aussprachevarianten qualitativ sehr unterschiedliche Annäherungen an die Normaussprache repräsentieren. Zur Beurteilung der Aussprachequalität wird ein metrisches System verwendet, das auf maschinell segmentierte Daten zugreift. Die Distanzmetrik lehnt sich an die von VIEREGGE/RIETVELD & JANSEN für die Beurteilung dialektaler Aussprachevarianten entwickelte Merkmalsmatrix an. Die Segmentabstände bilden die Basis für den Levenshteinschen Sequenzvergleich, der die Distanz zwischen zwei Sequenzen als Summe der Kosten aller Operationen definiert, die notwendig sind, um die eine in die andere Sequenz zu transformieren. Die so gewonnenen aggregierten Distanzmaße werden durch die Einbeziehung akustischer Parameter sowie der Ergebnisse psychometrischer Hörtests gewichtet.

Joller, L.

• Gehörbelastung von Berufssängerinnen und -sängern [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  S. Dupasquier, B.W. Hohmann and L. Joller
[A]

Nach dem Einbezug der Berufsmusiker in die Gehörschadenprophylaxe der Suva stellte sich die Frage nach der Gehörgefährdung von Berufssängerinnen und -sängern. In der Literatur fanden sich dazu keine Angaben. Um die Gehörbelastung durch die eigene Stimme zu erfassen, wurde die Tätigkeit der befragten Sängerinnen und Sänger in spezifische Phasen unterteilt. Für alle Phasen wurden die Mittelungspegel in Ohrnähe gemessen und die effektiven Expositionszeiten ermittelt. Daraus wurde für jede Person die gesamte langfristig repräsentative Gehörbelastung errechnet. Die durchschnittlichen Dauerschallpegel bezogen auf 40 Stunden pro Woche liegen für die einzelnen Stimmlagen zwischen rund 95 dB(A) (Bass, Bariton, Tenor) und bis zu 105 dB(A) (Alt/Mezzo), also eindeutig im gehörgefährdenden Bereich. Trotz dieser hohen Gehörbelastung gaben die befragten Sänger/-innen - mit einer Ausnahme - keine Gehörprobleme an. Auch bei den Schallbelästigungen wurden nur solche durch andere Sänger oder durch das Orchester erwähnt, nicht aber durch die eigene Stimme. Für diese Diskrepanz zwischen objektiver Belastung und subjektiver Wahrnehmung kommen verschiedene Gründe in Betracht: a) das Gehör ist gegen die eigene Stimme besser geschützt als gegen andere Schallquellen; b) nur Sänger/-innen ohne Gehörprobleme bleiben im Beruf (''healthy-worker effect''); c) allfällige Hörprobleme werden negiert oder verschwiegen (Selbstschutz, Konkurrenzdruck). Zur Beantwortung dieser Fragen wurden Gehörtests mit Sängerinnen und Sängern durchgeführt sowie Abklärungen zu den besonderen Verhältnissen zwischen Gehör und eigener Stimme vorgenommen.

Joly, N.

• Analysis of Energy Flow and Energy Densities for One-Dimensional Acoustic Fields [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  C. Devaux, N. Joly and J.-C. Pascal
[A]

Energy methods have proved to be an efficient technique to model acoustics or structure vibrations in the high frequency range. For any frequency in one-dimensional systems, an exact energy formulation is available to model power transfers for structural acoustics in dissipative media. However, this energy formulation, based on kinetic- and strain- energy densities, involves equations of higher order, more variables, and more complex boundary conditions than the usual displacement formulation. In the same way, energy densities and structural intensity fields present higher complexity than the displacement field, with components at small space scale (typically the half wave length) or large scale (linked to the dissipative properties of the material). With the objective to select the only components contributing to large scale variations, acoustic energy fields are analyzed in terms of forward and backward waves, or propagative and standing components in unloaded portions of one-dimensional structures. To take into account acoustic sources in the large scale of energy fields, the different contributions of external sources are analyzed, for energy densities and structural intensity, in the case of concentrated loads.

Jones, C.

• Noise Emission Measurement campaign for high speed interoperability in Europe: the NOEMIE Project - first results towards an improved definition of reference tracks [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  P. Fodiman and C. Jones
[A]

Environmental noise has known many recent evolutions concerning both the needs required by European environmental policy, and the technical capabilities induced by research and standardisation work. The main generation mechanism involved has been proved to be due to rolling noise excitation, through the combination of wheel and rail roughness.

From a noise emission policy approach, the conditions imposed by interoperability for rolling-stock acceptance tests are described within the railway Technical Specification for Interoperability (TSI), which are in favour of the definition of a type testing reference track. In that scope the NOEMIE project aims :

- To provide a common database of comparable and reproducible noise emission values of high-speed trains in Europe,

- To contribute to the definition of an adapted operated reference track, which performances are adapted to the noise emission type testing requirements,

- To propose and validate a common measurement methodology.

After a review of the needs, scientific constraints, and technical input of such a project, the measurement campaign results, and their impact on the railway noise acceptance methodology testing are presented.

Joost, H.

• Identifikation loser Putzschichten an historischen Wandmalereien durch akustische Anregung und laseroptische Detektion [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  G. Gülker, K.D. Hinsch and H. Joost
[A]

Historische Wandmalereien sind in Ihrem Bestand oft dadurch gefährdet, daß sich die bemalte Putzschicht von der tragenden Wand ablöst, as zu Beulen, Rißbildung und in extremen Fällen zum Herabfallen von Malereistücken führt. Restauratoren und Konservatoren sind daher bei der Planung und Kontrolle von Erhaltungs-und Reparaturmaßnahmen daran interessiert, eine möglichst genaue Übersicht über die Lage, Ausdehnung und Zustand lockerer Bereiche zu erhalten. Die Traditionelle Methode dafür ist die Beurteilung der Wände durch vorsichtiges manuelles Abklopfen. Zur Vereinfachung des Verfahrens und zur Erlangung eines möglichst objektiven Bildes der Wand werden Hohlstellen unter dem Putz jetztdurch Beschallung aus einem Lautsprecher zu Schwingungen angeregt, die mit einer videoholographischen Methode (Electronic Speckle Pattern Interferometry, ESPI) kartiert werden. Durch eine Phasenmodulation der optischen Referenzwelle wird eine so hohe Empfindlichkeit erreicht, daß bereits Schwingungsamplituden von weniger als 10 nm gut erkannt werden können und das wertvolle Objekt daher möglichst schonend untersucht wird. Beim Durchstimmen der Frequenz werden umfangreiche Meßdaten gewonnen, aus denen charakteristische Größen zum Zustand der Wand hergeleitet werden sollen. Die Technik hat sich an einer Reihe von historischen Bauwerken im direkten Vergleich mit herkömmlich bestimmten daten bewährt.

Jorasz, U.

