A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
Padilla, A.
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Physical and perceptual point of view on soundscapes: comparing physics, perception and signal processing [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
V. Gibiat and A. Padilla
[A]
Propagating sound waves implicates different analysis levels: the perceptual governs our sensations, the physical explains the acoustic source emission, and linked the geometrical and surface acoustical characteristics describe and bound the propagating medium. These three points have then to be represented through sophisticated signal and perceptual analysis methods.
The association of a composer using natural recorded sounds as a musical material and a physicist working with sound waves in their whole complexity, amplitude and phase included, has been our starting point.
Eliminating the physical aspect of the source, we concentrated our work on the two other points.
We recorded soundscapes, produced in parisian underground (Metro) and Express Regional Network (RER).
The recordings have then be described with the words of perceptual musical language when unusual phase spectrograms have been performed in conjunction with amplitude spectrograms or sound level representations. These have been realised through classical Discrete Fourier Transform or Differential Spectral Analysis.
We will present the comparison of our diverging and converging analysis and give hints to explain why they diverge or converge.
More important we will show that perceptual effects as acoustical emergence of low amplitude signals cannot be detected on signal analysis without the phase of the spectrograms.
Padilla, F.
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Modellbasierte Signalanalyse quantitativer Ultraschallmessungen am proximalen Femur [DAGA 2007 (Stuttgart)]
S. Dencks, R. Barkmann, F. Padilla, P. Laugier, G. Schmitz and C.-C. Glüer
[A]
Methoden des Quantitativen Ultraschalls lassen sich zur Bestimmung des osteoporotischen Frakturrisikos benutzen. Hierbei wird ein kurzer Schallpuls mit einer Mittenfrequenz im Bereich von 500-600kHz durch den untersuchten Knochen transmittiert. Innerhalb des EU-Projekts ''FEMUS'' wird diese Technik von peripheren Messorten wie der Ferse auf den zentralen, frakturkritischen Oberschenkelknochen (proximales Femur) übertragen. Bereits ex-vivo Tests zeigten, dass die herkömmliche Signalverarbeitung für die Bestimmung der Standardparameter Speed-of-Sound (SOS) und Broadband-Ultrasound-Attenuation (BUA) auf Grund der Mehrwegeausbreitung des Schalls an diesem Messort häufig versagt. Um die auswertbaren Bereiche im Knochen zu erweitern, wurde folgende neue Methode implementiert.
Die verschiedenen Signalkomponenten der Mehrwegeausbreitung werden durch Schwingungen mit Gaußscher Hüllkurve modelliert, deren Parameter über einen Kleinste-Quadrate Schätzer bestimmt werden. Für Vergleichszwecke wurden zwei verschiedene Algorithmen, Nelder-Mead und Gauss-Newton, getestet. Die Optimierung erfolgt über eine Space Alternating Expectation Maximization (SAGE), die die Schätzung überlagerter Signalkomponenten ermöglicht. SOS- und BUA-Werte werden dann aus den Modellparametern der einzelnen Signalkomponenten für die verschiedenen Ausbreitungswege berechnet.
Die Methode wurde auf die zweidimensionalen Ultraschall-Scans von 35 exzidierten menschlichen Femora angewendet. Während mit der herkömmlichen Signalverarbeitung ca. 40% der Signale nicht ausgewertet werden konnten, betrug bei dieser Methode der Anteil fehlgeschlagener Optimierungen nur 5-6%.
Die über einen Scan gemittelten SOS- und BUA-Werte der Hauptsignalkomponente zeigten signifikante Korrelationen mit der Knochenmineraldichte (BMD): Die Korrelation von BUA mit BMD war moderat (r2=0.69), SOS korrelierte stark mit BMD (r2=0.82).
Die neue Methode verbessert die Anzahl der auswertbaren Signale wesentlich und erhöht damit die Glaubwürdigkeit der Korrelationen. Ihre Leistungsfähigkeit bei in-vivo Messungen wird derzeit getestet.
Pätzold, P.
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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.
Pagneux, V.
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Large eddy simulation of acoustical propagation in turbulent channel flow [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Haberkorn, V. Pagneux, G. Bouchet, Y. Auregan and P. Comte
[A]
Velocity fluctuations, caused either by imposing sound on a turbulent channel flow or by pulsating the flow, generate a shear wave at the wall. This shear propagates into the boundary layer and decays within the turbulent counterpart of the laminar Stokes length. Ronneberger & Ahrens (1977) determined in these two ways the damping of sound by turbulence in experimental investigation of the wall shear stress: at high driving frequencies the damping is not influenced by turbulence, for low driving frequencies turbulence increases the sound attenuation and for a range of driving frequencies, the damping is surprisingly reduced by turbulence. This was recovered in Large Eddy Simulation of a pulsating channel (Scotti & Piomelli, 2001), but at too a high a forcing amplitude to be relevant to acoustical propagation. We perform analogous LES in which the pulsation is applied to a passive scalar, so that retroaction on the turbulent flow is suppressed. Different forcing frequencies and diffusivity of the scalar are considered. The trends mentioned above are recovered for high and low frequencies, but the reduced attenuation (with respect to that in laminar flow) at intermediate frequencies is no longer observed. The time evolution of the spatial organization of the scalar field is investigated.
Références :
Ronneberger D. and Ahrens C.D., 1977,
Wall shear stress caused by small amplitude perturbations of turbulent boundary-layer flow: an experimental investigation, J. Fluid Mech., 83, 433-464.
Scotti A. and Piomelli U., 2001,
Numerical simulation of pulsating turbulent channel flow, Phys. Fluids, 13(5), 1367-1384.
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Attenuation of acoustical waves in duct with flow [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
Y. Auregan and V. Pagneux
[A]
Two main issues will be addressed in this communication.
First, the attenuation in a rigid duct with shear flow is presented. The flow is considered as quasi-laminar and asymptotic expansions of the visco-thermal propagation equations are given. By comparison with experiments it can be seen that this model cannot be used for all the frequencies. Thus a model taking into account the effect of turbulence is presented. This model is compared to experimental results and to numerical simulations (LES).
The second issue is the influence of visco-thermal effects on the effective impedance of a liner located at the wall of the duct. Experimental results call the classical acoustical displacement continuity at the wall into question. Thus a new model based on Match Asymptotic Expansion is presented.
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Measure of the group velocity of an acoustic wave in an one-dimensional lattice [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Griffiths, O. Richoux and V. Pagneux
[A]
The aim of this work is the study and the measure of the group velocity of an
acoustic wave propagating in a complex medium. This medium is an one-
dimensionnal lattice formed by Helmholtz resonators periodicaly connected on a
cylindrical tube.
This kind of system allows an important scattering illustrated by the
appearance of forbidden and allowed bands in the spectral domain.
Experimental and theorical results are presented on perfectly waveguide
lattice showing the presence of band gaps frequency in which the transmission
of sound is forbidden.
This property is used to show that the group velocity of an acoustical wave
can be more important than sound velocity.
A gaussian sound pulse whose frequeny content lies completely with the
forbidden transmission region is used to measure the group velocity. Two sorts
of procedures to determine the group velocity are used and compared: the time
difference of the maximum of the pulse and the time difference for its
barycentre before and after the lattice.
We show that experimental group velocity can be considerably larger than the
speed of sound: with a lattice composed by thirty resonators, the group
velocity in the first Bragg stopband is measured between 2000 and 3000 m/s.
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Localization of scars in the stadium billiard using reassigned Husimi distribution [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
B. Teyssandier, V. Pagneux and L. Simon
[A]
In this paper, classical ray trajectories and high frequency eigenfunctions
of a billiard with the shape of a stadium are discussed with the aid of
quantum Poincaré plots. This quantum Poincaré section or phase space
distribution is given in terms of the Birkhoff variables (s,cosø),
introduced in quantum mechanics. This technical point of view have been
studied intensively using Wigner and Husimi distribution
functions. In this regard, the current study presents an effective
alternative procedure by combining a novel digital signal processing
technique, the reassigned method, with the so-called Husimi distribution
specialized to the case of mixed irregular dynamic motion. More than a
better localization of scars in phase space, the results are then used to
develop a quantitative understanding of eigenmodes scars produced by resonance
on periodic orbits. While each distribution has given strenghs and
weaknesses, the reassigned Husimi distribution appears to be the best choice
to characterize scars in billiards.
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Multiple scattering of acoustic waves in porous absorbing materials [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Duclos, V. Tournat, V. Pagneux, D. Lafarge and L. Jaouen
[A]
Multiple scattering of acoustic waves in porous absorbing media is studied theoretically and experimentally. Porous media like air-saturated polymer foams with open cells, have a non-trivial frequency-dependent absorption that arises due to viscous and thermal effects at the scale of the rigid frame microstructure. In order to produce multiple scattering at ultrasonic frequencies, mesoscale scatterers are introduced in the porous medium host. The effective wavenumber of such a multi-scale medium should take into account the peculiar absorption at the micro-scale and the multiple scattering at the meso-scale to describe precisely the propagation of a coherent acoustic wave. For this purpose, an equivalent fluid model, derived from an homogenization method, is used to model the acoustic propagation in the host porous medium itself. Then, at the meso-scale, the scattering by the inclusions is described with a multiple scattering approximation (independent scattering approximation), allowing to obtain the total effective wavenumber of the porous medium. After some validating results on the multiple scattering by an array of rigid cylinders in air, experiments on the multiple scattering by rigid cylinders embedded in a porous medium are presented and compared to the developed multi-scale approach. For the host medium itself, the same multiscale approach provides a convenient mean to account for scattering effects not described by the equivalent fluid model.
Paiva, A.
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ECircus: Spoken Interaction of Autonomous Agents in Educational Virtual Environments
C. Weiss, W.-C. von Karstedt, A. Paiva and E. Andre
[A]
ECircus is an ongoing interdisciplinary EU-project focusing on novel conceptual models and
innovative technology to support social and emotional learning through role-play and
affective engagement for Personal and Social Education.
Main aspects are to create a virtual environment for emotional
and social learning focusing on the domains of bullying and refugee integration.
This paper describes our work integrating automatic speech generation into an virtual enviroment
where autonoumous agents are enabled to interact by natural spoken language. As we are
adressing an elementary school environment one specification of the generated voice
was building an age-corresponding young school kids voice. The second specification adresses
building a low-ressource speech generatipon system which is capable to run on older school computers
but is still fast enough in response time to guaranty a fluent conversation between the agents. Third
requirement was including audio-visual synchronisation with the agents.
The article focus problems arising in building unit-selection based childs' voice TTS
and shows alternative methods to childs voice recording by deploying voice transformation methods.
Furthermore we describe the speech generation system itself and point out possible implementation
issues in building non-controlled speech interaction in virtual environments.
Palacio, D.
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The Time Reversal Kaleidoscope: a New Concept of Smart Transducers for 3D Imaging [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
D. Palacio, G. Montaldo, M. Tanter and M. Fink
[A]
In real time 3D echographic imaging, the acquisition of volumic data set requires the recordingof an echo from all the 3D region of interest. Traditionally, two dimensional arrays composed of several thousand of transducers are used to obtain the beam focusing and steering in the volume. However, the design, the connections and the multiplexing required by these 2D arrays are technically complex to realize. Here we present a completely new approach to achieve 3D images with a very small number of transducers using the coupling concepts of time reversal mirrors and chaotic reverberating cavities. The small number of transducers (typically 32) are glued on one surface of the solid cavity, an other face is in contact with the imaged fluid medium (like the body). Thanks to hundred of reverberations inside the cavity, the ultrasonic waves emitted by the transducers are able to focus in any point of the volumic fluid by using time reversal techniques. At each reflection, 'virtual' transducers, images of the real ones by the reflection on the surface of the cavity, are created. As a result, a kaleidoscopic transducer array is obtained from a small number of transducer used in a time reversal mode, and allows equivalent performances than conventional 2D matrices made of thousands of transducers. The coupling of chaotic reverberating cavities with times reversal techniques leads to the concept of a 'smart' transducer. First experimental 3d images obtained with a pioneer prototype will be presented.
Palm, G.
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Optimierung eines Silbenbasierten Spracherkenners [DAGA 2006 (Braunschweig)]
M. Tress, O. Schreiner and G. Palm
[A]
Moderne Spracherkennungsanwendungen erfordern Vokabulare mit teilweise deutlich mehr als 10.000 Wörtern. Dies ist nach wie vor eine große Herausforderung für Speicher und Laufzeit, aber auch für die Erkennungspräzision, insbesondere bei natürlichsprachlichen Systemen, bei denen unbekannte Wörter zu erwarten sind.
In dieser Arbeit wird ein Ansatz der Spracherkennung vorgestellt, der auf phonetisch definierten Silben basiert. Das Wortlexikon wird hierbei durch ein Silbenlexikon ersetzt, das mit einer endlichen Anzahl Silben einen nahzu beliebigen Umfang an Wörtern abdecken kann. Der erste Teil der Arbeit beschreibt die Optimierung des Silbeninventars. Dabei wird sowohl die Ähnlichkeit von Silben in Ihren Merkmalsemissionen der HMM Zustände berücksichtigt, als auch ihre statistische Verwechselbarkeit im Erkennungsergebnis. Das Silbenlexikon wird so um jene reduziert, die phonetisch schwer unterscheidbar sind und damit keine Information für den Erkennungsprozess liefern.
Der zweite Teil behandelt die Abbildung der erkannten Silbenfolge auf Wörter. Die hierfür experimentell untersuchten Methoden umfassen Levenshtein-Abstand, Assoziativspeicher und kombinierte Ansätze. Für die Suche des am besten passenden Lexikoneintrages wurden diese Methoden mit unterschiedlichen Parametern und auf Basis unterschiedlicher phonetischer Einheiten verglichen.
Panek, L.
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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.
Panicke, M.
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Clamp-on-Doppler-Meßsysteme – Schallfeld und örtliche Amplitudenempfindlichkeit [DAGA 2000 (Oldenburg)]
J. Gätke, O. Specht and M. Panicke
[A]
Die eingriffsfreie Meßtechnik erlangt zunehmend Bedeutung. Zu den Prinzipien, die sich dafür besonders eignen, gehören auch die Meßverfahren auf akustischer Basis. Akustische Verfahren haben sich einen festen Platz in der rohrgebundenen Durchflußmeßtechnik erobert. Während in der medizinischen Anwendung das akustischer Dopplerverfahren dominant ist, hat in der technischen Anwendung das akustische Laufzeitverfahren sich eindeutig gegenüber dem Dopplerverfahren behauptet. Die Gründe dafür wurden bisher vor allem in der schwierigen Dopplersignalanalyse gesucht. Sie hat bis heute zu keinen befriedigenden Ergebnissen geführt. Einige Untersuchungen haben sich nun auf die Signalentstehung bei Doppleranordnungen an technischen Gebilden konzentriert, um daraus Schlüsse für die Meßsignalbewertung im Hinblick auf Durchflußwerte zu erhalten. Im Vortrag werden Ergebnisse verglichen, die sich aus theoretischen Untersuchungen des Schalldurchgangs durch (metallische) Rohrwandungen und aus exakten Dopplermessungen ergeben. Die Erkenntnisse werden anhand von schlierenoptischen Aufnahmen eindrucksvoll untermauert. Auf dieser Grundlage werden Aussagen über die Konzeption von Clamp-on-Doppler-Anordnungen für industrielle, technische Anwendungen gemacht.
Pankau, J.
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Prognose von Kurvengeräuschen [DAGA 2008 (Dresden)]
J. Pankau and T. Kohrs
[A]
Fahren Schienenfahrzeuge durch Gleisbögen, entstehen häufig besonders auffällige Geräusche. Es treten folgende Geräusche auf: Kreischen / Quietschen, Zischeln / Zischen und Rumpeln. Das Kurvenquietschen ist mit Abstand das lauteste und wegen seiner Tonhaltigkeit das bedeutendste Geräusch im Nahverkehr.
Ein Prognoseverfahren für das Kurvengeräusch kann bei der Auswahl der zu treffenden Maßnahme(n) bei der Konstruktion und Sanierung unterstützend eingesetzt werden.
Entsprechende Maßnahmen sind u.a.:
- Beeinflussung der Reibverhältnisse zwischen Rad und Schiene
- Radbedämpfung
- Schienenbedämpfung
- Radiale Einstellbarkeit von Radsätzen / Radpaaren .
Mittels einer Prognose kann der betroffene Frequenzbereich identifiziert werden, Maßnahmen können besser abgestimmt und auf ihre Wirksamkeit überprüft werden.
Ein Prognoseverfahren für Kurvengeräusche wurde innerhalb des vom Bundeswirtschaftsministerium im Rahmen des ''Leisen Verkehrs'' geförderten Forschungsprojektes ''Kurvengeräusche'' von der Firma SFE GmbH entwickelt (Akusrail). Ein weiteres Prognoseverfahren für Kurvengeräusche steht als Modul von TWINS zur Verfügung (SLYNX).
Wir berichten über die Ergebnisse der Anwendung dieser Prognoseverfahren in unserem Hause.
Pantle, I.
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Numerical Sound Prediction of Open Rotors: Methods, Results and Perspectives [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
I. Pantle, E. Sorgüven, F. Magagnato and M. Gabi
[A]
The numerical sound prediction of open rotors underlies special requirements due to the complexity of their geometry and flow. As far as one aims to find an overall valid numerical prediction method for aero-acoustics without relying on empirical or semi-empirical data the classical Computational Fluid Dynamics (CFD) approach suggests similar methods tailored to acoustical problems. Presently within the field of the so-called Computational Aero-Acoustics (CAA) there are several methods available. Basically these extract unsteady acoustic sources out of a flow computation and proceed with the computation of the acoustical wave propagation through a fluid. In respect of applying the method to subsonic open rotors such as fans a combination of unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes (URANS) computations or Large Eddy Simulation (LES) together with a form of Acoustic Analogy, preferably the Ffowcs Williams and Hawkings Analogy (FWHA), does not only produce reasonable results but also shows appropriate but nevertheless feasible demand of computing resources. Within this presentation a brief overview of the functionality of the acoustic module implemented in the in-house CFD solver and using FWHA will be shown. There will be presented three case studies, realized by using LES and the FWHA, including a 3-dimensional flow around a circular cylinder, a flow around a combination of a cylinder and an airfoil and a flow through a simple, but completely 3-dimensional, subsonic propeller. The configurations follow experimental settings for the reason of comparing numerical and experimental results and validating this approach.
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Discussion of Numerical Noise Prediction Methods Applied to Fluid Machinery [DAGA 2007 (Stuttgart)]
I. Pantle
[A]
Accurate prediction of fluid machinery noise is still a complex issue. Various methods exist, where flow phenomena are interpreted as specific noise sources and thus, noise levels of fluid machinery can be predicted. Any of these methods requires deep and fairly accurate knowledge of the flow. Empirical methods have been developed, identifying mono-, di- and multipole sources in the flow. These lead to fairly good estimations of the sound pressure or sound power levels of such machinery. In recent times empirical estimations were improved by using numerical methods for the determination of the flow characteristics, such as steady or unsteady flow calculations.
However, fully numerical prediction methods, i.e. numerical methods for the flow and the noise prediction, are under development for the last decade. Since the so-called direct numerical simulations (DNS), which contain both flow and acoustical movements, are still far too consumptive in terms of computing time and resources to be applied to realistic flows with reasonable Reynolds-numbers and geometries, hybrid methods where introduced. These consist of a flow calculation (Computational Fluid Dynamics/CFD) and an acoustical calculation, specifically adapted to the requirements of acoustical waves. Although fully numerical, the acoustical calculation methods differ, depending on the case and complexity of the intended application. Since the CFD methods can also vary significantly, no standardized way of noise prediction for fluid machinery, aerodynamic and hydraulic, including specific casings and installation situation, has been developed so far.
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CAA Calculations of Aero- and Hydrodynamically Induced Noise [DAGA 2007 (Stuttgart)]
I. Pantle and M. Gabi
[A]
The authors aim to use CAA like methods for the prediction of rotating machinery noise induced by its aero- as well as hydro-dynamical flow. CAA - Computational Aero-Acoustics are high order finite difference methods, especially designed for the field-wise computation of aero-dynamically generated wave propagation. The method is well established in aircraft noise investigation, such as noise generated by aircraft wings. However, in the context of rotating machinery, especially when it comes to internal flows, several additional problems arise: The interaction between steady and unsteady parts must be captured properly, as well as the developing modes. From a numerical point of view, special caution has to be taken to apply hybrid CAA for liquid flows. With hybrid CAA, flow solvers are required for the determination of the acoustical sources. Since typical flow solvers for liquids are based on incompressible equations, shock waves can not be captured. However, appearing shock waves in hydraulic systems require compressible equations which need special treatment in the low Mach number region. The liquid flow might have an impact on the casings, which would require flow-structure interaction methods. Effects on the wave propagation are yet to be investigated. CAA uses high accuracy and low dispersive numerical methods for the field-wise acoustic calculation. However, the accuracy of the flow calculation has a major impact on the acoustical calculation. Within this contribution, approaches of using CAA for both aero- and hydro-dynamically generated noise will be presented and will be discussed in the context of fluid machinery.
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Numerischer Ansatz zur Simulation von Strukturbewegung induziert durch Fluidschwingungen [DAGA 2008 (Dresden)]
I. Pantle, G. Bardossy and M. Gabi
[A]
Die Untersuchung von strömungsinduzierten Strukturschwingungen und die sich daraus ergebende Wechselwirkung zwischen Fluid und Struktur ist für viele Bereiche der Technik, aber auch der Medizin von Bedeutung. So kann die Schwingungsanregung in Resonatoren, wie beispielsweise beim Auftreten von Brennkammerschwingungen, zur Anregung der Resonatorwände führen. Bei technischen Anwendungen stellt sich sofort die Frage nach Materialbelastung und langfristiger Stabilität. Darüber hinaus kann über die schwingende Struktur Lärm nach außen abgestrahlt werden, was in zunehmendem Maße aus Gründen der Lärmvermeidung und -bekämpfung, aber auch der Effizienz und Wirtschaftlichkeit technischer Geräte möglichst vermieden werden soll.
Um derartige Wechselwirkungen zu untersuchen, wird zunehmend auf numerische Simulationsverfahren gesetzt. Hier gibt es verschiedene Verfahren. Speziell im nieder- bzw. mittelfrequenten Bereich bieten sich, aufbauend auf den klassischen und hocheffizienten Simulationsmethoden von CFD (Computational Fluid Dynamics) und CSD (Computational Structure Dynamics) kombinierte Methoden an: Hier werden aus einer Strömungsberechnung heraus über eine Schnittstelle die relevanten Daten zum CSD-Verfahren und die Ergebnisse wieder zurück zum CFD-Verfahren transferiert. Meist werden hier Interpolationsverfahren benötigt zwischen unterschiedlich aufgebauten Berechnungsnetzen. Hohe Effizienz und Genauigkeit der Interpolationsverfahren stellen eine Herausforderung dar. Im Rahmen dieser Präsentation wird das hybride, von den Autoren entwickelte CFD-CSD-Verfahren vorgestellt. Die derzeitigen Möglichkeiten und geplante Entwicklungsschritte werden zur Diskussion gestellt.
Panzer, J.
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Interpolation of complex frequency response curves [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J. Panzer and C. Ferekidis
[A]
The interpolation between two complex frequency response curves, such as obtained from turntable directivity measurements is investigated. The direct application of interpolation algorithms to response data, either in frequency or time domain, may cause interference patterns and, due to this, does not yield the expected result. This paper demonstrates the problem and offers a solution, which takes into account the multi-valued property of the exponential function of the phase term.
Pape, D.
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Intrinsic pitch in German - Examining the whole fundamental frequency contour of the vowel [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
D. Pape and C. Mooshammer
[A]
The phenomenon of intrinsic pitch, i.e. the fundamental frequency (f0) difference between high and low vowels, has been found in a variety of languages (Whalen and Levitt 1995) and is therefore discussed as a universal characteristic. It is widely agreed that intrinsic pitch can be attributed to differences in tongue height. Contrary to that explanation Fischer-Jørgenson (1990) and Mooshammer et al (2001) found for German tense and lax vowels similar f0 values although the vowels show differences in tongue height.
Since in Mooshammer et al. f0 was only considered at the articulatory defined mid of the vowel, in the current study we will investigate the whole f0 contour of the vowel for the same dataset.
Results of the current study give evidence that lax vowels start with a higher f0 than their tense counterparts. However, standard deviations are considerably high due to varying f0 range. We observed frequently errors of the f0 tracking algorithms due to noise at the beginning of the vowel. In addition, the maximum of the f0 contour at the end of the vowel was often interrupted by the following voiceless stop.
In order to eliminate these factors we carried out a second experiment. The f0 range was controlled, consonants preceding the vowel were varied between /p,b,f,v,m/ in order to compare the effects of consonantal induced f0 variation. The consonant following the vowel was always nasal to avoid interruption on the rising f0 contour as in the first experiment. For reliable f0 values we recorded EGG simultaneously. Results of the second experiment will also be presented at the conference.
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Physiological investigations of fundamental frequency control in German
P. Hoole, S. Fuchs, D. Pape, K. Honda and E. Murano
[A]
Many investigations have established the importance of the cricothyroid muscle in the control of F0 in speech. However, the physiological foundations of some segmental perturbations of F0 are still not well understood. Here, we consider two specific areas. (1) F0 is generally higher following voiceless than voiced consonants. However, it is still not clear whether this is simply a side-effect of using the cricothyroid to stretch the vocal folds as a mechanism to inhibit voicing, whether speakers actually plan to raise F0 to enhance the voicing distinction, or whether aerodynamic effects are also involved. Results for (to date) three speakers showed consistently higher cricothyroid activity for voiceless consonants. However, its timing suggested that it might not be just to suppress voicing, but could also actively enhance F0 differences on adjacent vowels. (2) Vowel intrinsic pitch. One quite consistent but puzzling finding is that German lax vowels have a higher intrinsic pitch than biomechanical explanations for intrinsic pitch would predict (tongue fronting/raising acts via the hyoid bone to alter the tension of the vocal folds). Front lax vowels have much lower and less fronted tongue position but not consistently lower F0 than their tense counterparts. This suggests that F0 may be actively raised by cricothryroid activity for the lax vowels. Some evidence for this was found. The results of both areas will be discussed with respect to their implications for German word prosody.
Paprotny, J.
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Untersuchungen zu Gehörgangsimpedanzen bei Kindern und Erwachsenen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
J. Fels, L. Feickert and J. Paprotny
[A]
Für die Messung und Entwicklung von Hörgeräten werden so genannte Kuppler verwendet. Messungen an diesen Kupplern sollen im Idealfall die gleichen Messergebnisse liefern, wie Messungen am Ohrkanaleingang. Für Erwachsenen gibt es standardisierte Kuppler, die für Anpassmessungen von Hörgeräten geeignet sind. Für Kinder gibt es dort bislang keine geeignete Lösung.
Um für Kinderohren adäquate Kuppler entwickeln zu können, ist die Kenntnis von Gehörgangsimpedanzen und -volumina nötig. In diesem Beitrag werden Verfahren vorgestellt, um Gehörgangimpedanzen von Kleinkindern wie auch Erwachsenen messtechnisch und durch Simulation bestimmen zu können.
Der messtechnische Ansatz besteht hierbei aus einer Messung mit einer Impedanzmesssonde am Ohrkanaleingang. Für die Simulation der Gehörgangsimpedanz wird die Geometrie der Gehörgänge aus CT-Daten gewonnen, aus denen dann CAD-Modelle erstellt werden, mit denen eine Simulation möglich ist. Erste Ergebnisse werden vorgestellt.
Paquier, M.
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Physical Characterisation of musical instruments [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Paquier, B. Robin, T. Foggia and J.-C. Béra
[A]
We used time cues, spectral cues, and spectro-temporal cues for musical instrument differentiation from recordings. Twenty notes had been played on thirty instruments by one or, sometimes several players for a same instrument. These notes had been selected by each musician as being the most representative of his instrument (various attacks, intensities, decays, crescendo/decrescendo,....). Then, for each of these notes, we calculated the different cues, e.g. spectral centroïd, peak factor, harmonics synchronisation, attack- and decay-duration, ..... The means and standard deviations of the different cues allowed a tree-structure-based classification of the instruments. For example, one cue differentiated the instrument families (e.g. brass from rubbed strings). Then, an other cue differentiated an instrument from an other in a given family (e.g. the violin, the cello, or the double bass within the rubbed strings family). The main application of such a classification is the automatic recognition of instruments for audio signal indexing and automatic musical transcription.
Pareige, P.
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Propagation of Lamb waves in anisotropic rough plates: a perturbation method [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
C. Potel, D. Leduc, B. Morvan, P. Pareige, C. Depollier and J.-L. Izbicki
[A]
In this paper, the propagation of Lamb waves in a plate of anisotropic solid with a randomly rough surface is studied. The profile of the surface is described by its statistical properties: its mean value and the mean square deviation of the surface from the flatness. In the small roughness limit, the dispersion relation of the Lamb waves is derived from an effective boundary condition by a perturbation method. In this model, the roughness of the stress-free boundary induces a small complex perturbation of the dispersion relation: the real and imaginary parts of which are related respectively to the shift frequency and to the attenuation of the wave. Analytical and numerical results are presented for both the shift and the attenuation of the waves, showing that two mechanisms contribute to the decay of a Lamb mode: its decay into bulk elastic waves and its decay into other Lamb modes. Experimental results are presented in glass plates and duralumin plates are compared to the theoretical results.
Parizet, E.
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Continuous evaluation of noise comfort in a bus
E. Parizet, N. Hamzaoui, L. Segaud and J.-R. Koch
[A]
The goal of this study was to use the 'continuous analog category scale' method for the evaluation of comfort in a bus.
A long recording (162 s) was realised in a bus driving in a typical way (including acceleration and coast-down, opening and closing of doors, etc.). A modified version of that recording was created by digitally modifying some particular events. About fifty listeners continuously evaluated the auditory comfort of these two sequences, by moving a cursor sliding along a categorical scale; they also evaluated the overall comfort of each sequence.
When considering the overall comfort evaluation, the panel could be divided in three groups (listeners who preferred the modified sound, those who preferred the original one and those who evaluated the two stimuli as equally comfortable). The continuous evaluations averaged over these three groups were different, which can be an indication that listeners really evaluated comfort and not loudness. Nevertheless, instantaneous evaluation was less accurate than the overall one, which indicates that more work is needed to improve the method.
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Comparison of listening test methods : a case study [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
E. Parizet, N. Hamzaoui and G. Sabatié
[A]
The goal of this study was to compare various listening test methods in the particular case of nine in-car ventilation noises. Six listening tests were conducted :
- absolute evaluation of noise pleasantness;
- evaluation of pleasantness, during which the subject could hear all noises as often as necessary;
- pair comparisons (forced choice procedure);
- pair comparisons (five levels scale);
- pair comparisons (continuous scale);
- similarity ratings, analysed with a multidimensional scaling method (Indscal).
These six tests were realised by 64 subjects.
Different items were examined for each test : its perceived and real duration, its estimated difficulty, the accuracy of merit scores attributed to noises, the perceptual spaces which could be built and the accuracy of a pleasantness indicator which computed from the results.
It appeared that :
- the second procedure can propose a good compromise between the accuracy of the results and the time needed for subjects to realise the test. Thus, it can be recommended for many industrial purposes;
- perceptual spaces built from the pair comparison tests and the similarity rating one were similar, indicating a great stability of sound features used by listeners, whatever their task;
- the MDS analysis of the similarity ratings lead to the more accurate pleasantness indicator.
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Perception of sound emitted by vacuum Cleaners [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J. Brocard and E. Parizet
[A]
The noise emitted by an object is a source of objective and subjective information. For instance, it is a way to know whether the system can correctly work or not (objective information) and to estimate its quality (subjective information).
In the particular case of the vacuum cleaner, it is important to keep the subjective information related to the impression of power, and to minimize the annoyance linked to different criteria (sound pressure level, sharpness...)
The purpose of these perceptive tests is to determine how listeners assess the impression of both the efficiency and annoyance of sounds in vacuum cleaners.
A preliminary session of listening tests has shown that each of the 8 models of vacuum cleaners has its own tone. The position of the dummy head does not seem to influence the tone very much during the recording. Consequently, the recording position does not generate any confusion between different models, one position is freely chosen for all recordings.
The task of each of the 61 subjects (aged 25 to 65) is to supply an estimation of both the annoyance and efficiency impression during the session of perceptive tests that follows. It is to be done on an absolute scale. The whole group can be divided into two sub-groups having their own estimation strategies on the impression of efficiency.
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A sound Perception Approach inside a mechanical Shovel Cabin [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
N. Hamzaoui, E. Parizet and P. Loisy
[A]
Acoustic studies usually consist in carrying out either an experimental diagnostic or vibro-acoustic computations allowing to understand the physical functioning of the noise source, and then in making modifications respecting a specification developed by specialists. The perceptive analysis part including the users of the product still remains a rather low one in these studies. Perceptive approaches can complete physical studies in a very useful way, allowing to reach a target expected by customers more quickly.
The subjective result can be linked to physics trying to correlate it with one or several indicators representing the processed signals. This correlation then allows to identify the physical parameters characterizing the studied noise annoyance, and thus to identify annoying frequencies and annoying sources, and increase the efficiency of the resolution of the formulated problem.
In this communication, the application of a global process of sound perception on an industrial object is presented with the will to reach the targeted physical objectives. This work is stemmed from a study carried out in the frame of a collaboration with the Volvo Compact Excavators company, a manufacturer of mechanical shovels. The objectives determined within this collaboration have been :
1. On a complete machine, the manufacturer wanted to have a predictive model of sound annoyance at his disposal and identify the elements of the machine contributing to annoyance so as to establish a hierarchical approach of noise reduction inside the cabin.
2. Definition of frequency bands said to be useful, intervening in sound perception and thus allowing to choose a physical modeling method adapted to the problem.
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Evaluation of the Influence of Various Dispersions on Acoustical Perception using Experiment Designs [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
V. Koehl and E. Parizet
[A]
The aim of this study is to know whether the experiment design method can be helpful to evaluate the impact of various dispersions on acoustical perception or not.
The noise stemmed from an electric machine has been recorded with parametric variations. Six parameters, considered as relevant ones and taking three levels each, have been selected. The nature of those parameters is a mechanical one (axes alignment and dynamic balance, distance between gears...).
An experiment design has been realized according to Taguchi's table, in order to estimate the effects of those parameters with a reasonable number of sound records.
Some questions have then been asked to listeners regarding their impressions on the similarity between sounds during perceptive tests. The effects of parameters have been deduced from those answers.
Using these effects, it should be possible to predict listeners' answers on any parameters configuration. Unfortunately, interactions between parameters have been highlighted, so that reliable predictions are not possible at this step of the study.
Other tests have then been carried out in order to estimate the effects of interactions. The prediction of listeners' answers becomes a reliable one when taking those additionnal effects into account.
The experiment design method is then an efficient tool to make accurate predictions with a low number of preliminary measurements.
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Tonhaltigkeit von harmonisch komplexen Tönen mittels Größenschätzung [DAGA 2008 (Dresden)]
S. Fingerhuth and E. Parizet
[A]
Viele alltägliche Geräusche haben einen mehr oder weniger ausgeprägten tonalen Charakter. Ursache ist in vielen Fällen ein sich ein periodisch wiederholendes Ereignis (wie z.B. bei drehenden Maschinen oder bei Musikinstrumenten), wodurch Spitzen im Spektrum erzeugt werden. Die Tonhaltigkeitswahrnehmung ist seit langem ein Forschungsthema, ist aber weiterhin noch ein aktuelles Thema wie z.B. bei der Entwicklung von Berechnungsalgorithmen (DIN45681 für Geräuschimmission).
In dieser Arbeit präsentieren wir das Ergebnisse eines Hörversuches zur Tonhaltigkeitsempfindung von harmonisch komplexen Tönen. Im Gegensatz zu einem einzelnen Ton hat ein harmonisch komplexer Ton mehrere Töne in einer harmonischen Reihe. Ausgehend von einem Referenzsignal wurden die Stimuli erzeugt, in dem einige Parameter geändert wurden, um die Tonhaltigkeit zu modifizieren. Geändert wurden: der Ton- zu Rauschanteil, der Rauschpegel, die Anzahl der Harmonischen und die spektrale Gewichtung der Harmonischen. Die Versuchsmethode für die Bewertung der Tonhaltigkeit der Stimuli war die Größenschätzung (Magnitude Estimation) mit einer Referenz. Die empfundene Tonhaltigkeit wurde mit Berechnungen aus Aures' Modell und mit der Berechnung aus DIN45681 verglichen.
Parlitz, U.
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Wie chaotisch ist akustische Kavitation? [DAGA 2000 (Oldenburg)]
S. Luther, U. Parlitz, M. Sushchik and W. Lauterborn
[A]
Am Beispiel eines periodisch akustisch angeregten Kavitationsblasenfeldes wird demonstriert, das aus einer niedrig-dimensionalen Delay-Rekonstruktion einer experimentellen Zeitreihe nicht notwendig auf ein physikalisches System mit niedrig-dimensionalem Attraktor geschlossen werden kann. Ursache f''ur dieses allgemeine Ph''anomen ist die auch im chaotischen Fall vorliegende Phasenkoh''arenz zwischen den nichtlinearen Oszillatoren und dem treibenden Signal. Zur Illustration werden die Ergebnisse numerischer Simulationen mit experimentellen Zeitreihen verglichen.
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Akustische und räumliche Strukturbildung in Ultraschall-Kavitationsfeldern [DAGA 2003 (Aachen)]
D. Krefting, R. Mettin, U. Parlitz and W. Lauterborn
[A]
Blasen in akustischen Kavitationsfeldern, wie sie z.B. in der Ultraschallreinigung Anwendung finden, werden zu stark nichtlinearen Radialschwingungen angeregt. Die Schallemissionen dieser Radialschwingungen führen zu wesentlichen Modifikationen des akustischen Spektrums im Kavitationsfeld. Neben dem Auftreten von höheren Harmonischen der über die Schallwandler eingestrahlten Frequenz kann auch das Anschwingen von subharmonischen Frequenzen und ein hoher Rauschanteil beobachtet werden. Der Frequenzanteil unterhalb der Betriebsfrequenz ragt in den hörbaren Frequenzbereich hinein und stellt in der Anwendung eine beachtliche Lärmquelle dar. In Ultraschallreinigungbädern entstehen akustische Stehwellenfelder. Darin bilden die Blasen komplexe raumzeitliche Strukturen. Bei diesem Selbstorganisationsprozess kann sich das Schwingungsverhalten der beteiligten Blasen sehr stark verändern. Die Blasenstrukturen und die Schallemissionen werden simultan aufgezeichnet. Das Auftreten charakteristischer Frequenzanteile im Spektrum kann so mit der Entstehung bestimmter räumlicher Blasenverteilungen in Zusammenhang gebracht werden. Auch an Grenzflächen kann die Bildung solcher kollektiv schwingender Blasenstrukturen beobachtet werden. Dieses Phänomen kann für das Verständnis von kavitationsbedingten Reinigungs- und Erosionsprozessen von großem Interesse sein.
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Dynamik wechselwirkender Blasen bei akustischer Kavitation [DAGA 2008 (Dresden)]
A. Pluta, U. Parlitz, R. Mettin and W. Lauterborn
[A]
Ein Modell zur Beschreibung der Blasendynamik bei der akustischen Kavitation muss sowohl die Kopplung zwischen dem Schwingungs-und Translationsverhalten (z.B. primäre Bjerkneskraft) der einzelnen Blasen als auch die Wechselwirkungen untereinander (sekundäre Bjerkneskraft, Schallabstrahlung) berücksichtigen.
In numerischen Simulationen werden die Einflüsse der verschiedenen Wechselwirkungen auf die Dynamik eines Mehrblasensystems und die dadurch auftretenden Bewegungsmuster untersucht. Zunächst wird die radiale Pulsationsdynamik akustisch angeregter, sphärischer Gasblasen in einem viskosen, schwach kompressiblen Fluid mit Hilfe linearisierter Keller-Miksis-Gleichungen über ein gekoppeltes System von gedämpften getriebenen harmonischen Oszillatoren beschrieben. Anschließend wird die Auswirkung einer zeitverzögerten Kopplung sowie nichtlineare Schwingungen untersucht.
Parot, J.-M.
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Some numerical experiments on time reversal imaging of impulse sources with very few transducers in an open space [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J.-M. Parot
[A]
The time reversal principle is a possible way to propagate backwards to the noise sources. The measured signal is backpropagated by computation. According to Fink's mostly experimental works for point-like sources, the reversed wave must focus on the source.
In the present work, we will test this idea by simulating simple but non obvious situations: a point source surrounded by buildings or a spherical radiating surface in an open space. A very low number of point receivers is used, 3 or 4.
Wave fronts redirected back from these transducers, following direct, reflected or diffracted paths, focus on the source, whether it is seen or kept out of the receiver's sight. With a conveniently chosen criterion, based on the time duration of the reversed signal, we are able to localize the source.
Pascal, J.-C.
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An experimental study of the acoustic radiation of a concert harp using Nearfield Acoustic Holography [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
N. Dauchez, J.-H. Thomas, F. Gautier and J.-C. Pascal
[A]
Planar Nearfield Acoustic Holography (NAH) [1] is used to provide acoustic features of the radiation of a concert harp [2]. The acoustic pressure fields are measured from two planes in the nearfield of the soundboard and the soundbox holes while a stationary mechanical excitation is placed at one string location. NAH provides a reconstruction of the pressure field and the normal velocity on the source planes by solving an inverse problem. Acoustic intensity vectors are computed from the measurements. A detailed description of the acoustic intensity field radiated by the sounboard surface and the soundbox holes is performed. Calculations of acoustic power radiated by the two sources allow us to quantify their relative importance. In three frequency ranges, it is shown that soundbox holes radiate more than the soundboard. In the first range, it is suggested that the acoustic radiation of the instrument can be described by two monopoles implying that in this range the harp acts as an equivalent elastic Helmholtz resonator.
[1] J. D. Maynard, E.G. Williams and Y.Lee, Nearfield Acoustic Holography: I. Theory of generalized holography and the development of NAH, J. Acoust. Soc. Amer. 78, 1395-1413 (1985)
[2] F. Gautier, N. Dauchez, Acoustic intensity measurement of the sound field radiated by a concert harp, submitted to Applied Acoustics, (2003)
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Temporal Formulation in the Wave Number Domain of Forward Propagation of Time Evolving Acoustic Pressure Fields [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
V. Grulier, J.-H. Thomas, J.-C. Pascal and J.-C. Le Roux
[A]
The wavenumber method using the FFT algorithm has proven to be a more efficient tool than the Rayleigh integral method for calculating harmonic acoustic fields from planar radiators (Williams, Maynard). However, this method is not adapted when considering non-harmonic acoustic fields. Therefore the aim of this work is to provide a relevant reconstruction of non-stationary acoustic fields using a time domain impulse response formulation of the problem in the wavenumber domain. This formulation, to our knowledge first given by Forbes and Stepanishen, allows a real-time prediction of the acoustic wave propagation in the near-field of vibrating structure or in waveguide for applications in active control.
First the acoustic propagation in the wave number domain described by the temporal wave equation in plane geometry is considered. A two-dimensional Fourier transform is applied to this equation that leads to a differential equation written in a Laplace formalism. The resolution of this equation gives the expression of an impulse response that, convolved with each component of the time-dependant wavenumber spectrum in a mesurement plane, yields the wavenumber spectrum in a forward plane. Then the two-dimensional inverse Fourier transform in space domain provides the instantaneous spatial pressure in the forward plane. Some explanations to reach the formulation are given in the paper.
Numerical simulations are also reported to confirm the validity of this formulation. These simulations deal with sources composed of monopoles and more complex planar radiators whose sound emission fluctuates in time.
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Analysis of Energy Flow and Energy Densities for One-Dimensional Acoustic Fields [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
C. Devaux, N. Joly and J.-C. Pascal
[A]
Energy methods have proved to be an efficient technique to model acoustics or structure vibrations in the high frequency range. For any frequency in one-dimensional systems, an exact energy formulation is available to model power transfers for structural acoustics in dissipative media. However, this energy formulation, based on kinetic- and strain- energy densities, involves equations of higher order, more variables, and more complex boundary conditions than the usual displacement formulation. In the same way, energy densities and structural intensity fields present higher complexity than the displacement field, with components at small space scale (typically the half wave length) or large scale (linked to the dissipative properties of the material).
With the objective to select the only components contributing to large scale variations, acoustic energy fields are analyzed in terms of forward and backward waves, or propagative and standing components in unloaded portions of one-dimensional structures. To take into account acoustic sources in the large scale of energy fields, the different contributions of external sources are analyzed, for energy densities and structural intensity, in the case of concentrated loads.
Pascher, I.
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Akustisches Monitoringsystem und Wasserschallprognose für Schiffe [DAGA 2005 (München)]
C. Zerbs and I. Pascher
[A]
Neben der Zustandsüberwachung von Maschinen gewinnt bei Schiffen die akustische Überwachung, d. h. die Kontrolle der Schallabstrahlung ins umgebende Wasser, zunehmend an Bedeutung. Einerseits ist dies eine Frage zunehmend steigenden Umweltbewusstseins, zum anderen sind Forschungsschiffe mit geringer Schallabstrahlung für Fischerei- und Meeresforschung eine notwendige experimentelle Basis.
Im Beitrag wird eine automatisch arbeitende Überwachungsanlage vorgestellt, welche die zusammenhängenden Aufgaben Maschinenüberwachung und akustisches Monitoring zu einer leistungsfähigen Einheit verbindet. Neben relevanten Maschinen werden gleichzeitig die Übertragungswege über die Lagerung überwacht, da auch in diesem Bereich Fehler mit gravierenden akustischen Folgen auftreten können.