• The two faces of masking vs. the general picture of the hearing system selectivity [DAGA 2002 (Bochum)]
  U. Jorasz
[A]

In many everyday life our auditory system is presented with an acoustic waveform made up from mixture of sounds originating from a variety of sources. The role of the system is to interpret this complex waveform as sound-producing events. Our ability to do this is greater than we might expect from simple studies of masking hence the mechanism involved in this action should take consideration not only what is happen in the cochlea, on the basilar membrane. This mechanism is called ''perceptual grouping'' or ''stream formation'' and -unlike filtering on the basilar membrane which is peripheral one- perceptual grouping belongs to central or cognitive processes in hearing. Our task is to find out effects which could carry information about this high degree of selectivity of auditory system. I suggest that everything what is known about CMR and MDI can contribute to the formation of auditory objects and ipso facta take important place in the general picture of the hearing system sectivity.

Jordan, P.

• Optimisation of correlation function models for statistical aeroacoustic noise prediction [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  P. Jordan, R. Wells, Y. Gervais and J. Delville
[A]

The use of statistical approaches for the prediction of acoustic radiation from aeroacoustic systems generally involves modelling the spatiotemporal correlation of some system parameter (velocity in the case of unbounded flows, pressure in the case of systems containing solid boundaires). An intrinsic limitation of all statistical approaches, resulting from the low acoustic efficiency of aeroacoustic systems, resides in the error incurred in modelling such quantities, as an error which can be larger (by as much as an order of magnitude) than the actual acoustic energy radiated. If such approaches are to have any chance in the quantititive modelling of aeroacoustic noise, they need to be extremely accurate.

In this work different analytical models are examined with a view to accurately reproducing the true character of the temporal correlation of the turbulence velocity components implicated in the generation of subsonic jet mixing noise. These models are validated using Laser Dopler Velocimetry measurements performed in the mixing layer of such a jet. Subsequently, using Lighthill's formalism, the models are used to derive expressions for the farfield sound intensity spectra, and these are compared with acoustic measurements performed on the same jet.

This work was supported by the EU research program JEAN (contract no. G4RD-CT-2000-00313).

• Reduced-Order Analysis of Turbulent Jet Noise [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Schlegel, B.R. Noack, E. Gröschel, W. Schröder, P. Comte and P. Jordan
[A]

In the present study, subsonic turbulent jet noise is investigated targeting 'least-order' approximations of the key processes. These representations utilize LES and experimental data. The fluctuations of the velocity field, of the Lamb vector as noise source (APE formalism), and of the far-field pressure are investigated with several methods: (i) The streamwise development is characterised by a statistical analysis; (ii) An azimuthal mode decomposition is carried out; (iii) A Fourier analysis is performed; (iv) A proper orthogonal decomposition (POD) is applied to the data; (v) A noise-targeted generalization of the POD is proposed to distill 'loud' and 'quiet' structures in the jet. Thus, the hot-spots of noise production are identified and the most characteristic flow events with respect to the observed far-field pressure are low-dimensionally described.

Joseph, P.

• Control of low frequency enclosed, harmonic sound fields with active absorbers [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  S. Zimmermann, P. Joseph and P. Leistner
[A]

This paper describes an active absorber for the control of low frequency enclosed, harmonic sound fields. The active absorber consists of a microphone located immediately adjacent to a loudspeaker. The microphone signal is used to drive the loudspeaker via a high-gain inverting power amplifier thereby causing the pressure at the microphone to be driven close to zero. By analogy with passive absorbers, the behaviour of the active absorber is completely described by its input impedance. It is shown that a single active absorber can produce significant reductions in the total acoustic potential energy of the sound field at low frequencies when correctly positioned in a rigid room. The relationship between absorbed sound power and the feedback gain of the active absorber is derived, and hence a criterion is established for the optimal gain that maximises sound power absorption.

The use of multiple active absorbers is also investigated. It is shown that mutual interaction between active absorbers, but also the presence of passive absorption greatly affect control performance. Further significant reductions in total acoustic potential energy in the room are obtained by increasing the total number of active absorbers uniformly distributed over one surface of the room. Above a critical number of absorbers, however, the effectiveness per unit absorber begins to decrease.

Measurements of the total acoustic potential energy before and after control are presented for four and nine active absorbers, for varying amounts of passive absorption treatment in the room. The results are shown to match predictions in reasonable limits.

Joublin, F.

• Monaural Speech Segregation Based on Pitch [DAGA 2005 (München)]
  M. Heckmann, F. Joublin and C. Goerick
[A]

Wir stellen eine neuartige Methode zur Trennung von einkanalig aufgenommenen Sprachsignalen basierend auf der Grundfrequenz der Signale vor. Unsere Methode wurde inspiriert durch die Fähigkeit einer Klasse von Neuronen im auditorischen System des Menschen sich in ihrem Feuern an die Phase des Eingangssignals anzupassen (phase locking). Zunächst zerlegen wir das Eingangssignal mittels einer Gammaton-Filterbank in einzelne Frequenzkanäle. Zur Bestimmung, ob es sich bei den Signalen in den einzelnen Frequenzkanälen um Harmonische der gleichen Grundfrequenz, und damit von der gleichen Quelle, handelt, vergleichen wir die Abstände der Nulldurchgänge der Signale. Bei diesem Vergleich werden nur Kanäle berücksichtigt, deren Mittenfrequenzen sich in einem harmonischen Verhältnis befinden. Damit wird zusätzlich zu den Nulldurchgängen auch noch ein für die Trennung harmonischer Signale häufig verwendetes Kammfilter implementiert. Die Bestimmung der Nulldurchgänge ist bei hohen Frequenzen ungenau. Deshalb bedienen wir uns bei Kanälen mit einer hohen Mittenfrequenz der Eigenschaft, dass diese bei Grundfrequenzen im Bereich möglicher Sprachgrundfrequenzen nicht aufgelöste Harmonische zeigen. Dies äußert sich dadurch, dass die Einhüllende dieser Signale mit der zugrundeliegenden Grundfrequenz moduliert. Zur Bestimmung der Grundfrequenz demodulieren wir daher die Signale und berechnen danach wieder die Abstände der Nulldurchgänge. Insgesamt erzielen wir sehr gute Trennungen bei unterschiedlichsten Störsignalen.

Juber, F.

• Schalldämmungsbestimmung von leichten Materialien in der Automobilentwicklung [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Hansen, G. Ebbitt and F. Juber
[A]

Zur Messung der Absorption von Bauteilen und Materialien haben sich in der automobilen Welt die Alphakabine und das Impedanzrohr als Standard etabliert. Im Falle der Schalldämmungsbestimmung stellt sich das Bild weniger eindeutig dar, da hier verschiedene Prüfstände und Messvorschriften in Konkurrenz zueinander stehen.

In diesem Beitrag werden Methodik und Ergebnisse von praxiserprobten Schalldämmungsprüfständen miteinander verglichen. Die betrachteten Methoden unterscheiden sich hauptsächlich hinsichtlich der Größe und Beschaffenheit des Senderaumes, der Art der Messung im Empfangsraum sowie der Auswertung.

Zur Erläuterung der indirekten Schalldämmungsbestimmung nach dem amerikanischen Standard SAE J1400 (Rev. May90) werden die in der Literatur bekannten Berechnungsformeln für die Schalldämmung von Einfachwänden diskutiert. Das Hauptaugenmerk liegt hierbei auf der Anwendbarkeit für leichte Materialien und tiefe Frequenzen.

Jürgens, R.

• Berechnungsverfahren zur effizienten Bestimmung der Schallemission von Schienenfahrzeugen [DAGA 2005 (München)]
  R. Jürgens and M. Hecht
[A]

Aufgrund der zur Zeit existierenden und zukünftigen Emissionsgrenzwerte für Schienenfahrzeuge, erwächst der Wunsch der Fahrzeughersteller und -betreiber, über ein verlässliches Simulationsverfahren zur rechnerischen Bestimmung der Schallemission der Fahrzeuge zu verfügen. Die Anforderungen an ein solches Simulationsverfahren entspringen vorrangig dem pragmatischen Ansatz einer schnellen und effizienten Ergebnisfindung, bei vertretbaren Abweichungen der Schalldruckpegel in den normkonformen Messpunkten. In diesem Beitrag werden Empfehlungen für Rechenverfahren gegeben, die je nach Lage, Einbausituation und Abstrahlcharakteristik der Schallquellen Anwendung finden sollten. Dabei spielen unter anderem die Abschirmung von Schallquellen (z.B. durch Schürzen), die Bodenreflektion mit den daraus resultierenden Interferenzerscheinungen und die zum Teil gerichtete Abstrahlung der Schallquellen eine entscheidende Rolle. Gegenstand der Untersuchungen sind sowohl Verfahren der Ausbreitungsrechnung im Freien als auch der Raumakustik. Es wird eine Fehlerabschätzung unter Berücksichtigung der Rechenzeit bei der Anwendung der Rechenverfahren auf die unterschiedlichen Kategorien von Schallquellen gegeben. Die Rechenergebnisse werden mit Messungen an Realfahrzeugen verglichen und es wird eine Voruntersuchung zu sekundären Schallminderungsmaßnahmen exemplarisch an einem Fahrzeug vorgestellt.

Jürgens, T.

• Modellierung der Sprachverständlichkeit mit einem auditorischen Perzeptionsmodell [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  T. Jürgens, T. Brand and B. Kollmeier
[A]

Die meisten Modelle zur Sprachverständlichkeitsvorhersage beruhen auf der Analyse des Langzeitspektrums von Sprache und Störgeräusch. (z.B. Articulation-Index (AI) und Speech-Intelligibility-Index (SII)). Das hier vorgestellte Modell basiert auf einer Arbeit von Holube und Kollmeier (JASA 100 (3), 1996) und besteht aus einer physiologisch-psychoakustisch motivierten Vorverarbeitung und einem Spracherkenner zur Erkennung einzelner Phoneme. Zum Training (Bildung des Wortschatzes) des Spracherkenners werden Aufnahmen aus dem Oldenburger-Logatom-Sprachkorpus (OLLO) (Wesker, Meyer, Interspeech 2005) mit dem auditorischen Perzeptionsmodell (Dau, JASA 99 (6), 1996) in eine ''interne Repräsentationen'' umgerechnet. Für die Erkennung wird eine andere OLLO-Aufnahme auf dieselbe Weise vorverarbeitet. Ein ''Dynamic-Time-Warp''-Spracherkenner ''erkennt'' dann dasjenige Logatom, bei dem sich der geringste perzeptive Abstand zwischen der zugehörigen internen Repräsentation und denen des Wortschatzes ergibt. Vorgestellt werden die Erkennungsraten des Modells, Verwechslungsmatrizen einzelner Phoneme und Auswertungen bezüglich der phonetischen Eigenschaften bei der Erkennung. Der Vergleich mit experimentellen Daten, die von Normalhörenden mit demselben Sprachkorpus in einem Diskriminationsexperiment in Rauschen gewonnen wurden, zeigt, dass das Modell wesentliche Eigenschaften, die der Mensch in diesem Experiment zeigt, vorhersagen kann. Werden dem Spracherkenner unterschiedliche Aufnahmen zum Erkennen und als Wortschatz vorgelegt, so ist das Modell in der Lage die psychometrische Funktion bis auf eine Verschiebung um etwa 10 dB vorherzusagen. Bei identischen Aufnahmen für die Erkennung und den Wortschatz konnte diese Verschiebung drastisch reduziert werden. Als nächster Schritt soll mit diesem Modell die Sprachverständlichkeit von Schwerhörenden aufgrund von klinischen und psychoakustischen Daten vorhergesagt werden und dies in weiteren Experimenten validiert werden.

Jüschke, M.

• Ein Resonanzschalldämpfer mit umgelenkter Gleichströmung [DAGA 2002 (Bochum)]
  M. Jüschke and D. Ronneberger
[A]

In Rohrleitungen eingebaute Resonatoren ändern in der Resonanz meist ihre Eigenschaften, wenn das Rohr durchströmt ist. Bei der betrachteten Anordnung wird die Strömung vor einem angeströmten -Resonator umgelenkt. Die strömungsbedingte Änderung des Transmissionsfaktors kann bei dieser Geometrie als Schallverstärkung interpretiert werden. Durch geeignete zusätzliche Dämpfung des Resonators kann die Transmission auf Null verringert werden. Dieses Phänomen hängt von der Kantenform der abzweigenden Leitung ab und lässt sich über die Wechselwirkung der umgelenkten Strömung mit dem Schall verstehen.

• Control of Pipe Flow Resistance by Sound [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Jüschke and D. Ronneberger
[A]

We have investigated the sound propagation through a rigid walled circular flow duct with a short section having yielding walls (lambda/4-resonators). We have observed strong amplification of sound waves that travel downstream at frequencies slightly above the resonant frequency. The energy of the amplified wave is taken from the mean flow. Thus the flow resistance of the yielding duct section increases depending on the amplitude of the incident sound [Brandes, Ronneberger, DAGA 95,96], i.e. the yielding duct section acts as a fast reacting sound-controlled valve. This includes, among others, the possibility to generate sound at abitrary low frequencies [Lange, Ronneberger, DAGA 99]. In such applications of the effect, the amplified control sound is unwelcome. Therefore we searched for higher order modes which are evanescent in the rigid duct but are strongly amplified in the yielding duct. A rectangular cross section of the yielding duct was chosen for this purpose. Surprisingly we found a spectrum of instabilities quite different from the circular duct. In particular the outstanding instability which was responsible for the flow control in the circular duct has no correspondence in the rectangular one. Possible reasons for this will be discussed.