Weiterhin wird durch einen signalanalytischen Ansatz (PCA) die Schallabstrahlung ins Wasser abgeschätzt. Dies erfordert massiven numerischen Einsatz, der mit den erforderlichen Echtzeiteigenschaften erst durch die neuesten Rechner- und Messsystemtechnologien möglich wurde.
Paschereit, C.O.
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Schallquellenlokalisierung in Brennkammern mit Hilfe von akustischer Nahfeldholografie
L. Enghardt, U. Tapken and C.O. Paschereit
[A]
Moderne Brennkammern für Flugzeugtriebwerke oder stationäre Gasturbinen werden zur Optimierung ihrer Effizienz und zur Minimierung der Schadstoffemmisionen bei sehr hohen Temperaturen mit nicht stöchiometrischen Gemischen von Luft und Brennstoff mager betrieben. Diese Art der Verbrennung hat den Nachteil, dass sie zur Ausbildung von Instabilitäten neigt, die grundsätzlich ein sehr unangenehmes akustisches Fernfeld erzeugen und außerdem im Resonanzfall auch die Lebensdauer der Brennkammer signifikant herabsetzen können. Im Rahmen der DFG Forschergruppe Verbrennungslärm geht es im neuen Teilprojekt 10 um die Lokalisierung solcher Schallquellen. Mit Hilfe einer großen Zahl von Schalldruckmesswerten wandbündig angeordneter Mikrofone unter Ausnutzung eines analytischen mathematischen Modells können Monopolschallquellen geortet und deren Quellstärke bestimmt werden. Simulationsrechnungen und experimentelle Untersuchungen zeigen, dass die Lokalisierung gut gelingt, obwohl die typischerweise auftretenden Schallwellenlängen groß sind im Vergleich zur Ausdehnung der Brennkammer. Der Schlüssel zum Erfolg der Analyse ist die Berücksichtigung des Schalldruck-Nahfeldes. Dieses klingt mit wachsender Entfernung von den Quellen sehr schnell ab und kann nur von Mikrofonen, deren axiale Position nicht weit von der Quellposition entfernt ist, mit ausreichender Genauigkeit erfasst werden. Mit dem neuen Verfahren wird das instationäre Schallfeld der Quellen rekonstruiert, es handelt sich daher um eine spezielle Art der Nahfeld-Holographie in durchströmten Rohren. In Voruntersuchungen konnte gezeigt werden, dass sich die Position und Amplitude einzelner Quellen sehr gut bestimmen lässt.
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FOM – Faser Optisches Mikrofon: eine akusto-optische Messtechnik für die Turbomaschinendiagnostik [DAGA 2007 (Stuttgart)]
H.J. Konle, I. Röhle, A. Rausch and C.O. Paschereit
[A]
Ziel unserer Forschung ist es, ein faseroptisches Mikrofon (FOM) für akustische Messungen in heißen Umgebungen zu bauen. Dieses soll ausschließlich aus temperaturbeständigen Materialien wie Quarzglas und Edelstahl aufgebaut sein. Das im Folgenden vorgestellte FOM besteht dabei aus einem Laservibrometer, dessen Licht durch eine Single-Mode-Glasfaser zur Mikrofonmembran geleitet wird. Diese Membran ist über ein Rohr gespannt, das zudem auch die Halterung für das Ende der Lichtleitfaser ist und eine abbildende Linse aufnimmt. Das von der Membran reflektierte Licht wird durch die gleiche Lichtleitfaser zum Interferometer zurückgeführt. Die Membranbewegung wird durch die Phasenverschiebung bzw. durch die Dopplerverschiebung zwischen eingestrahltem und reflektiertem Licht bestimmt.
In diesem Vortrag wird der Aufbau dieses FOM's vorgestellt sowie viel versprechenden Ergebnisse bei dessen Einsatz für akustische Messungen in kalter Luft.
Die im Rahmen dieser Arbeit bisher durchgeführten Experimente beschäftigten sich mit dem Einfluss der Mikrofonmembranspannung auf die Schwingungsamplitude der Membranen. Hierzu wurden Membranen aus Aluminiumfolie mit unterschiedlicher Spannung auf Messingzylinder als Membranträger aufgeklebt und in kalter Umgebung getestet. Es zeigte sich, dass bei steigender Membranspannung und gleicher Anregung die Antwortamplitude sinkt; ein Ergebnis, wie es aus der Literatur bekannt ist. Die Signale aller Membranproben zeigten im höherfrequenten Anregungsbereich eine gute qualitative Übereinstimmung mit den Signalen eines zum Vergleich simultan eingesetzten Kondensatormikrofons.
Die Abhängigkeit des FOM-Signals von der Anregungsstärke ist noch Gegenstand laufender Untersuchungen.
Ein weiterer Prototyp aus hochwarmfestem Stahl und geschweißter Membran ist zurzeit in der Fertigung.
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Lokalisierung von Schallquellen in geschlossenen Brennkammern [DAGA 2008 (Dresden)]
C. Pfeifer, J.P. Moeck, L. Enghardt and C.O. Paschereit
[A]
Moderne Brennkammern für Flugzeugtriebwerke oder stationäre Gasturbinen werden
zur Optimierung ihrer Effizienz und zur Minimierung der Schadstoffemissionen
bei sehr hohen Temperaturen mit nicht stöchiometrischen Gemischen von Luft und
Brennstoff mager betrieben. Diese Art der Verbrennung hat den Nachteil, dass
sie zur Ausbildung von Instabilitäten neigt, die grundsätzlich ein sehr
unangenehmes akustisches Fernfeld erzeugen und außerdem im Resonanzfall auch
die Lebensdauer der Brennkammer signifikant herabsetzen können. Im Rahmen der
DFG Forschergruppe Verbrennungslärm geht es im Teilprojekt 10 um die
Lokalisierung solcher Schallquellen in geschlossenen Brennkammern. Dies wird
durch die Auswertung von Druckmesswerten wandbündig angeordneter Sensoren unter
Ausnutzung der akustischen Nahfeldinformation der Schallquellen erreicht. Das
örtlich begrenzte Gebiet, in dem die Schallquellen vermutet werden, wird durch
ein Raster vorgegebener Monopolquellen diskretisiert. Danach wird aus den
Beziehungen zwischen den Schallquellen und dem durch die Quellen im Raster
theoretisch hervorgerufenen Schalldruck ein lineares Gleichungssystem für die
Quellamplituden aufgestellt. Durch Invertierung dieses Systems werden die
Amplituden der diskreten Schallquellen rekonstruiert. Eine örtliche Variation
des Rasters ermöglicht die Abtastung potentieller Quellgebiete und somit den
Rückschluss auf die tatsächliche Quellenverteilung. Die aufgestellten
Gleichungssysteme werden im Rahmen einer Simulationsrechnung als
Parameterstudie gelöst und bewertet. Ausgewählte Simulationsergebnisse werden
vorgestellt, um die Möglichkeiten und Grenzen des Verfahrens zu verdeutlichen.
Pastillé, H.
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Die Nichtlinearität einer ungedämpften Mikrofonmembran [DAGA 2000 (Oldenburg)]
H. Pastillé and M. Möser
[A]
Bei der Untersuchung nach den Ursachen von Nichtlinearitäten am Kondensatormikrofon kommt man unweigerlich zur Untersuchung der Eigenschaften der Mikrofonmembran. Diese wird, isoliert vom restlichen Aufbau (Gegenelektrode etc.), betrachtet. Das theoretische Modell wird, zur Vereinfachung der Rechnung, auf ein zweidimensionales Modell reduziert. Mit einem iterativen Lösungsverfahren kann man dann die Nichtlinearitäten untersuchen. Die theoretische Lösung ist mit zwei verschiedenen Laserscannern verifiziert worden, man bekommt einen Eindruck, wie unterschiedlich genau die jeweiligen Verfahren arbeiten.
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Über den 10-dB-Schalter an Mikrofonen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
H. Pastillé and M. Ochmann
[A]
Die sog. 10-dB-Schalter findet man an fast jedem Mikrofon der Tonstudiotechnik. Aber auch einige Schallpegelmesser weisen dieses Funktionsmerkmal auf. Mit diesem Schalter wird das Eingangssignal der Mikrofonkapsel soweit herab gesetzt, dass der nach folgende Impedanzwandler nicht mehr übersteuert wird. In der Literatur finden sich seit vielen Jahren widersprüchliche Darstellungen über den Einfluss von parasitären Kapazitäten auf das nichtlineare Verhalten von Kondensatormikrofonen. Etwas weiter gefasst ist eine kapazitive Dämpfung ebenfalls eine parasitäre Kapazität. Welchen Einfluss diese Dämpfungsmöglichkeit und die Herabsetzung der Polarisationsspannung auf den Gesamtklirrfaktor eines Kondensatormikrofons haben wird in Theorie und Praxis vorgestellt.
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About the Use of High Speed Cameras in Acoustics [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
H. Pastillé
[A]
High-Speed-Cameras are normally used for car safety (airbag, head impact etc.). They are also very usefull to detect noise problems of elctrical drives (seat, mirror, roof). HSC are optimal to view the motion of parts and components, especially rotary motion. The application is a reasonable completition to the laser-doppler-vibrometrie with a series of advantages, e.g. the use under climate conditions.
In the lecture will be shown the possibilities and limitations of this method.
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Über die optische Analyse von Hochgeschwindigkeitsaufnahmen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
B. Egger and H. Pastillé
[A]
Bei beweglichen Teilen sind geringe Unregelmäßigkeiten im Bewegungsablauf oft Anlass für unerwünschte, meist tieffrequente Geräusche oder deren Modulationen. Zur optischen Analyse solcher Schwingungsvorgänge, können neben der bekannten Laser-Doppler-Vibrometrie auch Hochgeschwindigkeitskameras eingesetzt werden. Die dadurch erzielten Aufnahmen von bis zu 10.000 Bildern pro Sekunde ermöglichen eine Analyse dieser akustisch relevanten Unregelmäßigkeiten und Störungen bewegter Teile, die mit freiem Auge nicht mehr zu erkennen sind.
Im Rahmen dieses Beitrags soll ein Analyseverfahren vorgestellt werden, das es ermöglicht, relevante Größen aus einer Hochgeschwindigkeitsaufnahme zu extrahieren. Dadurch ist eine genaue Geräuschlokalisation und eine Analyse der entsprechenden Frequenzen möglich. Neben der Geräuschanalyse eignet sich dieses Verfahren ebenso für eine Überprüfung von Gleichlaufeigenschaften beweglicher Teile.
Die Entwicklung dieses Systems basiert auf dem Beitrag ''About the use of high-speed-cameras in acoustics'' (H. Pastillé, DAGA'04).
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Reflexionsmuster im Fahrzeuginnenraum und deren Einfluss bei Audiowiedergabe [DAGA 2007 (Stuttgart)]
C. Täsch, I. Csonka and H. Pastillé
[A]
Es ist bekannt, dass die komplexen Reflexionsmuster in der Fahrzeugkabine maßgeblich die Qualität des wahrgenommenen Klanges beeinflussen. Die raumakustische Situation im Automobil soll deshalb speziell im Hinblick auf die Audiowiedergabe des Soundsystems untersucht werden. Hierzu werden die Übertragungsfunktionen zwischen dem Audiosystem und den Kopfpositionen der Insassen mittels Impulsantwortmessungen bestimmt und analysiert. Des Weiteren wird die Schallausbreitung mit Hilfe der geometrischen Raumakustik untersucht. Hierbei werden Erkenntnisse über die Einfallsrichtung sowohl der direkten als auch der indirekten Schallereignisse auf die Hörposition gewonnen. Da in die Auswertung auch psychoakustische Überlegungen einfließen, kann eine Aussage über den Beitrag der Reflexionen hinsichtlich der akustischen Wahrnehmung getroffen werden.
Patsouras, C.
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Zur Unterscheidbarkeit und Bevorzugung der Werckmeisterschen Temperatur gegenüber der Gleichschwebung [DAGA 2000 (Oldenburg)]
C. Patsouras
[A]
Heutzutage stehen Musiker oftmals vor der Problematik, ob ein Musikstück aus dem 18. Jahrhundert mit der heute gebräuchlichen gleichschwebenden Temperierung oder mit einer damals üblichen sogenannten wohltemperierten Stimmung, wie z.B. die Werckmeistersche Temperatur, aufgeführt werden soll. In diesem Zusammenhang wurde in einer ersten Versuchsreihe untersucht, ob bei einem Direktvergleich zwischen gleichschwebend und Werckmeistersch gestimmten Akkorden (Grundton, große Terz, Quinte) Unterschiede wahrgenommen werden können und wenn ja wie groß diese empfunden werden. Hierzu wurden die Akkorde der einzelnen nach Werckmeister gestimmten Tonarten auf den gleichen Grundton mit der Frequenz 261,626 Hz projeziert um so einen von der Tonhöhe unbeeinflußten Vergleich mit dem gleichschwebend gestimmten C-Dur Akkord durchführen zu können. In einer zweiten Versuchsreihe sollten die Versuchspersonen ihre Präferenz bezüglich der zwei unterschiedlich gestimmten Akkorde angeben. Die zwei Versuchsreihen wurden bei zwei unterschiedlichen Darbietungdauern (750 ms und 1500 ms) durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, daß die Unterschiede um so deutlicher wahrgenommen werden, je mehr sich die Akkorde in Hinsicht auf die Schwebungsfrequenzen ihrer Harmonischen unterscheiden. Bei der längeren Darbietungsdauer werden die Unterschiede als deutlicher empfunden. Bei Schwebungsfrequenzen größer als die der Gleichschwebung wird die Werckmeistersche Stimmung durchwegs abgelehnt, zu niedrigeren Schwebungsfrequenzen hin zeigen sich zwei unterschiedliche Verhaltensmuster: eine Gruppe zieht die Werckmeistersche Stimmung vor sobald diese geringere Schwebungsfrequenzen als die Gleichschwebung aufweist, die andere Gruppe jedoch bevorzugt die Gleichschwebung.
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Loudness, noisiness, and annoyance of printer sounds [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
H. Fastl, C. Patsouras, S. Kuwano and S. Namba
[A]
The sounds of seven different printers were assessed by 15 Japanese subjects with the method of Semantic Differential. The loudness of the same printer sounds was rated by eight German subjects by the method of Magnitude Estimation. For the data from the Semantic Differential, a high correlation to the physically measured loudness according to DIN 45 631 shows up for the adjectives ''noisy'' and ''annoying''. Also the data obtained by Magnitude Estimates for the adjective ''loud'' are in perfect agreement with physical measurements of loudness. However, data obtained from the Semantic Differential for the adjective ''loud'' show lower correlation to physically measured loudness values. These differences may be traced back to at least two causes: first, differences in the methods of Semantic Differential versus Magnitude Estimation. Second, differences in the meaning of the adjective ''loud'' for Japanese versus German subjects. The latter interpretation seems to be supported by our former studies, where German subjects tend to name sounds as ''loud'', which are labeled by Japanese subjects as ''noisy''. We plan to check the first hypothesis by experiments with the Semantic Differential with German subjects, and experiments with Magnitude Estimates by Japanese subjects.
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Auswirkungen einer Phasendrehung bei Dreiton-Komplexen auf psychoakustische Empfindungsgrößen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
C. Patsouras and H. Fastl
[A]
Als Schalle wurden Dreitonkomplexe verwendet, bei denen zum einen alle drei Linien in Phase liegen (AM-Ton), zum anderen QFM-Töne. Bei gleichem Amplitudenspektrum lassen sich QFM-Töne aus AM-Tönen dadurch erzeugen, daß entweder die mittlere Linie um 90 oder die obere Linie um 180 in der Phase gedreht wird. In psychoakustischen Experimenten wurden die Unterschiede zwischen AM- und QFM- Tönen in Lautheit, Schärfe, Rauhigkeit, Schwankungsstärke und Lästigkeit gemessen. Insgesamt ist festzustellen, daß bei Dreitonkomplexen die Phasenlage deren Lautheit praktisch nicht beeinflußt. Wegen der Änderungen der zeitlichen Hüllkurve zeigen sich Phaseneinflüsse vor allem bei Schwankungsstärke und Rauhigkeit. Bezüglich der Lästigkeit ergeben sich geringe Phaseneinflüsse bei den untersuchten Dreitonkomplexen. Mit einer Ausnahme (fTR = 50 Hz, fmod = 25 Hz) führt der Übergang von AM zu QFM eher zu einer Reduktion der Lästigkeit. Dies bedeutet, daß Phaseneffekte in der Praxis der Geräuschbeurteilung durchaus das Urteil (positiv) beeinflussen können.
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Semantisches Differential versus psychoakustische Empfindungsgrößen bei Außenstandgeräuschen von Fahrzeugen der oberen Mittelklasse [DAGA 2002 (Bochum)]
C. Patsouras, T. Filippou, H. Fastl, D. Patsouras and K. Pfaffelhuber
[A]
In einer früheren Arbeit [Psychoacoustic sensation magnitudes and sound quality ratings of upper middleclass cars' idling noise, ICA 2001] wurden die Außenstandgeräusche von verschiedenen Fahrzeugen der oberen Mittelklasse bezüglich ihrer psychoakustischen Empfindungsgrößen Lautheit, Schärfe, Rauhigkeit, Schwankungsstärke und Geräuschqualität untersucht Die Geräusche umfaßten ein mit Benzin angetriebenes Fahrzeug, vier mit Diesel angetriebene Fahrzeuge unterschiedlicher Hersteller und drei unterschiedliche Motoreinstellungen eines bestimmten Diesel angetriebenen Fahrzeugs. Diese Geräusche wurden in der vorliegenden Arbeit mittels der Meßmethode des Semantischen Differentials untersucht. Anhand einer Faktorenanalyse wurden die Adjektivpaare zu Clustern zusammengefaßt. Die Zusammenhänge zwischen den Ergebnissen der psychoakustischen Empfindungsgrößen einerseits und denen passender Adjektivpaare des Semantischen Differentials andererseits werden diskutiert.
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Visueller Kanal oder Ablenkung? Einfluss einer optischen Komponente auf die Beurteilung der Geräuschqualität von Fahrzeug-Innengeräuschen [DAGA 2002 (Bochum)]
C. Patsouras and M. Böhm
[A]
In der vorliegenden Studie wurde der Einfluß eines zusätzlich zum akustischen Reiz dargebotenen optischen Reizes auf das Urteil der Geräuschqualität bei Innengeräuschen von Fahrzeugen der oberen Mittelklasse untersucht. Drei getrennte Versuchsreihen wurden durchgeführt, in welchen zunächst die Geräuschqualität in klassischer Laborsituation - d.h. Kopfhörerdarbietung in einer Hörkabine - gemessen wurde. In einer zweiten Reihe wurden die Geräusche gleichzeitig mit einer optischen Darbietung von Fahrzeugen kombiniert. Eine weitere Versuchsreihe sollte die Aufmerksamkeit der Versuchspersonen stärker auf die Informationsaufnahme über den visuellen Kanal lenken. Hierzu wurden während der akustischen Darbietung optisch Innen- und Außenansichten des Fahrzeugs präsentiert und zusätzlich mit technischen Daten des Fahrzeugs unterlegt. Nach einer solchen ''akusto-optischen'' Darbietung hatten die Versuchspersonen Fragen zu dem Gesehenen und Gehörten zu beantworten. Die Übereinstimmungen und Diskrepanzen dieser unterschiedlichen Versuchsbedingungen auf das Urteil der Geräuschqualität werden diskutiert und interpretiert.
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Zum Einfluss der Phase auf psychoakustische Empfindungsgrößen bei motorähnlichen Signalen [DAGA 2002 (Bochum)]
C. Patsouras
[A]
In früheren Untersuchungen wurden anhand von Dreitonkomplexen (amplituden- bzw. quasifrequenzmodulierte Sinustöne) die Auswirkungen einer Phasendrehung auf die psychoakustischen Empfindungsgrößen Lautheit, Schärfe, Rauhigkeit, Schwankungsstärke und Lästigkeit vorgestellt [Auswirkungen einer Phasendrehung bei Dreitonkomplexen auf psychoakustische Empfindungsgrößen, DAGA 2001]. Für die vorliegende Studie wurden im Anschluß daran durch Kombination von mehreren amplitudenmodulierten Sinustönen motorähnliche Signale realisiert. In Experimenten wurden die Unterschiede, welche durch Drehen einzelner bzw. auch mehrerer Spektrallinien um 90 oder 180 entstehen, bezüglich der genannten psychoakustischen Empfindungsgrößen gemessen. Es zeigte sich, daß Phasenänderungen - ähnlich wie bei den Dreitonkomplexen - die wahr-genommene Lautheit kaum beeinflussen. Die größten Unterschiede zeigten sich in Rauhigkeit und Schärfe. Die Lästigkeit der simulierten Motorgeräusche konnte durch Phasenänderung teilweise reduziert werden, lediglich bei inharmonischen Spektren nimmt deren Lästigkeit durch Phasenänderungen noch zu.
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Berechnung der Geräuschqualität des Außenstandgeräusches Diesel angetriebener Fahrzeuge [DAGA 2003 (Aachen)]
C. Patsouras, H. Fastl, D. Patsouras and K. Pfaffelhuber
[A]
Neben der Lautstärke ist das typische Nageln eines Dieselfahrzeugs ausschlaggebend für die Beurteilung der Geräuschqualität desselben. Dementsprechend werden in der vorliegenden Studie in einem Berechnungsmodell für die Geräuschqualität des Außenstandgeräuschs Diesel angetriebener Fahrzeuge grundlegende psychoakustische Empfindungsgrößen und physikalische Parameter aus dem Zeitbereich zur Beschreibung des Diesel typischen Charakters verknüpft. Das so erlangte Berechnungsverfahren wird an zahlreichen Außenstandgeräuschen verifiziert. Die Ergebnisse werden mit anderen Verfahren, wie z.B. der Psychoakustischen Lästigkeit, verglichen.
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Methodenvergleich zur Beurteilung der Geräuschqualität: Random Access versus Größenschätzung mit Ankerschall [DAGA 2003 (Aachen)]
C. Patsouras, M. Böhm, H. Fastl, D. Patsouras and K. Pfaffelhuber
[A]
Die bereits in früheren Arbeiten (z.B. Euronoise 2001) vorgestellte Methode des ''Random Access'' läßt eine sehr benutzerfreundliche, also für die Versuchsperson angenehme, Beurteilung von Geräuschen zu. Insbesondere zur Beurteilung der Geräuschqualität wird diese Methode gerne verwendet. Dem gegenüber steht die Beurteilung von Geräuschen mit der psychometrischen Methode ''Größenschätzung mit Ankerschall'', womit quantitative Zusammenhänge bezüglich der interessierenden Größe erfaßt werden können. Inwiefern sich mit diesen beiden Methoden erzielte Ergebnisse bei der Beurteilung der Geräuschqualität von Außen- und auch Innenstandgeräuschen vergleichen lassen, soll in dieser Studie vorgestellt werden.
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Klingt ein Flügel bei 432 Hz-Stimmung besser als bei 440 Hz-Stimmung? [DAGA 2003 (Aachen)]
H. Fastl, C. Patsouras and T. Rader
[A]
Ein PC-basiertes Bekesy-Audiometer mit Bark-Skalierung H. Fastl, B. Seeber, V. Koci AG Technische Akustik, MMK, TU München Zur Messung der Hörschwelle werden in der Audiologie meist Audiometer mit Festfrequenzen eingesetzt, bei denen als Meßmethode die Abfragemethode zur Anwendung kommt. Im Gegensatz dazu werden in der Psychoakustik Hörschwellen oft mit Gleitfrequenzen nach der Methode des Pendelnden Einregelns bestimmt. Da dieses Verfahren vom Nobelpreisträger Georg von Bekesy häufig eingesetzt wurde, werden die zugehörigen Geräte oft als Bekesy-Audiometer bezeichnet. Im Poster werden die Elemente eines PC-basierten Bekesy-Audiometers mit Bark-Skalierung erläutert, und erste Meßergebnisse gezeigt.
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Einfluß einer optischen Komponente bei der Beurteilung der Lautheit von Fahrzeuginnengeräuschen bei Fahrt [DAGA 2003 (Aachen)]
C. Patsouras, M. Böhm, T. Filippou, H. Fastl and D. Patsouras
[A]
Bereits in früheren Untersuchungen konnte der Einfluß des zusätzlich optisch dargebotenen Stimulus auf das Lautheitsurteil nachgewiesen werden. Hierbei befand sich die Versuchsperson bei Darbietung der optischen Komponente (stehendes oder bewegtes Bild) jeweils in der Position eines ruhenden Beobachters, wie etwa bei der Darbietung einer Zugvorbeifahrt. Um eine stärkere Beeinflussung des optischen Reizes auf die auditive Wahrnehmung zu provozieren, wird in der hier vorgestellten Studie die Versuchsperson bei Darbietung des optischen Stimulus in die Position eines dynamischen Beobachtungspunkts versetzt. Dies wird erzielt, indem das Video einer Autofahrt bei unterschiedlichen Fahrsituationen (Autobahnfahrt, Landstraße oder Stadt) dargeboten wird. Die Darbietung des optischen Stimulus erfolgt in einer ersten Versuchsreihe zunächst über Videobrille, in einer weiteren Versuchsreihe wird der Hörversuch in einem Fahrzeugsimulator mit Projektion der Videosequenz über Beamer durchgeführt. Die jeweiligen akustischen Stimuli der Autofahrt werden bei beiden Versuchsreihen gleichermaßen über Kopfhörer eingespielt. Mittels der psychometrischen Methode Größenschätzung mit Ankerschall wird dann der Einfluß des jeweiligen optischen Reizes auf das Lautheitsurteil quantitativ erfaßt.
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Beeinflussung des Lautheitsurteils durch Stand- oder Bewegtbilder [DAGA 2003 (Aachen)]
M. Böhm, C. Patsouras and H. Fastl
[A]
Die Beurteilung der Lautheit in psychoakustischen Experimenten wird meist in einer neutralen Versuchsumgebung (Hörkabine) durchgeführt. Ob die auditive Wahrnehmung des zu beurteilenden Objekts durch Wahrnehmungen anderer Sinnesorgane mit beeinflußt wird, wurde in der Vergangenheit selten berücksichtigt. In der vorliegenden Studie wird der Einfluß des zusätzlich zum akustischen optisch dargebotenen Objekts untersucht. Hierzu dienen als Stimuli vorbeifahrende Züge unterschiedlichen Typs. Mittels der psychometrischen Methode Größenschätzung mit Ankerschall wird der Einfluß der optischen Darbietung des vorbeifahrenden Zuges, zum einen in Form eines stehenden Bildes (Foto) zum anderen in Form eines bewegten Bildes (Video) der Szene, auf das Lautheitsurteil quantitativ erfaßt.
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Beeinflussung des Lautheitsurteils durch schallfremde, stehende Bilder [DAGA 2003 (Aachen)]
C. Patsouras, M. Böhm and H. Fastl
[A]
In dieser Studie wurde untersucht, ob die optische Präsentation einer Szene (als stehendes Bild), welche nicht in direktem Zusammenhang zum Gehörten steht, das Lautheitsurteil einer Zugvorbeifahrt beeinflussen kann. Mit der Methode Größenschätzung mit Ankerschall wurde ein möglicher Einfluß jahreszeit-typischer Abbildungen (Sommer- bzw. Winterlandschaft), der Abbildung einer unterschiedlich stark begrünten Straße oder von Abbildungen unterschiedlich dicht besiedelter Gebiete (spärliche, dichte oder industrielle Besiedlung) auf das Lautheitsurteil erfaßt. Bei der Darstellung der Ergebnisse wird insbesondere auf die individuelle Beeinflussung der Versuchspersonen durch schallfremde, visuelle Reize eingegangen. Des weiteren werden im Rahmen dieser Tagung weiterführende Studien zum Thema der audio-visuellen Interaktion beim Lautheitsurteil präsentiert (Beeinflussung des Lautheitsurteils durch Stand- oder Bewegtbilder, Einfluß einer optischen Komponente bei der Beurteilung der Lautheit von Fahrzeuginnengeräuschen bei Fahrt).
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About the connection between measurements in the alpha-cabin and the theoretically reachable differences in level of absorbing materials [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
K. Pfaffelhuber, C. Patsouras, D. Patsouras and A. Bosch
[A]
The equivalent absorbing area of several absorbing materials (foams, various membrane absorbers, microperforated absorbers) was measured in an alpha-cabin. Additionally, the level differences which can be obtained by those materials were measures in an anechoic chamber. For this a spherical sound source emitting white noise was covered by a square barrier whereas the ground was spread with the respective absorber. The resulting sound pressure levels were measured in varying distance to the sound source and by means of varying aperture degree of the barrier. The in this way obtained level differences of the various absorbing materials were compared to the absorption coefficients measured in the alpha-cabin.
An excellent agreement appeared between the effective range measured in the alpha-cabin and the level difference obtained by the respective absorbing material.
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Improving the acoustics of laminate floor coverings by means of damping materials [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
C. Patsouras, K. Pfaffelhuber, D. Patsouras and E. Hotz
[A]
According to a preliminary norm of the Association of European Producers of Laminate Flooring (EPLF Norm 021029-1) the loudness should be used to evaluate the quality of a laminate floor by walking across it. Corresponding to this norm, the laminate floor has to be excited by a tapping machine and the caused loudness in the same room has to be calculated according to Zwicker (DIN 45631).
In the following the results of a laminate floor without any damping material will be compared to those of the same floor covered on the bottom side with a damping material frequently used in the automotive industry.
Patsouras, D.
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Pure tone plus bandlimited noise as Zwicker-tone-exciter [DAGA 2000 (Oldenburg)]
H. Fastl and D. Patsouras
[A]
Zwicker entdeckte 1964 für Bandsperrenrauschen einen negativen akustischen Nacheffekt, der nach einem Vorschlag von Lummis und Guttmann als Zwicker-Ton bezeichnet wird. Krump konnte 1994 auch für die Kombination von Sinuston plus Breitbandrauschen Zwicker-Töne nachweisen. Kürzlich wurde untersucht, ob und unter welchen Bedingungen Kombinationen aus Sinuston plus Tiefpaßrauschen, Sinuston plus Bandpaßrauschen sowie Sinuston plus Bandsperrenrauschen Zwicker- Töne erzeugen können. Die Ergebnisse werden im Hinblick auf Modelle zum Zwicker-Ton diskutiert.
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Breitbandige Schallabsorption ohne den Einsatz von faserigen oder porösen Materialien [DAGA 2000 (Oldenburg)]
D. Patsouras and K. Pfaffelhuber
[A]
Vom aktuellen Standpunkt der angewandten technischen Akustik aus gibt es momentan keine Alternativen zu porösen oder faserigen Absorbersystemen bezüglich ihrer breitbandigen Absorptionseigenschaften. So werden nach wie vor reflexionsarme Räume überwiegend mit künstlichen Mineralfaserkeilen bzw. -platten ausgestattet, die über das gesamte akustische Spektrum eine hohe Schallabsorption gewährleisten. Es wird ein vom Material weitgehend unabhängiges Absorbersystem basierend auf der Theorie von Maa (1987) vorgestellt. Ausgehend von der bekannten Auslegung der Theorie für mikroperforierte Platten wird ein Verfahren präsentiert, mit welchem Absorptionseigenschaften erreicht werden, die bisher nur von faserigen oder porösen Materialien bekannt sind. So ist es möglich durch gezielte Perforierung von beispielsweise Aluminium jedes bislang bekannte Absorptionsverhalten, das in der akustischen Anwendung bekannt ist, zu realisieren. Mittels eines hierfür entwickelten Berechnungsprogramms werden die Parameter zur Gestaltung der gewünschten Absorption ermittelt. Gemessene und berechnete Absorption stimmen sehr gut überein.
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Psychoakustische Untersuchungen von Türzuschlaggeräuschen bei einem PKW der oberen Mittelklasse [DAGA 2000 (Oldenburg)]
D. Patsouras and K. Pfaffelhuber
[A]
In der Automobilindustrie gewinnt der Aspekt der gezielten Geräuschgestaltung immer mehr an Bedeutung. So stellt sich für den Akustiker die Aufgabe, für ein bestimmtes Produkt ein adäquates Geräuschbild zu schaffen, mit welchem sich das Produkt eindeutig identifizieren läßt. Mittels psychoakustischer Experimente wurde geklärt, wie groß der Einfluß unterschiedlicher Materialien an der Türinnenseite für das Zuschlageräusch ist. Hierzu wurden an einem Fahrzeug in der Innenseite des Türblechs nacheinander verschiedene Materialien angebracht und unter sonst gleichen Bedingungen die Türzuschlaggeräusche aufgezeichnet. In Hörversuchsreihen bewerteten Versuchspersonen die Türzuschlaggeräusche. Die Ergebnisse werden vorgestellt und diskutiert.
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Absorptionsgradberechnung mehrschichtiger Anordnungen mikroperforierter Platten [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
K. Pfaffelhuber and D. Patsouras
[A]
Absorbersysteme aus mikroperforierten Platten oder Folien bilden bei geeigneter Perforierung und mehrschichtiger Anordnung eine Alternative zu Schäumen und Vliesen. Die Berechnung von Mikroporanordnungen war jedoch bisher auf eine, mit Einschränkungen auf zwei Platten beschränkt. Auf der Basis der grundlegenden Theorien von Maa (1987) wird ein Ansatz vorgestellt, der dieBerechnung beliebiger Anordnungen ermöglicht.
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Gezielte Schallabsorption im Motorraum durch den Einsatz mikroperforierter Strukturen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
D. Patsouras and K. Pfaffelhuber
[A]
Mit konventionellen Schallabsorbersytemen (Schäume, Vliese etc.) sind bei optimaler Auslegung in der Regel gute Schallabsorptionswerte erreichbar. Der Einsatz dieser Absorber im Motorenraum ist allerdings nur bedingt möglich: Zum Schutz vor Flüssigkeitsaufnahme und der damit verbundenen Gefahr der Brennbarkeit müssen sie mit einer Folie abgedeckt werden, was die Absorptionseigenschaften deutlich verschlechtert. Im Hochtemparaturbereich (Abgaskrümmer, Katalysator, Schalldämpfer) ist der Einsatz wegen der geringen Temperaturbeständigkeit gar nicht möglich. Darüber hinaus sind Schäume und Vliese Folien sehr häufig den Attacken von Mardern ausgesetzt. Als Alternative bieten sich mikroperforierte glatte Materialien an. Durch Mikroperforation von dünnen Platten oder Folien aus beliebigen Materialien (Metalle, Kunststoffe) kann eine gleichwertige und mitunter sogar bessere Schallabsorption erreicht werden, als sie von konventionellen Absorbern bekannt ist. So eröffnen sich mit den mikroperforierten Absorbersystemen vollkommen neue Perspektiven, vor allem im motornahen Bereich, wo wegen der hohen Temperatur- bzw. Medienbelastung in der Vergangenheit keine Schallabsorber eingesetzt werden konnten.
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Semantisches Differential versus psychoakustische Empfindungsgrößen bei Außenstandgeräuschen von Fahrzeugen der oberen Mittelklasse [DAGA 2002 (Bochum)]
C. Patsouras, T. Filippou, H. Fastl, D. Patsouras and K. Pfaffelhuber
[A]
In einer früheren Arbeit [Psychoacoustic sensation magnitudes and sound quality ratings of upper middleclass cars' idling noise, ICA 2001] wurden die Außenstandgeräusche von verschiedenen Fahrzeugen der oberen Mittelklasse bezüglich ihrer psychoakustischen Empfindungsgrößen Lautheit, Schärfe, Rauhigkeit, Schwankungsstärke und Geräuschqualität untersucht Die Geräusche umfaßten ein mit Benzin angetriebenes Fahrzeug, vier mit Diesel angetriebene Fahrzeuge unterschiedlicher Hersteller und drei unterschiedliche Motoreinstellungen eines bestimmten Diesel angetriebenen Fahrzeugs. Diese Geräusche wurden in der vorliegenden Arbeit mittels der Meßmethode des Semantischen Differentials untersucht. Anhand einer Faktorenanalyse wurden die Adjektivpaare zu Clustern zusammengefaßt. Die Zusammenhänge zwischen den Ergebnissen der psychoakustischen Empfindungsgrößen einerseits und denen passender Adjektivpaare des Semantischen Differentials andererseits werden diskutiert.
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Wie leise kann man ein Fahrzeug durch Kapselmaßnahmen machen? [DAGA 2002 (Bochum)]
D. Patsouras and K. Pfaffelhuber
[A]
Seit der Einführung der EG-Richtlinie 70/157/EWG Anfang der siebziger Jahre hat sich in Punkto Außengeräusch viel bewegt. Zwischen 1980 und 1996 wurde der Außengeräuschgrenzwert von 82 dB(A) auf 74 dB(A) gesenkt. Neben den primären Maßnahmen an Motor, Schalldämpferanlage und Ansaugsystem haben sekundäre Maßnahmen (Geräuschkapseln, Schallabsorber) einen wesentlichen Anteil zur Einhaltung des Grenzwertes geleistet. Durchleuchtet werden die einzelnen Entwicklungsschritte im Bereich der Motorkapseltechnik, der Anteil der Geräuschreduktion, welcher auf Sekundärmaßnahmen zurückzuführen ist und abschließend Entwicklungstrends und neue Konzepte.
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Berechnung der Geräuschqualität des Außenstandgeräusches Diesel angetriebener Fahrzeuge [DAGA 2003 (Aachen)]
C. Patsouras, H. Fastl, D. Patsouras and K. Pfaffelhuber
[A]
Neben der Lautstärke ist das typische Nageln eines Dieselfahrzeugs ausschlaggebend für die Beurteilung der Geräuschqualität desselben. Dementsprechend werden in der vorliegenden Studie in einem Berechnungsmodell für die Geräuschqualität des Außenstandgeräuschs Diesel angetriebener Fahrzeuge grundlegende psychoakustische Empfindungsgrößen und physikalische Parameter aus dem Zeitbereich zur Beschreibung des Diesel typischen Charakters verknüpft. Das so erlangte Berechnungsverfahren wird an zahlreichen Außenstandgeräuschen verifiziert. Die Ergebnisse werden mit anderen Verfahren, wie z.B. der Psychoakustischen Lästigkeit, verglichen.
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Methodenvergleich zur Beurteilung der Geräuschqualität: Random Access versus Größenschätzung mit Ankerschall [DAGA 2003 (Aachen)]
C. Patsouras, M. Böhm, H. Fastl, D. Patsouras and K. Pfaffelhuber
[A]
Die bereits in früheren Arbeiten (z.B. Euronoise 2001) vorgestellte Methode des ''Random Access'' läßt eine sehr benutzerfreundliche, also für die Versuchsperson angenehme, Beurteilung von Geräuschen zu. Insbesondere zur Beurteilung der Geräuschqualität wird diese Methode gerne verwendet. Dem gegenüber steht die Beurteilung von Geräuschen mit der psychometrischen Methode ''Größenschätzung mit Ankerschall'', womit quantitative Zusammenhänge bezüglich der interessierenden Größe erfaßt werden können. Inwiefern sich mit diesen beiden Methoden erzielte Ergebnisse bei der Beurteilung der Geräuschqualität von Außen- und auch Innenstandgeräuschen vergleichen lassen, soll in dieser Studie vorgestellt werden.
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Aspekte der Schalltransmission bei mikroperforierten Absorbersystemen im Automobilbau: Grundlegende Untersuchungen und Beispiele aus der Praxis [DAGA 2003 (Aachen)]
K. Pfaffelhuber, D. Patsouras and A. Schlipf
[A]
Mikroperforierte Schallabsorbersysteme spielen im Automobilbau eine immer wichtigere Rolle, insbesondere in Anwendungen, in welchen die Schallabsorptionseigenschaften in vorhandene Bauteile integriert werden können. Beispiele hierfür sind Hitzeisolationskomponenten, Spritzgussluftführungsbauteile, Verkleidungsteile etc.. Die vorgestellten Untersuchungen zeigen die Auswirkung der Perforation auf die Schalltransmission in Abhängigkeit von den Lochparametern und der Anordnung der perforieren Platte im Gesamtsystem.
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Einfluß einer optischen Komponente bei der Beurteilung der Lautheit von Fahrzeuginnengeräuschen bei Fahrt [DAGA 2003 (Aachen)]
C. Patsouras, M. Böhm, T. Filippou, H. Fastl and D. Patsouras
[A]
Bereits in früheren Untersuchungen konnte der Einfluß des zusätzlich optisch dargebotenen Stimulus auf das Lautheitsurteil nachgewiesen werden. Hierbei befand sich die Versuchsperson bei Darbietung der optischen Komponente (stehendes oder bewegtes Bild) jeweils in der Position eines ruhenden Beobachters, wie etwa bei der Darbietung einer Zugvorbeifahrt. Um eine stärkere Beeinflussung des optischen Reizes auf die auditive Wahrnehmung zu provozieren, wird in der hier vorgestellten Studie die Versuchsperson bei Darbietung des optischen Stimulus in die Position eines dynamischen Beobachtungspunkts versetzt. Dies wird erzielt, indem das Video einer Autofahrt bei unterschiedlichen Fahrsituationen (Autobahnfahrt, Landstraße oder Stadt) dargeboten wird. Die Darbietung des optischen Stimulus erfolgt in einer ersten Versuchsreihe zunächst über Videobrille, in einer weiteren Versuchsreihe wird der Hörversuch in einem Fahrzeugsimulator mit Projektion der Videosequenz über Beamer durchgeführt. Die jeweiligen akustischen Stimuli der Autofahrt werden bei beiden Versuchsreihen gleichermaßen über Kopfhörer eingespielt. Mittels der psychometrischen Methode Größenschätzung mit Ankerschall wird dann der Einfluß des jeweiligen optischen Reizes auf das Lautheitsurteil quantitativ erfaßt.
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About the connection between measurements in the alpha-cabin and the theoretically reachable differences in level of absorbing materials [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
K. Pfaffelhuber, C. Patsouras, D. Patsouras and A. Bosch
[A]
The equivalent absorbing area of several absorbing materials (foams, various membrane absorbers, microperforated absorbers) was measured in an alpha-cabin. Additionally, the level differences which can be obtained by those materials were measures in an anechoic chamber. For this a spherical sound source emitting white noise was covered by a square barrier whereas the ground was spread with the respective absorber. The resulting sound pressure levels were measured in varying distance to the sound source and by means of varying aperture degree of the barrier. The in this way obtained level differences of the various absorbing materials were compared to the absorption coefficients measured in the alpha-cabin.
An excellent agreement appeared between the effective range measured in the alpha-cabin and the level difference obtained by the respective absorbing material.
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Improving the acoustics of laminate floor coverings by means of damping materials [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
C. Patsouras, K. Pfaffelhuber, D. Patsouras and E. Hotz
[A]
According to a preliminary norm of the Association of European Producers of Laminate Flooring (EPLF Norm 021029-1) the loudness should be used to evaluate the quality of a laminate floor by walking across it. Corresponding to this norm, the laminate floor has to be excited by a tapping machine and the caused loudness in the same room has to be calculated according to Zwicker (DIN 45631).
In the following the results of a laminate floor without any damping material will be compared to those of the same floor covered on the bottom side with a damping material frequently used in the automotive industry.
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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.
Patterson, R.D.
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Asymmetrie in der Wahrnehmung von kurzen Chirpsignalen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
S. Fobel, S. Uppenkamp, R.D. Patterson and B. Kollmeier
[A]
Frühe akustisch evozierte Potentiale (FAEP) werden üblicherweise durch breitbandige Clicks ausgelöst, sind aber aufgrund der dispersiven Eigenschaften der Cochlea von Antworten auf den hochfrequenten Teil des Stimulus dominiert. Chirpsignale mit ansteigender Momentanfrequenz (Aufwärts-Chirps), die so berechnet sind, daß sie exakt die räumliche Dispersion auf der Basilarmembran ausgleichen, führen zu einer höheren Synchronizität auch bei tiefen Frequenzen und damit zu einer Erhöhung der Welle V der FAEP (Dau et al, 1998, 21st ARO midwinter research meeting, abstract No. 130). Zeitinvertierte Chirpsignale (abfallende Momentanfrequenz, Abwärts-Chirps) führen dementsprechend zu sehr geringer Synchronizität und verminderten FAEP. Diese Ergebnisse lassen zunächst erwarten, daß Aufwärts-Chirps zeitlich kompakter ('wie ein Click') klingen als Abwärts-Chirps. Paarvergleichsexperimente zeigen aber, daß der Abwärts-Chirp als click-ähnlicher wahrgenommen wird bzw. bei grossem Reizpegel sogar kompakter als der Click beurteilt wird. Simulationen im Auditory Image Modell (Patterson et al., J. Acoust. Soc. Am., 1995; 98: 1890-1894), bestehend aus einem eindimensionalen, nichtlinearen Basilarmembran-Modell, einem Modell der Transduktion der inneren Haarzellen, und zeitlicher Integration legen nahe, daß die Feinstruktur in einzelnen Frequenzkanälen für die Wahrnehmung eine grössere Rolle spielt als die Phasenunterschiede entlang der Basilarmembran. Um diese Aussage zu prüfen wurden in weiteren Experimenten Mithörschwellen und Mithörschwellen-Periodenmuster für Aufwärts- und Abwärts-Chirps gemessen.