• Akustische Beeinflussung des Druckabfalls im durchströmten Rohr [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Jüschke and D. Ronneberger
[A]

Wir betrachten einen Strömungskanal, dessen ansonsten schallharte Wand in einem Teilstück mit Resonatoren versehen ist. Hier kommt es in einem Frequenzbereich mit großer Wandadmittanz, zur konvektiven Verstärkung von Strömungsschwankungen, die sowohl durch die turbulente Strömung auftreten, als auch mit einem Lautsprecher angeregt werden können.

Mit dieser Verstärkung tritt ein erhöhter statischer Druckabfall über das betrachtete Rohrteilstück auf. Damit ist es möglich, den Strömungswiderstand durch Schallanregung gezielt zu beeinflussen. Es wird die experimentell bestimmte Abhängigkeit der Schallverstärkung und des Druckabfalls von der Amplitude des zusätzlich eingebrachten Schalls, der Frequenz sowie der Strömungsgeschwindigkeit gezeigt. Neben der radialsymmetrischen Schallmode wird eine höhere Mode betrachtet, die im resonatorbesetzten Teilstück ebenfalls verstärkt wird, die aber nicht in die angrenzenden hartwandigen Rohre abstrahlt. In beiden Fällen lässt sich der Druckabfall an dem Teilstück etwa um den Faktor zwei erhöhen.

Jüttner, M.

• Zum Einfluss von Körperschallmoden des Prüflings auf die Unsicherheit der Luftschalldämmung [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  V. Wittstock and M. Jüttner
[A]

Ein im Jahr 2004 abgeschlossenes Projekt führte zu der Vermutung, dass die Frequenzlage der Körperschallmoden des Prüflings sein Schallübertragungsverhalten wesentlich beeinflusst. Um diesen Effekt in seiner Größe zu erfassen, wurden nun im Rahmen eines vom Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) geförderten Projekts Modellmessungen durchgeführt, bei denen im selben Modellprüfstand eine Vielzahl von Prüflingen vermessen wurden. Die Besonderheit der homogenen plattenförmigen Prüflinge bestand dabei darin, dass sie in Material und Dicke identisch waren, die Lage der Körperschallmoden jedoch durch die Variation von Plattengröße und Kantenlängenverhältnis verändert wurde. Ermöglicht wurde diese Variation nur durch die Verwendung eines speziellen Modellprüfstands, der im Maßstab 1:8 gegenüber herkömmlichen Prüfständen verkleinert ist. Damit wurde es erstmalig möglich, die Auswirkung der Lage der Körperschallmoden separat zu erfassen. Für biegesteife Platten, bei denen in den unteren Terzbändern nur wenige Körper-schallmoden vorliegen, ergab sich eine signifikante Erhöhung der gemessenen Standardabweichung der Luftschalldämm-Maße gegenüber der ebenfalls ermittelten Wiederholstandardabweichung bei tiefen Frequenzen. Die Unsicherheit des Schalldämmmaßes durch unterschiedliche Lage der Körperschallmoden kann unter den genannten Bedingungen mit ca. 2 dB angesetzt werden. Bei höheren Frequenzen hingegen spielt dieser Effekt keine nennenswerte Rolle, da beide Standardabweichungen nahezu identisch sind. Dies gilt jedoch nur für die korrigierte Schalldämmung, bei der die mit zunehmender Plattengröße anwachsende äußere Bedämpfung der Platte durch eine entsprechende Korrektur berücksichtigt wurde.

Jütz, B.

• Temporäre Hörschwellenverschiebung durch Geräusche in einer Flugzeugkabine? [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  I. Baumann, B. Jütz, N. Freese and P. Rong
[A]

Ist während eines 8-Stunden Fluges bei einer Dauergeräuschbelastung von etwa 74dB(A) mit einer temporären Hörschwellenverschiebung zu rechnen? Diese Frage wurde in einer Teiluntersuchung während eines umfassenden Komfort- und Gesundheitstests in einem Flugsimulator im Rahmen des EU-Projekts ICE (www.ice-project.eu) untersucht. Dazu wurden bei ca. 80 Passagieren die individuellen Hörschwellen jeweils vor und nach einem simulierten ''8-Stunden Flug'' gemessen. Während des ''Fluges'' waren die Passagiere einer flugzeugtypischen Lärmbelastung von im Mittel 74 dB(A) ausgesetzt (ca. 60 Personen). Eine Kontrollgruppe (ca. 20 Personen) erfuhr während einer gleichen Flugdauer eine reduzierte Lärmbelastung von 64 dB(A). Die Messung der Hörschwellen wurde mit einem modifizierten Békésy-Verfahren auf handelsüblichen Notebooks (mit externer Soundkarte sowie geschlossenem Kopfhörer) in einem separaten ruhigen Raum (ca. 40 dB(A) Hintergrundpegel) durchgeführt. Das verwendete Verfahren zeichnet sich durch eine höhere Messgenauigkeit im Vergleich zu den Messungen mit handelsüblichen Audiometriegeräten aus. Die Ergebnisse der Untersuchung werden vorgestellt.

Jund, S.

• High order finite element methods for the wave equation on unstructured grids [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  S. Jund, S. Salmon and E. Sonnendrucker
[A]

High order finite elements for acoustics.

This project is a part of a french-german cooperation DFG-CNRS on 'Noise Generation in Turbulent Flows'. Our objective is to study and predict the noise generation induced by the flow and to find new noise reduction concepts.

Thus we are interested in very precise numerical methods for wave propagation.

First, we are developing numerical schemes of high order to solve the second order wave equation on unstructured grids. These schemes should be sufficiently compact to obtain a good resolution with a small number of grid points and designed such that the dispersion and dissipation errors are low.

We have opted for the use of continuous Lagrangian polynomial finite element methods in space (implemented for any arbitrary high degree) which are well adapted for unstructured grids, coupled with high order ADER schemes in time.

Jung, C.

• Versuch einer Energiebilanz für ein Ultraschallbad unter Berücksichtigung ultraschallinduzierter Kavitation in Wasser [DAGA 2003 (Aachen)]
  R. Sobotta, C. Jung, P. Koch, D. Krefting, W. Lauterborn and R. Mettin
[A]

Es ist bekannt, dass Hersteller von Ultraschallgeräten (US-Geräten) ihre US-Wannen kleineren Füllvolumens (1-10 Liter) mit wesentlich höheren volumenbezogenen US-Leistungsdichten ausgedrückt in Watt/Liter ausstatten als US-Wannen mit großem Füllvolumen. Diese volumenbezogene US-Leistungsdichte wird auch - in Übereinstimmung mit der Erfahrung aus der Reinigungspraxis - als wichtiger US-Geräteparameter beworben. Folgende volumen- und zeitbezogenen Energieverbrauchsmechanismen der in ein befülltes US-Bad eingebrachten US-Energie werden anhand von Modellrechnungen diskutiert: - Entstehung und Wachstum sowie - Vernichtung (Stoßwellen, Implosion) von Blasen, - Schwingungen von Blasen, - Andere Dämpfungsmechanismen. Der Umwandlungsgrad von in das US-Bad eingebrachter US-Leistung in reinigungswirksame Kavitation (L. D. Rozenberg, 1970) wird diskutiert. Die Messergebnisse für - den relativen Schalldruckpegel der Subharmonischen und - den Pegel der anregenden US-Frequenz in Abhängigkeit von der eingebrachten US-Leistung werden vorgestellt. Der Anteil der über US-Wandler eingebrachten US-Wirkleistung wird mittels kaloriemetrischer Messung bestimmt. Diese Ergebnisse werden in die Diskussion einer volumenbezogenen US-Leistungsdichte als möglichem US-Geräteparameter einbezogen.

• Messung der Kavitationsrauschzahl [DAGA 2005 (München)]
  R. Sobotta and C. Jung
[A]

Zur Validierung und Überprüfung von Ultraschallreinigungsgeräten und -anlagen kann das komplexe Spektrum, das durch Kavitation erzeugt wird, ausgewertet werden. Ultraschallinduzierte Kavitation erzeugt Oberwellen, Subharmonische und breitbandiges Rauschen. Das Kavitationsrauschen basiert auf den Stosswellen, die bei Blasenkollapsereignissen entstehen.

Es wird ein akustisches Messsystem vorgestellt, mit dem es möglich ist, das Kavitationsrauschen quantitativ zu erfassen. Unter Annahme eines weißen Rauschens wird als Maß für die Energiedichte die Kavitationsrauschzahl definiert. Es wird gezeigt, in welchen Ultraschallintensitätsbereichen eine Korrelation zwischen der eingetragenen Ultraschallleistung und der Kavitationsrauschzahl besteht. Abschließend wird der Zusammenhang zwischen der Kavitationsrauschzahl und der Ultraschallintensität beziehungsweise -leistungsdichte diskutiert.

An einem Beispiel wird die Validierung der Ultraschallparameter eines Industriegerätes dargestellt.

• Zur Sauerstoff-Entgasung von Wasser mittels Ultraschall [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  C. Jung and R. Sobotta
[A]

Alternativ zur Entgasung mittels Vakuum wird häufig die Entgasung von Flüssigkeiten mittels Ultraschall angewendet, z. B. für Proben zur HPLC- oder GC-Untersuchung. Der Einfluss von Ultraschall-Frequenz und -Intensität auf den Verlauf der Entgasung bei un-terschiedlichen Temperaturen wird vorgestellt. Die Abnahme der Sauerstoffkonzentration, als Maß für die Entgasung, wird mittels eines elektrochemischen Sensors gemessen. Die Entgasungsrate und die Gaskonzentration im veränderten Gleichgewicht unter Ultraschalleinwirkung werden bei unterschiedlichen Intensitäten und Frequenzen am Wandler ermittelt.

Auch in der Ultraschallreinigung hat man es in der Regel mit verringertem Gasgehalt in der Reinigungsflüssigkeit zu tun. Der Einfluss der Gaskonzentration auf den Schalldruck und seinen kavitationsbedingten Rauschanteil in Ultraschallreinigungsbädern wird ge-prüft.

Zur beschleunigten Entgasung geeignete Ultraschall-Signalformen werden diskutiert.

• Messergebnisse für Kavitationsrauschpegel mit Leitungs- und deionisiertem Wasser sowie mit Feststoffsuspensionen dieser Medien [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  R. Sobotta and C. Jung
[A]

Zur Validierung und Überprüfung von Ultraschallreinigungsgeräten und -anlagen kann das hochfrequente Rauschen, das durch Kavitation erzeugt wird, ausgewertet werden. Das für diese Untersuchungen verwendete Messverfahren zur Ermittlung des Kavitationsrauschpegels wird vorgestellt.

Der in deionisiertem Wasser bei Raumtemperatur im Gleichgewicht mit der Umgebung gemessene Kavitationsrauschpegel wird als Bezugswert gewählt. Da die Kavitationsstrukturen zeitvariant sind und die Flüssigkeitsparameter (z. B. Gasgehalt) sich bei Beschallung zeitlich verändern, wird auch die zeitliche Änderung des gemessenen Kavitationsrauschpegels ermittelt. Diese Ergebnisse werden anschließend mit den entsprechenden Messwerten in Leitungswasser verglichen.

Durch Zusatz von pulverförmigem Feststoffen (z. B. Gips, Kalkstein, Siliziumcarbid) werden das deionisierte und das Leitungswasser modifiziert. Der Einfluss dieser Modifikation auf den Kavitationsrauschpegel und dessen Zeitverhalten wird ermittelt und vorgestellt.

Abschließend werden die Ergebnisse mit Bezug auf ihre Auswirkung für die Ultraschallreinigung diskutiert.

• Ultraschallinduzierte Kavitationserosion an vorbehandelten Graphit-Plättchen [DAGA 2008 (Dresden)]
  C. Jung and R. Sobotta
[A]

Der Materialabtrag durch ultraschallinduzierte Kavitationserosion an Plättchen aus kunstharzimprägnierten und thermisch carbonisierten Graphit-Plättchen (ca. 10x10x2 mm) wird untersucht. Hierzu wird ihr Masseverlust nach unterschiedlicher Ultraschallbehandlungsdauer in wässrig-tensidischem Medium durch Wägung ermittelt.

Der verwendete Versuchsaufbau ermöglicht eine Beschallung des Materials bei mehreren Frequenzen. Die Schallausbreitungsrichtungen der beiden Multifrequenzwandler sind dabei orthogonal angeordnet.

Mittels Messung des Kavitationsrauschpegels wird für unterschiedliche Frequenzen jeweils eine geeignete Position der Plättchen im Versuchsaufbau für die Durchführung der Abtragsversuche ermittelt.

Die Ergebnisse der Abtragsversuche mittels ultraschall-induzierter Kavitationserosion werden für unterschiedliche Frequenzen diskutiert und mit den Messungen des Rauschpegels verglichen.

Jung, E.

• MEMS Packaging - Technological Solutions for a Si-Microphone [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  K. Becker, M. Koch, T. Braun, V. Bader, P. Meier, E. Jung, R. Aschenbrenner and H. Reichl
[A]

Micro Systems and Micro Devices play an important role in today's high tech products. They are used as acceleration sensors for airbag control, as piezo actuators for high resolution print heads, as micro pumps for high precision chemical/medical dispensers or as silicon microphones for smallest hearing aid applica-tions. In order to facilitate the use of such fragile devices, packaging of these structures is on major issue. Due to the cost and yield issues associated with this process step, significant evolution on top of the mi-croelectronic packaging techniques is required. MEMS packaging fulfils a crucial role within the function of the MEMS device. Besides the electrical inter-connection, the package provides mechanical protection, media separation or coupling (e.g. pressure), signal conditioning, etc., it must enable the resulting package to be manufactured and assembled at low cost. Also, high reliability requirements even under harsh conditions (e.g. oil sink with extreme tempera-ture differences and aggressive ambient) must be fulfilled in order to be accepted in the market for high tech solutions. Within the project InFON a packaging technology for stress sensitive MEMS devices has been developed, that allows the cost effective packaging of a silicon microphone. The development of the packaging tech-nology is described in detail from concept development and material selection to manufacturing process development and reliability characterization.