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Synthetische Vokale als Summe von modulierten Sinustönen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
S. Uppenkamp, A. Kothari, J. Bailes and R.D. Patterson
[A]
Ziel der Arbeiten ist, mit funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) durch den Kontrast der Aktivierung durch Vokale und durch geeignete, physikalisch ähnliche Kontrollstimuli (Nicht-Vokale) den Ort einer sprachlautspezifischen Verarbeitung im menschlichen Gehirn zu finden. Die Vokale wurden als Summe von vier Sinusschwingungen bei den ersten vier Formantfrequenzen synthetisiert. Mit unmodulierten Sinustönen ergeben sich dabei keine sprachähnlichen Signale. Mit einer sich periodisch wiederholenden, exponentiell abklingenden Einhüllenden (''damped sinusoid'') werden die Signale jedoch eindeutig als Vokale identifiziert, wenn die Periode der Einhüllenden im Bereich von etwa 80-250Hz liegt, und damit also einer realistischen Tonhöhe für menschliche Stimmen entspricht. Durch eine Randomisierung der Parameter (1) Einhüllenden-Onset und (2) Trägerfrequenzen über die Zeit wurden mit diesem Ansatz verwandte Signale gleicher Energie synthetisiert, die überhaupt nicht mehr wie Vokale klingen. Zur Evaluierung der Signale wurden psychoakustische Diskriminations- und Vokal-Identifikationsexperimente durchgeführt. Mit Hilfe eines Paarvergleichsexperimentes wurden dann insgesamt 18 unterschiedliche, aber eng verwandte Schallbedingungen auf einer relativen Skala der Sprachähnlichkeit angeordnet. Die psychoakustischen Ergebnisse zeigen für die synthetischen Vokale eine zuverlässige Vokalidentifikation und eine brauchbare Sprach-Qualität. Erste Ergebnisse in einem fMRT Experiment bestätigen auch für die so synthetisierten Sprachlaute eine zur linken Hemisphäre hin lateralisierte Aktivierung, posterior zum primären auditorischen Kortex.
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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.
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The role of pitch in the perception of speaker size
R.D. Patterson
[A]
There are two cues to the size of the speaker in speech sounds: Firstly, the mass and length of the vocal cords increase with age causing a progressive decrease in glottal pulse rate (GPR), or voice pitch. Secondly, vocal tract length (VTL) increases with age causing a progressive decrease in formant frequencies. This paper reports a discrimination experiment designed to quantify the relative contribution of these two cues to the perception of speaker size.
Vowels were recorded and then manipulated using a high-quality vocoder, STRAIGHT, (Kawahara et al., 1999) to produce stimuli along ellipses in the GPR-VTL plane; the lengths of the major and minor axes were proportional to the just-noticeable-differences (JNDs) for GPR and VTL. Each stimulus on the ellipses was compared with the stimulus at the centre of the ellipse in a 2AFC experiment to determine which speaker sounded the smaller. That is, in one interval, the sound from the centre of an ellipse was presented, and in the other, the sound from one of eight points around the ellipse. The stimuli were always discriminable but the differences were not large. This approach allows the local gradient at the centre of each ellipse to be inferred using Bayesian techniques. An integration technique was then developed to reconstruct the surface of perceived speaker size from these partial derivatives.
Acknowledgements
Research supported by the U.K. Medical Research Council (G9901257, G9900369)
Reference
Kawahara, H., Masuda-kasuse, I. and de Cheveigne, A. (1999) Speech Communication 27: 187-207
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What do feature-specific neuromagnetic responses tell us about auditory processing?
K. Krumbholz, R.D. Patterson, A. Seither-Preisler and B. Lütkenhöner
[A]
Attempts to use the neuromagnetic N100m response to the onset of a tonal sound to study pitch processing are compromised by the fact that a large proportion of the N100m simply reflects the onset of sound energy. Recent findings suggest that it is possible to circumvent the energy-onset response and isolate the response associated with the processing of pitch by directly preceding a test sound that possesses pitch with a spectrally matched control sound that has no pitch. The transition from the control to the test sound elicits a prominent response, whose amplitude and latency has been shown to depend on the strength and the value of the pitch, suggesting that its neural generators are involved in pitch processing. In the current study, we show that the transition from one pitch value to another may also elicit a response, but the size of this pitch-change response is not related to the size of the pitch change, as one might have expected if pitch were coded by the spatial distribution of discharge in cortical neurons. At the same time, however, the pitch-onset response (POR) appears to exhibit stimulus-specific adaptation in that its amplitude can be reduced by closely preceding it with another POR, and the amplitude reduction is the larger the more similar the pitches that elicited the responses. These seemingly conflicting findings have implications on the interpretation of the POR, and indeed other feature-specific responses, in terms of the mechanisms by which auditory information is represented in cortex.
Paul, M.
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Aeroakustik von Fahrzeugklimageräten [DAGA 2007 (Stuttgart)]
K. Augustin, M. Paul, M. Späh, F. Brotz and M. Schrumpf
[A]
Klimageräte stellen aufgrund ihrer Komplexität, verursacht durch immer weitreichendere Funktion und immer weniger zu Verfügung stehenden Bauraums,
hohe Anforderungen an die thermodynamische, aerodynamische und aeroakustische
Auslegung.
Dabei nimmt die Aeroakustik eine besondere Stellung ein, da hier unterschiedliche Schallquellen im Klimagerät betrachtet werden müssen. Dazu zählen das Klimagebläse, Wärmetauscher, Umlenkungen und Luftführungen inkl. Absperrklappen und Luftleitelementen zur Erzeugung einer gewünschten Temperaturschichtung. Da sich Ausströmer aus der Klimaanlage in den Fahrzeuginnenraum in unmittelbarer Nähe der Fahrzeuginsassen befinden, wird aeroakustische Geräuschentwicklung hier als besonders störend empfunden.
Der Vortrag beschreibt moderne experimentelle und numerische Methoden, die
zu einer Verbesserung des akustischen Komforts der Klimaanlage eingesetzt werden.
Pauls, M.
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VDA Bewertung der modellbasierten Optimalfilterung zur Unterdrückung akustischer Echos in KFZ-Freisprechsystemen [DAGA 2008 (Dresden)]
G. Enzner and M. Pauls
[A]
Die Unterdrückung akustischer Echos und Umgebungsgeräusche ist entscheidend für die Akzeptanz von Freisprechsystemen in Kraftfahrzeugen. Existierende, zumeist heuristisch geprägte Lösungen der Signalverarbeitung erfordern hierfür ein hohes Maß an Optimierung. Dennoch genügt die resultierende Qualität oft nicht den
Kundenanforderungen, insbesondere durch die eingeschränkte Gegensprechfähigkeit der Systeme. Diese zeigt sich entweder durch unerwünschte Bedämpfungen des Mikrofonsignals, erhebliche Klangverfärbungen oder durch Echoartefakte während des Gegensprechens. Zudem steigen die Adaptionszeiten vieler Echokompensationsfilter mit zunehmender Empfangslautstärke an.
Der vorliegende Beitrag beschreibt zunächst die Grundzüge eines neuen, modellbasierten Signalverarbeitungskonzeptes, welches die geschlossene mathematische Beschreibung und Optimierung adaptiver Echounterdrückungsfilter und deren Steuerungsmechanismen ermöglicht. Der resultierende Algorithmus zur Echounterdrückung zeichnet sich in der Praxis vor allem durch seine inhärente Robustheit in der Gegensprechsituation aus, welche ohne aufwändige Parameteroptimierung erreicht werden kann.
Des Weiteren werden konkrete Leistungsmerkmale des vorgeschlagenen Verfahrens anhand der aktuellsten Meßempfehlung des Verbandes der Automobilindustrie (VDA) angegeben. Auf der Grundlage der wichtigsten VDA-Qualitätsmerkmale wird dann eine fundierte Einschätzung über die Leistungsfähigkeit des Algorithmus getroffen, welche das Potential des neuen Verfahrens im Kraftfahrzeugbereich unterstreicht. Ergänzt werden die objektiven Meßresultate durch einen auditiven Test einer Gruppe
erfahrener Testpersonen.
Paulsen, R.
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Laborurteile zu Lautheit und Unangenehmheit von Umweltgeräuschen im Kontext einer breiten Geräuschpalette [DAGA 2000 (Oldenburg)]
R. Paulsen
[A]
Die Beurteilung von Geräuschen im Labor wird in der Regel für einen eng umgrenzten Typus entsprechend der zu untersuchenden Fragestellung vorgenommen. Dabei entfällt für die Urteilsabgabe der im täglichen Leben erlebte Kontext der verschiedenen Umweltgeräusche, das System wird sowohl im Frequenzspektrum als auch im Pegel eingeengt. Dies kann dazu führen, dass die Urteile relativiert werden. Um diese Zusammenhänge im Labor zu prüfen, wurde zunächst eine Vielzahl von Umweltgeräuschen technischen und natürlichen Ursprungs aufgenommen. Aus diesen Aufnahmen wurden Geräusche mit angenehmen und unangenehmen Eigenschaften in einem Pegelbereich von 35 bis 85 dBA ausgewählt, ergänzt wurde die Serie durch künstliche Geräusche (Sinus, Schwebungen), die Dauer der Geräusche betrug zwischen 5 und 10 Sekunden. Jeweils 20 Versuchspersonen mussten die Lautheit bzw. die (Un)angenehmheit der insgesamt 108 Geräusche, die in einem Hörlabor über Lautsprecher wiedergegeben wurden, mittels einer Kategorienunterteilungsskala (KU-Skala) bewerten.
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Noise Exposure in Kindergartens [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
R. Paulsen
[A]
Rating levels between 80 and 85 dB(A) (LAeq, 8h ) are not uncommon at kindergarten workplaces. Such levels were approved by measurements of the BIA. Peak levels up to 120 dB(C) were measured and, additionally a lot of impulsive noises (caused by children's shouting or wooden furniture falling down) were observed. Especially when acoustic conditions are adverse (e.g. cause of absent acoustic ceilings) such high noise exposure can be measured.
Presenting these results the focus should be directed to the exigence of an adequate acoustic design of kindergartens. Maybe the implementation of the new EC directive to protect employees at the workplace will produce the breakthrough. If the action levels of this directive are implemented, suitable hearing protectors must be provided for kindergarten teachers.
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Spitzenschalldruckpegel bei platzenden Rohren und Schläuchen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
R. Paulsen
[A]
Akustische Unfälle haben oft bleibende Hörschäden wie Tinnitus oder Lärmschwerhörigkeit zur Folge. Die VDI 2058 Blatt 2 ''Beurteilung von Lärm hinsichtlich Gehörgefährdung'' geht davon aus, dass Einzelereignisse mit einem Schalldruckpegel LAI =135 dB zu Gehörschäden führen, dies entspricht Spitzenschalldruckpegeln von 150 dB(C) und mehr. Insbesondere Knalle und Explosionen können solch hohe Pegel aufweisen. Im Zusammenhang mit Untersuchungen zu verschiedenen akustischen Arbeitsunfällen mit platzenden Rohren und Schläuchen wurden am BGIA Experimente durchgeführt, um messtechnisch die dabei auftretenden Schallbelastungen zu ermitteln. Berichtet werden Ergebnisse aus Messungen an platzenden Heizungsrohren, berstenden Stahlrohren und platzenden PVC-Schläuchen.
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Geräuschbelastung von Musiklehrern [DAGA 2007 (Stuttgart)]
R. Paulsen
[A]
Musiker gehören zu einer Berufsgruppe, die das Risiko einer arbeitsbedingten Lärmschwerhörigkeit hat. Musik wird zwar üblicherweise nicht als Lärm empfunden, trotzdem können die zum Teil sehr hohen Schalldruckpegel auf Dauer das Gehör schädigen. Gleichzeitig erfordert das Musizieren ein gutes und genaues Gehör, was persönliche Schutzmaßnahmen (Gehörschutz) schwierig macht.
Nicht nur Orchestermusiker sind regelmäßig hohen Geräuschbelastungen ausgesetzt, sondern auch Musiklehrer im Einzel- oder Gruppenunterricht an Musikschulen und Konservatorien. Dabei ist noch zu berücksichtigen, dass sie meistens auch noch außerhalb des Unterrichts musizieren, wenn sie in Orchestern oder Bands tätig sind.
Berichtet wird über eine Reihe von personenbezogenen Messungen an Musiklehrern einer Musikschule. Gemessen wurde während der Unterrichtsstunden für eine Reihe von verschiedenen Instrumenten. Unterrichtet wurden Anfänger bis hin zu Fortgeschrittenen.
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Lärmbelastung auf Baustellen: Fortschritt = weniger Lärm? [DAGA 2008 (Dresden)]
R. Paulsen
[A]
Seit etwa 25 Jahren führt das BGIA in enger Zusammenarbeit mit den Berufsgenossenschaften der Bauwirtschaft (heute BG BAU) Messungen zu Belastungen an Baustellenarbeitsplätzen durch. Mit etwa 1.100 personengebundenen Messungen auf etwa 400 Baustellen wurde die Lärmbelastung für über 30 verschiedene Berufsbilder ermittelt. In dieser Zeit haben sich viele Tätigkeiten im Baubereich verändert, bedingt durch den Einsatz modernerer Maschinen, neuer Techniken usw.. Dies kann natürlich auch zu Veränderungen in der Lärmbelastung führen. Im Rahmen der Zusammenarbeit mit dem Arbeitsteam Lärm der BG Bau wurden in den letzten beiden Jahren für sechs Berufsbilder, für die durch solche Änderungen andere Lärmbelastungen möglich schienen, Nachmessungen durchgeführt. Dabei zeigten die Ergebnisse, dass modernere Techniken oder neue Materialien nicht notwendig zu Pegelminderungen führen. Hier bleiben einige geräuschintensive Tätigkeiten pegelbestimmend. Für das Berufsbild des Installateurs hat der technische Fortschritt aber auch eine geringere Geräuschbelastung mit sich gebracht. Mit den Möglichkeiten der modernen EDV sind wesentlich detailliertere Planungen im Vorfeld möglich und diese wiederum ersparen offensichtlich viele laute Stemm- und Bohrarbeiten. Tätigkeiten, die zuvor stark zur Geräuschbelastung beigetragen haben.
Paulus, E.
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Anwendungsbezogene Einschätzung und Verbesserung der Qualität synthetischer Sprache [DAGA 2000 (Oldenburg)]
J. Steffens, K. Stöber, W. Hess and E. Paulus
[A]
Als Alternative zu weithin gelaeufigen PSOLA-Verfahren wird ein neues Zeitbereichsverfahren vorgestellt. Es werden Woerter oder noch groessere Zeitsegmente aus einem grossen Sprachkorpus als Grundbausteine fuer synthetische Aeusserungen verwendet. Auf Subworteinheiten wird nur in Ausnahmefaellen zurueckgegriffen, und Signalmanipulationen werden soweit wie moeglich vermieden. Anstelle von Generierung und Manipulation der prosodischen Struktur der synthetischen Auusserung tritt die Selektion der Einheiten mit adaequater prosodischer Struktur. Im Vergleich zur Diphon-Synthese (oder aehnlich gearteten Verfahren) laesst sich das neue Verfahren sehr viel besser auf konkrete Anwendungen der Sprachsynthese abstimmen. Fuer eine sehr anspruchsvolle Anwendung wurden Einschaetzungstests unter Einbezug mehrerer etablierter Syntheseverfahren durchgefuehrt, die die deutliche Ueberlegenheit des neuen Verfahrens, besonders unter dem Aspekt der Natuerlichkeit, bestaetigen. Gleichzeitig stellt sich aber auch die Frage nach neuen Beurteilungskriterien fuer Sprachsyntheseverfahren. Durch geschickte Anpassung der neuen Synthesestrategie an die Domaene, ist es moeglich, dass an die Stelle von Synthese die reine Wiedergabe bereits fertig aufgesprochener Aeusserungen tritt. Damit erscheint es fuer die Beurteilung der Synthesequalitaet zweckmaessig, in das als Referenz dienende Sprachmaterial auch natuerlichsprachliche Aeusserungen mit einzubeziehen. Hierzu wird ein neuer Ansatz vorgestellt.
Pauwels, S.
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Mehrkanalige akustische Gleitsinusanregung und PolyMAX - Bessere vibro-akustische Modalanalyse in kürzerer Zeit
L. Gielen and S. Pauwels
[A]
Vibro-akustische Modalanalyse stellt durch die oft geringe Qualität der gemessenen Frequenzgänge und die Mischung von Strukturmoden und akustischen Moden eine besondere Herausforderung dar. Frequenzgänge können in vielen Fällen besonders effektiv mit akustischer Anregung gemessen werden. Mehrkanalige Anregung mit Gleitsinus ist ein guter Kompromiss hinsichtlich Messqualität, Messzeit und Hardware- sowie Rechenaufwand. Es wird gezeigt, warum sie in vielen Fällen ein Optimum darstellt und insbesondere bei akustischer Anregung zu spürbaren Verbesserungen führt.
PolyMAX zur Bestimmung der Eigenfrequenzen und Dämpfungen ermöglicht nicht nur höhere Modellfreiheitsgrade und breitbandige Auswertung, sondern verbessert auch die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit der Modalanalyse entscheidend. Anhand von Beispielen wird erläutert, in welchen Situationen diese Überlegenheit des Verfahrens genutzt werden kann.
Pawlak, M.
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Thermal diffusivity measurements of Zn1-x-yBexMnySe mixed crystals by photoacoustic method [DAGA 2002 (Bochum)]
J. Zakrzewski, F. Firszt, S. Legowski, H. Meczynska and M. Pawlak
[A]
The Mn-based diluted magnetic semiconductors have recently received the great attention. Zn1-x-yBexMnySe has been successfully used as spin aligner with injection efficiency of 90 % spin polarized current into nonmagnetic semiconductor light emitting diodes [1]. This paper deals with the investigations of thermal properties of Zn1-x-yBexMnySe bulk crystals by photoacoustic method. The investigated crystals were grown by high pressure Bridgman method under argon overpressure using a powder mixture of ZnSe, Be and Mn as a starting material . The obtained crystals were cut into 1-1.5 mm thick plates and mechanically polished. Some plates were annealed in zinc atmosphere. For investigation of continuos wave photoacoustic spectra a piezoelectric transducer (PZT) and an open cell were used. The absorption coefficients for crystals with different x and y have been derived from appropriate photoacoustic spectra and the band gap energies were determined. Quantitative analysis of the photoacoustic spectra were performed using Jackson-Amer model. A single signal method with piezoelectric detection has been used for determining the thermal diffusivity. The samples were irradiated with modulated light in the strong absorption region. Following Blonskij et. al. [2] the dependence of amplitude and phase of PA signal versus light modulation frequency was examined. The thermal diffusivity was determined as a fitting parameter to the phase as well as to the amplitude of the signal for different concentrations of Be and Mn. [1] R. Fiederling, M. Keim, G. Reuscher, W. Ossau, G. Schmidt, A. Waag, L. W. Molenkamp, Nature 402, 787 (1999) [2] I. V. Blonskij, V. A. Thoryk, M. L. Shendeleva, J. Appl. Phys. 79, p 3512 (1996)
Pazos, D.
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Schallabsorption von Lärmschutzwänden: Vergleich unterschiedlicher Messverfahren [DAGA 2006 (Braunschweig)]
D. Pazos, L. Weber, K. Sedlbauer and P. Leistner
[A]
Zur Messung der Schallabsorption von Lärmschutzwänden sind verschiedene Labor- und In-situ-Verfahren bekannt (z. B. Kundtsches Rohr, Hallraum oder 'Adrienne'-Verfahren nach DIN CEN/TS 1793-5), die sich teilweise noch im Entwicklungsstadium befinden oder bereits als fertige Norm vorliegen. Soweit erkennbar, ist aber keines dieser Verfahren universell einsetzbar. Außerdem liefern einige der Messverfahren bei Wänden mit strukturierter Oberfläche physikalisch und akustisch unklare Ergebnisse.
Im Beitrag werden die verschiedenen Messverfahren zur Bestimmung der Schallabsorption in kurzer Form beschrieben und miteinander verglichen. Ziel der Studie ist es, die Verfahren voneinander abzugrenzen, die Anwendungsgrenzen (z. B. nutzbarer Frequenzbereich) abzustecken, die jeweiligen Vor- und Nachteile aufzuzeigen sowie Bezüge zwischen den unterschiedlichen Messgrößen herzustellen. Die Untersuchungen, die im Rahmen einer Dissertation durchgeführt wurden, sollen als Grundlage für die Entwicklung eines neuen In-situ-Messverfahrens mit erweitertem Anwendungsbereich und verbesserter Aussagefähigkeit hinsichtlich der praktischen Schallschutzwirkung dienen.
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Untersuchung des Nah- und Fernfeldes vor periodisch profilierten Oberflächen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
D. Pazos, L. Weber, K. Sedlbauer and P. Leistner
[A]
Profilierte Oberflächen bewirken eine Streuung des reflektierten Schalls und erhöhen den Schallabsorptionsgrad. Sie sind deshalb bei Lärmschutzwänden weit verbreitet. Hinsichtlich ihrer akustischen Eigenschaften - z. B. in bezug auf die Feldverteilung im Nah- und Fernbereich der Oberfläche - bestehen jedoch noch offene Fragen.
Im Rahmen der Entwicklung eines In-situ-Messverfahrens zur Bestimmung des Schallabsorptionsgrads strukturierter Wände wurde das Schallfeld vor periodisch profilierten Oberflächen rechnerisch untersucht. Der Schwerpunkt hierbei bestand in dem Zusammenhang zwischen Nah- und Fernfeld. Die Modellierung des Schallfeldes erfolgte nach einer von Holford (1981) beschriebenen analytischen Methode.
Aus den Untersuchungen ergeben sich Erkenntnisse über den Einfluss der Profilierung auf die Feldverteilung vor der Oberfläche beim Auftreffen einer ebenen Welle. Des weiteren lassen sich Hinweise zur Gestaltung eines geeigneten In-situ-Verfahrens zur Messung der Schallabsorption ableiten.
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Experimentelle Untersuchungen zur Entwicklung eines Messverfahrens für die Schallabsorption von profilierten Lärmschutzwänden [DAGA 2008 (Dresden)]
D. Pazos, L. Weber, P. Leistner and K. Sedlbauer
[A]
Zur Entwicklung eines Messverfahrens, das die Bestimmung des Schallabsorptionsgrades von Lärmschutzwänden mit profilierter Oberfläche in situ ermöglicht, wurden Modellmessungen an verkleinerten Wänden im reflexionsarmen Raum des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik durchgeführt. Der erste Schritt hierbei bestand in einer Validierung des verwendeten Versuchsaufbaus. Es wurde unter anderem untersucht, unter welchen Voraussetzungen sich das von dem verwendeten Lautsprecher erzeugte Schallfeld im Bereich der untersuchten Wände mit hinreichender Genauigkeit als ebene Welle betrachten lässt. Die Messungen erfolgten mit zwei Mikrofonen gleichzeitig, wobei sowohl Phase als auch Betrag des Schallpegels an verschiedenen Positionen im Raum bestimmt wurden.
Die durchgeführten Messungen dienen dazu, die mit dem theoretischen Modell von Holford-Urusovskii berechnete Feldverteilung vor periodisch profilierten Oberflächen messtechnisch zu verifizieren. Hierzu werden Messungen an unterschiedlich profilierten Wänden mit reflektierender und absorbierender Oberfläche vorgenommen. Ein weiteres wichtiges Ziel besteht darin, aus den im Nahfeld vor der Wandoberfläche gemessenen Werten rechnerisch auf die Pegelverteilung im Fernfeld zu schließen. Zur Unterstützung dieses Ziels erfolgen die Messungen sowohl im Nah- als auch im Fernfeld vor der untersuchten Wand.
Pecha, R.
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Eine neue Art von Kavitationskeimen [DAGA 2003 (Aachen)]
W. Eisenmenger and R. Pecha
[A]
Als heterogene Kavitationskeime in Wasser werden bisher (neben der Einwirkung radioaktiver Strahlung) mikroskopische, hydrophobe Schwebe-Partikel diskutiert, die durch Oberflächenspalte oder Rauhigkeiten Gastaschen stabilisieren können. Darüberhinaus sind künstliche Ultraschallkontrastmittel in Form stabilisierter Mikroblasen sehr effiziente Kavitationskeime. Auch werden ambiphile Mizellen als stabile Mikroblasenkeime diskutiert. Beobachtung von Kavitation in hochreinem Trinkwasser bei Ultraschall- und Stoßwellenexperimenten läßt es jedoch als fraglich erscheinen, ob Kavitationskeime der genannten Art hier wirksam sind. Demgegenüber könnten mikroskopische, hydrophile Mineralpartikel z.B. Calcite aus Gletscherabrieb als Kavitationskeime wirken. Nach einem früheren Vorschlag [Ei] können wassergefüllte Mikrorisse hydrophiler, mineralischer Partikel durch den Unterdruck der Ultraschall- bzw. Stoßwelle aufgerissen werden, so daß Dampfblasen mit überkritischem Blake Radius entstehen. Deren weiteres Wachstum im Unterdruckfeld führt dann zur Ausbildung makroskopischer Kavitationsblasen. Unsere Experimente zur Auflösung der Calcite durch Säurezugabe sowie Experimente mit kohlensäurehaltigem Mineralwasser zeigen bei Stoßwellen mit negativem Pulsdruckanteil von -7.2 Mpa und 3 mikrosec. Pulsdauer (-6 dB) eine Unterdrückung der Kavitation. Andererseits führt die Zugabe von mikromineralischen Partikeln wie Gips zu einem dramatischen Kavitationseinsatz. [Ei] W. Eisenmenger, Ultrasound Med. Biol. 2001, 27, 683-693.
Pedersen, B.
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Individual differences in integrating loudness over time [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
B. Pedersen and W. Ellermeier
[A]
An experiment was conducted to examine how people integrate level
information to
obtain an overall loudness percept. The stimuli used were broadband
noises of one second duration
with random level changes occurring every 0.1 s. Ten normal-hearing
listeners
participated in the experiment. Unlike in earlier work using
two-interval forced-choice procedures (Ellermeier & Schrödl, DAGA
2000, pp. 169-173), in the present experiments listeners simply
classified a single level-fluctuating noise-burst as being either 'soft'
or 'loud', thus minimizing the role of potential memory effects. Data
collected over a few thousand such trials were analysed using a
statistical procedure that assigns weights to the ten temporal segments
constituting each noise burst. The weight patterns derived for the
participants turned out to be highly individual, the ratios of the
temporal weights varying by as much as a factor of
four. Furthermore, giving trial-by-trial feedback significantly affected
the outcome when compared to a no-feedback condition. These
results suggest that temporal integration of loudness cannot be solely
explained by sensory factors, but that judgmental processes will have to
be taken into account even when describing overall loudness judgments of short level-fluctuating sounds.
Peeters, H.
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The Bouncing of Balls: Influences of Spectral and Temporal Variations on Perception [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
C. Stoelinga, H. Peeters and I. Lopez
[A]
This contribution is concerned with physical modeling for the design of
perception tests of non-speech sounds. The restitution coefficient of a
ball bouncing on a plate can be calculated from Hertz' contact theory,
Newton's second law and the response of the plate. We adapted this method
by calculating the plate response from the point impedance of the plate.
We calculated the restitution coefficient both in the middle of the plate
and at the edges, where the restitution coefficient is three times lower.
Measurements showed good resemblance between predicted and measured
restitution coefficients in the middle and near the edges. Using the same
theory we calculated the spectral content of the sound produced by each
individual bounce. We believe that the restitution coefficient and the
spectral content are the two most important cues for the listener to
detect the size of the bouncing ball. Therefore, we recorded the sounds
of three bouncing balls of different sizes. Since the restitution
coefficient is directly related to the temporal distances between
successive bouncing events, we realized seven different values of the
restitution coefficient by changing the length of the silent gaps between
the individual bounces. In a perception experiment we asked listeners to
determine the most natural sound, and we asked for the largest ball. Two
groups of test persons could be distinguised: when asked for the most
natural sound the first group chose the sounds with the lowest
restitution coefficient while the other group recognized the original
unaltered sounds.
Pegam, R.
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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.
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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.
Peiffer, A.
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Zeitoptimierte Berechnung des Schalldurchgangs durch Wandstukturern mittels FEM [DAGA 2005 (München)]
A. Peiffer, S. Brühl, S. Tewes and C. Moeser
[A]
Die Berechnung der Schalldurchgangs durch Wandstrukturen ist eines der typischen Aufgabenstellungen der numerischen Akustik. Dazu wird entweder eine Kombination von FEM- und BEM-Verfahren eingesetzt oder FEM Verfahren unter Verwendung von sogenannten Infiniten Elementen.
Diese Methoden sind insbesondere für Diffusfeldanregung über mehrere Frequenzschritte sehr zeitaufwändig.
In diesem Bericht wird ein Verfahren vorgestellt, welches unter der Vorraussetzung schwacher Kopplung eine sehr schnelle Berechung des Schalldämm-Maßes ermöglicht. Dazu wird die komplexe Formulierung des voll gekoppelten Problemes durch einen einfachen Anregungsfall im FE-Modell und die Abstrahlung durch schnelle Berechung das Rayleigh-Integrales ersetzt. Die Rechenzeit reduziert sich damit auf 1-2 Stunden auf Standard PCs.
Praktischer Nebeneffekt ist die Berechnung SEA relevanter Paramter, wie Abstrahlgrad, Wellenzahl und Modendichte. Die Ergebnisse der FEM werden mit den Resultaten der SEA unter Verwendung der ermittelten Parameter verglichen.
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Analytische Strukturmodellierung bei der Berechnung des Schalldurchgangs in einem Sandwichverbund mittels der SEA-Methode [DAGA 2006 (Braunschweig)]
D. Redmann and A. Peiffer
[A]
Sandwichstrukturen gewinnen aufgrund ihres niedrigen spezifischen Gewichts bezogen auf die Biegesteifigkeit des Materials immer mehr an Bedeutung im Bereich der Luft- und Raumfahrtanwendungen. Für eine akustische Bewertung dieser Strukturen ist die Berechnung des Schalldämm-Maßes bezogen auf Diffusfeldanregung sehr gut geeignet. Zu diesem Zweck wurde eine Methode zur Bestimmung der Eigenmoden einer einfach eingespannten, dreischichtigen, anisotropen und unsymmetrischen Struktur entwickelt. Das Verfahren basiert auf der Auswertung der Energiebilanz nach dem Hamilton-Prinzip und enthält lediglich analytische Ausdrücke zur Beschreibung des Systems. Dies ermöglicht eine schnelle Bestimmung der Eigenmodfrequenzen frei von numerischen Ungenauigkeiten. Die vorgestellte Methode gestattet es weiterhin, in Abhängigkeit der Frequenz den modalen Abstrahlgrad der Struktur zu ermitteln, so dass diese Methode auch für die Bestimmung des Transmission Loss eingesetzt werden kann. Das Verfahren stellt dabei alle relevanten Parameter, wie Abstrahlgrad, Wellenzahl und Modendichte, für SEA-Berechnungen zur Verfügung. Die Methode wurde anhand von FEM-Berechnungen verifiziert und lieferte sehr gute Übereinstimmung mit experimentellen Messwerten.
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SEA-Modellierung von Doppelwandstrukturen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
A. Peiffer, S. Tewes and S. Brühl
[A]
Die Modellierung von Doppelwandstrukturen durch die Statistische Energie Analyse (SEA) ist für die Beschreibung praktisch relevanter Wandstrukturen sehr wichtig. Aber gerade dieser Systemaufbau zeigt besonders die Grenzen der SEA Methode auf, da eine realistische Beschreibung der akustischen Transmission mehrere sogenannte indirekte Pfade erfordert. Damit werden einige Grundannahmen der SEA verletzt, die einen rein resonanten Energietransfer voraussetzen.
Anhand einer einfachen Doppelwandstruktur deren Kavität vollständig mit Glaswolle ausgefüllt ist werden verschiedene Modellstrategien untersucht. Das betrifft besonders den Doppelwandpfad, sowie die Berechnung der akustischen Eigenschaften der Doppelwandkavität. Die Simulationsergebnisse werden mit Messungen und FEM Berechnungen verglichen.
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EFM-Modellierung einer Flugzeugdoppelwandstruktur [DAGA 2007 (Stuttgart)]
S. Tewes and A. Peiffer
[A]
In vielen praxisrelevanten Berechnungen des Schalldurchgangs durch komplexe Strukturen spielt sowohl der Luft- also auch der Körperschallpfad eine wesentliche Rolle. Ein typisches Beispiel stellt der Schalldurchgang durch eine Flugzeugdoppelwandstruktur dar, in der äußere Störungen über Strukturverbindungen und das Doppelwandluftvolumen übertragen werden können. Während der Luftschallpfad mittels der SEA-Methode normalerweise gut vorausgesagt werden kann, ist eine präzise Beschreibung der Kopplungsverlustfaktoren des Körperschallsystems durch die einfache Beschreibung der Systeme nicht möglich. Eine Möglichkeit, die SEA-Modelle hinsichtlich dieser Problematik zu verbessern, stellt die so genannte ''Energy Flow Method'' (EFM) dar, mittels derer kritische SEA-Parameter basierend auf einer geeigneten FE-Strukturmodellierung genauer bestimmt werden können.
Als Anwendung dieser Methode wird die Berechnung des Schalldurchgangs durch eine Flugzeugdoppelwand betrachtet. Die Modellstruktur besteht aus einem Rumpfausschnitt an dem mittels weicher Aufhängungselemente die Kabinenverkleidung angebracht ist. Die Simulationsergebnisse einer klassischen SEA-Modellierung werden mit den Ergebnissen eines verbesserten SEA-Modell verglichen, welches die EFM-Beschreibung der Struktur enthält.
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Akustische Eigenschaften von Flugzeugstrukturen bei Anregung durch eine turbulente Grenzschicht [DAGA 2007 (Stuttgart)]
D. Redmann and A. Peiffer
[A]
Die voranschreitende Entwicklung in der Luft- und Raumfahrt mit einerseits höheren Reisegeschwindigkeiten und andererseits effizienteren und gleichzeitig leiseren Triebwerken führt dazu, dass sich die turbulente Grenzschicht bei modernen Flugzeugen zu einer der dominierenden Schallquellen etablierte. Für die Voraussage der akustischen Eigenschaften einer Struktur kann somit das Schalldämm-Maß bezogen auf die turbulente Grenzschichtanregung als geeignetes Kriterium angesehen werden. Das neue Verfahren kombiniert dabei die Vorteile einer analytischen Beschreibung der Bewegungsgleichung für die Struktur mit der Kopplung an verschiedene statistische Anregungsformen (Diffusfeld, turbulente Grenzschicht). Die Verknüpfung wird anhand einer ''joint acceptanel'' Funktion des spektralen Modells eines Druckfeldes realisiert. Mit dieser Methode ist es möglich, unterschiedliche Turbulenzmodelle in die Bestimmung des Transmission Loss zu integrieren und die Ergebnisse miteinander zu vergleichen. Zur Validierung wurde das Verfahren mit AutoSEA-Berechnungen und experimentellen Resultaten verglichen und zeigte dabei eine sehr gute Übereinstimmung.
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OpenSourceSEA – Projektfortschritt und Verifikationsberechnungen für die Schalltransmission von Sandwichpaneelen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
S. Callsen, O. von Estorff and A. Peiffer
[A]
Aufgrund des großen Interesses von Anwendern und Entwicklern akustischer Berechnungsverfahren an einer offenen Softwareplattform, die es erlaubt gemeinschaftlich SEA basierte Berechnungsalgorithmen zu implementieren und zu nutzen, wurde vor einiger Zeit die Entwicklung des JAVA-Tools OpenSourceSEA initiiert. Aufbauend auf den Ausführungen zur DAGA 2006, bei denen die Grundstruktur der neuen Software aufgezeigt wurde, erfolgt im Rahmen dieses Beitrags die Vorstellung der inzwischen umgesetzten weiteren Berechnungsmöglichkeiten. Ziel ist es zudem, eine Diskussion in Bezug auf zukünftige Weiterentwicklungen anzuregen und Möglichkeiten zur Mitarbeit und Unterstützung des Vorhabens aufzuzeigen.
Um die neuen Einsatzmöglichkeiten von OpenSourceSEA sowie die aktuell implementierten Erweiterungen darstellen zu können, werden zunächst die zugrunde liegenden theoretischen Ansätze aufgezeigt, die für die Berechnung von Sandwichstrukturen gewählt wurden. Zudem werden die Berechnungsansätze, die zur Bestimmung der SEA Parameter benötigt werden, vorgestellt. Anhand von Berechnungen realer Sandwichstrukturen, wie sie unter anderem im Flugzeugbau eingesetzt werden, erfolgt abschließend eine Verifikation von OpenSourceSEA mit Hilfe eines kommerziellen SEA-Tools und einem elementbasierten Berechnungsansatz sowie eine Validierung der Ergebnisse durch Messdaten.
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FEM Schalldurchgangsrechnung einer Doppelwandstruktur [DAGA 2008 (Dresden)]
C. Moeser, A. Peiffer, S. Brühl and S. Tewes
[A]
Doppelwände mit einer Zwischenisolierung sind weit verbreitete Strukturbauteile. Am Beispiel einer Flugzeugstruktur aus Kohlefaser, bestehend aus einer Außenhaut mit Spanten und Stringern, einer Zwischenisolierung sowie der Innenverkleidung wird eine Schalldurchgangsberechnung durchgeführt.
Für die Beschreibung der Struktur wird ein Finite Element Modell erstellt. Modelliert werden die Außenstruktur, die Innenverkleidung und die Isolierung. Die isolierende Glasswolle wird dabei als Fluid mit frequenzabhängigen Materialparametern beschrieben.
In dieses Finite Element Modell wird eine akustische Belastung integriert. Diese Last besteht aus statistisch verteilten Punktschallquellen.
Aufgrund der zu erwartenden hohen Modendichte wird eine direkte Frequenzanalyse durchgeführt.
Die Berechnung beinhaltet die Kopplung der Struktur mit der Isolierschicht, inklusive der Glasswolle.
Aus den resultierenden Strukturschnellen wird mit einem MATLAB Programm die
abgestrahlte Leistung ermittelt. Aus der anregenden sowie der abstrahlenden Leistung ergibt sich der Schalldurchgang. Das Ergebnis wird mit Messwerten in einem Bereich bis 2000Hz verglichen.
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SEA-Modellierung einer Flugzeug Rumpfsektion [DAGA 2008 (Dresden)]
A. Peiffer
[A]
Anhand des Modells einer generischen Flugzeugrumpfsektion werden die Möglichkeiten und Grenzen der Anwendung der SEA als Simulationswerkzeug für die Innenakustik behandelt. Zunächst werden die typischen Anregungsmechanismen, wie turbulente Grenzschicht und Strahllärm, vorgestellt und deren spezifische Eigenschaften erläutert.
Die hohe Steifigkeit der so genannten Primärstruktur bei gleichzeitig sehr geringem Gewicht führt zu spezifischen akustischen Eigenschaften die Konsequenzen für die Strategie der SEA-Modellierung haben, besonders für die Einteilung und Ausführung Subsysteme. Im nächsten Schritt wird die Modellierung der Sekundärstruktur in das Modell einbezogen, d.h. die Innenverkleidung, Kabineneinbauten und die thermoakustische Isolierung. Aufgrund der Komplexität der Verwendeten Materialien und Aufbauten kommen hier eine Vielzahl von analytischen und halb numerischen Modellen zum Einsatz, um die SEA Parameter der Kabinensubsysteme zu bestimmen.
Anhand eines Beispiels werden die Ergebnisse der Simulation einer Sektion für typische Anregungen vorgestellt, einfache Schwachstellenanalysen durchgeführt und abschließend kurz die Möglichkeit hybrider Verfahren diskutiert, um den Gültigkeitsbereich hin zu tieferen Frequenzen zu erweitern.
Peine, H.
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Schallabstrahlung getauchter Strukturen: Numerische Simulation und Freifeld-Experiment [DAGA 2000 (Oldenburg)]
A. Homm and H. Peine
[A]
Die Körperschall-Anregung und die Schallabstrahlung eines vereinfachten getauchten Druckkörpermodells wurden im Frequenzbereich zwischen 50 und 500 Hz gemessen und numerisch berechnet. Die Anregung der Struktur erfolgte punktförmig durch einen eingebauten elektromechanischen Shaker. In dem untersuchten Frequenzbereich sind wenige, jedoch stark angeregte Moden festzustellen, die mit ausgeprägter Richtwirkung abstrahlen. Um Oberflächen und Bodenreflexionen auszublenden, wurden die Freifeldmessungen mit vertikal hängender Linearantenne durchgeführt. Mit Hilfe experimentell ermittelter Dämpfungswerte wird versucht, sowohl das dynamische Verhalten unter Wasser, als auch die Schallabstrahlung mit gekoppelten Finite-Elemente- / Boundary-Elemente-Verfahren zu simulieren. Messungen und Prognosen werden anhand einiger Beispiele verglichen und bewertet.
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Akustische Rückstreuung getauchter Strukturen mit schallabsorbierender Beschichtung: Experiment und numerische Modellierung [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
J. Ehrlich and H. Peine
[A]
Der Entwurf akustischer Absorber für Wasserschall beruht auf Rechnungen mit unendlich ausgedehnten ebenen Platten bei senkrechtem Schalleinfall. Daraus lässt sich bei Kenntnis der Materialparameter die Eingangsimpedanz einer beschichteten Struktur berechnen. Für eine reale Struktur wird dabei die Krümmung und der nichtsenkrechte Schalleinfall vernachlässigt. Um den Einfluss dieser Faktoren zu untersuchen, wurde ein luftgefüllter Stahlzylinder halbseitig mit einer absorbierenden Beschichtung verkleidet. In einem Freifeld-Experiment unter Wasser wurde die akustische Rückstreustärke (Zielmaß) des Zylinders sowohl auf der beschichteten als auch auf der unbeschichteten Seite im Frequenzbereich von 10 kHz bis 20 kHz gemessen. Zusätzlich wurde das akustische Nahfeld auf beiden Seiten mit einzelnen Hydrofonen im Frequenzbereich von 3 kHz bis 14 kHz vermessen. Mit dem Boundary-Elemente-Programm SYSNOISE wurden die Messungen numerisch simuliert. Dazu wurde der Zylinder auf den beschichteten Oberflächenteilen mit einer komplexen Impedanz belegt, die aus der Näherung mit unendlichen Platten entnommen wurde. Die Ergebnisse der numerischen Simulationen von Zielmaß und Druckverteilung im Nahfeld werden mit den Messergebnissen verglichen.
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BEM-Berechnung der Schallstreuung an Testobjekten in Wasser und im Sediment [DAGA 2003 (Aachen)]
A. Homm, D. Brecht and H. Peine
[A]
Zur Zeit befinden sich SONAR Verfahren in der Entwicklung, deren Zielsetzung das Auffinden von versandeten Körpern ist. Dies erfordert die Kenntnis der akustischen Rückstreueigenschaften der Objekte, je nach dem ob sie sich frei in der Wassersäule befinden oder im Sediment eingesunken sind. Von der FWG wurden Kugeln und zylindrische Strukturen mit Hilfe eines experimentellen Sedimentsonars (EXSESO) auf dem Wehrforschungsschiff PLANET in der Ostsee untersucht. Mit einem iterativen BEM-Verfahren, FIELD, das im Auftrag der FWG für diese Art Anwendungen weiterentwickelt und angepasst worden ist, wurden entsprechende Berechnungen durchgeführt. Die akustischen Reflexionseigenschaften der Objekte in Wasser bzw. im Sediment wurden in Form von relativen Eingangsimpedanzen berücksichtigt. Der Frequenzbereich erstreckte sich von 15 bis 25 kHz, was Helmholtzzahlen von ca. 30 bis 60 entspricht. Dabei handelt es sich um erste numerische Abschätzungen, da bei diesem Verfahren weder die Frequenzbandbreite der verwendeten Signale, noch die Materialeigenschaften der Strukturen direkt berücksichtigt werden können. Den numerischen Berechnungen werden erste experimentelle Befunde gegenübergestellt.
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Detection of objects buried in the seafloor: Experimental Sediment Sonar EXSESO [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
H. Peine and D. Brecht
[A]
With the demonstrator system EXSESO (Experimental Sediment Sonar) FWG investigates the detection and classification of objects buried in the seafloor under realistic conditions.
The test sites are located in the Baltic Sea near Kiel. Spheres and cylinders filled with concrete were used as targets. Most of them were equipped with water jet facilities. These help the divers to bury the targets and keep the disturbed sediment volume rather small.
Some of the objects are equipped with a transponder system, allowing to check the target position with high accuracy.
Experimental Results of the Sea Trials are presented. This includes detection results, display concepts, the fusion of high and low frequency information and the related signal processing tools.
Peissig, J.
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Flowmeter and audio application of wideband ultrasonic transducer [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J. Peissig, V. Gorelik and R. Wiggers
[A]
The ultrasonic (US) transducer based on Sell's principle is well
known
to work invertible as microphone and speaker with a broad-band
frequency response. US transducers are used for movement and distance
sensors, flow-meters and in parametric transducers where it is
important to have a high US sound level in air and also good
directivity. Different versions of Sell transducers with different
power and directivity properties have been developed and examples of
applications are shown. We discuss topics concerning long term
stability, electrical and acoustical properties, design of the
transducers as well as the electrical driving units for microphone
and
speaker operation.
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Anpassung digital-adaptiver Algorithmen zur Störgeräuschbefreiung von Mikrofonen an Hörsprechgarnituren [DAGA 2006 (Braunschweig)]
E. Schulze and J. Peissig
[A]
Vorgestellt werden verschiedene Signalverarbeitungsalgorithmen zur digital-adaptiven Störgeräuschbefreiung von Kommunikationsmikrofonen an Hörsprechgarnituren. Für die unterschiedlichen Algorithmen werden Ergebnisse in Bezug auf Optimierung von algorithmischen Parametern präsentiert. Außerdem werden die akustischen Einflüsse von verschiedenen Mikrofonpositionen, insbesondere für Algorithmen mit Multimikrofonverarbeitung, betrachtet. Hierzu werden die kopfnahen akustischen Begebenheiten unter realistischen Anwendungsszenarien in Hochpegelumgebungen (Cockpit, Bodenpersonal, etc.) dargestellt. Abschließend wird die Verbesserung des Signal-Rausch-Abstands (S/N), sowie der Sprachverständlichkeitsverbesserung unter realen Bedingungen vorgestellt.
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Entwicklung einer handgehaltenen Signalquelle für Prüf- und Messzwecke [DAGA 2006 (Braunschweig)]
J. Wallbrecher, O. Gelhard and J. Peissig
[A]
Es wird die Entwicklung eines handgehaltenen Signalgenerators vorgestellt, der akustisch und elektrisch weißes und rosa Rauschen für den Test von Mikrofonen und Übertragungsleitungen bietet. Der Generator wird in kleinem Abstand vor das zu prüfende Mikrofon gehalten, dessen Signal direkt abgehört wird. So können die spezifischen Eigenschaften des Mikrofons hörbar gemacht werden. Der Signalgenerator kann im Labor als breitbandiges Schalldrucknormal zum Messen und Prüfen von Mikrofonen und der elekrischen Mikrofonübertragungstechnik genutzt werden. Bei Tonaufnahmen kann er eingesetzt werden, um verschiedene Übertragungskanäle akustisch und elektrisch einzupegeln.
Der hier vorgestellte Signalgenerator ist eine akustische Rauschquelle für den batteriebetriebenen mobilen Einsatz. Er dient zum schnellen Testen von Mikrofonen und Übertragungsleitungen. Dazu bietet er weißes und rosa Rauschen sowie einen 1 kHz-Testton. Unmittelbar vor einem zu testenden Mikrofon kann er zur subjektiven Prüfung des Mikrofonfrequenzganges und der Richtcharakteristik verwendet werden. Um einen linearen Frequenzgang des Rauschgenerators zu gewährleisten, wird ein analoges Filterdesign zur Kompensation unerwünschter Gehäuseresonanzen eingesetzt. Wie beim Mikrofon wird ein Helmholtzresonator zur Erweiterung des Frequenzgangs zu tiefen Frequenzen genutzt. Auf diese Weise lässt sich ein Nahfeldfrequenzgang von 300 Hz bis 20 kHz realisieren.
Ein XLR-Ausgang ermöglicht die symmetrische elektrische Auskopplung der verschiedenen Testsignale. Der nutzbare elektrische Frequenzgang beträgt 20 Hz bis 20 kHz.
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Feedback-Feedforward aktive Lärmkompensation für den Kopfhörer [DAGA 2007 (Stuttgart)]
H. Foudhaili, B. Wolter, E. Reithmeier and J. Peissig
[A]
Die aktive Lärmkompensation (ANC: Active Noise Control) in Kopfhöreranwendungen basiert gegenwärtig hauptsächlich auf Feedback- und Feedforward-Regelstrategien. Der Standard Feedback-Regelkreis kann als analoger Schaltkreis mit einfachen Mitteln realisiert werden. Eine Einschränkung der Kompensationsleistung von Feedback-Regelkreisen stellt jedoch die Totzeit der Sekundärstrecke dar. Diese wird durch den akustischen Schallübertragungspfad zwischen Regellautsprecher und Regelmikrofon hervorgerufen. Die mit steigender Frequenz aufgrund der Totzeit auftretende Phasenabsenkung der Regelstrecke lässt die Lärmkompensation oberhalb einer kritischen Frequenz versagen.
Feedforward-Strategien bewältigen die Totzeitproblematik durch das Nutzen eines früher einfallenden Referenzsignals der Störschallquelle. Der optimale Regler ist nicht nur von der Regelstrecke sondern auch von der Primärstrecke - also zwischen der Störschallquelle und dem Referenzmikrofon - abhängig. Besonders in Verbindung mit Kopfhöreranwendungen werden Feedforward-Regler verwendet, die durch einen Algorithmus online adaptiert werden, um den Regler z.B. den räumlichen Relativbewegungen zwischen Störschallquelle und Kopfhörer anzupassen. In der Praxis ist die Implementierung der Algorithmen mit Einschränkungen hinsichtlich Rechenleistung und Speicherkapazität der Prozessoren verbunden. Somit ist eine Schallkompensation hoher Frequenzen zwar möglich, die Bandbreite jedoch weiterhin begrenzt.
In dieser Arbeit wird eine Kombination von Feedback- und Feedforward-Reglern vorgestellt, die eine breitbandige und adaptive Lärmkompensation erzielt. Der Feedback-Regler wurde für tiefe Frequenzen ausgelegt, während der adaptive Feedforward-Regler für ein höheres Frequenzband abgestimmt wurde. Die erarbeitete Struktur zum Verbinden der Regler ermöglicht eine konstruktive Zusammenarbeit also eine Addition der Lärmkompensationseffekte über den Frequenzbereich.
Pellegrini, R.
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Realzeitfähige Algorithmen im virtuellen Tonstudio [DAGA 2000 (Oldenburg)]
R. Pellegrini
[A]
Die Qualität auditiver virtueller Umgebungen hat in den letzten Jahren einen hohen Stand erreicht, der es ermöglicht, auch professionelle Anwendungen im Bereich der Tonverarbeitung sinnvoll zu unterstützen. Kopfhörer-basierte, interaktive virtuelle Umgebungen werden genutzt um einen Raum zur objektiven Bewertung von Klangmaterial zu simulieren. Neben diesem virtuellen Abhörraum finden in heutigen Mischpulten auch mehr und mehr Algorithmen zur Simulation eines Raumeindrucks Anwendung. Dieser Beitrag diskutiert die Anforderungen an realzeitfähigen Algorithmen und stellt den perzeptiven Eigenschaften dem technischen Aufwand gegenüber.
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Vergleich verschiedener Interpolationsalgorithmen für Außenohrübertragungsfunktionen in dynamischen auditiven Umgebungen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
K. Hartung and R. Pellegrini
[A]
In dynamischen auditiven Umgebungen werden Kataloge von Aussenohrübertragungsfunktionen in hoher räumlicher Auflösung benötigt. Eine direkte Messung in der benötigten Genauigkeit ist wegen der langen Messdauer nicht praktisch durchführbar. Hingegen ist es möglich, die räumliche Auflösung gemessener Kataloge nachträglich durch Interpolation an die Anforderungen der Anwendung anzupassen. Speziell für dynamische Systeme ergeben sich neben den bekannten Anforderungen an die Interpolationsgenauigkeit zusätzliche Anforderungen an den Verlauf der Filterkoeffizienten. In diesem Beitrag wird ein perzeptiv motiviertes Fehlermaß vorgeschlagen und diskutiert, welches mögliche Artefakte durch die dynamische Änderung der Filterkoeffizienten berücksichtigt. Verschiedene Interpolationsverfahren werden anhand dieses Fehlermaßes bewertet.
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Creating plausible auditory virtual environments for Wave Field Synthesis [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
R. Pellegrini
[A]
Wave field synthesis is a strong technology that allows to recreate the wave fronts of any number of virtual sound sources in a given environment. In this paper we discuss the achieveable localization accuracy, and the usage of discrete reflections to improve distance & room-size perception for a given auditory scene. A rendering scheme is introduced with distributed localized rendering in a low-latency network.
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Augmented Reality Using Wave Field Synthesis for Theatres and Opera Houses [DAGA 2005 (München)]
R. Pellegrini and C. Kuhn
[A]
Wave Field Synthesis has proven its applicability to many fields of sound reproduction in the past. The focus of this paper is to explore the applicability of WFS to live environments such as Theaters and Opera houses.
WFS can be used for room enhancement and sound reinforcement. Special care has to be taken on the synchronicity of both, audio & parameters during processing and reproduction. Further issues include the directivity of virtual sound sources reproduced by WFS and windowing effects due to non-ideal array-positioning. Practicable implementations are introduced.
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Simulation und Untersuchung subjektiver Fahreindrücke mit Hilfe von Wellenfeldsynthese [DAGA 2006 (Braunschweig)]
C. Kuhn, G. Seitz, R. Pellegrini and M. Rosenthal
[A]
Es wird ein Ansatz zur Schallfeldwiedergabe für die subjektive Untersuchung von Fahrzeuginnengeräuschen beschrieben. Die Wellenfeldsynthese erlaubt bei der Audiowiedergabe eine korrekte Lokalisation, ohne dabei auf Kopfhörer angewiesen zu sein. Damit werden überzeugende Audioumgebungen ermöglicht, die gerade bei untrainierten Testpersonen die Zuverlässigkeit von Testergebnisse verbessern können. Lösungen zur Kompatibilität mit binauralen Systemen werden diskutiert. Praktische Umsetzungen für eine holographische Wiedergabe des Fahrzeuginnengeräuschs werden vorgestellt.
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Objective and subjective comparison of electrodynamic and MAP loudspeakers for Wave Field Synthesis [DAGA 2007 (Stuttgart)]
E. Corteel, K.-V. N'Guyen, O. Warusfel, T. Caulkins and R. Pellegrini
[A]
Wave Field Synthesis (WFS) is a multichannel sound rendering technique that allows for the synthesis of physical properties of sound fields within an extended listening area. It relies on a large number of closely spaced loudspeakers forming one or several linear arrays. Practical implementation of WFS requires simplifications to the underlying physical principles (Kirchhoff- Helmholtz and Rayleigh integrals). Real loudspeakers radiation characteristics may also contribute to alter the synthesized sound field compared to the target one. The perceptual impact of these inaccuracies relates to the more general problem of transparency of the sound rendering medium.
Two types of loudspeakers are nowadays used for WFS: array-mounted electrodynamic loudspeakers, and Multi-Actuator Panels (MAP).
The goal of this paper is to compare, at an objective and a subjective level, the transparency of Wave Field Synthesis rendering using electrodynamic or MAP loudspeakers. In a first section, the radiation properties (directivity, spatial coherence) of both electrodynamic and MAP loudspeakers are shown. Since MAP loudspeakers rely on Distributed Mode Loudspeaker (DML) technology, they exhibit a ''diffuse'' behavior (reduced spatial coherence), especially at high frequency. In a second section, diffuse filtering for WFS is introduced. It is meant as a way to replicate the diffuse properties of MAP on electrodynamic loudspeakers so as to validate their potential benefit on transparency. In a third section, objective criteria are proposed. This objective analysis is finally completed with two subjective listening experiments.
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Wave field synthesis rendering with increased aliasing frequency [DAGA 2008 (Dresden)]
E. Corteel, R. Pellegrini and C. Kuhn-Rahloff
[A]
Wave Field Synthesis (WFS) is a physically based sound reproduction technique. A fundamental limitation of WFS is that synthesis only remains accurate up to a corner frequency, referred to as the spatial aliasing frequency. This paper addresses techniques to increase the aliasing frequency of WFS reproduction in a preferred listening area. Frequency and position dependant driving functions for the loudspeakers are defined and new formulations of the spatial aliasing frequency are proposed. It is shown that in restricting the listening zone of WFS the aliasing frequency can significantly increased. Applications in the domain of simulation environments and home entertainment are discussed.
Pellicier, A.
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A review of analytical methods for computation of partition's sound reduction index [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Pellicier and N. Trompette
[A]
There are several methods used for the calculation of partition's transparency. This work deals with direct analytical methods as opposed to deterministic modal methods, more accurate but also less rapid.
Various ways of modelling partitions are tested here: at first, well-known classical methods are used to model transmission of sound through an unbounded single or double leaf partition in pure bending. For double leaf partitions, absorption in-between panels is added using Delaney & Bazley 's theory (i.e. limited to fibrous absorbent material). Then, to take into account the shear, Munjal's model based on the calculation of transfer matrices for each component of the partition and their assembly, has been implemented. It also allows the introduction of porous material inside panels by means of the Biot & Allard's theory. At last, a spatial windowing on the infinite panel transmitted wave, stemming from Villot & Guigou's work, has been added. It allows the extension of all models to finite panels. At each step, a comparison with measured data found in literature is done.
Pelorson, X.
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The effect of acoustical feedback on buzzing. From lips to vocal folds ? [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Van Hirtum, I. Lopez, M.H. Schellekens, X. Pelorson, N. Driessen and A. Hirschberg
[A]
Buzzing of lips or vocal folds is controlled by lip tension, initial opening, lung static pressure and acoustical response of the vocal tract.
The static response of the lips to the lung pressure provides an indication for the lip stiffness. The dynamic response to acoustic forcing (with and without flow) provides information about the resonance modes of the lips: frequencies and quality factor. The order of magnitude of the effective mass in a lumped parameter model can furthermore be estimated from fluid dynamics considerations.
Experiments show that the critical blowing pressure for the onset of buzzing is strongly dependent on the acoustical loading of the system. This critical blowing pressure shows a minimum when the lip tension is adjusted to close the glottis at zero lung pressure. The results of these experiments indicate that our lips do not perform as expected for vocal folds, which are much less sensitive to acoustical loading. The mechanical boundary conditions of the lips may play a crucial role in explaining this difference.
The experimental results are compared with a single mass model analogous to the model of Cullen en the two-mass model of Lous et al. (1998). A linear stability analysis is used to predict the onset of oscillation, while a non-linear model provides a prediction of the established buzzing behaviour.
Pelzl, J.
Penelet, G.
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Transient nonlinear processes in annular thermoacoustic engines [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
G. Penelet, V. Gusev, P. Lotton and M. Bruneau
[A]
An annular thermoacoustic prime-mover transform thermal energy into acoustical energy using the thermoacoustic interaction between an inhomogeneously heated stack of solid plates (placed in an annular waveguide) and resonant gas oscillations.
In such a device, the saturation of the acoustic wave amplitude leading to the stationnary regime is linked not only to classical nonlinear phenomena such as cascade process of higher harmonic generation and minor losses, but also to nonlinear processes influencing the temperature distribution in the inhomogeously heated parts of the system such as acoustically enhanced thermal conductivity and acoustic streaming. The present study aims at describing the own contribution of each one of those nonlinear processes by means of experimental observation and analytical description of the transient regime.
Experimental observations of the transient regime are briefly reported. The obtained results show various regimes, demonstrating the possibility for the engine to turn on and off spontaneously and periodically, the possibility for an overshoot of the acoustic wave amplitude before its final stabilization, or the possibility for a double-threshold process during the amplification regime. A simplified theoretical model is then presented, where the one-dimensional heat transfer equation is coupled to the acoustic problem by taking into account the forced convection due to acoustic streaming and the acoustically induced thermal conductivity. Thermoacoustic amplification depends in its turn on the temperature distribution along the stack and the waveguide. The obtained results notably provide a qualitative explanation for the double-threshold phenomenon.
Penelon, T.
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Outdoor sound propagation modelling in complex environments: A new PE code coupled with a micrometeorological code [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
B. Lihoreau, B. Gauvreau, T. Penelon, I. Calmet, M. Bérengier and P. Blanc-Benon
[A]
In complex environments the modelling of outdoor sound propagation implies to take into account the mixed influence of ground characteristics (topography, obstacles, impedance, etc.) and atmospheric conditions (refraction and turbulence). We have developed a new PE code coupled with a micrometeorological code in order to calculate the sound propagation above a non flat ground in such realistic outdoor situations.
Numerical resolution have been developed using the paraxial approximation of the wave equation in bidimensionnal configurations with a split-step Padé marching scheme. In our approach the effects of the topography are modelled using rotated systems of coordinates in order to treat the ground as a succession of flat domains. Our code can deal with different boundary conditions like the introduction of impedance jumps or thin screens which lead to diffraction of the acoustic energy. It also includes scattering effects due to atmospheric turbulence through the discrete random Fourier modes technique. The atmospheric turbulence is considered as isotropic, homogeneous, and essentially due to temperature scalar fluctuations.
Predicting long-range sound propagation over a non-urban site with complex propagation media requires the knowledge of micrometeorological fields in the lower part of the atmospheric boundary layer. Thus our modelling is coupled with a dedicated micrometeorological code (SUBMESO) which simulates wind and temperature fields over moderately complex terrain with high resolution. Its output data are used as input data for our PE code through a suited routine.
Penzel, T.
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Die Wavelet-Transformation zur Analyse von Lungengeräuschen bei Pneumonie-Patienten [DAGA 2000 (Oldenburg)]
V. Gross, P. Fachinger, M. Fröhlich, J. Sulzer, T. Penzel and P. von Wichert
[A]
Bronchial-breathing sounds often contain important diagnostic information. A simple method has been developed to extract a parameter from lung-sound recordings that could determine the probability of a developing pneumonia from the detection of bronchial sound patterns at standardised air flow. The lung sounds of 12 patients with one-sided pneumonia were recorded. The exact position of the patient's microphones was chosen by ordinary auscultation based on sufficient sound intensity. A symmetric position to the median-sagital plane was kept in all cases as there own control. All sound signals as well as the airflow were digitally recorded. The respiratory signals were analysed by a discrete wavelet transformation (MATLAB 5.3). The coefficients of the frequency band: 345-690 Hz were computed for each respiratory cycle. We integrated the coefficients over the same time-span inspiratory and expiratory phase. Then we calculated the ratio between these two phases (R=Exp/Insp). The values of the ratio R were computed for both lung sides and were compared. Lung sounds display large inter-individual variations, so every patient needs to be his own control. For all 12 patients, the ratio R was higher on the pneumonia side then on the healthy side. The R-differences between the two lung-sides are significantly higher (p
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Einfluss der subcutanen Fettschicht auf die Schalleitung normaler Lungengeräusche [DAGA 2000 (Oldenburg)]
P. Fachinger, V. Gross, M. Fröhlich, J. Sulzer, T. Penzel and P. von Wichert
[A]
Relations between normal lung sounds and subcutaneous fat layer on the back have not been investigated. It was suspected that the fat layer has a filter function for the lung sounds. The lung sounds of 100 volunteers (50 male and 50 female) were recorded with four Sony ECM77 air-coupled-microphones on the back. Skinfold thickness was measured with a Holtain Skinfold Caliper at the same positions as lung sounds were recorded. The absence of lung diseases was checked by lung function. The sounds were prefiltered in an analogue way. The air flow was measured with a pneumotachograph and simultaneously presented on a computer- screen to allow breathing at a standardized flow of 1.5 l/sec. All signals were digitized with 5512 Hz and 12 Bit resolution. A time segment of 0.1 sec with constant flow was used for further frequency analysis with Fast-Fourier-Transformation (Matlab 5.3). The power spectrum was characterized by median frequency and the ratio R of two different frequency bands [f1 = 60-330 Hz, f2 = 330-600 Hz; R = rel. Power(f2) / rel. Power(f1)]. There are no significant changes of breathing sounds with an increase of subcutaneous fat layer on the back. In healthy persons breathing sounds are not dependent on skinfold thickness.
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Die Bioakustischen Langzeitüberwachung von Atemgeräuschen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
V. Gross, C. Reinke, R. Koch, D. Vasilescu, T. Penzel and U. Köhler
[A]
Veränderungen normaler Atemgeräusche und das Auftreten von zusätzlichen Geräuschsymptomen sind ein wichtiger Hinweis auf pathophysiologische Prozesse im Bronchialsystem bzw. Lungengewebe. Seit der Erfindung des Stethoskops durch Leanec im Jahre 1819 wird die Bewertung bioakustischer Signale als Routinemethode der klinischen Untersuchung durch den Arzt angewendet. In der Vergangenheit erfolgte die Erfassung solcher Phänomene meist durch eine zeitlich begrenzte Auskultation mit dem Stethoskop und eine subjektive Bewertung des jeweiligen Untersuchers. Durch den Einsatz moderner Computertechnik sind heutzutage kontinuierliche Aufzeichnungen mit automatischer objektiver Auswertung möglich. Besonders eine nächtliche Langzeitregistrierung und Bewertung von Atemgeräuschen (NLZ-AG) ist sinnvoll, um spezifische Auskultationsphänomene (wie nächtlicher Husten oder nächtliches wheezing) im zeitlichen Verlauf qualitativ und vor allem auch quantitativ zu erfassen und zu dokumentieren. Ein mobiles NLZ-AG System ermöglicht zudem ein nichtinvasives und vigilanzunabhängiges Monitoring im häuslichen Umfeld der Patienten, genau dort wo auch gehäuft die Beschwerden auftreten. Es ist damit besonders geeignet für Patienten die einer normalen Lungenfunktionsdiagnostik nicht zugänglich sind (z.B. Kleinkinder), oder bei denen die Beschwerden gehäuft nachts im Schlaf auftreten. Es kann darüber hinaus auch zur Erfolgskontrolle einer medikamentösen Intervention genutzt werden.
Peremans, H.
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Ultrasonic Transducers for Matching the Performance of Natural Sonar Systems [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Streicher, R. Müller, J. Hallam, H. Peremans and R. Lerch
[A]
Inspired by bat's well known proficiency in ultrasonic sensing, the CIRCE*
(Chiroptera Inspired Robotic CEphaloid) project is building a robotic reproduction of a complete biosonar system. Among others, two special challenges addressed by an interdisciplinary consortium are the development of pinna shapes optimized for biosonar functions and suitable ultrasonic transducers. The transducers have to match bandwidth, sensitivity (receiver), transmit efficiency (transmitter) as well as the overall insertion loss of living bats.
The first step in the development of the pinna shapes was to obtain a 3D ear model from Micro-CT scans of ears from various bat species. The reflection and diffraction behaviour of the model was then studied by means of finite element simulations. These results were verified by measurements on bronze ear models. In addition, an ultrasonic transmitter with a transducer area of 2.25 square centimetre was developed for emitting a chirp signals with a sound pressure level of more than 90 dB in a distance of 1m. A new type of piezoelectric polymer film (EMFi foil) was used as transducer material. It has a resonance frequency of about 300 kHz, allowing a transmitter with a bandwidth of 50 to 150 kHz. With the same material, an ultrasonic receiver was designed and integrated into the pinna model. This sensor matches the bandwidth of the transmitter. We will discuss the simulation results for various designs of transmitters and receivers as well as corresponding measurement results.
*(Supported by the European Commission, LPS Initiative)
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EMFi Ultraschallwander für ein biotechnisches Sonarsystem [DAGA 2005 (München)]
A. Streicher, H. Peremans, M. Kaltenbacher and R. Lerch
[A]
Ziel des europäischen Projekts CIRCE (Chroptera Inspired Robotc Cephaloid)* ist die Nachbildung des biologischen Sonarsystems von Fledermäusen . Wichtige Bestandteile dieses künstlichen Fledermauskopfes sind unter anderem die Ultraschallsender und Empfänger, die neben einer hohen Bandbreite von 20 - 200 kHz auch eine hohe Empfindlichkeit (Empfänger) und einen große Dynamik (Sender) besitzen müssen.
Um diese Anforderungen an die Ultraschallwandler zu erfüllen wird für deren Aufbau ein spezieller zellularer Polymehrfilm (EMFi) verwendet. Mit einer Resonanzfrequenz von 300 kHz und einer, auf Grund des zellularen Aufbaus, sehr hohen piezoelektrischen Konstante von bis zu 800 pC/N erfüllt dieses Material die geforderten Spezifikationen. Mittels dieser Folie konnte ein Ultraschallsender mit einer Bandbreite von 30 - 200 kHz und einem Schalldruckpegel von 90 dB in 1m Abstand aufgebaut werden. Zusätzlich wurde auch ein Ultraschallempfänger gleicher Bandbreite und einem äquivalenten akustischen Rauschpegel von kleiner 50 dB entwickelt. Die nichtlinearen akustischen Eigenschaften des ferroelektrischen Materials wurden mit Hilfe von 3D Finite Elemente (FE) Simulation für verschiedenen Wandleraufbauten analysiert. Damit konnte der Einfluss der Materialparameter auf die piezoelektrischen und akustischen Eigenschaften des Material untersucht werden. Für die FE- Simulation, wurde das gekoppelte Feldproblem, bestehend aus Mechanik, Elektrostatik und Akustik unter Berücksichtigung der komplexen geometrischen Struktur des zellularen Polymers gelöst.
Sowohl die Messergebnisse als auch die Simulationsergebnisse verschiedener Wandleraufbauten sind Gegenstand dieses Beitrages.
*(Finanziert durch die Europäische Kommission, LPS Initiative)
Perez de la Sota, G.
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Vorhersage und Kontrolle der Sprachverständlichkeit in räumlich dargebotenen Audio-Konferenzschaltungen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
A. Raake, B.F. Katz and G. Perez de la Sota
[A]
Heutige Telekonferenzsysteme sind gekennzeichnet durch eine schmalbandige Übertragung und das Zusammenmischen der Sprachsignale der Konferenzteilnehmer bei den einzelnen Empfängern. Mit Voice over Internet Protocol (VoIP) rückt die Beseitigung dieser Einschränkungen zunehmend näher: Zum einen ist mit VoIP eine einfache Erweiterung des übertragenen Frequenzbereichs der Sprache von 300-3400 Hz auf 50-7000 Hz oder weiter möglich. Zum anderen können bei VoIP in wesentlich einfacherer Weise als beim heutigen Mobilfunk oder dem klassischen Festnetz mehrere Sprachkanäle gleichzeitig zu einem Empfänger übertragen werden. Werden die unterschiedlichen Sprachkanäle mittels räumlicher Audio-Widergabemethoden dargeboten, werden Telekonferenzen möglich, die zunehmend Merkmale einer realen Konferenzsituation aufweisen. Dabei können die einzelnen Teilnehmer mittels Binauraltechnik oder Mehrkanal-Lautsprecherwiedergabe räumlich voneinander getrennt dargeboten werden.
Bei einer räumlichen Audio-Konferenz hängt die Sprachverständlichkeit von unterschiedlichsten Faktoren ab. Der Beitrag gibt einen Überblick über diese Faktoren und zeigt einen Ansatz, Szene und Übertragung hinsichtlich der Sprachverständlichkeit für ein gegebenes Sprecher-Hörer-Paar zu optimieren. Zu diesem Zweck wird ein einfaches Modell zur Vorhersage der Sprachverständlichkeit in virtuellen Konferenzräumen vorgestellt. Es basiert auf der Schätzung des so genannten Speech Reception Thresholds (SRT), d.h. der 50% Verständlichkeitsschwelle bei festem Störschallpegel. Die Vorhersagegenauigkeit des Modells wird anhand der Ergebnisse mehrerer Sprachverständlichkeitstestreihen erörtert. Ausgehend von diesen Messergebnissen werden konzeptionelle Schwachstellen und mögliche Verbesserungen des Vorhersagealgorithmus diskutiert.
Périard, F.
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Ein modalanalytischer Ansatz zur Bestimmung der globalen Bewegungsformen von Kraftfahrzeugen. Teil I: Methode [DAGA 2002 (Bochum)]
F. Périard and M. Kosfelder
[A]
Während der Fahrt erfahren Kraftfahrzeuge Schwingungen, die von den Strassenunebenheiten verursacht werden. Diese Schwingungen werden durch den Reifen-Fahrbahnkontakt über das Fahrwerk in die Karosserie eingeleitet. Betrachtet man die vertikalen Komponenten bei niedrigen Frequenzen (1-40 Hz), ist festzustellen, daß sich die Bewegungen der Karosserie grundsätzlich in Starkörperbewegungen (Hub, Nicken, Wanken) und elastische Bewegungen (Torsion, Biegung, ...) trennen lassen. Das Fahrwerk wird so gestaltet, daß es das Fahrzeug vom Strasseneinfluss möglichst isoliert und die Karosserie eine genügend hohe Steifigkeit besitzt. Um dieses Ziel zu erreichen, werden unter anderem Modalanalysen an der Rohkarosserie durchgeführt. Damit lassen sich deren elasto-dynamischen Eigenschaften bestimmen. Aber diese Methode verliert ihre Gültigkeit, wenn das Gesamtfahrzeug untersucht wird, da das Fahrwerk nicht lineare Eigenschaften aufweist. Eine andere Methode besteht aus der Modellierung des Gesamtfahrzeugs mittels FEM. Um Informationen über das Schwingungsverhalten des Gesamtfahrzeuges zu erhalten, wurde ein neues Verfahren entwickelt. Aus den Vibrationssignalen an steifen Karosseriepunkten gemessen während der Fahrt über eine wellige Landstrasse und Annahmen über die Bewegungsformen der verschiedenen Moden wird eine Zerlegung der Betriebschwingung in ihre einzelnen Bewegungsformen durchgeführt. Dieser erste Artikel stellt die Analysenmethode vor, ein weiterer Beitrag zeigt deren Anwendungen und ihre Gültigkeit.
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Ein modalanalytischer Ansatz zur Bestimmung der globalen Bewegungsformen von Kraftfahrzeugen. Teil II: Verifikation und Anwendungen [DAGA 2002 (Bochum)]
M. Kosfelder and F. Périard
[A]
Abgesehen von lokalen Resonanzen, wie z.B. der Lenksäulenresonanz, wird das Schwingungsverhalten der Fahrzeuge im tieffrequenten, komfortrelevanten Frequenzbereich (1 Hz - ca. 40 Hz) besonders durch Starrkörperschwingungen, Fahrwerksresonanzen und das elastische Verhalten der Karosserie geprägt. Es wurde eine neue auf dem Ansatz der Modalanalyse beruhende Methode entwickelt, die es unter Annahme einer Anzahl von Bewegungsformen gestattet, die bei der Fahrt auftretenden Betriebsschwingungen in starre und elastische Bewegungsformen zu zerlegen. Das Auftreten von zusätzlichen Schwingungsformen läßt sich mit diesem Ansatz feststellen. Durch eine Berechnung von Residuen kann die Qualität der Messungen abgeschätzt werden. Die Auswirkungen verschiedener Betriebszustände wie z.B. Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit und beschleunigte Fahrt werden betrachtet. Die beschleunigte Fahrt ermöglicht die Bestimmung von fahrzeugspezifischen Bewegungsempfindlichkeiten der betrachteten Bewegungsformen. Außerdem werden die Auswirkungen verschiedener Fahrzeugaufbauzustände dargestellt.
Perret-Liaudet, J.
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Acoustical energy diffracted around a building [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
E. Reboul, J. Perret-Liaudet and A. Le Bot
[A]
Acoustical diffraction is a current phenomena which occurs when sound waves hit obstacles: this phenomenon brings acoustical
energy into shadow areas that are prevented from direct incidence. It has been widely studied, in particular by means of the
Geometrical Theory of Diffraction (GTD) developped by Keller. This theory extends geometrical acoustics to diffraction phenomena
and proposes frequency-domain formulations for diffracted rays, asymptotically valid at high frequencies.
This paper concerns the study of diffraction by means of an original method based on energy considerations. This method relies on
the equation of the energy radiative transfer, and is well-suited for high frequency applications. This method has given rise to the
development of a specific software called CeReS. In the proposed approach, diffraction phenomena is treated by introducing diffraction
sources whose amplitudes are calculated by applying the power balance between all acoustical sources. It appears to be particularly
well-suited for multiple diffraction case as all orders of diffraction are simultaneously taken into account.
The method is applied in the case of diffraction around a building near a road. In this context, diffraction is a major phenomena
responsible for noise in the backyard of the building. Results obtained with the method are compared to reference one: enough
good agreement on sound pressure level is observed all around the building.
Perrey, C.
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Ein modifiziertes Synthetische- Apertur-Verfahren zur Korrektur geometrischer Artefakte in der intravaskulären Ultraschall-Elastographie [DAGA 2002 (Bochum)]
C. Perrey, W. Wilkening, B. Brendel and H. Ermert
[A]
Intravascular ultrasound (IVUS) is a gold standard for the morphological assessment of coronary artery diseases. In order to detect unstable plaques, various methods have been proposed for imaging the elastic properties of vessel tissue. In IVUS elastography, tissue is compressed due to changes of the intraluminal pressure, by a force originating from the lumen center. Images are acquired during the compression, the resulting radial strain is computed along the ultrasound beams using cross correlations. If the transducer is not centered in the lumen, the ultrasound beams are not parallel to the force direction, leading to errors in the strain estimate. We propose a modified synthetic aperture focusing technique (SAFT) that allows the reconstruction of ultrasound beams parallel to the force. With conventional SAFT, B?mode images are formed using a fixed reconstruction pattern with beams in radial direction, with respect to the catheter center. After estimating the eccentric catheter position from a conventional image, the angle between ultrasound beam and force direction can be calculated. The modified SAFT reconstructs ultrasound beams in direction of the strain, originating from the lumen center. The angle is corrected and strain artefacts are reduced. To verify this approach, a 64 element intravascular circular array is simulated, imaging a vessel with different eccentric catheter positions. Radial strain is calculated using an iterative phase zero estimation of the complex cross correlation function of base band signals. The results show the feasibility of this approach for the correction of strain artefacts due to an eccentric catheter position.
Perrigot, J.
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Réponses impulsionnelles d'un jet de flűte ŕ bec [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
H. Ohanessian and J. Perrigot
[A]
New methods are proposed for important steps of real time computing
for jet displacements generated by pipe sounds. The Fletcher formula
for 2-dimensional laminar jets as revisited by Verge and coll., taking
the jet viscosity into account, and requiring a solution of free jet
perturbation, is used .
To perceive the formula hypothesis, a simple channel exit model ( a
little cylindrical area replacing each edge) is presented which links the
Fletcher formula to Euler equations for uncompressible fluids and the
foundations of the Rayleigh equation are reviewed .
The channel immobility generates a displacement term sensitive to sound frequency
and jet speed. To compute easily its contribution, only the unit impulse
response Fref(t) for a defined jet speed, the ''reference'' one, is put in
computer's memory. This unit impulse implements our choices
(approximations discarded, amplitudes and phases computed together) and
solves problems of sampling's unwanted periodicities, accuracy of
samples of Fref(t). Actual jet speed is taken into account by calculated
memory access: Fref(t) becomes a big array in which are calculated the
address and a level correction of the wanted sample according to a
proposed formula. In this way, the actual unit speed impulse response
F(t) is obtained.
The computing of jet displacements uses a convolution:
s(t)=v(t)*F(t); v(t) is the speed of the acoustic field near the channel
exit and F(t) the unit speed impulse response; these speeds are easier
to calculate than displacements. Applications: sounds simulation, study,
adjustment software.
-
Ondes mobiles et résonateur conique des flűtes ŕ bec [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
H. Ohanessian and J. Perrigot
[A]
. Baroque recorders exhibit a slightly tapering conical pipe, which is easy to adjust by use of specific reamers. The musical notes are played by opening finger holes on the pipe. So, we think the pipe as a fictitious set of incomplete conical segments, such as any localized impedance (mouth, finger hole, end of the pipe, joints between recorder's constructional parts) stands at the a segment's beginning or end .
For each segment, we define two characteristic impedances: for progressive (to the end) and regressive (to the mouth) waves, one input impedance and two reflection ratios: for pressure and flow. These parameters may be calculated from the end segment to the mouth one.
The Bergeron method formulates the pressure and flow variations seen, between two consecutive points of reflection, by fictitious observers respectively 'linked ' to the progressive and the regressive wave. Of course we establish a formulation for tapering pipes, and we obtain time-dependent linear discrete equations between pressures or flows on the segment faces.
The results are applied to the simulation of the pressures near mouth and first finger hole. The mouth pressure computing requires the equations and the reflection function of the first segment. But the finger hole pressure may be calculated without convolution, and is taken into account to obtain a realistic spatial pressure.
Pesavento, A.
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Ultrasonic multifeature tissue characterisation for prostate diagnostics [DAGA 2002 (Bochum)]
U. Scheipers, H. Ermert, A. Lorenz, A. Pesavento, H. Sommerfeld, M. Garcia-Schürmann, K. Kühne, T. Senge and S. Philippou
[A]
The incidence of the prostate carcinoma is one of the highest cancer risks in men in the western world. Its position in cancer mortality statistics is also among the highest. The prostate carcinoma is only curable at an early stage. Therefore, early detection is extremely important. The different types of diagnostics that are used today lack reliability and are therefore not sufficient. Diagnosis of the prostate carcinoma using multifeature tissue characterization in combination with ultrasound allows the detection of tumors at an early stage. Radio-frequency ultrasonic echo data of the prostate is captured during the usual examination of the patient with standard ultrasound equipment. The data is transmitted to a PC and subdivided into up to 1000 segments per prostate slice. Up to 40 spectral and texture parameters are calculated for each segment. Two fuzzy inference systems working in parallel classify and separate the segments into two classes (negative/positive). The results of the two fuzzy inference systems are combined to build a malignancy map, which consists of a traditional B-mode image in which areas of a high cancer probability are marked in red. The malignancy map is presented to the physician during the examination on a PC screen. During a clinical study, radio-frequency ultrasonic echo data of 100 patients have been recorded. Prostate slices with histological diagnosis following radical prostatectomies act as the gold standard. The ROC curve area is between A=0,76 and A=0,83. Sensitivities and specificities, which depend on each other, can be chosen freely.
Pestalozzi, H.
Peter, A.
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Zum Einfluss der Anregung auf das Schwingverhalten akustischer Oszillatoren [DAGA 2008 (Dresden)]
A. Peter, S. Vassileva and L. Zipser
[A]
Auf der Basis elektrisch-akustischer Oszillatoren können robuste industrietaugliche Sensoren für zahlreiche Messgrößen wie Temperatur, Gaszusammensetzung, Volumen, Abstand u.s.w. entwickelt werden. Bei diesen Sensoren werden Schallwellen in einem definierten Messraum elektrisch angeregt und erfasst. Zur Auswertung kommt beim frequenzanalogen Messverfahren die Oszillatorfreuquenz . Diese ist im Idealfall direkt bzw. indirekt linear über eine Oszillatorkonstante mit der Messgröße verknüpft (
bzw.
). Es zeigt sich jedoch, dass die Art der Anregung und Erfassung erheblichen Einfluss auf die gewünschte Messgrößenempfindlichkeit, die Dynamik, das Messfehlerverhalten und die zulässigen Umgebungsbedingungen hat.
Im Beitrag werden diese Zusammenhänge theoretisch und experimentell untersucht und dabei die Möglichkeiten und Grenzen der Entwicklung elektrisch-akustischer Sensoren aufgezeigt und diskutiert. Als Grundlage dafür dienen abstrakte Systemmodelle, Simulationen und Messungen an vereinfachten Labormustern.
Peters, E.
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Statistische Betrachtung von Straßenverkehrserschütterungen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
E. Peters
[A]
Erschütterungsimmissionen werden nach DIN 4150-2 gemessen und beurteilt, auch Erschütterungen, die durch den Straßenverkehr verursacht werden. Straßenverkehrserschütterungen sind stochastisch verteilt und entziehen sich somit einer exakten deterministischen Beschreibung. In der Regel unterschreitet die Messzeit den Beurteilungszeitraum (z. B. tags von 16 h) deutlich. Es wird gezeigt, dass mit Hilfe von Methoden der Extremwertstatistik eine Abschätzung der für eine Beurteilung erforderlichen maximalen bewerteten Schwingstärke möglich ist.
Peters, M.
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Sound Power of Construction Machines: Declared Values vs. In-Situ Measurements [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Peters and U. Trautmann
[A]
In accordance with EU Directive 2000/14/EG, construction machines must be labelled with a noise declaration. Furthermore, this directive also specifies limiting values for the maximum permissible sound power level of various construction machines, which are sometimes difficult to comply with. For selected earth-moving machines, the declared sound power (determined in accordance with the standard) has been compared with that measured in situ in order to
- estimate the contribution of the working process to the overall noise and
- obtain realistic input data for ambient-noise predictions.
An attempt is being made at quantifying various measurement and operating parameters so as to explain differences between standard and in-situ measurements.
Peters, T.
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Vielkanaldynamikkompression auf der Basis einer auditorischen Filterbank [DAGA 2003 (Aachen)]
T. Peters and V. Hohmann
[A]
Gegenstand dieser Studie ist eine mit kurzen Zeitkonstanten arbeitende Vielkanaldynamikkompression auf der Basis einer nichtlinearen auditorischen Filterbank. Diese Filterbank besteht aus einem linearen Analyse-Synthese-System mit einer kurzen Gesamtverzögerungszeit auf der Basis von Gammatonfiltern /1/ und einer damit verschalteten nichtlinearen, invertierbaren Kompensationsfilterbank /2/ die die pegelabhängige Verformung der auditorischen Filter nachbildet. In jedem Filterbankkanal wird eine instantane Einhüllendenkompression zur Kompensation des pathologischen Lautheitsanstiegs durchgeführt. Interaktion zwischen benachbarten Frequenzbändern ist lediglich durch den Überlapp zwischen benachbarten Filterbankkanälen gegeben. Das System wird anhand aktueller Lautheitsmodelle für Schwerhörende und durch informelle Hörtests (Qualitätsvergleiche) evaluiert. Zur Beurteilung des Einflusses der nichtlinearen Kompensationsfilter wird das System zusätzlich auch ohne diese Filter getestet. [gefördert vom BMBF (Kompetenzzentrum Hörtech)]. /1/ V. Hohmann (2002). Frequency analysis and synthesis using a Gammatone filterbank. ACUSTICA-acta acustica, vol. 88, pp. 433-442 /2/ M. Unoki, T. Irino, R. Patterson (2001), ''Improvement of an IIR asymmetric compensation gammachirp filter'', Acoust. Sci. &Tech., vol. 22, no. 6, pp. 426-430.
Petersen, A.
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Messung der Unterwasser-Schallabstrahlung einer Offshore-Windenergieanlage [DAGA 2003 (Aachen)]
K. Betke, M. Schultz-von Glahn, A. Petersen and J. Gabriel
[A]
Derzeit laufen Planungen und Genehmigungsverfahren für über 5000 Windenergieanlagen (WEA) in der deutschen ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ) in Nord- und Ostsee; jede einzelne Anlage wird 3 bis 5MW Nennleistung haben. Nicht nur die von sehr starken Rammgeräuschen gekennzeichnete Bauphase, auch der reguläre Betrieb der Anlagen kann eventuell eine akustische Belastung der Meeresfauna bedeuten. Schall wird dabei überwiegend durch die von Getriebe und Generator verursachten Biegeschwingungen des Turmmantels ins Wasser eingeleitet. Diese Schallabstrahlung kann theoretisch oder numerisch bislang nur ungenau prognostiziert werden. An einer bestehenden Offshore-WEA der 1.5-MW-Klasse wurden daher die Schwingungen der Turmwand an mehreren Positionen über und unter Wasser gemessen und gleichzeitig der Hydroschall in verschiedenen Abständen zur Anlage registriert. Die Ergebnisse werden mit audiologischen Daten von Meeressäugetieren verglichen.
Petersen, S.
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Einsatz von Diskretisierungsmethoden zur Berechnung von Reifen-Fahrbahngeräuschen [DAGA 2002 (Bochum)]
S. Petersen and O. von Estorff
[A]
Das Vorbeifahrgeräusch von Kraftfahrzeugen wird schon bei relativ geringen Geschwindigkeiten hauptsächlich vom Reifen-Fahrbahngeräusch bestimmt. Hier liegt daher ein besonders großes Potential im Hinblick auf die Lärmreduzierung des Fahrzeugs und die Erhöhung des Fahrkomforts. Bei der Untersuchung des akustischen Verhaltens von Reifen werden seit einiger Zeit Diskretisierungsmethoden wie die FEM und die BEM erfolgreich eingesetzt. Auf diese Weise ist es möglich, schon in einem sehr frühen Entwurfsstadium konkrete Aussagen zu den akustischen Eigenschaften des Systems Reifen/Straße zu machen, ohne dass ein Prototyp existieren muss. In dem vorliegenden Beitrag wird ein Modell zur Berechnung von Reifen-Fahrbahngeräuschen vorgestellt, das auf der Methode der Finiten Elemente beruht. Hierbei wird zunächst das Schwingungsverhalten des Reifens mit Hilfe von detaillierten FE-Modellen untersucht. Die Schwingungsdaten werden dann als Eingangsgrößen in das akustische Modell übernommen. Die Analyse der Schallabstrahlung des Systems erfolgt vorzugsweise mit halbunendlichen Finiten Elementen, da diese, gegenüber Boundary Elementen, deutlich bessere Möglichkeiten bei der Berücksichtigung von Nichtlinearitäten und Inhomogenitäten bieten.
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Practical considerations of the acoustic FEM for higher frequencies [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Petersen, D. Dreyer and O. von Estorff
[A]
The Finite Element Method (FEM) is an indispensable tool in today's
simulation tasks. It is at the core of any concept that attempts to reduce
time-to-market and/or enforces virtual prototyping in almost every
engineering field. However, when simulating time harmonic acoustics
using the FEM, an efficient tool for bridging the 'mid-frequency gap' is
still missing. The lower frequency range is well covered through
element-based methods, like domain- or boundary-integral based
formulations. The higher frequency range, in turn, benefits from the
development of energy averaging methods. However in between, the mode
density is too low to render the high-frequency methods effective, and the
FEM suffers with increasing wave number from the so-called
pollution effect.
Several approaches exist, that attempt to extend the
element-based methods to the mid-frequency range. These generally rely on
knowledge-based concepts, i.e. incorporating a-priori-knowledge of the
solution into the numerical method itself. However, these concepts appear
to still lack sufficient maturity for reliable and stable simulations. In
this contribution, a more straightforward approach to tackle the pollution
effect is suggested, namely through still relying on the conventional FEM,
but including the latest developments and most efficient tools currently
available. Studies concerning the best combination of several polynomial
shape function families, efficient solvers, and means to suppress
pollution are presented.
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Effiziente Finite-Elemente-Methoden zur Lösung der Helmholtzgleichung [DAGA 2005 (München)]
S. Petersen, O. von Estorff and C. Wenterodt
[A]
Zur Simulation akustischer Probleme werden heutzutage vorwiegend Diskretisierungsmethoden wie die Finite-Elemente-Methode (FEM) eingesetzt. Da jedoch mit wachsender Größe des akustischen Gebietes und mit höher werdender Frequenz auch der Rechenaufwand steigt, verhindern inakzeptable Rechenzeiten in vielen Fällen den praktischen Einsatz der Methode.