Jung, O.

• Audiologische Tests zur Beurteilung der Geräuschqualität im Fahrzeuginnenraum [DAGA 2008 (Dresden)]
  O. Jung, J. Becker-Schweitzer and V. Grützmacher
[A]

Üblicherweise werden audiologische Tests wie z.B. der ''Oldenburger Satztest'' zur Beurteilung des Hörvermögens in einem Störgeräuschumfeld sowie zur individuellen Anpassung von Hörgeräten verwendet. Die Modellannahme dabei ist, daß die Sprache durch ein internes oder externes Rauschen verdeckt wird und dadurch bei niedrigen Pegeln unverständlich wird. Einzahlmaße, wie z.B der Artikulationsindex, deren Berechnungsmethoden auf der Bestimmung eines SNR zwischen einem gemessenen Hintergrundgeräusch und einem als durchschnittlich angenommenen Sprachsignal basiert, werden häufig zur Beurteilung der Geräuschqualität im Fzg.-Innenraum ersatzweise herangezogen. In der hier vorgestellten Arbeit wird die Anwendung sprachbasierter Tests auf die Beurteilung der Geräuschqualität im Fahrzeug unter Betriebsbedingungen erweitert. Hierbei wird das auf Sprachmaskierung ausgelegte originale Hintergrundgeräusch durch typische im Fzg. auftretende Fahrgeräusche bestehend aus Wind-, Abroll- und die durch den Antriebstrang induzierten Geräusche ersetzt, die sich sowohl im Pegel als auch in der spektralen Zusammensetzung erheblich von den in oben genannten audiologischen Tests verwendeten Hintergrundgeräuschen unterscheiden. Es werden erste Ergebnisse vorgestellt, die eine Quantifizierung der Güte des jeweiligen Hintergrundgeräusches erlauben.

Junge, M.

• Acoustic Simulation of an Idealized Exhaust System by Coupled FEM and Fast Multipole BEM [DAGA 2005 (München)]
  M. Junge, M. Fischer, M. Maess and L. Gaul
[A]

Abgasanlagen und Belüftungskanäle sind mitunter starken Druckpulsationen ausgesetzt. Diese können trotz des hohen Impedanzunterschiedes zwischen der ausströmenden Luft und den Wänden der Abgasleitungen zu Strukturschwingungen der Abgasleitungen führen. Der dadurch entstehende Körperschall trägt daher neben der Endöffnung der Abgasleitung mit zur Schallabstrahlung des gesamten Abgassystems bei. Zudem kann die Übertragung des Körperschalls in den Rohrleitungswänden die Effektivität von in der Abgasleitung eingebauten Schalldämpfern merklich mindern. In dieser Arbeit wird das Schallabstrahlverhalten einer idealisierten Abgasrohrstruktur analysiert. Dazu wird ein FE-Modell der Abgasanlage verwendet, in der das akustische Innenraumproblem über ein Fluid-Struktur-Interface an die Struktur der Abgasanlage gekoppelt ist. Die Schnelle auf dem Rand der Abgasanlage wird in einer nachgeschalteten Berechnung als Randbedingung für das akustische Außenraumproblem genutzt. Eine sehr schnelle und effiziente Berechnung ist hierbei mit Hilfe der 'Fast Multipole Boundary Element Method' möglich. Insbesondere wird der Einfluss der Schallabstrahlung der schwingenden Rohrstruktur gegenüber der Abstrahlung der Endöffnung betrachtet.

• The effect of underwater noise radiation on ship vibration [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Wilken, M. Maess, M. Junge, M. Fischer and C. Cabos
[A]

The vibration of floating ships is considerably affected by the surrounding sea water. Today, it is current practice to include the so-called hydrodynamic masses in a simulation model by adding them to the structural mass of the vessel. The hydrodynamic masses represent the effect of the inertia of the water on the ship's hull. The compressibility of the water (i.e. underwater noise radiation) is neglected due to high computational effort and low availability of appropriate simulation codes.

A fast multilevel multipole boundary element method program has been developed to solve the Helmholtz equation, which allows the computation of the sound pressure field in the water due to a structural acceleration field on the hull surface. Using the dry hull vibration modes as boundary conditions on the structure, the influence of both underwater noise radiation and inertia of the water on structural vibration can be estimated.

The present work reports on this procedure and the numerical results obtained for a container ship in the low frequency range.

• Fast Multipole BEM for Acoustics in Automotive Applications [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Fischer, D. Brunner, M. Junge and L. Gaul
[A]

Numerical simulation is essential for acoustic optimization of products in early development phases. In automotive industry, challenging targets very often require to simulate acoustics on a system level. For example, sound radiation from engine block and oil pan including high frequency excitation by the fuel system. The classical boundary element method (BEM) is not applicable to such large models due to its fully populated matrices. The fast multipole boundary element method reduces the cost of the BEM to quasi-linear in the number of degrees of freedom, allowing simulations with more than 100k boundary elements on standard desktop computers. In the presented paper, efficiency of the fast multipole boundary element method in combination with a preconditioned iterative solver is ilustrated on the simulation of sound radiation from an engine structure.The boundary element model of the engine is provided by LMS as a real-world benchmark example. The simulations demonstrate the straigt-forward usability of the fast multipole boundary elment method to engineering applications.

• Simulation der Wechselwirkung von Fluidschall und Körperschall in flexiblen Leitungssystemen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  L. Gaul, M. Maess, M. Junge and J. Herrmann
[A]