Insbesondere für Berechnungen im höheren Frequenzbereich ist die Genauigkeit der Finiten Elemente stark von der Ordnung der verwendeten Basispolynome abhängig. Untersuchungen haben hierbei gezeigt, dass Freiheitsgrade, die sich auf interne Elementformfunktionen beziehen, im Allgemeinen einen sehr geringen Anteil an der Lösung haben. Durch Vernachlässigung dieser Freiheitsgrade lässt sich demnach die Größe des resultierenden Systems verringern, ohne dass die Genauigkeit der Lösung nennenswert beeinträchtigt wird.
Zur Lösung großer linearer Gleichungssysteme, wie sie bei Untersuchungen mit der FEM auftreten, wurden in den letzten Jahren verstärkt iterative Verfahren verwendet, da sich die Algorithmen relativ einfach auf mehrere Rechner bzw. Prozessoren verteilen lassen. Die Stabilität und die Effizienz dieser Verfahren hängen in erster Linie von der Eigenwertverteilung der resultierenden Systemmatrizen ab. Die FE-Formulierungen zur Lösung der Helmholtzgleichung führen im Allgemeinen zu komplexen und indefiniten Systemmatrizen, was die Konvergenz der iterativen Gleichungslöser stark beeinträchtigt und bei höheren Frequenzen zum Versagen des Lösungsverfahrens führt.
Im Rahmen der vorgestellten Arbeit werden zunächst Elemente formuliert die auf nicht-vollständigen Polynomen basieren. Hierbei werden Ansatzpolynome verwendet, die sich besonders günstig auf die Eigenwertverteilung der Systemmatrix auswirken und damit entsprechend effiziente akustische Simulationen ermöglichen. Anschließend werden die neuen Elemente im Zusammenhang mit iterativen Gleichungslösern eingesetzt und das Lösungsverhalten diskutiert.
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Infinite Elemente variabler Ordnung zur Untersuchung akustischer Außenraumprobleme [DAGA 2006 (Braunschweig)]
S. Petersen, O. von Estorff and C. Wenterodt
[A]
Zur Untersuchung von akustischen Außenraumproblemen mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM), bedarf es spezieller Verfahren, um die Sommerfeldbedingung zu erfüllen. Häufig werden hierfür so genannte Infinite Elemente eingesetzt. Dabei wird die Schallabstrahlungsbedingung in den unendlichen Raum durch spezielle Ansatzfunktionen in radialer (unendlicher) Richtung berücksichtigt. Heutzutage sind verschiedene Infinite-Elemente-Formulierungen verfügbar, wobei die so genannten Astley-Leis Elemente wohl am weitesten verbreitet sind.
Die infiniten Elemente sind so formuliert, dass sich die Ansatzfunktionen mit steigender radialer Ordnung der Fundamentallösung für die Helmholtzgleichung im Außenraum nähern. Bei vielen Problemstellungen, wie beispielsweise Untersuchungen zur Schallabstrahlung schlanker Strukturen, ist eine hohe radiale Ordnung jedoch nur lokal in bestimmten Bereichen der Diskretisierung notwendig. Um die Anzahl der Freiheitsgrade im System zu reduzieren, erscheint es daher sinnvoll, die Ordnung der Infiniten Elemente innerhalb der Diskretisierung zu variieren. Eine derartige Anpassung der Diskretisierung kann dabei mit Hilfe von üblichen (und ggf. modifizierten) Fehlerabschätzungen erfolgen. In dem Beitrag wird ein entsprechendes Berechnungsverfahren vorgestellt und dessen Anwendbarkeit diskutiert.
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Ein numerisches Modell zur Untersuchung von Reifen-Fahrbahn-Geräuschen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
O. von Estorff, J. Biermann and S. Petersen
[A]
Im Rahmen der Geräuschreduzierung von Kraftfahrzeugen kommt dem Reifen-Fahrbahngeräusch eine besondere Bedeutung zu. Im Gegensatz zu anderen Schallquellen am Fahrzeug sind hier kaum passiven Maßnahmen möglich, so dass für eine Verringerung der Schallemission die Entwicklung von geräuschoptimierten Reifen und Fahrbahnoberflächen zwingend erforderlich ist. Für eine zielgerichtete und kostengünstig Geräuschoptimierung des Systems Reifen-Fahrbahn ist dabei die Entwicklung von Berechnungsmodellen sinnvoll, die es ermöglichen die Schallabstrahlung für bestimmte Reifen-Fahrbahnkombinationen zu simulieren.
Im Rahmen des gegenwärtigen Beitrags wird ein Berechnungsverfahren vorgestellt, das es ermöglicht, das akustische Verhalten von Reifen-Fahrbahnsystemen mit Hilfe von virtuellen Prototypen zu simulieren. Die Anwendungsmöglichkeiten des Modells werden anhand von numerischen Beispielen mit realitätsnahen Reifenmodellen diskutiert. Ein Schwerpunkt der Simulationen liegt auf der Validierung des vorgestellten Berechnungsmodells. Vergleiche der numerisch ermittelten Schallabstrahlung mit Ergebnissen von entsprechenden Messungen auf dem Trommelprüfstand werden vorgestellt.
Petersson, B.A.T.
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Interface mobilities - tbeory and applications [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
B.A.T. Petersson
[A]
In practice structural components are often joined over closed- or open-contour interfaces. Such is the case, for instance, with duct systems and machine installations. For this class of interfaces the formal simplicity of point connections can be retained by introducing periodically expanded dynamic characteristics - interface mobilities. In a couple of recent theoretical studies this approach has been exploited and it is demonstrated that merely the first few distribution orders are of significance for the sound and vibration transmission in a wide, practically interesting frequency range. This paper describes the interface mobility concept and highlights some of its features as well as its applications. Experimental results are shown for both continuous and discrete interfaces between a vibrating superstructure and a receiving system. Also discussed is the use of interface mobilities in conjunction with structure-borne sound source characterization.
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Characterization of Sources of Structure-Borne Sound [DAGA 2003 (Aachen)]
B.A.T. Petersson
[A]
Die Analyse und Minderung von Luftschall ist einigermaßen unkompliziert. Eine leistungsbasierte Vorgehensweise ist in manchen Fällen möglich. In Situationen, in denen die Quelle hauptsächlich Körperschall liefert, ist der Akustiker mit einer Schwierigkeit konfrontiert weil eine anerkannte Charakterisierungsmethode für solche Quellen fehlt. Körperschallquellencharakterisierung ist sowohl durch die Tatsache erschwert, dass bis zu sechs Kräfte und Momente an einem Kontaktgebiet angreifen können als auch dadurch, dass die Empfängerantwort an einem Punkt das Resultat der Kräfte und Momente an allen Punkten ist. Die primäre Größe zur Beschreibung des Transmissionsprozesses ist die komplexe Leistung und deshalb muss eine korrekte Quellencharakterisierung hierzu in Beziehung stehen. In diesem Vortrag werden die theoretischen Grundlagen für die Köperschalltransmission für den Mehrpunkts- und Mehrkomponenten-Fall zwischen Quelle und Empfänger wiederholt. Die sachbezogenen Arbeiten werden mit Hinblick auf den Zweck der Quellencharakterisierung zusammengefasst und die theoretischen und experimentellen Fortschritte werden diskutiert.
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Schallabstrahlung von teilweise geöffneten Strukturen [DAGA 2003 (Aachen)]
J. Prager and B.A.T. Petersson
[A]
In Hinblick auf eine vereinfachte Modellbildung zur Schallabstrahlung von Kraftfahrzeugen ins Freifeld sollen Annahmen untersucht werden, die die Kopplung zwischen den verschiedenen Quellen innerhalb des Motorraumes unter Beachtung der Korrelation sowie deren Energieübertragung und Abstrahlung in das umgebende Fluid beschreiben. Im Mittelpunkt dabei steht die analytische Behandlung des Problems um einen detaillierten Einblick in die physikalischen Zusammenhänge zu bekommen. Zur Überprüfung der analytischen Untersuchungsergebnisse werden diese mit Modellmessungen verglichen.
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Acoustic Behaviour of an Automotive Radiator [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
C. Roentgen, B.A.T. Petersson and J. Prager
[A]
One of the major contributions to the pass-by noise emitted by cars is that propagated through the radiator. Essential, therefore, are the characteristics of the radiator, seen as an acoustic element. To describe the acoustic behaviour of the radiator, the theoretical model for a porous absorber, proposed by Lord Rayleigh is used. In this contribution, the results from such a model will be compared with those of experiments.
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On the Acoustics of Lateral Open Cavities [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J. Prager, J. Zhang and B.A.T. Petersson
[A]
Most of the sound fields in realistic build-up systems can be seen as sound fields in partially open enclosures. Due to these partially open sides of the cavity and the resulting complex wall impedances, the analytic description of the sound field becomes difficult in particular the determination of the eigenvalues. However, the influence of an irregular cavity shape on the sound field becomes weaker duo to the high apparent absorption. In this contribution, a simple and alternative method is proposed to describe the sound field in a laterally open, rectangular cavity adopting a cylindrical model to avoid the complex eigenvalue problem. The approach is applied to simulate the sound field in an underneath car cavity. The theoretical results will be compared with those of experiments.
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Körperschall-Reduktion in periodischen Mikrostruktur-Kompositen [DAGA 2005 (München)]
W. Weith and B.A.T. Petersson
[A]
Periodische Strukturen (wie z.B. Rippendecken, Eisenbahnschienen mit Schwellen oder Platten-Spanten-Verbände in Flugzeugen oder Schiffen, usw.) weisen Frequenzbereiche auf, in denen die Wellenausbreitung ungedämpft erfolgt (Durchlassbereiche). Daneben gibt es sogenannte Sperrbereiche, in denen die Ausbreitung Nahfeldcharakter hat, d.h. exponentiell abnimmt. Hierzu sind bereits zahlreiche Untersuchungen durchgeführt worden.
In dieser Arbeit werden die vibro-akustischen Eigenschaften eines Materials untersucht, in welches mehrere resonante Systeme eingebettet sind, die periodisch verteilt sind. In Berechnungen mit der Ersatzquellenmethode nach Heckl können unterschiedliche Effekte aufgezeigt werden.
Unter Verwendung von gleichmäßig verteilten reinen Massen in der neutralen Faser erscheinen zunächst die bereits erwähnten Durchlass- und Sperrbereiche. Werden die Massen nun zusätzlich elastisch gelagert, verschwinden die Sperrbereiche und die resonanten Absorptionseigenschaften dominieren. Die Transfer-Admittanz weist hier einen starken Einbruch in den jeweiligen Resonanzen der Masse-Feder-Systeme auf.
Bei einer Verteilung dieser Systeme außerhalb der neutralen Faser erscheinen die Sperrbereiche wieder und überlagern sich nun, je nach Art der Verteilung, mit den Resonanzeffekten.
Die auftretenden Effekte werden im Zusammenhang mit Messungen an einem homogenen Balken, in welchem in Gummi gebettete Stahlzylinder inner- und ausserhalb der neutralen Faser verteilt sind, diskutiert.
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Analyse komplex-geformter Schallquellen mit Hilfe der sphärischen Nahfeldholographie [DAGA 2005 (München)]
J. Prager, U. Buchholz and B.A.T. Petersson
[A]
Für die analytische Beschreibung von komplex geformten und räumlich ausgedehnten Schallquellen werden geeignete Modelle benötigt. Zur Bestimmung der benötigten Modellparameter und zur Modellierung soll die Einsetzbarkeit der akustischen Nahfeldholographie in sphärischen Koordinaten untersucht werden. Eine Messanordnung wurde entwickelt, und ein geeigneter Berechnungsalgorithmus implementiert. Stabilität und Einsetzbarkeit des vorgestellten Algorithmus wurden sowohl rechnerisch als auch experimentell überprüft.
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Die Körperschallausbreitung in versteiften Platten [DAGA 2006 (Braunschweig)]
R. Tschakert and B.A.T. Petersson
[A]
Es werden verschiedene mathematische Modelle vorgestellt, die Schallausbreitung in mit Rippen versteiften Platten zu berechnen. Die jeweiligen Vereinfachungen werden erläutert. Das Platte-Balken-Modell kann mit Hilfe der 'Spatial-Fourier-Transform' gelöst werden. Der Autor stellt Zwischenergebnisse seiner Arbeit vor.
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Transfer Mobilities of Stiffened Plates [DAGA 2006 (Braunschweig)]
B.A.T. Petersson
[A]
To establish a platform for the advancement of design of structural configurations allowing for multiple contact points, transfer and cross-transfer mobilities of built-up plate-like structures have been studied. This is also the basis for generalizations to encompass large, continuous contact areas. The hypothesis that transfer mobilities of plate-like systems are qualitatively similar to those pertaining to beam- and frame-like systems has been tested and found to be valid, provided the locations of the excitation and response positions are not extreme. Quantitatively the two aspects, divergence and non-local reactions from discontinuities, prevent direct transformation of results obtained by means of expressions for the simpler one-dimensional models. Approximations are developed from the complete solution, which are capable of adequately describing the dynamic behaviour also in the transition region between small and large Helmholtz numbers. Both theoretical and experimental results will be presented.
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Manipulation von Biegewellen in Platten mit anti-resonanten Mikro-Struktur-Kompositen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
W. Weith and B.A.T. Petersson
[A]
Die Auswirkungen von resonanten Mikro-Struktur-Kompositen, die in der neutralen Faser eines homogenen Balkens eingebettet werden, sind bereits in früheren Arbeiten untersucht worden (Weith & Petersson, u.a. Novem 2005, DAGA 2005). Mit entsprechender Anpassung der Resonanzfrequenzen dieser Diskontinuitäten konnte die Biegewellenausbreitung in vorbestimmten Frequenzbereichen reduziert werden.
In numerischen Berechnungen und experimentellen Versuchen konnten zusätzlich Einflüsse der geometrischen Verteilung (periodisch/aperiodisch, Distanz zur neutralen Faser) nachgewiesen werden. Offen blieb dabei die Frage, welche Wirkungen die geometrischen Muster dieser Diskontinuitäten im 2-dimensionalen Raum erzielen. Im Speziellen sei hier an die Manipulation der Biegewellenausbreitungs-Richtung einer punktförmig angeregten homogenen Platte gedacht. Die Ergebnisse neuester numerischer Berechnungen, die diese und oben genannte Effekte von resonanten Mikro-Struktur-Kompositen auf die Biegewellenausbreitung in Platten einbeziehen, sollen in vorliegender Arbeit vorgestellt werden.
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Basisfunktionen für die Beschreibung von Schallfeldern in engen, mit Streukörpern gefüllten Hohlräumen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
J. Prager and B.A.T. Petersson
[A]
Insbesondere im Bereich geringer modaler Dichte ist die mathematische Beschreibung des Schallfeldes in kleinen, dicht mit Streuelementen gepackten Hohlräumen nur mittels aufwendiger Rechenverfahren möglich. Da für die Analyse der akustischen Eigenschaften technisch relevanter Systeme die statistische Beschreibung häufig ausreichend ist, wurde in der vorliegenden Untersuchung ein Verfahren entwickelt, welches die Teilräume des komplex geformten Hohlraumes durch ein stochastisches Modell gekoppelter eindimensionaler Wellenleiter annähert. Durch die Analyse der maßgeblichen physikalischen Zusammenhänge konnten Basisfunktionen zur Schallfeldbeschreibung gefunden werden. Die Ergebnisse des vorgestellten Verfahrens wurden mit denen von Messungen verglichen.
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The vibro-acoustic influence of a thin fluid layer, sandwiched between two structural skins [DAGA 2007 (Stuttgart)]
B.A.T. Petersson and M.J. Greaves
[A]
This presentation concerns the vibro-acoustic effects of enclosing a thin fluid layer in a sandwich type structural configuration. The plane, single- or multi-layered structures on either side of the fluid layer are allowed to vibrate and can have different thicknesses. The coupling of the structural layers is principally established employing the full, linearised Navier-Stokes model and is thus valid for arbitrary Helmholtz numbers. It is demonstrated that a broadband enhancement of the dissipation can be achieved and that the different parameters involved can be optimised for various temperatures and ambient static pressures. Moreover, the strong influence of the fluid layer thickness can be controlled by multiple small elastic point connections without degrading the dissipation as shown by experimental results.
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Path Sensitivity and Uncertainty Propagation in SEA
R. Büssow and B.A.T. Petersson
[A]
This work addresses the differentiation of the inverse coupling matrix with respect to a coupling or damping loss factor. It applies to two central questions in conjunction with Statistical Energy Analysis (SEA).
The first concerns optimisation problems for which a sensitivity factor is proposed, based on a simple Taylor series. The factor shows the sensitivity of the vibrational energy flow to a certain coupling loss factor and hence the associated path.
The second question where the differentiated inverse coupling matrix applies is the investigation of the propagation of uncertainties in input quantities in a statistical energy analysis. This enables a variance calculation for primary the energies of the subsystems. The approach can be used to establish a variation range for the results from an SEA analysis.
Generic configurations with different transmission paths are investigated employing numerical implementations of the approaches. Both procedures are applicable for systems of arbitrary size.
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Die Körperschallausbreitung in versteiften Platten [DAGA 2007 (Stuttgart)]
R. Tschakert and B.A.T. Petersson
[A]
Im Vorjahr wurden einige Ergebnisse mittels der Methode der 'Spatial Fourier Transformation' vorgestellt. Die dabei benutzte Fourierrücktransformation in den Ortsbereich wird jedoch bei komplizierten Strukturen numerisch instabil.
Der Autor stellt nun ein alternatives Modell vor, in dem der Einfluss der Balken diskretisiert wird. Ausgehend von einer unendlichen Platte werden die Versteifungen durch Zusatzkräfte und -momente modelliert. Dadurch entsteht ein Gleichungssystem, mit Hilfe dessen die Zusatzkräfte und -momente und damit auch die Schnelleverteilung auf der Platte errechnet werden.
Diese Methode ist gerade für versteifte Platten geeignet, bei denen einzelne Versteifungen in beliebigen Abständen angebracht sind. Für einige ausgewählte Abstände zwischen den Balken wird die Körperschalldämmung untersucht.
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Stop and pass bands in cross-stiffened plates [DAGA 2008 (Dresden)]
R. Tschakert and B.A.T. Petersson
[A]
Es wurde ein Modell entwickelt, mit dem die Körperschallausbreitung in versteiften Platten berechnet werden kann. Die balkenförmigen Versteifungen sind entweder parallel oder kreuzweise in beliebigen Abständen angeordnet. Als Körperschallquelle wirkt eine Punktkraft senkrecht auf die Platte. Es kann die Transfermobilität zu jedem beliebigen Punkt auf der Platte bestimmt werden.
Ausgehend von einer unendlichen Platte werden die Versteifungen durch Ersatzkräfte und -momente modelliert. Hat man diese bestimmt, kann die Transfermobilität für jeden beliebigen Punkt auf der Platte durch einfache Superposition der Einflüsse der anregenden Kraft und aller Ersatzkräfte und -momente bestimmt werden.
Berücksichtigt man neben der Biegewellenausbreitung auf den Versteifungen auch die Torsionswellen, führt dies bei parallel versteiften Platten zu einer Verstärkung der Durchlass- und Sperrbereiche.
Bei kreuzversteiften Platten ergibt sich eine Körperschallausbreitung über mehrere Wellentypen mit verschiedenen Wellenzahlen. Ohne Berücksichtigung der Torsionsmomente treten auch bei kreuzversteiften Platten Durchlass- und Sperrbereiche auf. Sie verhalten sich analog zu parallel versteiften Platten und eindimensionalen Systemen. Mit Berücksichtigung der Torsionsmomente werden die Durchlass- und Sperrbereiche sehr undeutlich. Minima ergeben sich lediglich bei einzelnen Frequenzen, die durch lokale Auslöschung entstehen.
Durch eine geschickte Anordnung paralleler Versteifungen lassen sich breitbandige, auf den jeweiligen Einsatzbereich abgestimmte Sperrbereiche erzielen. Dies ist bei kreuzweise versteiften Platten nicht möglich.
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Experimentelle Bestimmung von Dispersionseigenschaften einer Leichtbau- Profilplatte [DAGA 2008 (Dresden)]
C. Hoever, T. Kohrs and B.A.T. Petersson
[A]
Leichtbau-Profilkonstruktionen mit hoher statischer Steifigkeit und niedriger Masse werden in vielen
Anwendungsbereichen, z.B. dem Fahrzeug- oder Maschinenbau, eingesetzt. Die reduzierte Masse kann in
Zusammenhang mit der oftmals periodischen Struktur solcher Profile zu erhöhter Schallausbreitung und -
abstrahlung in bestimmten Frequenzbereichen (Durchlassbereichen) führen. Um effektive
Schallschutzmaßnahmen durchführen zu können ist es wichtig, die Wellenausbreitung in solchen
Strukturen besser zu verstehen. Aufgrund der hohen geometrischen Komplexität der Strukturen ist nicht
nur die analytische sondern auch die messtechnische Bestimmung der Ausbreitungsmechanismen
problematisch. Ziel dieser Untersuchung ist die Bestimmung der Dispersionseigenschaften einer typischen
Leichtbau-Profilplatte. Für eine punktförmige Anregung der Platte werden winkelabhängig mittels
verschiedener Transformations- und Analysetechniken die Gruppengeschwindigkeiten der sich
ausbreitenden Wellenzüge untersucht. Weiterhin erfolgt mit der sogenannten Inhomogeneous Wave
Correlation (IWC) eine Bestimmung der vorherrschenden Wellenzahlen. Die angewandten Verfahren werden
hinsichtlich ihrer messtechnischen Durchführbarkeit sowie der Qualität und Vergleichbarkeit der erzielten
Ergebnisse verglichen.
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Berücksichtigung der ersten Reflexionen in der Statistischen Energieanalyse [DAGA 2008 (Dresden)]
J. Prager and B.A.T. Petersson
[A]
Eine wichtige Voraussetzung für die Anwendbarkeit der Statistischen Energieanalyse (SEA) ist die Annahme eines diffusen Schallfeldes. Für Quell- bzw. Empfängerpositionen in der Nähe von Begrenzungen oder Diskontinuitäten eines akustischen Systems ist diese Voraussetzung jedoch nicht erfüllt.
Daher wird vorgeschlagen, einen Ansatz nach Waterhouse in die SEA-Berechnung zu integrieren, der die Quell- bzw. Empfängerpositionen unter Verwendung sphärischer Besselfunktionen berücksichtigt. Mit dieser Modifikation werden die SEA-Ergebnisse um eine Ortsabhängigkeit und eine zusätzliche Frequenzabhängigkeit erweitert. Der Ansatz wurde für Luftschallausbreitung entwickelt und für Biegewellenausbreitung in Plattenstrukturen mit unterschiedlichen Randbedingungen erweitert. Die Gültigkeit des Verfahrens wird durch den Vergleich mit Ergebnissen der Modalanalyse demonstriert.
Petiot, J.-F.
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Study of the brightness of trumpets' sound by analysing impedance curves [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J.-F. Petiot, E. Poirson and J. Gilbert
[A]
In order to isolate and finely control the influencing variables of the timbre quality of brass instruments, we developed a trumpet mouthpiece with a depth that can be easily and continuously adjusted from 'deep' to 'shallow'. Using this device and the same trumpet, we generated a set of instruments with notably different acoustical behaviour, varying only the internal geometry of the mouthpiece. This set of instruments has been evaluated by two ways:
- a subjective study of the timbre of the instruments has been carried out via hearing tests with a set of subjects. The sounds have been generated by a trumpet player and by an artificial mouth. The rating of the brightness of the sounds has been asked to the subjects.
- the input impedance of each instrument has been measured.
In this paper, we present in which extend information extracted from the impedance curves can be used to predict the brightness. For this, the resonance frequencies of the impedance curve are analysed by principal component analysis. The brightness scores are interpreted by the principal components via multiple regression technique. As a result, a very good correlation between the rating of the brightness and the positions in the factorial space is observed.
Pétrier, C.
-
Determination of the upper boundary in the energy distribution involved in the collapse of sonoluminescing bubbles
T. Lepoint, F. Mullie, S. Labouret, C. Pétrier, D. Kefting, R. Geisler, R. Mettin, T. Kurz and W. Lauterborn
[A]
Multibubble sonoluminescence (MBSL) spectra of
solutions containing noble gas consist of a continuum which extends
from ~250 to ~1000 nm. For
nm, there is no observable emission. With Kr or Xe as the dissolved
gas, small-intensity lines are observed in the 700 - 950 nm wavelength
range. By comparison with appropriate lamps, we attributed them to
and
electronic transitions. This means that energy levels of 11.3-12.1
eV are populated in the case of Kr and ~9.9 eV in
the case of Xe. When Ar is the dissolved gas, no Ar lines (which would
involve a populating in
levels characterized
by energies of 12.9-13.3 eV) are observed. Given the absence of emission
below 250 nm, these observations show that the upper boundary in the
distribution of energu released to the intracavity medium upon the
collapse of sonoluminescing bubbles is ~12 eV. These
observations enable to understand the reason of the absence of the
hydrogen 'Balmer' series in water MBSL. Indeed, transitions leading
to
,
and
lines requires
electronic excitations over a range of 12.10-13.11 eV. Moreover, the
absence (or negligible) emission below 250 nm discards thermal or
plasma origins for MBSL. The ~12 eV upper boundary
in the energy distribution associated with the collapse of sonoluminescing
bubbles indicates that MBSL spectra are mainly molecular.
Petz, M.
-
Das EU-Projekt QCITY – Quiet City Transport [DAGA 2007 (Stuttgart)]
W. Probst and M. Petz
[A]
Es werden die Ziele, die Arbeitsschritte und einige Ergebnisse des Projekts vorgestellt und erläutert.
Das übergeordnete Ziel des Projekts ist es, eine integrierte und auf die Ergebnisse der Lärmkartierung aufbauende Methodik zu entwickeln, die es Städten und Kommunen erlaubt, Konzepte zur Lärmminderung an Straßen und Schienenwegen zu erarbeiten und umzusetzen. Letztlich soll das Projekt die Methoden zur Aufstellung und Umsetzung von Aktionsplänen vermitteln.
Der Beitrag zeigt auf, wie über den Weg Lärmkartierung - Hot-Spot-Analyse - Maßnahmenkatalog - Alternativplanung - Lärmbewertung die geeigneten Lösungen aus alternativen Ansätzen entwickelt werden können. Dabei werden verkehrslenkende, organisatorische und auch technische Maßnahmen an den Quellen einbezogen.
Die Beurteilung von Maßnahmen erfolgt durch Ermittlung einer Bewertungsgröße, die in grober Weise die negativen Lärmwirkungen in Wohnbereichen einbezieht und summiert. Bei flächenbezogener Darstellung dieser Größe ergeben sich die Hot Spots als vordringlich zu sanierende Bereiche. Zur Beurteilung von Alternativen wird die Bewertungsgröße in dem von der Planung betroffenen Gebiet summiert - die Lösung mit dem kleinsten Ergebniswert ist die aus immissionsschutztechnischer Sicht vorzuziehende Lösung.
Die Möglichkeiten und Grenzen des Verfahrens werden erläutert.
Petzold, E.
-
Wie können Messungen im Treppenprüfstand auf konkrete Bausituationen übertragen werden? [DAGA 2002 (Bochum)]
T. Möck, H.-M. Fischer, J. Scheck and E. Petzold
[A]
Es ist bekannt, dass es bei leichten Treppenkonstruktionen immer wieder zu Beschwer-den aufgrund einer zu hohen Trittschallübertragung vor allem im tiefen Frequenzbereich kommt. Da es für Hersteller von Treppen bisher fast keine Möglichkeiten zur schalltechni-schen Optimierung und Abnahme ihrer Produkte - außer im eingebauten Zustand am Bau - gab, wurde ein speziell für die schalltechnische Prüfung von Treppen ausgelegter Prüf-stand konzipiert und gebaut. Darüber wurde bereits auf der DAGA 2001 ausführlich be-richtet. Eine wesentliche Frage, die es in diesem Zusammenhang zu klären gilt, ist die Übertrag-barkeit der Messungen im Prüfstand auf konkrete Bausituationen. Bereits in der Pla-nungsphase dieses Prüfstandes wurde darauf geachtet, entsprechende Randbedingun-gen so zu wählen, dass sie möglichst realitätsnah sind, eine situationsbezogene Anpas-sung ist dennoch unumgänglich. Als Grundlage hierfür wird zur Zeit an einem Berechnungsmodell gearbeitet, über dessen grundlegende Ansätze und erste Erfahrungen damit hier berichtet wird. Das beschriebene Verfahren soll sowohl Messergebnisse aus Prüfstandsmessungen als auch unterschiedliche Randbedingungen, wie beispielsweise den Einfluss flankierender Bauteile und die unterschiedliche Ausbildung der Trennwand, berücksichtigen. Anmerkung: Dieser Vortrag steht in engem inhaltlichem Zusammenhang mit den Vorträgen von Frau Evi Petzold und Herrn Jochen Scheck. Aus diesem Grund sollten diese Beiträge nach Möglichkeit unmittelbar hintereinander eingeplant werden. Folgende Reihenfolge ist vor-gesehen: 1. Beitrag Petzold, 2. Beitrag Scheck, 3. Beitrag Möck
-
Charakterisierung von Körperschallquellen im Zusammenhang mit der Anregung von leichten Treppen [DAGA 2002 (Bochum)]
E. Petzold, H.-M. Fischer, J. Scheck and T. Möck
[A]
Aus Untersuchungen an leichten Deckenkonstruktionen und insbesondere am Modellauf-bau einer einzelnen Treppenstufe ist bekannt, dass die Anregung mit dem Norm-Hammerwerk bei weitem nicht der Anregung mit Gehen entspricht. Im folgenden wurden die Anregevorgänge von unterschiedlichen Körperschallquellen sowie verschiedenen Ge-hern mit unterschiedlichem Schuhwerk auf leichten Montagetreppen im Treppenprüfstand untersucht. Auf Grundlage dieser Untersuchungen soll ein charakteristischer Anregevor-gang definiert werden, mit dessen Hilfe eine vernünftige Beschreibung der Verhältnisse besonders im problematischen tiefen Frequenzbereich berücksichtigt wird. Anmerkung: Dieser Vortrag steht in engem inhaltlichem Zusammenhang mit den Vorträgen von Herrn Thomas Möck und Herrn Jochen Scheck. Aus diesem Grund sollten diese Beiträge nach Möglichkeit unmittelbar hintereinander eingeplant werden. Folgende Reihenfolge ist vor-gesehen: 1. Beitrag: Petzold, 2. Beitrag: Scheck, 3. Beitrag: Möck
-
Analyse des Schwingungsverhaltens von Montagetreppen mit Hilfe der Modalanalyse [DAGA 2002 (Bochum)]
J. Scheck, H.-M. Fischer, E. Petzold and T. Möck
[A]
Um wirksame und situationsbezogene Verbesserungsmaßnahmen für die Trittschallüber-tragung von Montagetreppen zu konzipieren, ist eine detaillierte Analyse des Übertra-gungsmechanismus erforderlich, die eine Quantifizierung der Einflussgrößen auf die Tritt-schallübertragung ermöglicht. Große Bedeutung hat hierbei die Analyse des Schwin-gungsverhaltens des Gesamtsystems, bestehend aus Treppe und Gebäude. Um den Kenntnisstand diesbezüglich zu erweitern, wurden in einem neugebauten Treppenprüf-stand Untersuchungen angestellt, deren Schwerpunkte die Bestimmung von Übertra-gungsfunktionen sowie Modalanalysen sind. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sol-len die Grundlage für anschließende schalltechnische Verbesserungsmaßnahmen darstel-len. Anmerkung: Dieser Vortrag steht in engem inhaltlichem Zusammenhang mit den Vorträgen von Frau Evi Petzold und Herrn Thomas Möck. Aus diesem Grund sollten diese Beiträge nach Mög-lichkeit unmittelbar hintereinander eingeplant werden. Folgende Reihenfolge ist vorgese-hen: 1. Beitrag: Petzold, 2. Beitrag: Scheck, 3. Beitrag: Möck
Petzold, H.
-
Entwicklung eines verputzten Zelluloseabsorbers [DAGA 2006 (Braunschweig)]
G. Graber, H. Drotleff, J. Egger, P. Häupl, H. Hengsberger, P. Kautsch, W. Lackner, H. Petzold, R. Plagge, R. Schmied and X. Zhou
[A]
Im Rahmen von abgeschlossenen Forschungsprojekten wurde die überwiegend als Einblasdämmstoff verwendete Altpapierzellulosedämmung zu einem tragfähigen, verputzbaren Wandsystem entwickelt, das als thermische Innendämmung ohne Dampfsperre einsetzbar ist. Dabei wurden die positiven Eigenschaften des Materials weiterentwickelt, so dass ein tragfähiger und mittels Spezialputz verputzbarer Dämmkörper zur Verfügung steht.
Der Vortrag berichtet über ein laufendes Projekt, in dem der verputzbare Zellulosedämmkörper zu einem akustischen Absorber weiterentwickelt wird, der vor allem im mitten- und tieffrequenten Bereich wirksam sein soll. Basierend auf dem Prinzip des klassischen Schlitzabsorbers wird auf einer 5 bis 6 cm dicken vor Ort aufgespritzten Zelluloseschicht ein zweischichtiges Putzsystem aufgebracht, das - als Innovation bei Schlitzabsorbern - auch mit einer fugenlosen Oberfläche ausgeführt werden kann. Damit wird dem Bedarf vieler Planer nach 'Unsichtbarkeit' der akustischen Maßnahmen bei gleichzeitiger Bedämpfung tiefer Frequenzen Rechnung getragen. Aufgrund des positiven hygrothermischen Verhaltens kann der verputzte Zelluloseabsorber auch an der Innenseite von Außenwänden eingesetzt werden, wo konventionelle Absorber Probleme mit unzulässiger Wasserdampfkondensation hervorrufen können. Der neuartige Absorber ist auch auf unebenen oder gekrümmten Wänden oder Decken applizierbar. Der Einsatz des verputzten Zelluloseabsorbers zur akustischen Sanierung eines Klassenzimmers wird vorgestellt.
Peuker, U.A.
-
Kavitation - der dominierende sonochemische Effekt in der Verfahrenstechnik?
U.A. Peuker and G. Brenner
[A]
Sonochemie definiert sich als chemische Umsetzung mit Hilfe von Ultraschall. Dieser Begriff kann von der Reaktionstechnik auf die ganze Verfahrenstechnik ausgedehnt werden. Ziel der Sonochemischen Verfahrenstechnik ist die Nutzung von Ultraschallfeldern zum direkten Erreichen oder zum Verbessern einer verfahrenstechnischen Umwandlung. Als Beispiele können zählen:
- Bioverfahrenstechnik: Zellaufschluss
- Partikeltechnologie: Fällungsreaktionen
- Lebensmitteltechnologie und Pharmazie: Emulsionsherstellung
- Mechanische Verfahrenstechnik: Zerkleinerung
Die genanten Beispiele nutzen alle den gleichen Wirkprozess, die Kavitation, um die verfahrenstechnische Umwandlung zu erreichen. Es zeigt sich ferner, dass andere durch das Ultraschallfeld ausgelöste Effekte, z.B. induzierte Strömungen, sich negativ auf das Verfahrensergebnis auswirken können.
Bei der Analyse der prinzipiellen Wirkmechanismen der Kavitation auf den verfahrenstechnischen Prozess sind eingehende Untersuchungen im Labormaßstab durchgeführt worden. Eine daraus resultierende systematische Apparateentwicklung hat nicht stattgefunden.
Es soll ein Überblick über die verfahrenstechnischen Anwendungen von Ultraschall und deren jeweilige Auslegungskonzepte gegeben werden. Es wird gezeigt wie der Effekt der Kavitation verfahrentechnisch direkt oder indirekt zur Stoffwandlung eingesetzt wird. Ferner wird auf Anwendungsfälle eingegangen, bei denen der Einsatz von Ultraschall konventionellen Lösungen in Effizienz oder Flexibilität überlegen ist.
-
Optimierung des Schallfeldes in einem sonochemischen Laborreaktor durch numerische Simulation [DAGA 2007 (Stuttgart)]
T. Huber, S. Langer, G. Brenner and U.A. Peuker
[A]
Aufgrund der zunehmenden Bedeutung von Nanopartikeln für technische Anwendungen ist es notwendig, diese in deutlich größeren Mengen als bisher herstellen zu können. In diesem Zusammenhang könnte der Verwendung von Ultraschall in Fällungsreaktoren eine große Bedeutung zukommen, da diese eine gezielte Prozessführung bei hohen Produktionsraten von Nanopartikeln ermöglichen. Ziel ist es, das Strömungs- und Schallfeld im Reaktor mit numerischen Verfahren zu optimieren, damit die verschiedenen Stoffströme der Edukte im richtigen Verhältnis im Bereich hoher Ultraschallleistung vermischt werden, um die gewünschten Umsatzraten zu erzielen.
Die Modellierung von sonochemischen Reaktoren erfordert insbesondere die Modellierung der Kavitation durch akustische Felder. Die Formulierung eines umfassenden Modells, bei dem beispielsweise der Umsatz eines Reaktors bei gegebenen Reaktionen zuverlässig vorhergesagt wird, ist derzeit allerdings noch nicht möglich. Gründe hierfür sind z.B. die Nichtlinearität der Kavitation und offene Fragen bei der Modellierung des Einflusses der Strömung auf den Transport von Kavitationsblasen.
Zunächst wurde daher eine Studie durchgeführt, bei denen das Schallfeld im Inneren eines Reaktors näherungsweise durch Lösung der linearen Wellengleichung im Frequenzbereich mittels der Finiten-Elemente Methode numerisch simuliert wird. Durch die in diesem Verfahren notwendige Gebietsdiskretisierung lässt sich problemlos die Inhomogenität der Flüssigkeit modellieren, die Berücksichtigung von Dämpfungseffektiven aufgrund der Kavitation ist durch die Implementierung einer komplexen Wellenzahl möglich. Ziel ist es, ein Schallfeld mit einer lokal begrenzten Zone sehr hoher Schalldrücke zu erzeugen, die sich im Inneren des Reaktors in einer gewissen Entfernung von der Berandung und von Einbauten befindet, um dem Verschleiß von Reaktor und Sonotrode vorzubeugen.
Peyre, L.
-
Frequency effect on the cell detachment by ultrasound [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
L. Peyre, D. Callens, A. Lefebvre, E. Radziszewski, H. Hildebrand and J.-J. Fabre
[A]
Like any physiological phenomena, the integration of biomaterials is controlled by different biological processes. One of the most important is adhesion quality between tissues and implant. The mechanical properties of the interface cells/substrate are directly related to the quality of adhesion. Only some techniques are able to give quantitative information on this adhesion, and none to our knowledge uses ultrasounds however known to be an efficient tool in mechanical properties investigations. Our objective is to observe the behaviour of adherent MC3T3-E1 subjected to a quantified insonification. The cells were cultivated on a glass substrate during 3 days. We used continuous longitudinal waves to apply variable and quantified ultrasonic stress on cell culture. Two parameters of the insonification were investigated: frequency and power. Initially the cells detached during experimentation are counted in order to obtain curves of detachment according to the desired parameter. Secondly, we observed using a laser interferometer the amplitude of the oscillations undergone by the cells during the insonification. We succeeded in establishing the link between observations made with the interferometer and the curves of cellular detachment. This link made it possible to obtain a value of the cells adhesion force for the considered substrate and time of culture.
Pézeril, T.
-
Laser induced thermoelastic excitation of plane shear acoustic pulses [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
D. Mounier, M. Hazmoune, N. Chigarev, T. Pézeril, P. Picart, S. Gougeon, J.-M. Breteau and V. Gusev
[A]
A simple theory is developed and numerical estimates are presented to demonstrate the possibility of directly exciting plane shear acoustic pulses by distributed laser-induced thermoelastic stresses. It should be mentioned that in the most of the experiments conducted until now shear waves are excited not directly through thermoelastic effect but through the mode conversion at the surfaces and interfaces of the longitudinal acoustic pulses (excited due to thermal expansion). The direct excitation of shear waves through thermoelasticity is possible due to anisotropy of the crystal thermal expansion. To use this anisotropy the orientation of the laser-irradiated surface relative to the crystal symmetry axis should be optimised. We analysed in details the case of the hexagonal crystals, where the efficiency of the thermoelastic excitation of the plane quasi-shear, and of the plane quasi-longitudinal waves (launched normally to the irradiated surface) depends on the orientation of the surface relative to the crystal axis. The preliminary results of the experiments in Zn single crystals, where the laser interferometry is used for the detection of the nanosecond shear acoustic pulses thermoelastically excited by nanosecond laser pulses, are also reported.
Pfäfflin, F.
-
Large scale noise mapping in GIS [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
F. Pfäfflin and V. Diegmann
[A]
Acoustic models used in simulation of environmental noise impact have become ever larger during recent years. This puts new demands on software strategies and handling of input data. Often, using existing data from Geographic Information Systems (GIS) is the only economic approach to create large-scale acoustic models.
IVU Umwelt GmbH and Stapelfeldt Ingenieurgesellschaft present the integration of a complex suite of programs for environmental analysis (LimA) into ESRI's ArcGIS. LimA calculation modules are called via the GIS user interface to analyze acoustic and solar radiation conditions. Direct interaction with the LimA calculation core is possible to support user requests for instant calculations.
The integration of LimA in a GIS provides advantages in several aspects of any noise mapping projects, in particular large-scale. GIS and LimA facilities of defining new object types and attributes help to simplify customization demands, e. g. define road, rail or industry source objects with specific emission parameters.
Calculation results of noise levels and noise exposure indicators are directly available within the GIS for analyses and presentation. By merging the results with other information in the GIS, further conclusions, e. g. impact analyses or determining which kind of road causes dominant noise levels, can easily be made.
The combination of LimA and GIS has been successfully employed in a project for a federal state of Germany. Noise levels induced by road traffic were calculated in a 20m-raster for an area of 18,000km. In the calculation, the entire road network, totaling 26,000km, terrain and residential areas were considered.
Pfaffelhuber, K.
-
Breitbandige Schallabsorption ohne den Einsatz von faserigen oder porösen Materialien [DAGA 2000 (Oldenburg)]
D. Patsouras and K. Pfaffelhuber
[A]
Vom aktuellen Standpunkt der angewandten technischen Akustik aus gibt es momentan keine Alternativen zu porösen oder faserigen Absorbersystemen bezüglich ihrer breitbandigen Absorptionseigenschaften. So werden nach wie vor reflexionsarme Räume überwiegend mit künstlichen Mineralfaserkeilen bzw. -platten ausgestattet, die über das gesamte akustische Spektrum eine hohe Schallabsorption gewährleisten. Es wird ein vom Material weitgehend unabhängiges Absorbersystem basierend auf der Theorie von Maa (1987) vorgestellt. Ausgehend von der bekannten Auslegung der Theorie für mikroperforierte Platten wird ein Verfahren präsentiert, mit welchem Absorptionseigenschaften erreicht werden, die bisher nur von faserigen oder porösen Materialien bekannt sind. So ist es möglich durch gezielte Perforierung von beispielsweise Aluminium jedes bislang bekannte Absorptionsverhalten, das in der akustischen Anwendung bekannt ist, zu realisieren. Mittels eines hierfür entwickelten Berechnungsprogramms werden die Parameter zur Gestaltung der gewünschten Absorption ermittelt. Gemessene und berechnete Absorption stimmen sehr gut überein.
-
Psychoakustische Untersuchungen von Türzuschlaggeräuschen bei einem PKW der oberen Mittelklasse [DAGA 2000 (Oldenburg)]
D. Patsouras and K. Pfaffelhuber
[A]
In der Automobilindustrie gewinnt der Aspekt der gezielten Geräuschgestaltung immer mehr an Bedeutung. So stellt sich für den Akustiker die Aufgabe, für ein bestimmtes Produkt ein adäquates Geräuschbild zu schaffen, mit welchem sich das Produkt eindeutig identifizieren läßt. Mittels psychoakustischer Experimente wurde geklärt, wie groß der Einfluß unterschiedlicher Materialien an der Türinnenseite für das Zuschlageräusch ist. Hierzu wurden an einem Fahrzeug in der Innenseite des Türblechs nacheinander verschiedene Materialien angebracht und unter sonst gleichen Bedingungen die Türzuschlaggeräusche aufgezeichnet. In Hörversuchsreihen bewerteten Versuchspersonen die Türzuschlaggeräusche. Die Ergebnisse werden vorgestellt und diskutiert.
-
Absorptionsgradberechnung mehrschichtiger Anordnungen mikroperforierter Platten [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
K. Pfaffelhuber and D. Patsouras
[A]
Absorbersysteme aus mikroperforierten Platten oder Folien bilden bei geeigneter Perforierung und mehrschichtiger Anordnung eine Alternative zu Schäumen und Vliesen. Die Berechnung von Mikroporanordnungen war jedoch bisher auf eine, mit Einschränkungen auf zwei Platten beschränkt. Auf der Basis der grundlegenden Theorien von Maa (1987) wird ein Ansatz vorgestellt, der dieBerechnung beliebiger Anordnungen ermöglicht.
-
Gezielte Schallabsorption im Motorraum durch den Einsatz mikroperforierter Strukturen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
D. Patsouras and K. Pfaffelhuber
[A]
Mit konventionellen Schallabsorbersytemen (Schäume, Vliese etc.) sind bei optimaler Auslegung in der Regel gute Schallabsorptionswerte erreichbar. Der Einsatz dieser Absorber im Motorenraum ist allerdings nur bedingt möglich: Zum Schutz vor Flüssigkeitsaufnahme und der damit verbundenen Gefahr der Brennbarkeit müssen sie mit einer Folie abgedeckt werden, was die Absorptionseigenschaften deutlich verschlechtert. Im Hochtemparaturbereich (Abgaskrümmer, Katalysator, Schalldämpfer) ist der Einsatz wegen der geringen Temperaturbeständigkeit gar nicht möglich. Darüber hinaus sind Schäume und Vliese Folien sehr häufig den Attacken von Mardern ausgesetzt. Als Alternative bieten sich mikroperforierte glatte Materialien an. Durch Mikroperforation von dünnen Platten oder Folien aus beliebigen Materialien (Metalle, Kunststoffe) kann eine gleichwertige und mitunter sogar bessere Schallabsorption erreicht werden, als sie von konventionellen Absorbern bekannt ist. So eröffnen sich mit den mikroperforierten Absorbersystemen vollkommen neue Perspektiven, vor allem im motornahen Bereich, wo wegen der hohen Temperatur- bzw. Medienbelastung in der Vergangenheit keine Schallabsorber eingesetzt werden konnten.
-
Semantisches Differential versus psychoakustische Empfindungsgrößen bei Außenstandgeräuschen von Fahrzeugen der oberen Mittelklasse [DAGA 2002 (Bochum)]
C. Patsouras, T. Filippou, H. Fastl, D. Patsouras and K. Pfaffelhuber
[A]
In einer früheren Arbeit [Psychoacoustic sensation magnitudes and sound quality ratings of upper middleclass cars' idling noise, ICA 2001] wurden die Außenstandgeräusche von verschiedenen Fahrzeugen der oberen Mittelklasse bezüglich ihrer psychoakustischen Empfindungsgrößen Lautheit, Schärfe, Rauhigkeit, Schwankungsstärke und Geräuschqualität untersucht Die Geräusche umfaßten ein mit Benzin angetriebenes Fahrzeug, vier mit Diesel angetriebene Fahrzeuge unterschiedlicher Hersteller und drei unterschiedliche Motoreinstellungen eines bestimmten Diesel angetriebenen Fahrzeugs. Diese Geräusche wurden in der vorliegenden Arbeit mittels der Meßmethode des Semantischen Differentials untersucht. Anhand einer Faktorenanalyse wurden die Adjektivpaare zu Clustern zusammengefaßt. Die Zusammenhänge zwischen den Ergebnissen der psychoakustischen Empfindungsgrößen einerseits und denen passender Adjektivpaare des Semantischen Differentials andererseits werden diskutiert.
-
Wie leise kann man ein Fahrzeug durch Kapselmaßnahmen machen? [DAGA 2002 (Bochum)]
D. Patsouras and K. Pfaffelhuber
[A]
Seit der Einführung der EG-Richtlinie 70/157/EWG Anfang der siebziger Jahre hat sich in Punkto Außengeräusch viel bewegt. Zwischen 1980 und 1996 wurde der Außengeräuschgrenzwert von 82 dB(A) auf 74 dB(A) gesenkt. Neben den primären Maßnahmen an Motor, Schalldämpferanlage und Ansaugsystem haben sekundäre Maßnahmen (Geräuschkapseln, Schallabsorber) einen wesentlichen Anteil zur Einhaltung des Grenzwertes geleistet. Durchleuchtet werden die einzelnen Entwicklungsschritte im Bereich der Motorkapseltechnik, der Anteil der Geräuschreduktion, welcher auf Sekundärmaßnahmen zurückzuführen ist und abschließend Entwicklungstrends und neue Konzepte.
-
Berechnung der Geräuschqualität des Außenstandgeräusches Diesel angetriebener Fahrzeuge [DAGA 2003 (Aachen)]
C. Patsouras, H. Fastl, D. Patsouras and K. Pfaffelhuber
[A]
Neben der Lautstärke ist das typische Nageln eines Dieselfahrzeugs ausschlaggebend für die Beurteilung der Geräuschqualität desselben. Dementsprechend werden in der vorliegenden Studie in einem Berechnungsmodell für die Geräuschqualität des Außenstandgeräuschs Diesel angetriebener Fahrzeuge grundlegende psychoakustische Empfindungsgrößen und physikalische Parameter aus dem Zeitbereich zur Beschreibung des Diesel typischen Charakters verknüpft. Das so erlangte Berechnungsverfahren wird an zahlreichen Außenstandgeräuschen verifiziert. Die Ergebnisse werden mit anderen Verfahren, wie z.B. der Psychoakustischen Lästigkeit, verglichen.
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Methodenvergleich zur Beurteilung der Geräuschqualität: Random Access versus Größenschätzung mit Ankerschall [DAGA 2003 (Aachen)]
C. Patsouras, M. Böhm, H. Fastl, D. Patsouras and K. Pfaffelhuber
[A]
Die bereits in früheren Arbeiten (z.B. Euronoise 2001) vorgestellte Methode des ''Random Access'' läßt eine sehr benutzerfreundliche, also für die Versuchsperson angenehme, Beurteilung von Geräuschen zu. Insbesondere zur Beurteilung der Geräuschqualität wird diese Methode gerne verwendet. Dem gegenüber steht die Beurteilung von Geräuschen mit der psychometrischen Methode ''Größenschätzung mit Ankerschall'', womit quantitative Zusammenhänge bezüglich der interessierenden Größe erfaßt werden können. Inwiefern sich mit diesen beiden Methoden erzielte Ergebnisse bei der Beurteilung der Geräuschqualität von Außen- und auch Innenstandgeräuschen vergleichen lassen, soll in dieser Studie vorgestellt werden.
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Aspekte der Schalltransmission bei mikroperforierten Absorbersystemen im Automobilbau: Grundlegende Untersuchungen und Beispiele aus der Praxis [DAGA 2003 (Aachen)]
K. Pfaffelhuber, D. Patsouras and A. Schlipf
[A]
Mikroperforierte Schallabsorbersysteme spielen im Automobilbau eine immer wichtigere Rolle, insbesondere in Anwendungen, in welchen die Schallabsorptionseigenschaften in vorhandene Bauteile integriert werden können. Beispiele hierfür sind Hitzeisolationskomponenten, Spritzgussluftführungsbauteile, Verkleidungsteile etc.. Die vorgestellten Untersuchungen zeigen die Auswirkung der Perforation auf die Schalltransmission in Abhängigkeit von den Lochparametern und der Anordnung der perforieren Platte im Gesamtsystem.
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About the connection between measurements in the alpha-cabin and the theoretically reachable differences in level of absorbing materials [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
K. Pfaffelhuber, C. Patsouras, D. Patsouras and A. Bosch
[A]
The equivalent absorbing area of several absorbing materials (foams, various membrane absorbers, microperforated absorbers) was measured in an alpha-cabin. Additionally, the level differences which can be obtained by those materials were measures in an anechoic chamber. For this a spherical sound source emitting white noise was covered by a square barrier whereas the ground was spread with the respective absorber. The resulting sound pressure levels were measured in varying distance to the sound source and by means of varying aperture degree of the barrier. The in this way obtained level differences of the various absorbing materials were compared to the absorption coefficients measured in the alpha-cabin.
An excellent agreement appeared between the effective range measured in the alpha-cabin and the level difference obtained by the respective absorbing material.
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Improving the acoustics of laminate floor coverings by means of damping materials [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
C. Patsouras, K. Pfaffelhuber, D. Patsouras and E. Hotz
[A]
According to a preliminary norm of the Association of European Producers of Laminate Flooring (EPLF Norm 021029-1) the loudness should be used to evaluate the quality of a laminate floor by walking across it. Corresponding to this norm, the laminate floor has to be excited by a tapping machine and the caused loudness in the same room has to be calculated according to Zwicker (DIN 45631).
In the following the results of a laminate floor without any damping material will be compared to those of the same floor covered on the bottom side with a damping material frequently used in the automotive industry.
-
Akustisch wirksame Unterbodenverkleidungen: Außen- und Innengeräusch [DAGA 2006 (Braunschweig)]
F. Uhl and K. Pfaffelhuber
[A]
Unterbodenverkleidungen und Geräuschkapseln mit straßenseitigem Schallabsorptionsvermögen zeigen eine erhebliche akustische Wirksamkeit, insbesondere beim Außengeräusch im Stand. Gesteigert werden kann diese Wirksamkeit noch durch Verschließen der Abgasanlage mit temperaturbeständigen Kapselmaterialien. Im Vergleich zu konventionellen Unterbodensystemen werden Untersuchungen zum Standaußengeräusch und zum Innengeräusch bei Verwendung derartiger Maßnahmen gezeigt.
-
Neue Möglichkeiten der akustischen Gestaltung von PKW-Klimakanälen [DAGA 2008 (Dresden)]
K. Pfaffelhuber and F. Uhl
[A]
Das Ausströmgeräusch von Klimaanlagen steht in der Rangfolge der störenden Fahrzeug-Nebenaggregatgeräusche mit an oberster Stelle. Dies insbesondere in Phasen des Defrostens im Winter und des Herunterkühlens im Hochsommer. Zusätzliches Anbringen von Absorbern im Kanal scheitert im Wesentlichen an den nicht vorhandenen Bauräumen und Querschnitten. Klimakanäle aus klassischen Absorbermaterialien besitzen nicht die nötigen Eigenschaften bzgl. Toleranz und Stabilität. Es wird ein neuartiger Materialansatz eines selbsttragenden, eigensteifen Absorbers vorgestellt, der bei Beibehaltung der bisherigen konstruktiven Eigenschaften klassischer Klimakanäle erhebliche akustische Verbesserungen erlaubt.
Pfeifer, C.
-
Lokalisierung von Schallquellen in geschlossenen Brennkammern [DAGA 2008 (Dresden)]
C. Pfeifer, J.P. Moeck, L. Enghardt and C.O. Paschereit
[A]
Moderne Brennkammern für Flugzeugtriebwerke oder stationäre Gasturbinen werden
zur Optimierung ihrer Effizienz und zur Minimierung der Schadstoffemissionen
bei sehr hohen Temperaturen mit nicht stöchiometrischen Gemischen von Luft und
Brennstoff mager betrieben. Diese Art der Verbrennung hat den Nachteil, dass
sie zur Ausbildung von Instabilitäten neigt, die grundsätzlich ein sehr
unangenehmes akustisches Fernfeld erzeugen und außerdem im Resonanzfall auch
die Lebensdauer der Brennkammer signifikant herabsetzen können. Im Rahmen der
DFG Forschergruppe Verbrennungslärm geht es im Teilprojekt 10 um die
Lokalisierung solcher Schallquellen in geschlossenen Brennkammern. Dies wird
durch die Auswertung von Druckmesswerten wandbündig angeordneter Sensoren unter
Ausnutzung der akustischen Nahfeldinformation der Schallquellen erreicht. Das
örtlich begrenzte Gebiet, in dem die Schallquellen vermutet werden, wird durch
ein Raster vorgegebener Monopolquellen diskretisiert. Danach wird aus den
Beziehungen zwischen den Schallquellen und dem durch die Quellen im Raster
theoretisch hervorgerufenen Schalldruck ein lineares Gleichungssystem für die
Quellamplituden aufgestellt. Durch Invertierung dieses Systems werden die
Amplituden der diskreten Schallquellen rekonstruiert. Eine örtliche Variation
des Rasters ermöglicht die Abtastung potentieller Quellgebiete und somit den
Rückschluss auf die tatsächliche Quellenverteilung. Die aufgestellten
Gleichungssysteme werden im Rahmen einer Simulationsrechnung als
Parameterstudie gelöst und bewertet. Ausgewählte Simulationsergebnisse werden
vorgestellt, um die Möglichkeiten und Grenzen des Verfahrens zu verdeutlichen.
Pfeifer, G.
-
Resonanter kapazitiver Wandler - Dimensionierung mit Netzwerkmethoden [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
S. Leschka and G. Pfeifer
[A]
Resonante kapazitive Ultraschallwandler, bestehend aus Streifenresonatoren, sind mit Netzwerkmethoden dimensionierbar. Im Vordergrund der Betrachtungen wird die Qualität der Netzwerkmethode zur Abbildung des genannten Wandlertyps im Resonanzbetrieb erprobt. Ein Schaltungsmodell mit verteilten Parametern dient zur Modellierung eines einzelnen Streifenresonators, vor dessen Oberfläche ein ortsunabhängiger Schalldruck angenommen wird. Von dieser Näherung kann bei den angestrebten Dimensionen bei der Zielfrequenz ausgegangen werden. Aus diesem Ansatz ergibt sich eine spezielle Vorschrift zur Aufteilung der Last des Luftschallfeldes auf das Schaltungsmodell. Weiterhin wurde die Dämpfung durch thermodynamische Prozesse im Luftvolumen zwischen Membran und Gegenelektrode des kapazitiven Wandlers in die Berechnungen einbezogen. Eine physikalisch richtige Abbildung dieses Verlustmechanismus mit Netzwerkmethoden ermöglicht ihre Betrachtung im Schaltungsmodell durch das Einfügen zugehöriger resistiver Bauelemente. Auf diese Weise entsteht ein gut nachvollziehbares Modell, womit das Verhalten des kapazitiven Resonanzwandlers von der Erzeugung der elektrischen Feldkraft über die Entstehung der Membranschnelle bis zur Abstrahlung des Schalldrucks stufenweise betrachtet werden kann. Es zeigt sich, dass eine Schaltung mit wenigen Elementen eine genügend genaue Modellbildung im Vergleich zu feingliedrigen Modellen erlaubt. Die Übereinstimmung der Modelldimensionierung mit Messergebnissen eines Versuchsaufbaus wird gezeigt.
-
Resonante piezoelektrische Folienwandler - eine Dimensionierung mit Netzwerkmethoden [DAGA 2003 (Aachen)]
S. Leschka and G. Pfeifer
[A]
Am Beispiel resonanter piezoelektrischer Folienwandler für Ultraschallanwendungen in Luft wurden diese zur Erreichung eines maximalen Schalldrucks mit einem neuen Netzwerkelement optimiert. Die untersuchten Wandler bestehen aus einer statisch vorgespannten PVDF-Folie, die auf eine Struktur aus parallelen und äquidistanten Streifen aufgelegt wird. Um dem piezoelektrischen Längseffekt eine Vorzugsrichtung zu geben, wird die PVDF-Folie durch einen Unterdruck leicht in die Streifenstruktur hineingesaugt. Die optimale Geometrie der Wandlerelektrode in Kombination mit der zugehörigen Dicke der PVDF-Folie ist für die gewünschte Betriebsfrequenz im Bereich um 60 kHz optimiert. Auf Grund der großen Anzahl freier Parameter und der daraus folgenden Vielzahl der notwendigen Simulationsrechnungen ist besonders die Netzwerkmethode wegen der geringen Rechenzeit zur Eingrenzung des Parameterfeldes in der Lage. Auf Grund der verwendeten Dicke der PVDF-Folie muss die Biegesteifigkeit und die statische mechanische Vorspannung der Folie in die Simulation einbezogen werden. Die Superposition beider Effekte führt auf eine Netzwerkabbildung der gespannten Platte. Die Netzwerksimulation wird im ermittelten Optimum durch eine FE-Berechnung und durch Messungen überprüft. Die Ergebnisse werden gegenübergestellt.
-
Vorausberechnung elektroakustischer Geräte: Möglichkeiten für einen effizienten Entwurf durch die Verbindung von Netzwerk- und Finite-Elemente-Methoden [DAGA 2008 (Dresden)]
E. Starke and G. Pfeifer
[A]
Die Ansprüche an die Simulation für den Entwurf und die entwurfsbegleitende Optimierung elektroakustischer Geräte sind in den letzten Jahren deutlich gestiegen.
Herkömmliche Vorgehensweisen auf der Basis einer einzelnen Simulationsmethode, begleitet durch aufwändige messtechnische Untersuchungen und die experimentelle Optimierung, stoßen hierbei oft an ihre Grenzen. Dies gilt besonders für elektroakustische Geräte, welche funktionsbedingt verschiedene physikalische Ebenen (akustisch, mechanisch, elektrisch) miteinander verbinden.
Eine vorteilhafte Möglichkeit für einen effizienten Entwurf einer Vielzahl elektroakustischer Geräte ist die Kombination von Netzwerkmethoden und Finite-Elemente-Methoden auf der Anwenderebene. Ein Beispiel für die Zweckmäßigkeit dieser sogenannten ''Kombinierten Simulation'' ist die Vorausberechnung von elektroakustischen Geräten mit mehreren akustisch wirksamen Flächen. Dies sind z. B. Mikrofone mit Richtwirkung (Gradientenempfänger, Richtrohrmikrofone) oder Lautsprecheranordnungen nach dem Dipol-Prinzip.
Am Beispiel eines Dipol-Basslautsprechers wird hier die methodische Vorgehensweise bei der Modellerstellung mit Hilfe der kombinierten Simulation vorgestellt. Die Validierung dieser Vorgehensweise erfolgt durch den Vergleich mit den Ergebnissen messtechnischer Untersuchungen.
Pfennig, J.
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Untersuchungen zur Vibroakustik und Lärmreduzierung von Flugzeugabwassersystemen [DAGA 2008 (Dresden)]
W. Hufenbach, O. Täger, M. Dannemann, F. Kolbe, J. Pfennig and R. Klug
[A]
An Bord von Flugzeugen stellen die Abwassersysteme eine sensible Schnittstelle zwischen Passagier und Flugzeug dar. Zuverlässig arbeitende Toiletten sind für das Wohlbefinden der Passagiere und der Besatzung unerlässlich. Darüber hinaus sind insbesondere auf Langstreckenflügen die Anforderungen an den Geräuschkomfort in der Kabine deutlich gestiegen. Die bisher durchgeführten Maßnahmen zur Lärmreduzierung wie etwa Verbesserungen an den Triebwerken haben den Geräuschpegel im Flugzeuginnenraum erheblich gesenkt. Infolge dessen treten u.a. die Geräusche der Flugzeugabwassersysteme störend in den Vordergrund.
Im Rahmen der durchgeführten Untersuchungen wurde daher ein Flugzeugabwassersystem mit vakuumunterstützter Spülung in Serienausführung hinsichtlich des vibroakustischen Verhaltens analysiert. Auf Basis der Intensitätsmethode wurde eine Schallkartierung des Systems durchgeführt. Dazu ist ein spezieller Prüfstand konzipiert und technisch umgesetzt worden, der die Geräuschentstehung durch die Vakuumspülung praxisgerecht abbildet. Die Messungen haben gezeigt, dass der Schall maßgeblich durch das Ventil beeinflusst und durch die Toilettenschüssel nach oben abgestrahlt wird. Da jedoch das Ventil den Abwassertransport sicherstellen muss, wurden Maßnahmen zur Anpassung des Systemunterdrucks entwickelt und erfolgreich getestet. Darüber hinaus ist als weitere Maßnahmen zur Geräuschreduzierung eine automatisch schließende Toilettenabdeckung konzipiert und deren Auswirkung auf die Schallabstrahlung untersucht worden.
Pfitzinger, H.
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Influence of Differences between Inverse Filtering Techniques on the Residual Signal of Speech [DAGA 2005 (München)]
H. Pfitzinger
[A]
Bei der menschlichen Sprachproduktion lassen sich zwei Hauptprozesse identifizieren: 1) die Rohschallerzeugung durch die schwingenden Stimmlippen (stimmhafte Laute) oder durch turbulenten Luftstrom (stimmlose Laute) und 2) die vergleichsweise langsamen Veränderungen der Übertragungsfunktion, hervorgerufen durch die Resonanzeigenschaften des Vokaltraktes. Allgemein beschreibt man diese Zweigliederung als Quelle-Filter-Modell der Sprachproduktion, und seit den 70er Jahren werden effiziente Algorithmen nach dem Prinzip des LPC (Linear Predictive Coding) auf das Sprachsignal angewendet, um es in Quellsignal und variierende Filterfunktionen zu zerlegen (auch als Inverses Filtern bekannt). Prinzipiell werden dabei in ca. 10ms Schritten Allpolfilter aus dem Sprachsignal geschätzt, die das Fehlersignal nach dem Kleinste-Quadrate-Kriterium minimieren, es also in ein Weißes Signal mit flachem Frequenzspektrum überführen.
Zwei Unzulänglichkeiten werden hingenommen: 1) Das Kleinste-Quadrate-Kriterium verteilt den Schätzfehler gleichmäßig auf alle Abtastwerte des Fehlersignals, obwohl bekannt ist, daß das Zusammenschlagen der Stimmlippen kurzzeitig einen großen Fehler verursacht. Daher vermeiden neuere Untersuchungen zu inversen Filtertechniken die Minimierung des Fehlersignals. Statt dessen wird das Fehlersignal auf ein Glottismodell abgebildet.
2) Die Steigung des Spektrums variiert zwischen stimmhaften und stimmlosen Lauten, aber auch bereits zwischen unterschiedlichen stimmhaften Lauten. Die LPC schreibt all diese Variationen der Filterfunktion zu, obwohl das Anregungssignal für etwa +-3dB Schwankungen der Steigung verantwortlich ist (z.B. bei Variationen zwischen weicher und harter Stimme).
Hier werden verschiedene Techniken (Autokorrelation, Kovarianz, Burg-Methode, GAR (Glottale Autoregression), adaptive Präemphase, Minimierung des linearen Fehlers) hinsichtlich ihres Einflusses auf das Fehlersignal evaluiert. Als Kriterium gilt, inwiefern der Anregungsimpuls maximiert und die Abtastwerte dazwischen minimiert werden. Zusammenfassend kann gesagt werden, daß das GAR-Modell hervorsticht.
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Concatenative Speech Synthesis with Articulatory Kinematics obtained via Three-Dimensional Electro-Magnetic Articulography [DAGA 2005 (München)]
H. Pfitzinger
[A]
Currently, commercial speech synthesis systems are based on concatenation of
pre-recorded stretches of speech. This technique yields a highly satisfying
speech quality and therefore seems to be an optimal solution for the problem
of automatically generating utterances. Nevertheless, the central question of
distance and similarity between consecutive stretches of speech still poses
problems in automatic segment selection, even though it has been extensively
investigated from the acoustic-perceptual perspective.
Our idea is that kinematic measurements by electro-magnetic articulography
(EMA) are adequate to quantify the amount of discontinuity at unit boundaries
since articulatory kinematics in natural speech are always continuous, and
reflect dynamic and coarticulatory effects. Therefore they might be
appropriate also to predict perceptual distance which is more important
than the acoustic distance in concatenative speech synthesis.
This hypothesis is tested by replacing the acoustically-based join cost
function with our new articulatory-based version in a standard concatenative
speech synthesizer. An articulatory and acoustic spoken language resource was
needed. Therefore, we recorded a single-speaker 45 minutes database using a
Sennheiser MKH-20 microphone and the Carstens AG-500 three-dimensional
electro-magnetic articulograph yielding 6.400 word tokens, 1.300 word types,
and 30.000 phone tokens. The underlying text resulted from condensing a
200.000 words text database by means of Greedy methods.
Perceptual MOS tests showed that the articulatory-based join cost function is
equally suited to predict perceptual mismatch as the acoustic join cost
function. A further and very encouraging outcome was that the suprasegmental
structure of the generated speech was maintained without explicitly using any
prosodic features.
Pfleiderer, K.
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New modes of Nonlinear Ultrasonic Resonance Spectroscopy (NURS) for early defect recognition and imaging [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
I. Solodov, K. Pfleiderer, J. Wackerl and G. Busse
[A]
Conventional ultrasonic equipment for non-destructive evaluation (NDE) widely used in industry and technology for material characterisation and quality assessment makes use of so-called linear elastic response of materials that results in the amplitude and time variations of the input signal due to its scattering, reflection and transmission. The nonlinear approach to NDE discussed in this paper is concerned with non-linear material response, which is related to intrinsic frequency changes of the input signal due to acoustic wave interaction with material flaws.
As a result, in addition to the eigen-frequencies the NURS acquires new nonlinear frequency components (higher harmonics, subharmonics, frequency side-lobes, etc.) that carry information on local material imperfection. By monitoring the local nonlinear spectral response (nonlinear spectroscopy), the nonlinear NDE modes appeal directly to the vulnerable (faulty) areas within a material or a product.
Such a nonlinear NDE-methodology is extremely sensitive to a wide-range of imperfections and can deliver unique information about deterioration of material properties, early stage of defects development in components, integrity, quality and lifetime of the manufactured products.
The paper includes the study and applications of the unstable modes of the nonlinear spectroscopy caused by acoustic wave-defect interaction: nonlinear shift of resonance frequency, fractional subharmonic and self-modulation instabilities, bistability and transition to dynamic chaos.
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New Approaches to Ultrasonic Characterization and NDT of Wood [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
K. Pfleiderer, I. Richter, I. Solodov and G. Busse
[A]
Ultrasonic characterization and NDT of flaws in wood is usually complicated due to high acoustic damping and sensitivity of the material to coupling media. However, wood also has some peculiar properties beneficial for development of new ultrasonic NDT methodologies. The approaches reported in the present paper make use of its high elastic anisotropy, nonlinearity and low acoustic impedance. An orthotropic symmetry of wood results in the acoustic birefringence for shear waves. A simple technique suggested to determine the fibre orientation is based on measurements of the delay and amplitude of shear waves as functions of the azimuth angle of transmitter polarization. The low acoustic impedance facilitates air-coupled ultrasound transmission in wood. The focused slanted transmission mode of the air-coupled ultrasound was adopted for non-contact measurements of local elastic anisotropy of wood plates and veneer specimens. Higher harmonic and subharmonic modes of nonlinear vibrometry were used for nonlinear imaging and NDT of flaws (delaminations, cracks, knots, poorly bonded areas, etc.) in wood-based materials and products.
Pflieger, J.
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Integration von Lärmwirkungen in umweltliche Lebenszyklusanalysen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
B. Wittstock, S. Albrecht, M. Fischer and J. Pflieger
[A]
Die Umwelt als Lebensgrundlage und Basis einer Gesellschaft und Wirtschaft wird durch vielfältige Effekte beeinflusst und verändert. Mit der Methode der Lebenszyklusanalyse bzw. Ökobilanz werden Umwelteffekte eines Produktes, eines Prozesses oder einer Dienstleistung quantitativ über den gesamten Lebensweg von der Rohstoffgewinnung über die Produktion und Nutzung bis zur Verwertung dargestellt.
Lärm stellt einen bedeutenden Umwelteffekt dar, der in Lebenszyklusanalysen bis heute nur in wenigen Einzelfällen berücksichtigt wird. Bestehende Ansätze zur Integration von Lärmwirkungen in Lebenszyklusanalysen beschränken sich auf die Berücksichtigung von Straßenverkehrslärm als gesundheitliche Belastung für betroffene Personen, ausgedrückt durch eine zusätzliche Lärmbelastung je gefahrenem Transportkilometer. Die Lärmwirkungen werden hierbei häufig als ''verlorene Lebensjahre'' durch frühzeitigen Tod, Krankheit oder Unfall angegeben.
Umweltwirkungen durch Lärm entstammen jedoch nicht ausschließlich dem Straßenverkehrslärm, sondern können Wirkungen durch eine Vielzahl nebeneinander bestehender Lärmquellen umfassen. Diese Wirkungen beschränken sich nicht auf Gesundheitsschädigungen, sondern stellen Störungen für Ökosysteme und für den Menschen ohne direkte (Gesundheits-) Schädigung dar. Eine große Herausforderung in der Quantifizierung und Bewertung von Umweltwirkungen durch Lärm stellt zum einen die starke Abhängigkeit des Schallereignisses von Ort und Zeit, zum anderen die Nichtlinearität des Schalls dar. Dies erschwert die Aggregation von Umweltwirkungen durch Lärm.
Der Vortrag stellt dar, dass Lärm aufgrund seiner großen, auch volkswirtschaftlichen Bedeutung als Umwelteffekt auf einer allgemeingültigen Basis in die Methode der Lebenszyklusanalyse integriert werden sollte. Hierzu ist bestehendes Wissen aus dem Bereich der Lärmbewertung mit Wissen aus dem Bereich der Lebenszyklusanalyse zusammenzuführen.
Pflüger, M.
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Beurteilung der Geräuschqualität von Nutzfahrzeugen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
M. Pflüger and W. Stücklschwaiger
[A]
Die subjektive und objektive Ermittlung der Geräuschqualität von Personenkraftwagen wird seit einigen Jahren sehr intensiv betrieben. Daraus leitet sich die Frage ab, inwieweit die vorhandenen Erkenntnisse und Prozeduren auch auf die Geräuschemissionen von Nutzfahrzeugen anwendbar sind. Für diese, sehr allgemeine Fragestellung werden mögliche Lösungsansätze erörtert. Als erste Überlegung dazu gilt es zu klären, ob und in welcher Form unterschiedliche Anwendungskategorien zu differenzieren sind und in welchen Bereichen die Geräuschqualität überhaupt thematisiert werden kann. Weitere Überlegungen basieren auf signalverarbeitungstheoretischen Ansätzen. Aus dem Hintergrund heraus möglicherweise geräuschspezifische Adaptionen an psychoakustischen Meßgrößen durchführen zu müssen, werden typische PKW und NFZ Geräusche gegenübergestellt. Ein weiterer, sehr wesentlicher Aspekt ist die adäquate Erfassung der subjektiven Urteile. Dabei wird der Frage nachgegangen, welche subjektiven Testprozeduren aus dem PKW Bereich unverändert in den NFZ Bereich übernommen werden können und welche Adaptionen entsprechend geänderter Randbedingungen vorzunehmen sind.
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Aufnahmesysteme für psychoakustische Analysen – Vergleich Kunstkopf vs. Alternativkonzepte [DAGA 2000 (Oldenburg)]
F. Graf, M. Pflüger, P. Röpke and G. Graber
[A]
Bei der Messung von Fahrzeuginnengeräuschen sowie im Sound-Design dominiert seit Jahren die sogenannte Kunstkopf-Technik. Bei Kunstkopfsystemen werden Ohrmuschel, Ohrkanal und Torso eines durchschnittlichen Menschen nachgebildet, um eine möglichst originalgetreue stereofone Audioaufnahme zu erreichen. Bei der Anwendung derartiger Systeme ist die Wiedergabequalität im Labor nicht immer befriedigend, d.h. Schallquellen können nicht immer richtig lokalisiert werden und es kann sich ein unnatürlicher Klangeindruck ergeben. Ein Grund dafür ist die Tatsache, daß die Außenohrübertragungsfunktion eines Kunstkopfes immer nur einen Mittelwert über die stark streuenden tatsächlichen Außenohrübertragungsfunktionen verschiedener Personen darstellt. Ein weiterer Nachteil der Kunstkopfsysteme ist darin zu sehen, daß die Aufzeichnungen von unterschiedlichen Kunstköpfen nicht kompatibel sind, d.h. der Aufbau einer Audiodatenbank ist beispielsweise an einen einzelnen Kunstkopftypen gebunden. Das Ziel dieses Projektes war die Entwicklung eines Aufnahmesystems, welches die Vorteile eines Kunstkopfsystems (gute Wiedergabequalität im Labor) und die eines herkömmlichen akustischen Messverfahrens (Kompatibilität, Reproduzierbarkeit, exakte Kalibrierung) vereinen sollte. In der ersten Phase wurde die BE-Methode verwendet, um umfassende akustische Simulationen verschiedener Modelle durchzuführen. In diesen Simulationen konnten die Amplitudengänge aus unterschiedlichen Schalleinfallsrichtungen berechnet und die Wirkung verschiedener Trennkörper auf das umgebende Schallfeld eruiert werden. Aus diesen Erkenntnissen heraus wurden unterschiedliche Prototypen gefertigt. Mittels TDS-Verfahren wurden die Prototypen ebenso wie die kommerziellen Kunstköpfe akustisch vermessen. In Hörversuchen wurden alle Aufnahmesysteme - Kunstköpfe und Alternativkonzepte - sowohl mit Fahrzeuginnengeräuschen als auch mit Musik von Versuchspersonen beurteilt.
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Visualisierung von akustischen Mess- und Analyseergebnissen durch interaktive 3D-Darstellung [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
M. Fellner and M. Pflüger
[A]
Um die Abstrahlung von Schallquellen, wie beispielsweise Fahrzeugen, Flugzeugen oder industriellen Maschinen, effizient reduzieren zu können, werden unterschiedliche Arten von akustischen Messungen durchgeführt. Es handelt sich dabei sowohl um Luft- als auch um Körperschallmessungen. Aus diesen Messungen ergeben sich verschiedenste Datenmaterialien, die sich sowohl in der Formatierung als auch in der analytischen Aussage unterscheiden. Eine bislang nicht gelöste Aufgabenstellung besteht darin, diese Daten gesammelt weiter zu verarbeiten und auf einer einheitlichen Plattform zu vereinen. Zu diesem Thema werden verschiedene Lösungsmöglichkeiten untersucht. Es werden Möglichkeiten für eine interaktive 3D-Visualisierung gemessener akustischer Signale aufgezeigt, mit dem Ziel, die Ergenbisse besser vergleichend analysieren zu können. Mit den vorgestellten computerunterstützten Darstellungsmethoden soll ein rascheres Verständnis der meist sehr komplexen Zusammenhänge zwischen akustischen Ursachen und Wirkungen erreicht werden.
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Active Path Tracking - Eine neue Methode zur Identifikation von strukturbedingten Geräuschpfaden eines Fahrzeuges [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
M. Pflüger and A. Rust
[A]
Transferpfadanalysen werden im Fahrzeugentwicklungsprozess in unterschiedlichen Ausführungen und mit unterschiedlichem Erfolg angewandt. Die verschiedenen Varianten unterscheiden sich sowohl in ihrem methodischen Ansatz als auch in ihrem Aufwand. Um die im Fahrzeug häufig dominierenden Geräusche des Antriebsstrangs sowohl in ihrem Geräuschpegel zu reduzieren als auch gezielte Geräuscheigenschaften des Fahrzeuginnengeräusches wie beispielsweise ''sportlich'' oder ''kraftvoll'' hervorheben zu können, ist ein einfach und rasch anwendbares System zur Geräuschpfadanalyse erforderlich. Aus diesem Hintergrund heraus wurde das sogenannte ''Active Path Tracking'' System entwickelt, dessen methodischer Ansatz auf dem Prinzip der aktiven Geräuschauslöschung (''Active Noise Cancellation'') aufbaut. Mit diesem System können strukturbedingte Geräuschpfadanalysen bis zu einer Frequenz von etwa 800 Hz am Fahrzeug durchgeführt werden, ohne den Antriebsstrang vom Fahrzeug trennen oder gar ausbauen zu müssen. Als potentielle Geräuschpfade können dabei alle Verbindungsstellen zwischen Antriebsstrang und Fahrzeugkarosserie wie beispielsweise Aggregatlager, Auspuffaufhängungspunkte und Radaufhängungs-stellen berücksichtigt werden. Schließlich bietet das System auch die Möglichkeit für eine rasche Verifizierung der Analyseergebnisse mit Hilfe der Methode der aktiven Schwingungsauslöschung. Die vorliegende Arbeit stellt dieses neue Analysesystem vor und beschreibt dessen Anwendung am Beispiel der Analyse, Verifizierung und Verminderung eines Innengeräuschproblems von einem PKW.
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Untersuchungen zur Lokalisation mit binauralen Aufnahmesystemen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
F. Graf, M. Pflüger, S. Bayer and G. Graber
[A]
Seit einigen Jahren werden binaurale Aufnahmeverfahren zur Aufzeichnung von Geräuschen und Musik verwendet. Diese ermöglichen die Speicherung und anschließende Wiedergabe einer räumlichen Schallfeldsituation über zwei Kanäle. Der Grundidee, das Schallfeld so aufzuzeichnen wie es vom Menschen tatsächlich wahrgenommen wird, kann durch die Verwendung von Kunstkopfsystemen näher gekommen werden. Eines der wesentlichen Qualitätskriterien eines Kunstkopfsystems ist die ermöglichte Schallquellenlokalisation bei Kopfhörerwiedergabe. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Lokalisationseigenschaften unterschiedlicher Kunstkopfsysteme zu untersuchen. Dafür wurden vergleichende Analysen zwischen mehrkanaligen Lautsprecher-Wiedergaben sowie einer Kopfhörer-Wiedergabe im Labor durchgeführt. Als Aufnahmeverfahren wurden sowohl gängige Kunstkopfsysteme als auch das neu entwickelte Aufnahmeverfahren ''SOURCE'' verwendet. Besonderes Augenmerk wurde auf das auf dem Prinzip der Trennkörper-Stereofonie basierende Aufnahmesystem ''SOURCE'' gelegt, da es bisher bei Fahrzeuginnengeräuschen eine ausgezeichnete Wiedergabequalität im Labor erreichen konnte.
Pfüller, S.
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Lärmmanagement auf Truppenübungsplätzen und Standortschießanlagen [DAGA 2003 (Aachen)]
S. Pfüller, W. Simonis, E. Buchta and K.-W. Hirsch
[A]
Das Lärmmanagement auf Truppenübungsplätzen und Standortschießanlagen der Bundeswehr hat das Ziel, eine ,erhebliche' Beeinträchtigung der Nachbarschaft durch Schießlärm zu vermeiden und gleichzeitig den Übungsbetrieb der Bundeswehr sachgerecht zu gewährleisten. Zum Lärmmanagement gehört die sachgerechte Prognose des Schießlärm, auf deren Grundlage die Aspekte des Lärmschutzes in die Betriebsführung und in die Bauplanung einfließen können. Das Institut für Lärmschutz hat im Auftrag des BMVg eine aufeinander abgestimmte Programmfamilie entwickelt, die den Betreiber, die Verwaltungen und die öffentlich-rechtliche Fachaufsicht beim Lärmmanagement unterstützen. Diese sogenannte WinLarm Suite enthält Module zur Erfassung des Schießbetriebs, Expertensysteme zum Auffinden sachgerechter akustischer Quell- und Ausbreitungsparameter für die Vielzahl von unterschiedlichen Waffenknallen, die Ausbreitungsrechnung über große Entfernungen, eine vorschriftengerechte Beurteilung der Lärmbelastung, die Darstellung von Schallimmissionsplänen für die Lärmart Schießlärm für kleine und große Waffen und die vollständige Dokumentation der Prognose. Dabei erfüllt WinLarm einerseits die Forderung, auf der Anlage zeitnah automatisiert eine Lärmprognose in der Schießleitung durchzuführen und anzuzeigen, ohne dass weiteres akustisches Fachwissen erforderlich ist. Anderseits bieten die Programme der Fachaufsicht und dem Planer spezifische Werkzeuge zur detaillierten Analyse der Lärmbelastung und Beurteilung. Im Rahmen der Präsentation wird der methodische Aufbau von WinLarm erläutert. Die Diskussion wird durch eine Vorführung des Programms unterstützt.
Pham, M.C.
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Characterization Of Conducting Polymer Film Electrosynthesis By The Means Of Acoustic Sensor (QCM) [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
B. Kanj, F. Teston, B. Piro, M.C. Pham and M. Lethiecq
[A]
Quartz crystal microbalances (QCMs) are largely used in several sectors of activities. More particularly, they are used to characterize the gravimetric effect during the deposit of polymeric film. The impedancemetry method is used to determine the resonance frequency and quality factor of the quartz oscillator. This double determination makes it possible to improve the sensitivity and especially to detect potential viscoelastic disturbances in polymeric film process.
In the first step, a device which operating at a fundamental frequency of 9 MHz is used. Results show that these devices allow to follow and characterize the polymerization process of a conducting polymer film (PEDT). In the second step, devices can be used to, in particular, follow oligonucleotide (ODN) grafting. Gravimetric and viscoelastic effects of the film were investigated and discussed during the ODN integration onto the polymer surface.
Finally, these studies allow us to identify, investigate and to better understand the gravimetric and viscoelastic processes caused by ODN on the film and also will offer the potential advantage of real time solution monitoring of nucleic acids hybridization by QCM.
Phanender Naidu, N.
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Schallleistung von in Luft rotierenden radial angeordneten Zylindern [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
G. Hübner, N. Phanender Naidu and V. Wittstock
[A]
Am ITSM werden experimentelle Untersuchungen über die Abhängigkeit aerodynamisch erzeugter Schallleistungen von makroskopischen Strömungsparametern durchgeführt. Eine spezielle Versuchs-anlage ermöglicht dabei eine Variation des statischen Druckes zwischen 1 und 100 kPa und der Drehzahl zwischen 1000 und 7000/min, was Versuche in einem weiten Bereich beschreibender Ähnlichkeitskennzahlen (Matip=0,09...0,55, Retip=100..600000) ermöglicht. Nachdem bislang quer angeströmte Kreiszylinder in einer Rundlaufanordnung untersucht wurden, werden nun Kreiszylinder axial angeordnet, vergleichbar einem Axiallüfter mit Kreiszylindern an Stelle von Schaufeln. Die Schallleistungsspektren dieser Anordnung werden nach dem Hallraumverfahren ermittelt und in Bezug zu den verursachenden Strömungsgrößen gesetzt. Der Einfluss von Luftdichte- und Machzahlvariationen auf die Schallleistung und ihre spektrale Form wird so ermittelt.
Philippe, F.-D.
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Modal Dispersion Curves in the Ocean [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
D. Cassereau, P. Roux and F.-D. Philippe
[A]
Wave propagation in a shallow water oceanic environment is usually considered in the general frame of acoustic waveguides. The determination of the waveguide properties without any a priori knowledge of the environment is well-known to be a difficult task. More particularly, the measurement of the waveguide wave numbers from a synthetic aperture array requires high-resolution algorithm. In the recent past, various algorithms have been proposed to determine the wave numbers from experimental or simulated data, like the eigen-matrix pencil method [I-Tai Lu et al., J. Acoust. Soc. Am. 104 (1), 1998]. In this work, we propose to use our algorithm to calculate from time-domain experimental and simulated data the dispersion curves that describe the modal propagation in the waveguide. To this goal, we consider a moving source that transmits regularly a pulsed signal received after propagation through the waveguide on an array of receivers. From the received transient signals, we calculate the wave numbers for all frequencies inside the bandwidth of the source-receiver system. This procedure provides to the dispersion curves corresponding to the different modes in the waveguide in the considered bandwidth.
The wavenumber inversion is run on simulated data that can be altered with random noise. We analyse the robustness of the inversion algorithm as a function of the noise level and the length of the synthetic aperture array. We also propose a noise reduction method based on holographic array processing that correlates the signals measured on all the elements of the receiving array.
Philippou, S.
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Ultrasonic Real Time Strain Imaging: A new diagnostic modality for the early detection of prostate cancer [DAGA 2002 (Bochum)]
A. Lorenz, H. Ermert, S. Siebers, T. Senge and S. Philippou
[A]
Tumoren der Prostata können eine größere mechanische Härte aufweisen als das sie umgebende Gewebe. Deshalb sind bei der transrektalen digitalen Tastbefundung nicht nur Vergrößerungen des Organs, sondern auch lokale Verhärtungen feststellbar. Diese Untersuchungstechnik ist z. Z. das Verfahren mit der größten Spezifität, ist aber selbst in Kombination mit der Auswertung von PSA-Werten und der Untersuchung mit transrektalem Ultraschall in seiner Aussage nicht sicher. Das Verfahren der ultraschallgestützten Elastographie erlaubt hingegen die Erfassung und Visualisierung mechanisch verhärteter Gewebebereiche mit höherer Empfindlichkeit und Genauigkeit als mit dem Finger und stellt somit eine nützliche Ergänzung zu herkömmlichen Untersuchungsmethoden dar. Wir haben Ultraschall Strain Imaging als Echtzeitverfahren für die Prostatadiagnostik implementiert. So ist es erstmals möglich, Dehnungsbilder in Echtzeit aufzuzeichnen und bei der Navigation und Diagnose des Prostatakarzinoms einzusetzen. Bei der transrektalen Untersuchung werden Ultraschallbildfolgen aufgenommen, während das Organ mit der manuell geführten Ultraschallsonde geringfügig komprimiert wird. Durch numerische Auswertung der bei verschiedenen Kompressionsstufen automatisch aufgenommenen Einzelbilder können Dehnungs- bzw. Kompressions-bilder berechnet werden, die die räumliche Verteilung der elastischen Gewebeeigenschaften in bestimmten Organquerschnitten repräsentieren. Mit diesem Verfahren können insbesondere lokale Verhärtungen sichtbar gemacht werden. Wir präsentieren neue Aufnahmen von mehreren Patienten, die zeigen, daß mit Hilfe der Echtzeit-Elastographie tumorverdächtige Bezirke darzustellen sind, die sich im herkömmlichen B-Bild unauffällig darstellen. Die Befunde sind mit Hilfe der korrespondierenden histologischen Präparate nachgewiesen. Durch Untersuchung eines Patientenkollektivs von 150 Patienten mit nachgewiesenem Prostatakarzinom konnte gezeigt werden, daß das Verfahren eine Sensitivität von 76 % und eine Spezifität von 84 % erreicht. Ein Beitrag aus dem Kompetenzzentrum Medizintechnik Ruhr (KMR), Bochum.
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Ultrasonic multifeature tissue characterisation for prostate diagnostics [DAGA 2002 (Bochum)]
U. Scheipers, H. Ermert, A. Lorenz, A. Pesavento, H. Sommerfeld, M. Garcia-Schürmann, K. Kühne, T. Senge and S. Philippou
[A]
The incidence of the prostate carcinoma is one of the highest cancer risks in men in the western world. Its position in cancer mortality statistics is also among the highest. The prostate carcinoma is only curable at an early stage. Therefore, early detection is extremely important. The different types of diagnostics that are used today lack reliability and are therefore not sufficient. Diagnosis of the prostate carcinoma using multifeature tissue characterization in combination with ultrasound allows the detection of tumors at an early stage. Radio-frequency ultrasonic echo data of the prostate is captured during the usual examination of the patient with standard ultrasound equipment. The data is transmitted to a PC and subdivided into up to 1000 segments per prostate slice. Up to 40 spectral and texture parameters are calculated for each segment. Two fuzzy inference systems working in parallel classify and separate the segments into two classes (negative/positive). The results of the two fuzzy inference systems are combined to build a malignancy map, which consists of a traditional B-mode image in which areas of a high cancer probability are marked in red. The malignancy map is presented to the physician during the examination on a PC screen. During a clinical study, radio-frequency ultrasonic echo data of 100 patients have been recorded. Prostate slices with histological diagnosis following radical prostatectomies act as the gold standard. The ROC curve area is between A=0,76 and A=0,83. Sensitivities and specificities, which depend on each other, can be chosen freely.