In fluidgefüllten Leitungssystemen führen Ventilbetätigungen und Druckschwankungen durch Pumpenförderung zu hydroakustischen Wellen, die sich in Leitungen ausbreiten, und die Leitungsstruktur sowie angekoppelte Strukturelemente zu Schwingungen anregen. Diese Schwingungen können in ungünstigen Fällen zu Dauerbrüchen oder Funktionsversagen der Struktur führen. Außerdem rufen sie eine unerwünschte Schallemission in den Außenraum hervor. Diese Gründe motivieren die Entwicklung von effizienten Simulationswerkzeugen zur Untersuchung der Hydroakustik in Leitungssystemen, die im Gegensatz zu üblichen eindimensionalen Modellen auch räumliche Vorgänge beschreiben können. Um die Anregung von Strukturschwingungen der Leitungswand über das Fluid mit einzubeziehen, werden diskretisierte Fluid- und Strukturmodelle über ein akustisches Fluid-Struktur Interface (FSI) voll gekoppelt. Als Diskretisierungsmethode wird die Finite Elemente Methode (FEM) verwendet. Simulationen von komplexeren Leitungssystemen führen jedoch zu großen Modellen mit hohem Rechenaufwand, weshalb Techniken der Substrukturierung und Modellreduktion verwendet werden, um die Anzahl der Freiheitsgrade zu reduzieren. Die Substrukturtechnik basiert auf einer Vorgehensweise, die eine Adaption der CraigBampton-Methode auf voll FSI-gekoppelte Modelle darstellt. Hierbei erfolgt im wesentlichen eine Modellreduktion im Modalraum. Insbesondere wiederholt auftretende Strukturkomponenten wie Leitungsabschnitte und Rohrlagerungen lassen sich somit effizient behandeln. Ein weiterer Reduktionsschritt wird hinsichtlich bestehender akustischer Transferpfade durchgeführt, wobei akustische Quellen als Eingänge und Strukturverformungen als Ausgänge betrachtet werden. Anschließend kann die Schallabstrahlung von den Leitungssystemen und angehängten Komponenten in Luft mittels einer schnellen Randelementmethode (Fast-BEM) berechnet werden. Die Integration der Multipol- und Multilevel-Techniken in die Galerkin-BEM bewirkt eine starke Modellreduktion und einen starken numerischen Effizienzgewinn. Die Akustikberechnungen werden aufgrund des großen Impedanzunterschieds zwischen Luft und Leitungsstruktur als Nachschaltrechnung durchgeführt. Im Vortrag wird der Einsatz dieser effizienten Simulationswerkzeuge für voll gekoppelte Leitungssysteme an industriellen Problemstellungen aufgezeigt.

• Sound Radiation of an Expansion Chamber due to Pressure Induced Structural Vibrations [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Junge, F. Schube and L. Gaul
[A]

Exhaust systems are exposed to large pressure pulsations due to the periodically blown out exhaust gas. These large pulsations may lead to structural vibrations of the exhaust system, by the transfer of energy from the acoustic fluid to the structural parts of the exhaust system. The vibrating structural parts of the exhaust system contribute to the sound radiation in addition to the sound at the orifice and thus degrading the performance of the system. This phenomenon is experimentally investigated on a production-model expansion chamber. A loudspeaker is used as an acoustic source and the two-microphone method is employed to determine the exact input signal on the inlet. It is found that for some frequencies the structural parts of the expansion chamber are heavily excited by this acoustic path. Those frequencies are close to some structural resonance frequencies, which are determined by an experimental modal analysis (EMA). The ability of the structure to radiate sound varies between all resonance frequencies and depends mainly on the geometry of the structure. In order to be able to predict, evaluate and optimize the sound radiation of an exhaust system in an early development stage this research aims for the development of a simulation tool employing a fluid-structure coupled finite element model for the description of the interior problem and a fast multipole boundary element model for the exterior problem.

• Uncertainty Assessment in Acoustics by Using Boundary Element Simulation and Fuzzy Arithmetic [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Maess, J. Becker, D. Brunner and M. Junge
[A]

Uncertainties in radiated sound fields may result from uncertain parameters in vibrating structures as well as from uncertainties in the acoustic domain. In order to investigate the influence of uncertain parameters on acoustic fields, sound radiation from a stiffened cylindrical shell is analyzed. In the simulation, a combination of finite elements for the structural domain and boundary elements for the acoustic domain is used as the kernel for the analysis, which is embedded into a fuzzy-arithmetical scheme for the uncertainty assessment. In this approach, the uncertain parameters are modeled by fuzzy numbers. Uncertainties in the structure include the wall shell thickness and the driving frequency of a monofrequent point load. In the acoustic domain, the air density and the sound velocity are assumed to be uncertain. As output quantities, the acoustic pressure at field points and the radiated sound power are considered as fuzzy output numbers. Finally, the results are discussed in terms of accuracy, computational efficiency and applicability.

• Model Reduction Techniques with Additional Interface Reduction for an Efficient FE/BE Coupling [DAGA 2008 (Dresden)]
  M. Junge, J. Becker, D. Brunner and L. Gaul
[A]

For the finite element method model reduction techniques exist to represent the dynamic behavior of component substructures. Depending on the type of reduction method, the reduction basis is populated either by free or fixed interface modes and augmented by constraint or attachment modes. They are computed for all degrees of freedom on an interface. The interface can either be defined by adjacent substructures or by coupling interfaces to other physical domains. A large interface thus leads to an increased size of the reduced order model and limits standard model reduction techniques to applications with small interfaces. In the case of FE/BE coupling for vibro-acoustic computations, the interface includes all degrees of freedom at the numerous nodes in contact with the acoustic fluid. In this work interface reduction methods are investigated. Here, the size of the reduced order model is decreased by reducing the number of retained interface modes, while marginally increasing the reduction error. A direct reduction method based on strain-energy considerations is presented. Additionally, an iterative reduction scheme is proposed which only adds a basis vector to the reduction basis, if the spanned subspace is sufficiently enlarged. The applicability of the proposed methods is shown for an example structure.

• FE-BE Coupling for Partly Immersed Bodies [DAGA 2008 (Dresden)]
  D. Brunner, M. Junge, C. Cabos and L. Gaul
[A]

The legal noise level limits of ships are continuously reduced. Ships should be quiet onboard for people's comfort and the underwater noise pollution is to be minimized, since the water is the living environment of marine mammals. Simulation of the vibro-acoustic behavior of ships needs dealing with fluid-structure coupled problems, since the surrounding water has a significant influence on the vibration behavior. For the structural part, namely the ship, the finite element method (FEM) is used. The commercial finite element package ANSYS is applied for setting up the mass and stiffness matrices. The surrounding water is modelled with the fast multipole boundary element method (FBEM). For the partially immersed case a special halfspace formulation is applied to incorporate the pressure boundary condition of the infinite water surface. Iterative preconditioned solvers are employed and the numerical efficiency is discussed. The applicability of the coupling scheme is demonstrated using a realistic model problem.

Junge, S.

• Analytical simulation of silicon condenser microphones [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  S. Junge, L. Tebje, W. Lang and W. Benecke
[A]

G.M. Sessler [1] introduces an electromechanical equivalent circuit diagram for a capacitive transducer with a perforated backplate. This paper describes an extended analytical model for silicon condenser microphones to calculate e.g. receiving and transmitting sensitivity, membrane deflection and input impedance. Electrical and mechanical elements of the transducer can be integrated into the same equivalent circuit employing a transformer.
The membrane is modeled as a spring-mass system using a lumped element approach. In addition, dynamic effects as the mechanical reaction force of the air-gap and flow losses in the air-gap as well as the acoustic holes in the backplate are considered [2].
All essential design parameters of the device are taken into account in the model with a detailed examination of the influence of the parameters on sensitivity and input impedance. Figure 1 shows the equivalent mechanical parts of the device. Finally, an optimized backplate perforation is proposed to minimize flow losses of the air flowing through air-gap and perforation holes [3].
1. G.M. Sessler, Acoustic 1, Lecture, University of Darmstadt, 1998
2. L. Tebje, S. Junge, A. Buhrdorf and W. Benecke, An Analytical Model for Low Frequency Capacitive Ultrasonic Transducers and Condenser Microphones
3rd Workshop on Micromachined Ultrasonic Transducers (MUT 2003), Lausanne, 2003
3. A. Buhrdorf et. al., Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer (cMUT) Array for The Frequency Range Below 500 kHz, Proceedings of the IEEE International Ultrasonic Symposium, 2000, San Juan, Puerto Rico, p.915

Junius, D.