Picart, P.
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Laser induced thermoelastic excitation of plane shear acoustic pulses [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
D. Mounier, M. Hazmoune, N. Chigarev, T. Pézeril, P. Picart, S. Gougeon, J.-M. Breteau and V. Gusev
[A]
A simple theory is developed and numerical estimates are presented to demonstrate the possibility of directly exciting plane shear acoustic pulses by distributed laser-induced thermoelastic stresses. It should be mentioned that in the most of the experiments conducted until now shear waves are excited not directly through thermoelastic effect but through the mode conversion at the surfaces and interfaces of the longitudinal acoustic pulses (excited due to thermal expansion). The direct excitation of shear waves through thermoelasticity is possible due to anisotropy of the crystal thermal expansion. To use this anisotropy the orientation of the laser-irradiated surface relative to the crystal symmetry axis should be optimised. We analysed in details the case of the hexagonal crystals, where the efficiency of the thermoelastic excitation of the plane quasi-shear, and of the plane quasi-longitudinal waves (launched normally to the irradiated surface) depends on the orientation of the surface relative to the crystal axis. The preliminary results of the experiments in Zn single crystals, where the laser interferometry is used for the detection of the nanosecond shear acoustic pulses thermoelastically excited by nanosecond laser pulses, are also reported.
Picaut, J.
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Sound Field Modelling in a Narrow Street by the Transport Theory [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
T. Le Pollès, J. Picaut and M. Bérengier
[A]
In this paper, we present an original approach for the diffuse sound field modelling in a narrow street. Using the concept of sound particles, we show that the temporal and spatial distribution of sound energy in a street may be solution of a transport equation, where the boundary conditions are defined for mixed specular-diffuse reflections. In order to apply this model, an asymptotic solution is detailed. In this case, we show that the transport equation may be reduced to a diffusion equation for the sound energy, where the diffusion coefficient depends only on the street width, the ratio of specular and diffuse reflections, and the diffuse reflection law. In order to validate the model, measurements have been carried out in a narrow street and compared with the solution of the diffusion equation. The results show that a good agreement is obtained, both for the sound levels and the reverberation times in the street.
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Numerical Sound Field Modelling in Room Acoustics and Workshops using Sound Particles [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J. Picaut
[A]
Most of sound field modelling in room acoustics are based on classical methods like ray tracing or the image-sources theory. Considering the large number of practical applications, these classical methods have been also extended or modified in order to take into account, as well as possible, the room shape (cubic rooms, corridors, low rooms...), wall absorption and diffusion, atmospheric attenuation, the effect of fitting in workshops... following several and various approaches. However, one can remark that lot of mathematical, empirical and numerical models have been proposed including such-and-such phenomena or room property, but practically none including all effects for all shapes. In this paper, we propose to use the concept of sound particles for the numerical sound field modelling whatever the room configuration. Using probabilistic approaches, we show that such method allow to predict the sound field in rooms, including wall absorption and diffusion, atmospheric attenuation, scattering objects... with a good accuracy. An algorithm is detailed, and the statistical approach is described. Many numerical results (sound level and reverberation time) for cubic spaces, rectangular rooms and workshops, corridors are given and compared with experimental data.
Piccirillo, M.
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Application of Aero-Acoustic Analogy to industrial problems [DAGA 2002 (Bochum)]
Z.E. Hachemi, M. Piccirillo and M. Tournour
[A]
Flow-induced noise and vibration occur in many engineering applications and constitutes one of the most diverse areas, incorporating many other narrower disciplines: fluid mechanics, structural dynamics, vibration, acoustics and statistics. However, the state-of-the-art technologies do not provide satisfactory solutions to predict such phenomena. To address this need, LMS International is currently extending his world-leading vibro-acoustic software SYSNOISE and developing efficient tools to predict flow-induced noise in different sectors (automotive, aeronautics, aerospace...). The methodology is based on the Aero-Acoustic Analogy that replaces disturbed flows interacting with stationary or moving bodies with an equivalent problem where ''equivalent Aero-Acoustic Sources'' are radiating in a medium at rest. Therefore, the flow is solved first, using Computational Fluid Dynamics (CFD) methods, next Aero-Acoustic sources are defined, using the flow data, and the flow noise is computed. In this paper, the methodology is explained and some equations are recalled. Next a coupling of the CFD with the Acoustics is performed within an idealised industrial test case and the results are presented and discussed. Finally a comparison of the numerical results with the measurements is achieved with the objective of demonstrating the accuracy of the methodology and validating the aero-acoustic software.
Pichler, D.
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Development of a New Low Vibration Track System for the Vienna Underground [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
P. Berger, D. Pichler and W. Unterberger
[A]
The Vienna Metro Corporation ''Wiener Linien'' uses a vibration and ground-borne noise attenuating ballast-less track system for its tunnel lines. This system, known as ''Wiener Oberbau'' - ''Viennese superstructure'' - was developed in the 1970s. Its ability to reduce vibrations and ground-borne noise has served the Viennese metro well during this period, with only minimal complaints by residents.
However, some disadvantages caused the Wiener Linien to consider the development of a new track system:
problems were encountered with the durability of the mineralised-wool mats used as an elastic layer between rail slab and foundation beam, the light-weight sleepers were found to be prone to material fatigue and the open drainage ditch had to be covered to prevent a safety hazard to firemen and escaping passengers in case of emergency.
Therefore the Wiener Linien established a working group of experts to develop a new ballast-less track system. This system was to be based on the fundamental principles and noise and vibration mitigating features of the ''Wiener Oberbau'' but had to avoid its shortcomings.
Following a pre-selection procedure, the work focused on two ballast-less track types. For these two systems, a 300 m long test track was constructed.
To determine the system best suited for the Vienna metro the testing and evaluation programme consisted of an evaluation of the construction process, tests with extensive measurements of deformations, contact pressures, vibrations and noise (minimum standard was the noise and vibration attenuating capacity of the ''Wiener Oberbau'') and a comparison of the life-cycle costs.
Pichot, F.
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Fahrzeugaußengeräuschsimulation [DAGA 2006 (Braunschweig)]
N. Alt, K. Wolff, G. Eisele and F. Pichot
[A]
Derzeit ist der Außengeräuschpegel der beschleunigten Vorbeifahrt der einzige gesetzliche Grenzwert für die Fahrzeugakustik. Im Rahmen einer weiteren Geräuschemissionsreduzierung ist eine Verschärfung der Grenzwerte und/oder der Prozedur zu erwarten.
Die Simulation des Vorbeifahrtgeräusches kann die Entwicklungsaktivitäten der Automobilhersteller auf diesem Gebiet unterstützen. Sie basiert auf der Messung der einzelnen Teilschallquellen und der entsprechenden Luftschalltransferfunktionen. Wichtige Teilschallquellen sind z.B. Motor, Ansaugmündung, Abgasmündung und Reifen. Die Transferfunktionen sind von der Position des Fahrzeuges abhängig und werden reziprok gemessen.
In der Simulation werden die einzelnen Anregungen synchronisiert und mit den Transferfunktionen gefiltert. Dadurch wird das Gesamtgeräusch auf die einzelnen Geräuschpfade zurückgeführt und die einzelnen Geräuschpfade können bezüglich Anregung, Übertragungsverhalten und Frequenzgehalt analysiert werden.
Dies ermöglicht eine Konzentration der Entwicklungsarbeiten auf die dominanten Beiträge und die Schwachstellen des Fahrzeugs und Motors.
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Fahrzeuginnengeräuschsimulation VINS als serienentwicklungsbegleitendes Werkzeug [DAGA 2008 (Dresden)]
P. Genender, K. Wolff, F. Pichot and G. Eisele
[A]
Kurze Entwicklungszeiten bei steigenden Zielwertanforderungen und wachsender Anzahl von Fahrzeugvarianten erfordern im heutigen Automobilentwicklungsprozess die Nutzung effektiver Technologien und Prozesse. Ein innovatives Werkzeug, welches von der FEV Motorentechnik erstmalig strategisch in der NVH-Entwicklung eines neuen Fahrzeuges angewendet wurde, ist die Vehicle Interior Noise Simulation ''VINS''. VINS basiert auf einer analytischen Methode, das gesamte Fahrzeuginnengeräusch matrixartig einerseits in abhörbare Geräuschanteile verschiedener Pfade und andererseits nach dem akustischen Prinzip in Geräuschquelle und mehrgliedrige Transferfunktion aufzuteilen.
In dem hier beschriebenen Fahrzeugentwicklungsprozess wurde der NVH-Entwicklung seitens des Fahrzeugherstellers ein hoher Stellenwert beigemessen. Mit einem neuartigen, serienentwicklungsbegleitenden Einsatz der Fahrzeuginnengeräuschsimulation VINS ist es gelungen, das Gesamtbild des neuen Fahrzeugs positiv mit zu prägen. Die VINS bildet im gesamten Entwicklungsprozess über Konzeptphase, Modulentwicklung und Problembehebung eine leistungsfähige Plattform für eine innengeräuschorientierte und dezidierte Bewertung von Berechnungs- und Messergebnissen, Maßnahmen, Ziel- und Vergleichswerten. Die Systematik der VINS ist auf eine Vielzahl von auftretenden NVH-Optimierungsaufgaben in Entwicklungsprozessen anwendbar und steht derzeit zum Beispiel auch als Fahrzeugaußengeräuschsimulationen VENS und zur Untersuchung von fahrbahninduzierten Innengeräuschen als CHASSIS-VINS zur Verfügung.
Pico Vila, R.
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Study of the input acoustic impedance of a vibrating cylindrical shell: consequences on clarinet-like instrument [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
R. Pico Vila, F. Gautier and J. Gilbert
[A]
The influence of the wall vibrations on the acoustic behavior of wind instruments is an open question. The first aim of this paper consists on providing a model of the input acoustic impedance of a vibrating cylindrical shell. The second aim is to estimate the consequences of wall vibrations on clarinet-like instruments oscillations, taking into account the impedance in time-domain simulations.
The standpoint is the development of a vibroacoustic model of the instrument, assuming that it can be approximated to a simply-supported thin-walled cylindrical shell. This model provides an expression of the input acoustic impedance of the vibrating cylinder from the shell motion equation and an integro-modal expansion of the inner pressure field. The wall vibration effect can be interpreted as a small correction of the acoustic input impedance of a rigid shell with similar geometrical and mechanical features and similar boundary conditions.
A simplified model of clarinet-like instruments permits simulating the self-sustained oscillations. The input acoustic impedance of the instrument, calculated by means of the vibroacoustic model constitutes the numerical entrance of the time-domain. Results corresponding to different configurations defined by a parametrical study are compared with the 'rigid reference'.
Piechowiak, T.
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Prinziples of modulation processing in monaural versus binaural hearing [DAGA 2005 (München)]
T. Piechowiak, S. Ewert and T. Dau
[A]
Bei der auditorischen Szenenanalyse unterteilt das Hörsystem komplexe Geräuschkulissen in akustische Objekte. Dabei sind die Spektren dieser akustischen Objekte häufig komplex und überlappend, was eine einfache Extraktion und Zuordnung der Objekte auf Basis der peripheren Zerlegung der Frequenzen unmöglich macht. Das auditorische System nutzt offensichtlich andere Signalmerkmale aus, wie z.B. charakteristische Pegelschwankungen in verschiedenen Frequenzbereichen oder auch Harmonizitäten der verschiedenen Frequenzkomponenten. Dabei verhält sich das Gehör bei der Bewertung der Signalinformation 'aktiv', in dem es in verschiedenen akustischen Umgebungen verschiedene Strategien bei der Informationsintegration anwendet. In diesem Beitrag geht es um die quantitative Nachbildung des comodulation masking release (CMR), einem der klassischen Phänomene bei der frequenzgruppenübergreifenden Verarbeitung. CMR beschreibt die Fähigkeit, ein Tonsignal in einem Hintergrundrauschen besser zu entdecken, wenn die Frequenzkomponenten des Hintergrundrauschens in ihren zeitlichen Einhüllenden korreliert sind. Das verwendete Signalverarbeitungsmodell beinhaltet eine Stufe, die einen Vergleich der Einhüllendeninformation zwischen den Frequenzgruppen vornimmt. Der Mechanismus wird dabei ähnlich wie beim Equalization-Cancellation-Ansatz in der binauralen Modellierung angenommen. Der Vergleich der Einhüllenden erfolgt im Rahmen des Modells am Ausgang der modulationsfrequenzselektiven Vorverarbeitung innerhalb jeder einzelnen Frequenzgruppe. Das Modell wird in einer Reihe 'kritischer' experimenteller Konditionen getestet. Parallelen und Unterschiede zwischen der monauralen frequenzgruppenübergreifenden Verarbeitung (beim CMR) und der binauralen Verarbeitung (beim binaural masking level difference, BMLD), sowie Grenzen des vorgestellten Modellkonzeptes in komplexen akustischen Umgebungen werden diskutiert.
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Modelling across- and within-channel mechanisms in comodulation masking release [DAGA 2008 (Dresden)]
T. Piechowiak, S. Ewert and T. Dau
[A]
The audibility of a target sound embedded in another masking sound can be improved by adding sound energy that is remote in frequency from both the masker and the target. This effect is known as comodulation masking release (CMR) and is observed when the remote sound and the masker share coherent patterns of amplitude modulation. While a large body of data has been presented, the mechanisms underlying CMR are not clear. Neuronal suppression at a cochlear level, the detection of modulation beatings within auditory channels, and across-channel comparisons of temporal envelope information have been suggested to contribute to CMR. The present study extends an earlier model that includes an equalization-cancellation (EC) stage for the processing of modulations across the audio-frequency channels by a non-linear peripheral filtering stage. In the framework of the model, the combination and interaction of three main mechanisms were assessed: (i) suppression, (ii) within-auditory-channel cues related to amplitude modulations, and (iii) across-auditory-channel processes at higher, retro-cochlear stages. Experiments are presented to examine the relative role of these mechanisms. In particular, the influence of level and effects of auditory grouping on CMR were investigated.
Piehler, C.
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The influence of nocturnal aircraft noise on humans – a new comprehensive approach [DAGA 2002 (Bochum)]
M. Basner, H. Buess, N. Luks, H. Maass, L. Mawet, E. Mueller, U. Mueller, C. Piehler, G. Plath, E. Rey, A. Samel, M. Schulze, M. Vejvoda and J. Wenzel
[A]
Aufgrund des stetig steigenden Luftverkehrsaufkommens nimmt die Nachtfluglärm-Problematik einen immer größeren Stellenwert ein. Das DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin untersucht seit 1999 den Einfluss von Nachtfluglärm auf den menschlichen Schlaf, die Leistungsfähigkeit und das Befinden. In vier repräsentativen Laborstudien werden insgesamt 128 Probanden über 13 aufeinanderfolgende Nächte im Schlaflabor untersucht. Neben den physiologischen Messgrößen Polysomnographie (EEG, EOG, EMG), Atmung, EKG, Fingerpulsamplitude und Aktometrie werden computergestützte Leistungstests durchgeführt, mit denen fluglärmbedingte Einflüsse auf die Merkfähigkeit, die Reaktionsgeschwindigkeit und die Hand-Auge-Koordination überprüft werden. Das subjektive Empfinden wird mit standardisierten Fragebögen erfasst. Zusätzliche werden die Stresshormone Adrenalin, Noradrenalin und Kortisol im nächtlichen Sammelurin bestimmt. Die Fluggeräusche wurden mit Klasse-1-Schallpegelmessern in den Schlafräumen von Flughafenanwohnern aufgezeichnet. Die korrekte Wiedergabe im Schlaflabor wird durch das individuelle akustische Einmessen jeder Schlafkabine garantiert. Die Versuchspersonen erhalten nach zwei Gewöhnungsnächten über neun aufeinander folgende Nächte in der Zeit von 23:00 bis 7:00 Uhr zwischen 4 und 128 Fluggeräusche pro Nacht mit Maximalpegeln zwischen 50 und 80 dB(A). Durch die gleichzeitige Ausgabe eines Triggersignals ist erstmals eine ereigniskorrelierte Auswertung mit einer zeitlichen Auflösung von bis zu 5 msec möglich. Die Ergebnisse aus den Laborstudien werden in zwei Feldstudien an 64 Versuchspersonen mit derselben Messtechnik, wie sie im Labor zum Einsatz kommt, validiert. Insgesamt werden über 2200 Probandennächte aufgezeichnet, anhand derer ein belastbarer Kriterienkatalog für die Beurteilung und Bewertung von Nachtfluglärmwirkungen auf den Menschen erstellt werden soll. Zwischenergebnisse der ersten beiden Laborstudien mit 64 Probanden (832 Nächte) liegen bereits vor und werden auszugsweise auf der Tagung präsentiert.
Pies, K.
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Entwicklung eines Prüfstandes zur Erfassung der Körperschallweiterleitung in Hydraulikleitungen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
K. Pies, S. Sentpali, M. Fallen and F. Ebert
[A]
In modernen Fahrzeugen erfolgt ein wesentlicher Beitrag des Motorgeräuscheintrages in den Fahrzeuginnenraum durch die Körperschallübertragung biegeschlaffer Bauteile der Nebenaggregate. Besondere Beachtung finden hierbei hydraulische Schlauchleitungen der Lenkhilfe oder Wankstabiliserung, sowie Kältemittelleitungen der Fahrzeugklimaanlage. Die Abstimmung dieser Schallnebenwege erfolgt im Akustikversuch in einer relativ späten Entwicklungsphase. Hierbei werden verschiedene Schlauchmaterialien, die Verlegung der Leitungen und Befestigungsart der Rohrhalterungen getestet. Lärmarme Konstruktionsrichtlinien, welche in der frühen Entwicklungsphase innerhalb des Produktentstehungsprozesses ihre Anwendung finden, basieren fast ausschließlich auf Erfahrungswerten aus dem Fahrzeugversuch des Vorgängermodells.
Im Rahmen dieses Vortrages wird ein Prüfstandskonzept vorgestellt, mit dessen Hilfe die für den Fahrzeugbauraum relevanten akustischen Körperschalleinflussgrößen ermittelt werden können. Ein Bezug der Körperschallübertragungseigenschaften zum Betriebskennfeld wird durch Berücksichtigung der äußeren Lasten, gebildet aus Fluidinnendruck, Materialtemperatur und den geometrischen Parametern Schlauchlänge und Biegeverlegung, hergestellt.
Z.B. erfolgt bei der Motorgeräuschübertragung durch Hydraulikleitungen eine mehraxiale Anregung und entsprechend eine, aus mehreren Wellenformen bestehende überlagerte Körperschallweiterleitung. Zur Entwicklung von Leitungskonstruktionen mit günstigen Körperschallübertragungseigenschaften werden die technisch relevanten Formen der Biege-, Torsion- und Longitudinalwelle messtechnisch getrennt analysiert.
Anhand von Beispielen aus der Fahrzeughydraulik und Klimatisierung wird die Anwendung des Prüfstandes gezeigt.
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Ermittlung von Kennwerten zur Beschreibung der akustischen Übertragungseigenschaften biegeschlaffer Bauteile [DAGA 2007 (Stuttgart)]
S. Sentpali, K. Pies, M. Fallen and F. Ebert
[A]
Die akustische Beschreibung der Materialeigenschaften von biegeschlaffen Bauteilen findet ihre Anwendung im Wesentlichen bei hydraulischen Dehnschlauchleitungen und dem Lastfall der Druckpulsübertragung. Hier wird zum einen die Wechselwirkung des angeschlossenen Leitungsnetzes mit der Volumenstrompulsation von Pumpen als Schallquelle und zum anderen die Druckpulsweiterleitung durch die Dehnschläuche betrachtet. Ergänzend zu dieser hydroakustischen Sicht wird in diesem Beitrag ausschließlich auf die Körperschallweiterleitung eingegangen.
Die Elastizität bzw. die Steifigkeit der Schlauchwandungen bestimmt maßgeblich die Körperschallwellengeschwindigkeit und die Dämpfung. Neben der konstruktiven Gestaltung in Form von Abmessung und Verlegung, ist der komplexe Elastizitätsmodul der dominante akustische Materialkennwert. Im Gegensatz zum Gummipuffer sind elastische Schlauchleitungen aufgrund ihres Verhältnisses Durchmesser zu Länge als biegeschlaffe Bauteile zu verstehen, so dass hier überwiegend Kontinuumsschwingungen betrachtet werden müssen. Der Zusammenhang zwischen den statischen Kenngrößen (Druckbelastung, Materialtemperatur, Biegeradius, Durchmesser- und Längenänderung) und den dynamischen Kenngrößen (Elastizitätsmodul, Dämpfung und Dynamikfaktor) wird hergestellt.
Es wird ein empirischer Ansatz zur Beschreibung der Dehnwellengeschwindigkeit in Abhängigkeit der Schlauchbiegung gezeigt. Die Diskussion der ermittelten Kennwerte erfolgt anhand von Beispielen von Materialalterung, Materialbenchmark als Kennfelddiagramm oder Einzahlwert.
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Entwicklung eines Subsystemprüfstandes zur Beurteilung von Gebläse- und Strömungsgeräuschen der Fahrzeugklimaanlage [DAGA 2008 (Dresden)]
S. Sentpali, K. Pies and M. Fallen
[A]
In Fahrzeugen der Oberklasse werden Strömungs- und Gebläsegeräusche der Klimaanlagen aufgrund der geringen Verdeckung durch Motor-, Wind- und Rollgeräusche durch den Kunden störend wahrgenommen. Da in dieser Fahrzeugklasse die Klimatisierungsanforderungen besonders hoch sind und deswegen Klimaanlagen mit leistungsstarken Gebläsen ausgestatten werden, erhöht dies deutlich den Aufwand an ''Lärmarmer Konstruktion''. Zur Erreichung der gesetzten Geräuschziele reicht es oft nicht aus eine Optimierung am Gesamtfahrzeug vorzunehmen. Beliebige geometrische Änderungen sind aufgrund der knappen Bauraumverfügbarkeit in der Serienentwicklung nicht möglich oder erzwingen sehr hohe Folgekosten, bedingt durch Werkzeug- oder Gesamtpackageänderungen. Eine hohe Konzeptreife hinsichtlich der Funktionsgeräusche und eine Geräuschoptimierung sind daher in der frühen Phase der Fahrzeugentwicklung notwendig.
Im Rahmen dieses Vortrages wird ein Prüfstandskonzept für das Subsystem Heiz/Klimaanlage vorgestellt. Eine Fahrzeug unabhängige Geräuschbeurteilung der Gesamtanlage, sowie auch die Differenzierung auf einzelne Ausströmer, Gebläse- und Strömungsgeräusche ist möglich. Beispielhaft werden Änderungen von Konstruktionsparametern und deren Auswirkung auf die Schallemission gegenübergestellt.
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Parametrische Analyse des Schallfeldes am Ausströmer einer Kfz-Klimaanlage zur Bestimmung einer Mündungskorrektur [DAGA 2008 (Dresden)]
K. Pies, S. Sentpali and M. Fallen
[A]
Aufgrund des sinkenden Innengeräuschniveaus in Fahrzeugen der Oberklasse treten bisher durch Motor- und Wind/Rollgeräusche maskierte Geräusche von Nebenaggregaten immer mehr in den Vordergrund. Ein erheblicher Beitrag erfolgt durch das Strömungsgeräusch der Klimaanlage. Hierbei wird zum Einen über die Ausströmer das Gebläsegeräusch in den Fahrzeuginnenraum eingeleitet und zum Anderen aufgrund der Lamellenumströmung zusätzlich Strömungsgeräusch induziert.
Im Rahmen dieses Vortrages wird anhand von Ergebnissen aus Labormessungen ein Ansatz zur Beschreibung des Schallfeldes vorgestellt. Es erfolgt eine Detaillierung des kompletten Schallweges ausgehend vom Gebläsekanalinnenpegel über den Lüftungsausströmer bis hin zum Insassenohr des Fahrers. Besondere Berücksichtigung findet hierbei die sich einstellende Mündungskorrektur aufgrund der Luftschallimpedanzänderung am Austrittsquerschnitt des Ausströmers. Eine Parameterstudie verdeutlicht die Zusammenhänge zwischen Querschnittssprung, Strömungslamellenstellung und Massenstromstärke.
Pietrzko, S.
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Neue Sensoren für die Messung der Abstrahlmoden als Element des aktiven Lärmminderungssystems [DAGA 2007 (Stuttgart)]
S. Pietrzko and W. Batko
[A]
Die aktive Regelung der Schallabstrahlung vibrierender Strukturen verlangt die Messung von frequenzabhängigen Abstrahlmoden (Eigenschwingungen), die im Wesentlichen für die abgestrahlte Schallleistung verantwortlich sind. Diese Eigenschwingungen können mit diskreten oder mit verteilten Spannungssensoren wie piezoelektrische Folien oder piezoelektrischen Fibern gemessen werden. Die Kenntnis der Abstrahlmoden erlaubt im Weiteren die Auslegung eines Regelsystems das lärmrelevante Schwingungsmoden modifizieren kann und damit eine Reduktion der abgestrahlten Schallleistung. Im Paper werden neue Entwicklungen von Sensoren für die Messung von Abstrahlmoden sowie deren Implementierung in ein Regelsystem am Beispiel eines schwingenden Balkens vorgestellt.
Pietsch, R.T.
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Breitbandsprachcodierung auf Basis von Filterbänken und Verdeckungseffekten [DAGA 2000 (Oldenburg)]
R.T. Pietsch and A. Lacroix
[A]
Die Qualität schmalbandiger Telefonsprache mit Bandbreiten von 3,4 kHz ist für fortschrittliche Anwendungen in der Telekommunikation nicht befriedigend. Breitbandsprache, mit einer Bandbreite von 7 kHz, ermöglicht hohe Sprachqualität im Vergleich zu Schmalbandsprache. Bei der Übertragung von Breitbandsprache ist eine Datenreduktion unerläßlich, weil die Datenrate von PCM Breitbandsprache wegen der notwendigen genaueren Quantisierung mehr als doppelt so groß ist, wie die für Schmalbandsprache. In diesem Beitrag wird ein Codierungssystem für Breitbandsprache vorgestellt, welches sich aufgrund der niedrigen Laufzeit gut für die Dialogkommunikation eignet. Die Frequenzanalyse- und synthese wird durch Filterbänke auf der Basis von rekursiven Filtern realisiert. Rekursive Filter erlauben niedrige Laufzeiten der Filterbank. Die Codierung basiert auf Irrelevanzenreduktionen. Hierbei spielen, neben optimierten nichtuniformen Quantisierungen, insbesonderen psychoakustische Verdeckungseffekte eine wesentliche Rolle. Die erzielte Sprachqualität wird bei unterschiedlichen Datenraten zwischen 32 kbit/s und 16 kbit/s anhand von Hörbeispielen demonstriert.
Pike, E.
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A Potential-Function Parameterisation of Vowel Acoustics [DAGA 2003 (Aachen)]
B. Forbes and E. Pike
[A]
A model of vowel acoustics deriving from the acoustical Klein-Gordon equation is described. It is shown that the tract area function is in a many-to-one mapping with the Klein-Gordon ''potential function'', and that the latter is a more compact and accurate descriptor of the one-dimensional wave propagation. A time-independent perturbation analysis is found to lead to an 8-bit vocal-tract model that generates the formant shifts appropriate to a full vowel space. Aural simulations obtained by finite difference solution of the lossless Klein-Gordon equation are presented for a 28-vowel system. It is claimed that the 8-bit parameterisation is considerably more compact that that allowed by cylindrical ''n-tube'', or conical, models. Analytic lossy methodologies are proposed for improving the aural quality of the vowel samples.
Pin, J.C.
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Study on the threshold of gearbox rattle noise in automotive [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Barthod, J.-L. Tebec and J.C. Pin
[A]
Automobile noise has been considerably reduced as interest in environmental concerns as well as a need for more acoustic comfort have increased.
One source of noise in a car, among many, is associated with powertrain. With improvement in engine design, the perception of noise that went formerly unnoticed has become a problem, such as gearbox noise, a well-known source of irritation detrimental to vehicle comfort.
One such case is the noise, referred to as 'rattle noise', caused by fluctuations in engine torque. These fluctuations generate considerable shock, typically irregular in nature being the result of multitudinous factors.
The study, explains the mechanical features involved when gear teeth knock, with attention paid to both causes and prevailing gear box conditions when this happens, leading to a better understanding of the problem.
The first stage entails test bench conceptualizing and materializing to reproduce, (using simplified gearboxes), all the angular oscillations coming from the transmission shaft by changing any temporal or frequency characteristics so as to study the rattle noise in all possible configurations. The study allowed us to monitor the influence of range, frequency composition and harmonic component phases involved in the acyclism at the threshold level of rattle. It becomes henceforth possible to determine at which point rattle occurs in each engine architecture in the cinematic transmission chain of each vehicle.
Pinte, G.
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Active Structural Acoustic Control of Repetitive Impact Noise [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
G. Pinte, R. Boonen, W. Desmet and P. Sas
[A]
Industrial machines, which generate structure-borne impact noise, often produce noise levels exceeding the limiting levels, demanded by the regulations for noise emission. Until today, the research on active control focuses on harmonic noise. This paper presents the possibilities of active structural acoustic control of transient noise, produced by an impact excitation.
The presented research focuses on the development of feedback control algorithms. A linear time-invariant feedback controller was developed to drive the structural actuator. The performance of this time-invariant controller is limited for several reasons: time-variance of the controlled system, limited controller bandwidth, non-linearities,... However, when the transient noise consists of successive impacts that exhibit a repetitive character, it is possible to extend the developed time-invariant feedback controller with a learning behaviour, based on the additional information about the repetitiveness. As test case, a thick plate, excited by a hammer, is considered. The goal of the research is to reduce the structural transient noise, generated by a hammer impact on the plate, by applying control forces on the plate. An accelerometer measures the generated plate vibrations. This signal is sent to the input of the controller, which drives a structural actuator. At each impact, the residual vibrations measured by the accelerometer, which cannot be controlled despite the action of the feedback controller, are measured and stored in memory. At the next impact, the control signal for the structural actuator is adapted on the basis of the residual error at the previous impacts, such that the radiated noise is reduced.
Piorr, D.
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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.
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Natur- und Ruheschutz, Immissionsschutz und Schutz vor Lärm [DAGA 2002 (Bochum)]
D. Piorr
[A]
Ziel des Naturschutzes ist es, die Natur und Landschaft im besiedelten und unbesiedelten Bereich so zu schützen, zu pflegen und zu entwickeln, dass die Vielfalt, Eigenart und Schönheit von Natur und Landschaft als Lebensgrundlage des Menschen und als Voraussetzung für seine Erholung in Natur und Landschaft nachhaltig gesichert sind. Ziel des Immissionsschutzes ist es, die Menschen, Tiere und Pflanzen, den Boden, das Wasser, die Atmosphäre sowie die Kultur- und sonstigen Sachgüter vor schädlichen Umwelteinwirkungen zu schützen. Ergebnisse eines landesweiten Geräuschscreenings haben gezeigt, dass es noch Flächen gibt, die als ruhige Zonen betrachtet werden können. Sollte diesen ruhigen Zonen ein besonderer Schutz zugesprochen werden?
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Qualitätsanforderungen nach TA Lärm an die Messung und Prognose von Geräuschimmissionen [DAGA 2005 (München)]
W. Pompetzki and D. Piorr
[A]
Jeder auf Basis der TA Lärm erstellte Messbericht und jede nach dieser Vorschrift erarbeitete Geräuschprognose müssen eine Angabe zur ihrer Qualität enthalten. Diese Anforderung, die 1998 im Rahmen der Novellierung der TA Lärm verbindlich festgelegt wurde, basiert auf langjährig bewährten 'Regeln des Handwerks'. In dem Vortrag wird aufgezeigt, wie die Forderung der TA Lärm nach einer Qualitätsangabe in der Praxis des Immissionsschutzes in NRW gehandhabt wird.
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Müssen Emissionsdaten für die Planung von Quellen, die nachts betrieben werden sollen, auch nachts erhoben werden? [DAGA 2005 (München)]
D. Piorr
[A]
Es ist ein bewährter Grundsatz, dass Geräuschmessungen zu denjenigen Zeitpunkten durchgeführt werden, die erwarten lassen, dass die ermittelten Messergebnisse die zu beurteilenden Geräusche zutreffend kennzeichnen. Da es in der Regel keinen Grund gibt, warum die Schallemission einer Quelle bei gleichem Betriebspunkt tags und nachts unterschiedlich sein sollte, werden Schallemissionen in der Regel tagsüber erfasst, auch wenn die erhobenen Daten für die Prognose einer nächtlichen Geräuschimmission eingesetzt werden sollen. Kann diese Erfahrung auch auf Windenergieanlagen übertragen werden oder erfordert die tags und nachts unterschiedliche 'Windqualität' für diese Quellenart ein Umdenken? Die Frage wird anhand von Daten erörtert, welche vom Meteorologischen Institut der Universität Hamburg erhoben wurden.
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Zur Schallausbreitung höherliegender Quellen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
D. Piorr and R. Hillen
[A]
Das Prognosemodell zur Schallausbreitung im Freien, die DIN ISO 9613-2, sowie die bisherigen Arbeitsentwürfe zur Ermittlung von Geräuschimmissionen, die ISO/DIS 1996-2, wurden für bodennahe Quellen entwickelt und erprobt. Das Wissen über die Schallausbreitung höherliegender Quellen (z.B. Windenergieanlagen), deren Schallabstrahlung nicht nur in der bodennahen Prandtl-Schicht, sondern auch in der Ekman-Schicht erfolgt, ist zur Zeit unzureichend. Das Land NRW hat deshalb die Schallausbreitung höherliegender Quellen in Abhängigkeit von meteorologischen Einflussgrößen mittels eines Ray-Tracing-Verfahrens berechnen lassen. (siehe A. Ziemann und K. Balog: 'Einfluss des variablen Atmosphärenzustands auf die Schallausbreitung höher liegender Quellen'). Diesen Berechnungen wurden reale Messwerte zur Höhenabhängigkeit der Windgeschwindigkeit, Windrichtung und Temperatur zugrunde gelegt. Die Ergebnisse dieser Ausbreitungsrechnungen werden im Vortrag mit Ausbreitungsrechnungen nach der DIN ISO 9613-2 verglichen. Außerdem wird aufgezeigt, mit welchen Schwankungen des A-bewerten Schalldruckpegels in Abständen von bis zu 2000 m von einer hochliegenden Quelle allein aufgrund der meteorologischer Einflüsse zu rechnen ist. Auf dieser Datenbasis werden Empfehlungen zur Ermittlung des maßgeblichen Wertes des Beurteilungspegels gegeben.
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Windenergieanlagen und Geräusche - Simulation und Messungen [DAGA 2008 (Dresden)]
D. Piorr
[A]
Nachdem das Institut für Meteorologie der Universität Leipzig im Auftrag des Landes NRW im Jahr 2005
Simulationsrechnungen zur Schallausbreitung einer hochliegenden Quelle unter Berücksichtigung realer
höhenabhängiger Wind- und Temperaturprofile durchgeführt hat, erfolgten im Jahr 2007 ergänzende
Berechnungen von Tagesgängen. Hierbei wurden fünf unterschiedliche Quellenhöhen zwischen 0 m und
140 m berücksichtigt. In einem weiteren Untersuchungsvorhaben erfasste die Kötter Consulting Engineers
KG im Jahr 2006 im Auftrag des Landes NRW die Schallemission einer hohen Windenergieanlage mehrfach
tags und nachts. Dabei wurden auch die jeweils vorhandenen höhenabhängigen Windprofile dokumentiert.
Es wird im Rahmen des Vortrags aufgezeigt, welche Kenntnisse zur Emission und Transmission der
Geräusche von Windenergieanlagen derzeit im Immissionsschutz vorhanden sind.
Pirker, H.
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Die Modellierung von Lautdauervariationen im Österreichischen Deutsch [DAGA 2000 (Oldenburg)]
H. Pirker and F. Neubarth
[A]
Es ist bekannt, daß die Dauer eines Sprachlautes in einer Äußerung von einer Reihe von Faktoren (z.B. Sprechrate, Betonung, intrinsische Lautdauer) beeinflußt wird. Durch die Anzahl der Faktoren und die möglichen Interaktionen zwischen diesen, stellt die exakte Quantifizierung der jeweiligen Einflüsse ein schwieriges Unterfangen dar. Abgesehen vom theoretischen Interesse dieser Fragestellung ist eine möglichst gute Modellierung der Lautdauervariation jedoch auch für die Erzielung einer möglichst hohen prosodischen Qualität von Sprachsynthesesystemen von beträchtlicher Bedeutung. Unter diesem Gesichtspunkt widmet sich das Projekt ''SpeeDurCont'' der Lautdauermodellierung im ''österreichischen Deutsch''. Hierbei werden Verfahren aus dem Gebiet des Maschinellen Lernens angewendet um aus einem Korpus von entsprechend annotierten Sprachdaten Modelle für die Vorhersage von Lautdauern abzuleiten. Trotz der beachtlichen Größe des eigens für dieses Unterfangen aufgebauten Korpus ergeben sich jedoch wegen der Anzahl der möglichen Faktor-Wert-Kombinationen für jedes statistische Auswerungsverfahren Probleme aus dem mangelnden Umfang einzelner Klassen. Darum wird versucht, mit prospektiven Untersuchungen, die teilweise auf kontollierten Teilkorpora basieren, eine möglichst geschickte Vorauswahl der erfolgversprechendsten Faktoren zu erzielen bzw. verschiedene Kodierungsformen für diese Faktoren zu evaluieren. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick über die für das Projekt gewählte Methodik und präsentiert außerdem Ergebnisse der erwähnten prospektiven Voruntersuchungen.
Piro, B.
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Characterization Of Conducting Polymer Film Electrosynthesis By The Means Of Acoustic Sensor (QCM) [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
B. Kanj, F. Teston, B. Piro, M.C. Pham and M. Lethiecq
[A]
Quartz crystal microbalances (QCMs) are largely used in several sectors of activities. More particularly, they are used to characterize the gravimetric effect during the deposit of polymeric film. The impedancemetry method is used to determine the resonance frequency and quality factor of the quartz oscillator. This double determination makes it possible to improve the sensitivity and especially to detect potential viscoelastic disturbances in polymeric film process.
In the first step, a device which operating at a fundamental frequency of 9 MHz is used. Results show that these devices allow to follow and characterize the polymerization process of a conducting polymer film (PEDT). In the second step, devices can be used to, in particular, follow oligonucleotide (ODN) grafting. Gravimetric and viscoelastic effects of the film were investigated and discussed during the ODN integration onto the polymer surface.
Finally, these studies allow us to identify, investigate and to better understand the gravimetric and viscoelastic processes caused by ODN on the film and also will offer the potential advantage of real time solution monitoring of nucleic acids hybridization by QCM.
Pirschel, S.
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Eine neue Schwingbodenkonstruktion zur Trittschalldämmung, entwickelt für ein Postproduction- Studio [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
S. Pirschel and E. Wilk
[A]
Für ein Postproduction-Studio wurde die bauakustische Projektierung durchgeführt. Hierbei ergab sich - in der Bauphase - die Notwendigkeit, eine spezielle Konstruktion zur Trittschalldämmung zu entwickeln. Der Beitrag beschreibt zunächst die bauakustischen Innenausbauten für den Regie- und den dazugehörigen Aufnahmeraum. bei den Innenausbauten handelt es sich um bewährte Konstruktionen, welche bereits in anderen Studios zum Einsatz kamen. Diese wurden unter Berücksichtigung von DIN-Normen und Dolby(r)-Richtlinien untersucht und zum Teil für die spezielle Anwendung optimiert. Es wurde weiterhin eine Schwingbodenkonstruktion zur Trittschalldämmung auf empirischenm Wege entworfen. Diese Schwingbodenkonstruktion kam auf den neu entstandenen Studiodecken zum Einsatz. Da die Trittschallproblematik erst in der Bauphase registriert wurde, unterlag diese Konstruktion diversen baulichen Einschränkunken. Die raumakustischen Maßnahmen, d.h. Auswahl und Anordnung von Absorbern und Diffusoren, wurden ebenfalls unter Berücksichtigung von Dolby(r)-Richtlinien und DIN-Normen entworfen. Die Steuerung von Reflexionen insbesondere im Regieraum wurde berücksichtigt, spielte aber aufgrund der geforderten kurzen Nachhallzeiten nur eine untergeordnete Rolle. Außerdem wurde auf der Basis des berechneten Modenspektrums ein Helmholtzresonator für den Regieraum entworfen.
Piscoya, R.
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Modelling of the Combustion Noise by means of the Equivalent Source Method (ESM) [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
R. Piscoya, M. Ochmann, H. Brick and P. Költzsch
[A]
The present work shows the advances in the development of the Equivalent Sources Method (ESM) to predict the noise produced by aerothermic sources, particularly the noise from a free flame. This method, which has been applied with very good results to the description of noise from vibrating bodies, can be well coupled with a Computational Fluid Dynamics (CFD) technique to describe the noise from combustion processes. A CFD code is used for solving the complicated non-linear equations that govern the processes in the interior and near surroundings of the flame. However, such a CFD method is inappropriate for farfield noise determination. Instead, the ESM can easily be used to calculate the sound radiated into the far field from data of sound pressure or sound velocity on a control surface that contains the source. The original source is replaced with elementary sources (monopole, dipoles, etc.) that produce the same field at the control surface as the flame itself. The surface must contain the zone with turbulence or non-uniform flow in order to obtain reasonable results.
The sound power and radiation patterns from a free diffusion flame are presented. The nearfield turbulent flow was solved using a Large Eddy Simulation (LES) code. The acoustic quantities were calculated by using ten concentric cylinders with increasing radius as control surfaces in order to see how the results depend on the distance between the flame and enclosing surfaces. The agreement of the results with corresponding BEM calculations is very good.
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Hybride LES/Kirchhoff-Methode zur Berechnung des Verbrennungsgeräusches von freien Flammen [DAGA 2005 (München)]
H. Brick, R. Piscoya, M. Ochmann and P. Költzsch
[A]
Ziel der Untersuchungen ist es, eine Berechungskette für die Verbrennungsgeräusche freier Flammen von der Quellsimulation bis hin zur Schallfeldbestimmung im Fernfeld zu entwickeln. Dafür werden numerische Methoden der Strömungs- und Verbrennungssimulation mit der Kirchhoff-Methode gekoppelt. Die nichtlinearen Verbrennungsprozesse werden innerhalb einer räumlich begrenzten Verbrennungszone mit Hilfe von inkompressiblen Large-Eddy-Simulationen (LES) mit dem FLOWSI-Code modelliert, der an TU Darmstadt entwickelt wurde. Die Verbrennungszone wird über eine Kirchhoff-Fläche an das akustische Abstrahlgebiet gekoppelt. Außerhalb dieser Fläche soll das Medium genügend frei von Strömung sein und keine signifikanten Temperaturgradienten aufweisen, so dass die Schallabstrahlung mittels der akustischen Boundary-Element-Methode (BEM) bzw. der Ersatzstrahlermethode (ESM) ermittelt werden kann. Als Kopplungsvariable wurde die Schnelle gewählt. Die LES-Ausgangsdaten, die einem Zeitsignal entsprechen, werden fouriertransformiert an den BEM-Code bzw. ESM-Code übergeben.
In der Präsentation werden Details dieser hybriden Methode diskutiert wie z.B. die Position der Kirchhoff-Fläche, der Einfluss der Signallänge und der stromabwärts gerichteten Strömung, die durch die Kirchhoff-Fläche tritt. Der Vergleich der numerischen Ergebnissen mit Schallleistungsmessungen zeigt eine gute Übereinstimmung von Simulation und Messung im tieferen und mittleren Frequenzbereich. Im Bereich hoher Frequenzen wird die abgestrahlte Schallleistung mit der Simulation bisher noch überschätzt.
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Erweiterung der Quellsimulationstechnik auf Punktquellen mit komplexen Quellorten [DAGA 2006 (Braunschweig)]
M. Ochmann and R. Piscoya
[A]
Die Grundidee der Quellsimulationstechnik für das akustische Abstrahl- oder Streuproblem besteht darin, den schwingenden Körper durch ein System von im Körperinneren liegenden Quellen zu ersetzen. Art, Anzahl und Lage der Quellen sollen hierbei so gewählt werden, dass die Differenz zwischen den auf der Strahleroberfläche vorgegebenen Randbedingungen und den dort von den Quellen simulierten Randdaten, der so genannte Randfehler, minimiert wird. In den meisten Fällen werden als Quellen sphärische Wellenfunktionen wie Monopole, Dipole etc. gewählt. Legt man nun die zugehörigen Koordinaten der Quellorte in das Komplexe, so weisen die so modifizierten Punktquellen eine ausgeprägte Richtcharakteristik auf oder zeigen ein ähnliches Verhalten wie Oberflächenwellen. Ergänzt man daher das von der Quellsimulationstechnik verwendete Quellsystem um derartige komplexifizierte Monopole, so müssten sich beispielsweise stark fokussierte Schallfelder effektiver und stabiler berechnen lassen. An Hand ausgewählter Abstrahlprobleme sollen die Vorteile der um komplexe Quellorte erweiterten Quellsimulationstechnik untersucht und dargestellt werden.