• Zusammenhang zwischen frühen akustisch evozierten Potenzialen (FAEP) und Frequenzfolgepotenzialen (FFP) [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  D. Junius, O. Wegner and T. Dau
[A]

Neue Studien haben demonstriert, dass frühe akustisch evozierte Potentiale (FAEP) optimal durch Chirps ausgelöst werden, deren Momentanfrequenzverlauf so konzipiert ist, dass Laufzeitunterschiede auf der Basilarmembran kompensiert werden (Dau et al., 1999). Ein auf diese Weise generierter aufsteigender Breitband-Chirp erzeugt eine wesentlich höhere Amplitude der Welle V im Antwortmuster als ein Click-Stimulus, was auf die erhöhte Synchronizität der neuronalen Aktivität insbesondere im tieffrequenten Bereich zurückzuführen ist. In diesem Beitrag wird nun der Zusammenhang zwischen transienter und kontinuierlicher Stimulation untersucht. Es werden Stimuli mit Dauern bis zu 100 ms angeboten, die den Chirp enthalten. Im ersten Experiment wird eine alternierende Folge von aufsteigenden und abfallenden Chirps als Stimulus angeboten. Im zweiten Experiment ist ein einzelner aufsteigender Chirp zeitlich und spektral in zwei Sinustönen eingebettet: einem 270-Hz Ton folgt ein 270 Hz-4 kHz Chirp und schliesslich ein 4 kHz Ton. In beiden Experimenten sind die Übergänge zwischen den Einzelkomponenten stetig, um Ein- und Ausschalteffekte auszuschliessen. Die Potentialmuster zeigen deutliche Peaks mit gleicher Amplitude und (relativer) Latenz wie bei entsprechender ''Einzel''-Chirp Darbietung. Im zweiten Experiment bildet sich bei hohen Pegeln als Antwort auf die erste periodische (270Hz) Anregung das erwartete Frequenzfolgepotential (FFR) aus. Die Ergebnisse beider Experimente demonstrieren die entscheidende Bedeutung der Basilarmembranvorverarbeitung für die Ausprägung der Potentialamplitude. Wir postulieren, dass für die Generierung der Welle V bei transienter Stimulation und für das Frequenzfolgepotential bei kontinuierlicher Stimulation dieselben Mechanismen verantwortlich sind. Wir stellen ein einfaches Synchronisationsmodell vor, das den wesentlichen Verlauf der Potentialmuster simulieren kann. Nach pegelabhängiger Basilarmembranfilterung und Haarzellentransformation wird die synchronisierte Neuronenaktivität über den gesamten Frequenzbereich integriert.

Junker, F.

• Validation of Engineering Methods for Calculating Acoustical Diffraction by Screens [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  F. Junker and F. Crouzet
[A]

EDF has been developing methodologies and tools for measuring and calculating the noise impact of its installations. The study of the noise impact of an industrial installation cannot be achieved by using complex propagation models. The use of engineering simplified models is unavoidable. According to the recent hardening of European noise policy, the simplified calculation models have to be more and more accurate. New simplified models are going to be proposed by European work groups. In this context, EDF wants to take an active part into the validation of these kinds of models. Industrial noise often deals with real 3D diffraction problems on quite hard ground with tonal sources which leads to strong interference patterns. Usual simplified methods (ISO, NMPB, ...) are often based on the calculation of the difference between the direct and the diffracted path lengths. The following paper presents the results of a comparison between such a simplified model and a 3D code based on Linearized Euler Equations used for calculating acoustical diffraction by a cubic screen.

• Long term monitoring site at Saint-Berthevin (France-53) : a tool for traffic noise characterisation using space and time statistical variability of acoustical and meteorological events [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  O. Baume, B. Gauvreau, M. Bérengier, F. Junker and F. Lauzin
[A]

The large influence of atmospheric conditions and ground irregularities on noise level calculation is well known from theoretical approaches or numerical developments. For instance, computing the propagation of traffic noise has held great efforts since then but those works were based on approximate environmental conditions. This paper deals with further investigations for realistic situations using statistical analysis.

We aim at introducing our long term monitoring site that was settled for new research developments. The double objective of this important equipment is to validate of our numerical models for acoustical (PE based model) and meteorological (SUBMESO) predictions, and to lead to a statistical approach. Thanks to facilities supported by the Ponts et Chaussées laboratories network and specifications of Saint-Berthevin valley - complex topography, sound source from road and railway traffic - a great tool for such analyses is available.

A software which verifies output data from this long term monitoring site (10s sampling) is currently in progress. It leads to a wide validated database of road traffic, acoustical and meteorological measurements controlled from corrupting events in non-urban areas. Then we explore new statistical theories and tools for both space and time correlation of those experimental figures, including multi-dimensional analysis. The purpose is to estimate the variability of noise levels for several time scales, from short term (10s duration) to long term (10 years) analysis to appreciate the ''long term quality'' of experimental data.

Juric, P.

• Intrusive monitoring of speech quality [DAGA 2002 (Bochum)]
  P. Juric
[A]

The presentation will focus on speech quality assessment in both clean and noisy environments. Reference will be made to SwissQual's family of speech quality algorithms called SQuad. SQuad is based on a model of the human hearing system. In an intrusive manner a reference test signal is sent through the channel under study and the output signal assessed in terms of quality. In addition to evaluate the quality in terms of a mean opinion score (MOS), the algorithm also quantifies the causes for speech quality degradation. So, the algorithm is able to also describe the degradations with expressions like: signal interruptions, variable delay, quality drops, background noise or temporal clipping. Furthermore, the algorithm is able to cope with variable delay. Speech quality assessment of Voice Quality Enhancement devices requires two measurements, one based on clean- and one based on noisy- reference signals. Based on such measurements, the algorithm produces results related to both the clean- and noisy- speech quality. The clean speech quality is evaluated by means of sending the clean speech reference through the transmission channel with the result expressed in MOS scaled in range 1 to 5. The noisy speech quality is calculated as a combination of four parameters: noise power level reduction (NPLR), signal-to-noise ratio improvement (SNRI), speech power level reduction (SPLR) and speech quality measured with noisy reference. SQuad is able to cover almost everything in terms of unidirectional speech quality assessment, including voice quality enhancer like automatic level control, voice activity detectors and noise reduction.