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Berechnung der Schallabstrahlung von Flammen mit Diskretisierungsmethoden [DAGA 2006 (Braunschweig)]
H. Brick, R. Piscoya, M. Ochmann and P. Költzsch
[A]
Innerhalb der DFG-Forschergruppe 'Verbrennungslärm' werden Methoden entwickelt, um die Schallabstrahlung von offenen und geschlossenen Flammen numerisch und experimentell zu bestimmen. Für die numerische Simulation der Schallabstrahlung wurde bisher die Kopplung von einer inkompressiblen Large Eddy Simulation (LES) mit der Boundary Element Method (BEM), der Ersatzstrahlermethode (ESM) sowie den Akustischen Störungsgleichungen (APE, AIA RWTH Aachen) für freibrennende Flammen untersucht. Im Vortrag werden diese Ansätze verglichen und die Ergebnisse bezüglich der abgestrahlten Schallleistung turbulenter Jet-Flammen mit LES/BEM-, LES/ESM- sowie einer LES/APE/ESM-Kopplung präsentiert. Dabei werden die Simulationsergebnisse den gemessenen Schallleistungsspektren gegenübergestellt. Bisher wurden zwei Flammenkonfigurationen mit den vorgestellten Methoden untersucht. Für eine Konfiguration wird eine gute Übereinstimmung von Berechnung und Messung erreicht, bei der zweiten Konfiguration treten starke Abweichungen auf. Die Ursachen für die Abweichungen und mögliche Lösungsstrategien werden diskutiert. Abschließend werden erste Ansätze zur Berechnung der Schallabstrahlung von eingehausten Flammen mit den o. g. gekoppelten Methoden vorgestellt.
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Schallabstrahlung einer kugelsymmetrischen Flamme [DAGA 2007 (Stuttgart)]
R. Piscoya and M. Ochmann
[A]
Akustische Messungen an offenen turbulenten Flammen mit kleinen Machzahlen zeigen, dass das Geräusch reaktiver Strömungen, d.h. von Strömungen mit Verbrennung, hauptsächlich von monopolartigen Quellen erzeugt wird. Daher besteht ein einfaches Model einer Flamme aus einem kugelförmigen Volumen heißer Luft, das eine gewisse akustische Quellverteilung enthält und von kälterer Luft umgeben ist. Wenn die Quellverteilung nur vom Abstand zum Ursprung abhängt, kann das ursprünglich dreidimensionale Problem auf ein eindimensionales Problem reduziert und für spezielle Quellverteilungen analytisch gelöst werden. In der vorliegenden Arbeit werden numerische Verfahren wie die Dual Reciprocity Boundary Element Method entwickelt, um das Volumenintegral der Quellfunktion in geeigneter Weise auszuwerten. Die Genauigkeit der Methode wird durch den Vergleich der analytischen mit der numerischen Lösung überprüft. Ein weiterführendes Ziel dieser Untersuchung ist es, die numerische Methode so zu erweitern, dass sie auch auf Quellverteilungen mit beliebiger Geometrie anwendbar ist.
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Einfluss von Temperaturgradienten auf den von Flammen abgestrahlten Schall [DAGA 2008 (Dresden)]
R. Piscoya and M. Ochmann
[A]
Der Schall im Fernfeld einer turbulenten Flamme kann mittels des Standard- Randelementeverfahrens (BEM) ermittelt werden. Dafür muss der Druck oder die Schnelle auf einer geschlossenen Fläche (Hüllfläche), die die Flamme umschließt, bekannt sein. Darüberhinaus muss das Medium außerhalb dieser Hüllfläche homogen sein. Wenn Temperaturgradienten außerhalb der Hüllfläche vorhanden sind, gilt die homogene Helmholtzgleichung nicht mehr. Stattdessen muss eine inhomogene Helmholtzgleichung gelöst werden. Die entsprechende Integralform enthält ein Volumenintegral, dessen Berechnung großen Rechenaufwand erfordert. Mit Hilfe der ''Dual-Reciprocity-BEM'' (DRBEM) kann das Volumenintegral in eine Summe von Flächenintegralen überführt werden, so dass das Fernfeld wiederum allein aus der Kenntnis der Schallgrößen auf der Hüllfläche bestimmt werden kann. Mit Hilfe der DRBEM wird die Schallausbreitung in einem Volumen heißen Gases untersucht. Die Temperaturverteilung ist hierbei entweder vorgegeben oder wird durch eine vorgeschaltete CFD-Simulation gewonnen. Der Einfluss der Temperaturgradienten auf das Schallfeld wird untersucht, indem charakteristische Größen wie Schallleistung und Richtcharakteristik mit und ohne Temperaturgradient verglichen werden.
Piserchia, P.-F.
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Numerical modelling of infrasound propagation at very long distance [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
P.-F. Piserchia and R. Roche
[A]
Compliance with the Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty (CTBT) in the atmosphere will be monitored by a worldwide network of infrasound stations. The infrasound network will consist of 60 stations equipped with microbarographs in order to measure small changes in the air pressure in the frequency range 0.02 to 4 Hz. They are characterized by a good sensitivity (18 dB below the minimum acoustic noise), and by a large dynamic (80 dB). By the application of array techniques, it is possible to determine the direction of pressure pulses caused by small explosions in the atmosphere, as well as shock waves caused by supersonic aircraft exceeding the sound velocity or meteorites entering the earth's atmosphere. To take into account the nonlinear phenomena at the source and during the propagation, we are developing a numerical approach to solve the Euler nonlinear equation. In a first step, in the linear domain, this method is compared with two other numerical modeling approaches based on the ray tracing technique and the parabolic approach. In our test case, the source is on the ground and generates a 1 Pa pressure pulse centered at the frequency of 0.1 Hz. We considerer an infrasound propagation over a distance of 500 km and an atmosphere height of 200 Km. In a further step, the source level will be increased to study non-linear phenomena.
Pitsch, S.
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Untersuchung der Ursachen von instabilen Pfeifentönen bei Orgeln [DAGA 2000 (Oldenburg)]
J. Angster, S. Pitsch and A. Miklós
[A]
Es kommt oft bei historischen oder auch bei neugebauten Orgeln vor, daß die Musik durch instabile Pfeifentöne gestört wird. Ein Beispiel einer solchen Störung aus der Sicht der Organisten ist: Ein oder mehrere Töne werden lange ausgehalten. Plötzlich kommen andere Stimmen einzeln oder in Akkorden dazu. Beim Einsetzen dieser Töne sinken die ausgehaltenen Töne in ihrer Tonhöhe vorübergehend oder dauerhaft ab. Die Ursachen von solchen und ähnlichen Problemen wurden systematisch im Rahmen von einem durch die Europäische Kommission unterstützten Forschungsprojekt untersucht. Ziel der Untersuchungen ist es in erster Linie, die Ursache von diesen Fehlern herauszufinden. Unter anderem wurden folgende Parameter untersucht: Stabilität des Druckes im Reservoir, Druckschwankungen aufgrund tieffrequenter akustischer Resonanzen des Systems, Druckmodulationen verursacht durch einen plötzlichen Druckabfall in den verschiedenen Bauteilen, d.h. Windkanäle und Kondukten, unterschiedlichen Kröpfen, Bohrungen, Ventilen, usw. Es werden Videoaufnahmen von Laboruntersuchungen gezeigt und Ergebnisse von Messungen an Orgeln vorgeführt.
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Einfluss von Winddruckänderungen auf den Klang von Orgelpfeifen [DAGA 2002 (Bochum)]
J. Angster, S. Pitsch, N. Zagyva and A. Miklós
[A]
Bei Pfeifenorgeln treten oft klangliche Probleme auf, die durch statische oder dynamische Druckänderungen im Windsystem verursacht werden. Diese Probleme wurden systematisch im Rahmen eines durch die Europäische Kommission unterstützten Forschungsprojekts untersucht. Es wird über statische und dynamische Messungen zum Einfluß von Winddruck-änderungen auf den Klang der Lippenorgelpfeifen berichtet.
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Einfluss der Stimmvorrichtung labialer Orgelpfeifen auf den Formantaufbau des stationären Klanges [DAGA 2003 (Aachen)]
S. Pitsch, J. Angster and A. Miklós
[A]
Die Schallabstrahlung labialer Orgelpfeifen unterschiedlicher Stimmvorrichtungen wurde im Rahmen eines durch die Europäische Kommission unterstützten Forschungsprojekts (CRAFT) untersucht. Die Stationärspektren am offenen Ende und am Labium der Pfeifen wurden aufgenommen. Die Experimente wurden an drei Prinzipalpfeifen durchgeführt, die aus der selben Metallplatte mit den selben Dimensionen hergestellt wurden. Das offene Ende der ersten Pfeife war auf Ton geschnitten, die zweite Pfeife war mit einer Stimmrolle, die dritte Pfeife mit einem Stimmfenster (Expression) versehen. Die Labiumbreiten und Aufschnitthöhen waren bei allen Pfeifen gleich dimensioniert. Die an den beiden Öffnungen der selben Pfeife gemessenen Stationärspektren weisen unterschiedliche Formantstrukturen auf. Auch der Formantaufbau des Klanges der unterschiedlichen Pfeifen ist unterschiedlich. Eine Erklärung zum akustischen Verhalten dieser Pfeifen wird hier gegeben.
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The influence of new types of wind systems on the sound of organ pipes [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Pitsch, M. Schaupp, J. Angster and A. Miklós
[A]
By building new organs large pressure oscillations may occur in the wind system. These oscillations have to be reduced so that the played melody won't be disturbed. On the other hand organists express often the wish that the wind should be 'living'. Organ builders are not able to set the wind pressure modulation ('the livingness of the wind') according to the wish of the customer. An innovative, computer controlled pressure regulation system with ''user defined'' pressure response has been developed in the Fraunhofer-Institute of Building Physics. With the help of a software the organist can choose the type of wind according to the style of music he is playing: living wind, normal wind and slow wind. The effect of different types of wind pressure oscillations on the pipe sound has been investigated. This research work was supported by the European Union in the context of a CRAFT project, in which 12 organ builder companies participated from nine countries.
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Einfluss des Winddrucks auf die Lautheit von Lippenorgelpfeifen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
J. Angster, S. Pitsch, K. Hoge and A. Miklós
[A]
Im Rahmen eines EU-Projektes wurden zahlreiche Untersuchungen zum Thema Intonation und Dimensionierung von Orgelpfeifen und zur Klärung des Einflusses von Intonationsschritten auf den Pfeifenklang durchgeführt. Eine sehr wichtige Fragestellung der beteiligten Orgelbaufirmen war es, wie man die Lautheit einer Orgelpfeife beeinflussen kann und welche Rolle der Winddruck dabei spielt. Hierzu wurden im reflexionsarmen Raum des Fraunhofer-Institutes für Bauphysik (IBP) Klangmessungen bei unterschiedlichen Winddrücken vorgenommen und anschließend analysiert. Die Lautheit einer Lippenorgelpfeife wird maßgeblich durch die Anregungsleistung beeinflusst, die sich aus dem Winddruck im Pfeifenfuß, dem Volumenstrom in der Kernspalte und der Verweildauer des oszillierenden Freistrahls im Resonatorkörper zusammensetzt. Durch die Erhöhung des Winddrucks vergrößert sich zwar die Lautheit, gleichzeitig verändert sich aber auch die Klangfarbe der Pfeife, was eigentlich nicht erwünscht ist. Hier wird diskutiert, wie diese klanglichen Änderungen im Stationärspektrum in Abhängigkeit vom Winddruck aussehen und welche Intonationsschritte einem Intonateur letztendlich die Möglichkeit bieten, die Lautheit einer Pfeife innerhalb eines Registers anzupassen, ohne ihren Klangcharakter zu verfälschen.
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Entwurf einer Fuzzy-Logic Regelung für Windsystemauslassventile in Kirchenorgeln [DAGA 2007 (Stuttgart)]
Z. Dubovski, S. Pitsch and A. Miklós
[A]
Der Pfeifenklang in einer Kirchenorgel wird während des Spielens durch Druckschwankungen und -schwingungen negativ beeinflusst. In traditionellen Orgeln werden verschiedene Balgsysteme eingesetzt, um den Druck zu regeln.
Durch das Schwingungsverhalten des Balges und Druckreflexionen im Kanalsystem werden teilweise sehr große Druckschwingungen verursacht. Um diese zu dämpfen und Druckverluste auszugleichen wurde am Fraunhofer Institut für Bauphysik (IBP) ein elektronisch geregeltes Auslassventil entwickelt. Je nach benötigter Luftmenge (Wind) und gewünschtem Solldruck wird die Öffnungsfläche des Ventils verändert.
Der Aktor (z.B. ein Schrittmotor) wird durch einen Regler angesteuert, der mit Hilfe von Fuzzy-Logic arbeitet. Ein Mikrocontroller mit integrierter Fuzzy-Logic Einheit übernimmt dabei die Bearbeitung der Regelalgorithmen. Die Funktionsweise der Regelung wurde mit verschiedenen Windverbräuchen im Labor der musikalischen Akustik an einer Modellorgel getestet und überprüft.
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Einfluss der Lufttemperatur auf die Verstimmung von Orgelpfeifen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
S. Pitsch, K. Sedlbauer and J. Angster
[A]
Bei vielen Kirchenorgeln machen sich im Winter Verstimmungen im Orgelklang bemerkbar. Vor Spielbeginn wird die Kirche in relativ kurzer Zeit aufgeheizt. Zum einen entstehen dadurch innerhalb des Orgelgehäuses verschiedene Temperaturzonen, zum anderen werden die sich in bereits erwärmter Umgebung befindenden Orgelpfeifen mit Luft aus dem noch kalten Windsystem gespeist. Um den Einfluss des Einblasens von kalter Luft in eine Orgelpfeife auf deren Verstimmung zu untersuchen, wurde im Labor des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik eine Modellorgel in einer zweiteiligen Klimakammer aufgebaut. Dabei befanden sich Gebläse und Balg im kalten Teil der Klimakammer, die Windlade stand dagegen im warmen Bereich. Der zeitliche Temperaturverlauf an verschiedenen Punkten im Pfeifenresonator und der Pfeifenklang wurden parallel gemessen und die Änderung der Grundfrequenz der Pfeife ermittelt. Um einen Eindruck der Temperaturzustände im gesamten Windsystem zu bekommen, wurden an mehreren Stellen Temperatursensoren verteilt und ebenfalls der lokale Temperaturverlauf aufgezeichnet. Diese Untersuchungen sind Teil eines Projektes zur Entwicklung von Klimasystemen für eine gleichmäßigere Temperierung der Umgebungsluft in Orgelgehäusen und der Luft innerhalb des Windsystems. Damit sollen klangliche Verstimmungen vermieden und gleichzeitig der Schimmelbildung vorgebeugt werden.
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Klimasysteme zur Lufttemperierung in Kirchenorgeln [DAGA 2008 (Dresden)]
S. Pitsch, M. Jezerkowsky, Z. Dubovski and J. Angster
[A]
Durch das schnelle Aufheizen von Kirchen im Winter oder durch starke Sonneneinstrahlung im Sommer entstehen im Gehäuse zahlreicher Kirchenorgeln sehr ungleichmäßige Temperaturverteilungen, die zu störenden Verstimmungen im Orgelklang führen können. Nach einigen Voruntersuchungen in einer Klimakammer am Fraunhofer IBP zur Verstimmung einzelner Orgelpfeifen wurde ein erstes Klimasystem in der Martinskirche in Oberesslingen getestet. Es besteht aus mehreren kleinen Ventilatoren, die zusammen mit Temperatursensoren an ausgewählten Orten im Orgelgehäuse aufgestellt wurden, und aus einer Regelung zur Ansteuerung der Ventilatoren. Durch die Umverteilung der Luft im Gehäuse sollten zu große Temperaturunterschiede ausgeglichen werden. Ein weiteres temperaturbedingtes Problem tritt bei der Intonation von Orgelpfeifen auf. Dabei läuft das Gebläse sehr lange bei einem kleinen Volumenstrom und heizt die Luft im Windsystem auf, d.h. die Pfeifen werden bei einer zu hohen Temperatur intoniert und gestimmt und klingen nach Abkühlung der Luft verstimmt. Zur Verbesserung dieses Problems wurde ein mobiles Klimasystem entworfen und im Labor des IBP an einer Modellorgel getestet. Dabei entweicht durch eine geregelte Drosselklappe zwischen Gebläse und Balg ein möglichst großer Volumenstrom aus dem Windsystem und verhindert eine zu starke Erwärmung des Gebläsemotors und der Luft im Windsystem.
Pittelkau, A.
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An operationally applicable tool for sound immission evaluation including the atmospheric excess attenuation of sound [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Ziemann, K. Balogh, A. Pittelkau, K. Arnold and A. Raabe
[A]
An important task of the environmental protection is the control and forecast of sound immission near inhabited areas. Here an operationally applicable method to estimate the sound immission outgoing from one sound source and including the atmospheric effects is presented. This method is used to evaluate the actual ''sonic weather'' in comparison to a ''sonic climatology'' lasting over several years. For these purposes a sound propagation model based on the geometric acoustics is applied. This sound-ray model calculates the excess attenuation due to the refraction of sound rays according to a given thermal stratification and wind vector profile in the atmosphere. The needed input data especially for the sound propagation forecast can be provided by atmospheric models with a highly temporal and spatial availability. Measured data, e.g. from radiosonde measurements, are especially qualified for sonic-climatological investigations. To provide such a sonic climatology it is necessary to study the different atmospheric situations separately by the sound-ray model and to average the resulting meteorological sound attenuation maps afterwards.
To evaluate the actual sonic weather in comparison to the averaged sound propagation situation an operationally applicable tool was developed. A data base of atmospheric excess attenuation maps in a range of 15 km around the sound source was calculated with the sound propagation model outgoing from 1551 characteristic atmospheric structures with different temperature and wind profiles. The influence of the refracting atmosphere on the sound immission can be evaluated with the visualization software MetaVIS.
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Simulation und Messung des meteorologischen Einflusses auf die Schallausbreitung [DAGA 2005 (München)]
K. Balogh, A. Ziemann and A. Pittelkau
[A]
Es wird das Schallausbreitungsmodell SMART (Sound propagation model of the atmosphere using ray tracing) vorgestellt, welches auf den Methoden der geometrischen Akustik einschließlich des Einflusses von vertikalen Gradienten meteorologischer Größen auf die Schallausbreitung beruht. In einer vertikal geschichteten Atmosphäre werden die Schallstrahlen zum Boden hin oder von ihm weg gekrümmt. Vom Gesetzgeber anerkannte Berechnungsverfahren behandeln diesen meteorologischen Einfluss jedoch nur in der Form von einfachen Parametern, welche aber nicht alle Zustände in der Atmosphäre genügend beschreiben/erfassen. Lärmverstärkende Situationen, zum Beispiel bei einer mit der Höhe zunehmenden Temperatur im Mitwindbereich, werden im Boden-Meteorologie-Dämpfungsmaß der VDI-Richtlinie 2714 nicht ausreichend betrachtet. Eine Einteilung der meteorologischen Verhältnisse in verschiedene Klassen ermöglicht demgegenüber eine sehr gute Abschätzung des Einflusses von Wind- und Temperaturgradienten auf die Schallausbreitung. Durch den Vergleich der Ergebnisse der Schallausbreitungsmodellierung über einem schallharten und einem vollständig absorbierenden Boden ist eine Abschätzung des maximalen meteorologischen Einflusses auf die Schallausbreitung möglich. Die Ergebnisse für die verschiedenen Profilklassen sind in einer Datenbank gespeichert, auf welche ein plattformunabhängiges Anwendertool Zugriff hat. Aktuelle Wind- und Temperaturdaten können manuell oder automatisch eingefügt werden. Anhand der vertikalen Wind- und Temperaturgradienten wird die Klassenzugehörigeit der aktuellen Situation bestimmt. Dem Anwender wird es ermöglicht, eine Abschätzung des meteorologischen Einflusses auf die Schallausbreitung für aktuelle atmosphärische Bedingungen ohne großen Zeitaufwand vorzunehmen und in die Schallimmissionsprognose einzubeziehen. Zur Validierung der Ergebnisse fand im Herbst 2004 eine Messkampagne statt, wobei die gemessenen mit den modellierten Zusatzdämpfungen der Schallpegel verglichen wurden.
Plagge, R.
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Entwicklung eines verputzten Zelluloseabsorbers [DAGA 2006 (Braunschweig)]
G. Graber, H. Drotleff, J. Egger, P. Häupl, H. Hengsberger, P. Kautsch, W. Lackner, H. Petzold, R. Plagge, R. Schmied and X. Zhou
[A]
Im Rahmen von abgeschlossenen Forschungsprojekten wurde die überwiegend als Einblasdämmstoff verwendete Altpapierzellulosedämmung zu einem tragfähigen, verputzbaren Wandsystem entwickelt, das als thermische Innendämmung ohne Dampfsperre einsetzbar ist. Dabei wurden die positiven Eigenschaften des Materials weiterentwickelt, so dass ein tragfähiger und mittels Spezialputz verputzbarer Dämmkörper zur Verfügung steht.
Der Vortrag berichtet über ein laufendes Projekt, in dem der verputzbare Zellulosedämmkörper zu einem akustischen Absorber weiterentwickelt wird, der vor allem im mitten- und tieffrequenten Bereich wirksam sein soll. Basierend auf dem Prinzip des klassischen Schlitzabsorbers wird auf einer 5 bis 6 cm dicken vor Ort aufgespritzten Zelluloseschicht ein zweischichtiges Putzsystem aufgebracht, das - als Innovation bei Schlitzabsorbern - auch mit einer fugenlosen Oberfläche ausgeführt werden kann. Damit wird dem Bedarf vieler Planer nach 'Unsichtbarkeit' der akustischen Maßnahmen bei gleichzeitiger Bedämpfung tiefer Frequenzen Rechnung getragen. Aufgrund des positiven hygrothermischen Verhaltens kann der verputzte Zelluloseabsorber auch an der Innenseite von Außenwänden eingesetzt werden, wo konventionelle Absorber Probleme mit unzulässiger Wasserdampfkondensation hervorrufen können. Der neuartige Absorber ist auch auf unebenen oder gekrümmten Wänden oder Decken applizierbar. Der Einsatz des verputzten Zelluloseabsorbers zur akustischen Sanierung eines Klassenzimmers wird vorgestellt.
Plank, T.
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Discriminating temporal loudness patterns in the absence of overall level cues [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
T. Plank and W. Ellermeier
[A]
To investigate the capability of the auditory system to
discriminate the temporal 'shape' of short non-stationary sounds,
in a One-Interval-Forced-Choice procedure, samples of white noise
randomly fluctuating in level were presented in two patterns in
random order: one containing a distinct level increment at the
beginning of the stimulus (on the 2nd of ten stimulus components),
the other containing that increment at the end of the stimulus (on
the 9th of ten stimulus components). The subjects' task was to
discriminate between these two kinds of 'loudness profiles',
presented in a 'short condition' (temporal segments of 10 ms
duration) and a 'long condition' (temporal segments of 20 ms
duration). The data of three subjects, who all completed 6400 such
trials, show that the auditory system is able to identify the
shape of these loudness profiles, even in the case of very short
stimulus components of only 10 ms. Applying COSS-analysis [B.G.
Berg, J. Acoust. Soc. Am.,86,1743-1746 (1989)] to the data,
weights were assigned to each stimulus component, yielding a
measure for the strength of the influence that each segment has on
the listener's decision. The stimulus patterns turn out to be
reflected in the shapes of the weighting functions, assigning high
positive weights to the incremented component and low or negative
weights to the non-signal components. The results confirm the
assumption that the auditory system is capable of analyzing
individual stimulus components selectively with high temporal
resolution, when it is required by the task given.
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Zeitliche Gewichtung der Lautheit von graduell eingeblendetem Rauschen [DAGA 2005 (München)]
D. Oberfeld and T. Plank
[A]
Wenn Hörer die Lautheit eines längeren, im Pegel fluktuierenden Geräusches beurteilen, so gewichten sie Reizanfang und -ende stärker als den mittleren Bereich. Nur mit Trial-by-trial Feedback wird die theoretisch optimale Gleichgewichtung aller zeitlichen Segmente gefunden [Pedersen & Ellermeier, CFA/DAGA2004]. In einem 1IFC Paradigma wurde untersucht, wie die Pegelinformationen eines graduell eingeblendeten Schalls (Alltagsbeispiel: sich annäherndes Auto) verarbeitet werden. Der Stimulus war ein aus zehn 100-ms Segmenten bestehendes weißes Rauschen, das ein Fade-In enthielt. In der schnellen Fade-In Bedingung waren die Pegel der ersten drei Segmente 15, 10 und 5 dB niedriger als der Pegel der restlichen Segmente. In der langsamen Fade-In Bedingung stieg der Pegel über die ersten sechs Segmente in 2.5 dB Schritten. Der mittlere Schalldruckpegel betrug in beiden Bedingungen 55 dB SPL. Alle Segmente wurden in jedem Trial unabhängig voneinander mit einer zufälligen Pegelperturbation versehen. Beide Fade-Ins wurden zufällig verschachtelt präsentiert. Aus den binären Lautheitsurteilen (''laut'' oder ''leise'', 1000 Trials pro Bedingung, kein Feedback) wurde mittels einer korrelativen Methode geschätzt, wie stark die einzelnen Segmente zur Diskrimination beigetragen hatten. Die Gewichtung der ,eingeblendeten' Segmente war praktisch Null, während die ersten mit vollem Pegel dargebotenen Segmente hohe Gewichte erhielten. Es gab also einen ''verzögerten Primacyeffekt''. Zusätzlich wurden Intensitäts-JNDs für ein kontinuierliches (300 ms) und ein aus drei 100-ms Segmenten bestehendes Rauschen (Pegel des ersten und zweiten Segments 10 bzw. 5 dB unter Pegel des dritten Segments) gemessen. Entgegen des für einen idealen Beobachter zu erwartenden Ergebnisses war die Differenzschwelle für das ,eingeblendete' Rauschen höher als für das kontinuierliche Rauschen.
Plath, G.
-
The influence of nocturnal aircraft noise on humans – a new comprehensive approach [DAGA 2002 (Bochum)]
M. Basner, H. Buess, N. Luks, H. Maass, L. Mawet, E. Mueller, U. Mueller, C. Piehler, G. Plath, E. Rey, A. Samel, M. Schulze, M. Vejvoda and J. Wenzel
[A]
Aufgrund des stetig steigenden Luftverkehrsaufkommens nimmt die Nachtfluglärm-Problematik einen immer größeren Stellenwert ein. Das DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin untersucht seit 1999 den Einfluss von Nachtfluglärm auf den menschlichen Schlaf, die Leistungsfähigkeit und das Befinden. In vier repräsentativen Laborstudien werden insgesamt 128 Probanden über 13 aufeinanderfolgende Nächte im Schlaflabor untersucht. Neben den physiologischen Messgrößen Polysomnographie (EEG, EOG, EMG), Atmung, EKG, Fingerpulsamplitude und Aktometrie werden computergestützte Leistungstests durchgeführt, mit denen fluglärmbedingte Einflüsse auf die Merkfähigkeit, die Reaktionsgeschwindigkeit und die Hand-Auge-Koordination überprüft werden. Das subjektive Empfinden wird mit standardisierten Fragebögen erfasst. Zusätzliche werden die Stresshormone Adrenalin, Noradrenalin und Kortisol im nächtlichen Sammelurin bestimmt. Die Fluggeräusche wurden mit Klasse-1-Schallpegelmessern in den Schlafräumen von Flughafenanwohnern aufgezeichnet. Die korrekte Wiedergabe im Schlaflabor wird durch das individuelle akustische Einmessen jeder Schlafkabine garantiert. Die Versuchspersonen erhalten nach zwei Gewöhnungsnächten über neun aufeinander folgende Nächte in der Zeit von 23:00 bis 7:00 Uhr zwischen 4 und 128 Fluggeräusche pro Nacht mit Maximalpegeln zwischen 50 und 80 dB(A). Durch die gleichzeitige Ausgabe eines Triggersignals ist erstmals eine ereigniskorrelierte Auswertung mit einer zeitlichen Auflösung von bis zu 5 msec möglich. Die Ergebnisse aus den Laborstudien werden in zwei Feldstudien an 64 Versuchspersonen mit derselben Messtechnik, wie sie im Labor zum Einsatz kommt, validiert. Insgesamt werden über 2200 Probandennächte aufgezeichnet, anhand derer ein belastbarer Kriterienkatalog für die Beurteilung und Bewertung von Nachtfluglärmwirkungen auf den Menschen erstellt werden soll. Zwischenergebnisse der ersten beiden Laborstudien mit 64 Probanden (832 Nächte) liegen bereits vor und werden auszugsweise auf der Tagung präsentiert.
Plogsties, J.
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The importance of head movements for binaural room synthesis - a pilot experiment [DAGA 2000 (Oldenburg)]
P. Minnaar, J. Plogsties, S.K. Olesen, F. Christensen and H. Møller
[A]
A localisation experiment was done in a standard listening room in which a set-up of 19 loudspeakers were placed around a chair. Head movements in the horizontal plane were allowed during sound presentation. The active loudspeaker had to be identified both in real life and when using a real-time binaural synthesis system. The binaural synthesis was done from binaural room impulse responses measured with an artificial head on the chair in the set-up. For every loudspeaker a set of measurements were made by rotating the artificial head in the horizontal plane. Anechoic signals were filtered by the impulse responses and presented over equalised headphones to a listener sitting in the same chair. The listener's head was tracked and the appropriate binaural room impulse response was chosen according to the head position. The early part of the binaural room impulse response was updated in real-time whereas the late part was kept constant for each loudspeaker. In a previous experiment the listener was not allowed to move the head during sound presentation and therefore real life and binaural synthesis with and without head movements could be compared. Localisation in real life and binaural synthesis improves significantly when head movements are allowed, demonstrating the importance of dynamic auditory cues. Furthermore, in dynamic binaural synthesis the number of localisation errors is low even though listeners' own heads (and ears) were not used to implement the synthesis.
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The directional resolution needed when measuring head-related transfer functions [DAGA 2000 (Oldenburg)]
J. Plogsties, P. Minnaar, F. Christensen, S.K. Olesen and H. Møller
[A]
In a binaural synthesis system a limited number of measured Head-Related Transfer Functions (HRTFs) are used. A listening experiment was done to determine the lowest resolution with which HRTF measurements have to be made to ensure that interpolations between them are indistinguishable from measured HRTFs. Therefore interpolations were made from measurements with several different (low) resolutions by linearly interpolating the minimum phase components, after which the measured interaural time differences were reapplied. These HRTFs were then compared to HRTFs measured from the same directions. A pink noise signal was filtered by either measured or interpolated HRTFs and presented to 8 listeners through headphones in a three-alternative forced choice test. For static sound sources the target HRTFs were selected with a regular spacing of 30 degrees in the horizontal, frontal and median planes. Furthermore, dynamic movements through 90 degrees arcs on the three planes were tested. The movements were centred directly in front, behind, left, right, above or below the listener. The results show that the directional resolution needed depends strongly on direction and is significantly lower for dynamic sound sources. It is shown how the results can be predicted from the HRTF measurements by a simple criterion. This criterion was applied to HRTFs measured with 2 degrees resolution on the whole sphere around the head. In this way the resolution needed when measuring HRTFs for use in binaural synthesis was determined.
Plotizin, I.
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Beeinträchtigung des Schallschutzes von Gipskartonständerwänden durch „sekundäre“ Wanddetails und Verarbeitungsqualität [DAGA 2002 (Bochum)]
H. Müllner and I. Plotizin
[A]
Im Zusammenhang mit Gipskartonständerwänden kann in Europa auf eine mehr als fünfzigjährige erfolgreiche Tradition zurückgeblickt werden. In den letzten Jahren ist diese Bauart im Hinblick auf den Schallschutz jedoch etwas in Verruf geraten. Als Ursache für die Einbuße an Schalldämmqualität, im Vergleich mit Messergebnissen, die vor mehr als fast zwei Jahrzehnten erzielt wurden, hat man die im Laufe der Jahre immer geringer werdende Masse der Gipskartonplatten diskutiert. Ergebnisse aus zahlreichen Messungen zeigten eine Streubreite von 8 dB. Ein Zusammenhang zwischen dem Ausmaß der Streuung und der flächenbezogenen Masse der Gipskartonplatten konnte jedoch nur in eingeschränktem Ausmaß festgestellt werden. Im Rahmen breit angelegter Untersuchungen wurden über die bereits bekannten Einflussfaktoren hinaus, zahlreiche andere isoliert, die das Ergebnis von Schallschutzmessungen an Gipskartonständerwänden ungünstig beeinflussen. Neben beispielsweise der Ausführung des Wandanschlusses und eines gewissen ''Alterungseffektes'' der Anschlussdichtung sowie des zu erwartenden Einflusses durch den vertikalen Abstand der Befestigungsschrauben, konnte durch ein besonderes Versuchsdesign ein ''Schraubenpositionseffekt'' herausgefiltert werden, der im Vergleich zu den anderen Effekten den Schallschutz von Gipskartonwänden mit einfachem Metallständerwerk ganz wesentlich beeinflusst. Aufbauend auf diese Erkenntnis wurden Möglichkeiten untersucht, um Lösungen anbieten zu können, die eine Vermeidung oder wenigstens eine Verringerung des Schraubenpositionseffektes mit sich bringen. Mit der Verringerung des Schraubenpositionseffektes lässt sich die oben erwähnte Streubreite der Messergebnisse deutlich einengen. Die Repräsentativität, der im Labor ermittelten Schallschutzkennwerte, kann daher wesentlich erhöht werden.
Plücker, R.
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Evaluation von Quittungsgeräuschen für die numerische Dateneingabe per Tastatur [DAGA 2000 (Oldenburg)]
T. Hempel and R. Plücker
[A]
Geräusche, die der Rückmeldung von Benutzerhandlungen dienen, lassen sich generell als Quittungsgeräusche bezeichnen. Quittungsgeräusche unterstützen heute in zunehmendem Maße die taktile/visuelle Rückkopplung bei der Benutzung von Geräten (Geldautomat, Lebensmittelwaage usw.). Nicht alle Quittungsgeräusche erweisen sich jedoch für verschiedene Anwendungen als gleich gut geeignet. Am Beispiel von Folientastaturen für die numerische Dateneingabe soll die Akzeptanz verschiedener Quittungsgeräusche untersucht werden.
Plüss, P.
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Der neue Strassenlärmkataster des Kantons Basel-Stadt [DAGA 2000 (Oldenburg)]
P. Plüss
[A]
Durch den Einsatz des Software Pakets CADNA_A war es möglich die dreidimensionalen Daten der amtlichen Vermessung mit dem Gesamtverkehrsmodell der Region Basel zu verknüpfen. Es entstand auf diese Weise ein akustisches Gesamtmodell, welches die gleichzeitige Berechnung der Belastung an einer beliebigen Anzahl von Empfangspunkten erlaubt. Die berechneten Werten wurden für die Erstellung des Strassenlärmkataster eingesetzt. Aus der weiteren Auswertung der Belastungswerte wurden Erkenntnisse über die Abhängigkeit zwischen der Strassenkategorie und der Belastungshöhe sowie über die Entwicklung der Tag-/Nacht Unterschiede gewonnen. Das Modell wird von der Fachstelle weitergeführt und wird in sämtlichen Beurteilungen welche den Aspekt des Strassenverkehrslärm enthalten eingesetzt.
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Modell zur Schätzung der Kosten von Schallschutzfensterprogrammen [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
P. Plüss and P. Mohler
[A]
Traffic noise levels excedes at 30176f all housings along the main roads, the noise exposure limits. Using the digital noise exposure register and the known costs of earlier improvement programmes, the oncoming costs for the improvement of all housings can be estimated with high confidence.
Plundrich, J.
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Testaufgaben zur Qualitätssicherung von Schalltechnik-Software [DAGA 2007 (Stuttgart)]
M. Liepert, T. Maly, U. Möhler and J. Plundrich
[A]
Im Auftrag des Umweltbundesamtes wurden Testaufgaben für Schalltechnik-Software entwickelt. Die Aufgaben prüfen sowohl die richtlinienkonforme Umsetzung der Berechnungsvorschriften, als auch die Kompatibilität der Software-Produkte untereinander mittels QSI-Datenformat nach DIN 45687. Es wurden zwei verschiedene Typen von Testaufgaben entwickelt.
Für die Berechnungsvorschriften RLS-90 und DIN ISO 9613-2 wurden Testaufgaben geringer Komplexität entwickelt. Diese bilden in der Praxis häufig anzutreffende Situationen ab, die dem Anwender Schwierigkeiten bei der regelkonformen Umsetzung in Software-Produkten bereiten. Die Testaufgaben wurden in Tabellenkalkulationsprogrammen umgesetzt und ein Ergebnisbereich ermittelt, der die im Rahmen der regelkonformen Berechnung möglichen Schwankungen angibt.
Der zweite Typ ist eine Testaufgabe hoher Komplexität, in der die Ausbreitungsrechnung mehrerer und unterschiedlicher Schallquellen in einer komplexen Umgebung (Bebauung, Dämme, Schallschutzwände usw.) geprüft wird. Die Komplexität der Testaufgabe lässt eine ''händische'' Überprüfung der Ergebnisse nicht zu. Es werden daher die Ergebnisbereiche, die mit den in Deutschland gängigen Software-Produkten ermittelt wurden, dargestellt.
Die bei der Umsetzung der Testaufgaben aufgetretenen Schwierigkeiten und Interpretationsspielräume werden diskutiert. Zudem wird über die Erfahrungen beim Datenaustausch im QSI-Datenformat berichtet.
Pluta, A.
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Dynamik wechselwirkender Blasen bei akustischer Kavitation [DAGA 2008 (Dresden)]
A. Pluta, U. Parlitz, R. Mettin and W. Lauterborn
[A]
Ein Modell zur Beschreibung der Blasendynamik bei der akustischen Kavitation muss sowohl die Kopplung zwischen dem Schwingungs-und Translationsverhalten (z.B. primäre Bjerkneskraft) der einzelnen Blasen als auch die Wechselwirkungen untereinander (sekundäre Bjerkneskraft, Schallabstrahlung) berücksichtigen.
In numerischen Simulationen werden die Einflüsse der verschiedenen Wechselwirkungen auf die Dynamik eines Mehrblasensystems und die dadurch auftretenden Bewegungsmuster untersucht. Zunächst wird die radiale Pulsationsdynamik akustisch angeregter, sphärischer Gasblasen in einem viskosen, schwach kompressiblen Fluid mit Hilfe linearisierter Keller-Miksis-Gleichungen über ein gekoppeltes System von gedämpften getriebenen harmonischen Oszillatoren beschrieben. Anschließend wird die Auswirkung einer zeitverzögerten Kopplung sowie nichtlineare Schwingungen untersucht.
Pluymers, B.
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On the use of the wave based method for the dynamic analysis of flat plate assemblies [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
C. Vanmaele, B. Pluymers, W. Desmet, D. Vandepitte and P. Sas
[A]
In recent years, the vibro-acoustic behaviour of a product has become a design criterion of growing importance. This behaviour is mainly determined by the steady-state dynamic deformations in the mechanical structure of the product. Commonly, the finite element method is used to predict the dynamic behaviour of structures. This method expands the dynamic field variables, within each element, in terms of local, non-exact shape functions. As a result, the size of the model becomes prohibitively large for increasing frequencies, thereby leading to a practical frequency limit. The newly developed wave based prediction technique, based on the indirect Trefftz method, expands the field variables in terms of global wave function expansions, which exactly satisfy the governing dynamic equations. The wave based method shows to be computationally more efficient, and will consequently be applicable also for higher frequencies. Although the structural-dynamic calculations are computationally the most demanding part in a vibro-acoustic problem, until now the research focused mostly on acoustic systems.
Current research extends the applicability of the wave base method towards three-dimensional structural-dynamic applications. This paper discusses the development of the wave based method for analysing the behaviour of an assembly of flat plates, coupled at arbitrary angles. Numerical validations confirm that the wave based method achieves a high accuracy with substantially smaller models in comparison with the finite element method.
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Application of a Novel Wave Based Prediction Technique for Acoustic Cavity Analysis [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
B. Pluymers, C. Vanmaele, R. Masti, W. Desmet, D. Vandepitte, P. Sas and E. Brechlin
[A]
Vehicle interior acoustics has become an important design criterion. Both legal restrictions and the growing demand for comfort, force car manufacturers to optimize the vibro-acoustic behavior of their products. The tendency to minimize the number of physical prototypes and to reduce the overall development cost and time, as well as the high performance of modern computer resources, clear the path for numerical prediction techniques to drive the noise, vibration and harshness optimization.
The most commonly used numerical prediction techniques for vibro-acoustics are element based methods, such as the finite element method and the boundary element method, and the statistical energy analysis method. However, element based methods are only applicable in the lower frequency range and the statistical energy analysis method in the higher frequency range, leaving a frequency band, which is called the mid-frequency gap, for which no effective prediction technique is available at this moment.
The wave based prediction technique is one of the techniques that exhibit potential to narrow this frequency gap. Like the element based methods, the wave based prediction technique is a deterministic technique, which is however computationally more efficient and thus suited for the mid-frequency range.
This paper discusses the application of the wave based prediction technique for the three-dimensional acoustic analysis of a car-like cavity. A comparison with corresponding finite element discretizations as well as an experimental validation are presented with special focus on the convergence rate and computational efforts involved with the novel technique.
Podlaszewski, N.
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Die Sechs-Mikrofonanordnung als Ersatz für die Kunstkopf Aufnahmetechnik [DAGA 2000 (Oldenburg)]
N. Podlaszewski and V. Mellert
[A]
A six-microphone arrangement as substitute for dummy-head recording technique. An approximation of the directional characteristics of a dummy-head in the horizontal plane with a simple microphone array is presented. A new method was used in the calculations of the microphone-array parameters to estimate the similarity of the transfer functions of the microphone array with the dummy-head HRTFs. This method takes into account psychoacoustically determined frequency-weights for group-transmission time, phase and magnitude. Results of practical sound localization tests in the horizontal plane with six-microphone array are reported. Also described is an application of this technique to calculate the parameters and filter-functions for microphone arrays to approximate experimentally measured individual HRTFs.
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Lokalisationsversuche für virtuelle Realität mit einer 6-Mikrofonanordnung [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
N. Podlaszewski and V. Mellert
[A]
Für mehrere männliche und weibliche Versuchspersonen (VPn) wurden die komplexen HRTF's (mit Phase relativ zum Freifeld) in der Horizontalebene vermessen. Die Messung wurde in 10 Schritten durchgeführt. Die individuellen HRTF's wurden dann als Zielfunktionen benutzt um die Filterfunktionen einer für die Versuchsperson optimierten Mikrofonanordnung zu berechnen, die aus 6 Mikrofonen besteht und die Richtcharakteristik des Kopfes nähern soll. Mit dieser Mikrofonanordnung wurde rosa Rauschen für alle Schalleinfallswinkel in Horizontalebene aufgenommen und den VPn zur Lokalisation über Kopfhörer vorgespielt. Als Bezugssignal wird rosa Rauschen genommen , das mit den individuellen HRTF's gefaltet wurde. So hat jede Versuchsperson eine auf den eigenen HRTF's basierende Lokalisationsmessung durchgeführt. Für die virtuelle Lokalisation wurde ein neues adaptives Meßverfahren verwendet.
Pöhl, B.
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Schallabstrahlung von Ultraschall-Skalpellen in Luft [DAGA 2002 (Bochum)]
M. Borys, T. Fedtke, U. Richter and B. Pöhl
[A]
Ultraschall-Skalpelle, auch Ultraschall-Dissektoren genannt, werden in der offenen und endoskopischen Chirurgie in unterschiedlichen Bauarten sowohl zum Schneiden von Gewebe mit geringem Blutverlust als auch zur Koagulation eingesetzt. Hierbei wird das Operationsinstrument, meist verschieden geformte Klingen, zu longitudinalen Schwingungen mit Amplituden von bis zu 50 m und Frequenzen im Bereich des Ultraschalls (55,5 kHz) angeregt. Über die Luftschallabstrahlung dieser Instrumente ist bislang jedoch wenig bekannt. In diesem Beitrag werden Ergebnisse experimenteller Untersuchungen zur Bestimmung der von Ultraschall-Dissektoren in Luft abgegebenen Schalldruckpegel vorgestellt. Da während einer Operation sowohl der Patient als auch der Chirurg dem in Luft abgestrahlten Ultraschall ausgesetzt sind, wurden Messungen der Schalldruckpegel in unterschiedlichen Entfernungen zwischen der Schallquelle und dem Empfänger durchgeführt und die Richtcharakteristik bestimmt. Um die Belastung des menschlichen Ohres einschätzen zu können, erfolgten zusätzlich Messungen der Schalldruckpegel im Gehöreingang eines Kunstkopfes für verschiedene Positionen der Ultraschall-Dissektoren zum Kopf. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden zur Diskussion gestellt.
Pörschmann, C.
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Einfluss der Eigenwahrnehmung der Stimme auf die Präsenz in auditiven virtuellen Umgebungen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
C. Pörschmann
[A]
Schon beim Erlernen des Sprechens spielt die Eigenwahrnehmung der Stimme eine große Rolle. Sie ermöglicht, die Stimme während des Sprechens zu kontrollieren und ihren Pegel den Umgebungsbedingungen anzupassen und vereinfacht damit die Sprachkommunikation in akustisch ''schwierigen'' Situationen und Umgebungen. Ausgehend von einem Überblick über die Modellbildung der unterschiedlichen Komponenten, die zur Wahrnehmung der eigenen Stimme beitragen, wird die Implementierung eines Moduls zur plausiblen Darbietung der eigenen Stimme für eine interaktive virtuelle Umgebung beschrieben. Die eigene Stimme wird adäquat berücksichtigt, wodurch der Benutzer diese als natürlich und der simulierten Umgebung angepasst wahrnimmt. Mit Hilfe dieses Systems können dann Auswirkungen der eigenen Stimme auf die Wahrnehmung in einer virtuellen Umgebung untersucht werden. Weiterhin werden die Ergebnisse eines Konversationsversuches beschrieben, bei dem sich jeweils zwei Gesprächspartner in verschiedenen realen Umgebungen befanden und mit Hilfe des Simulationssystems in einen gemeinsamen virtuellen Raum versetzt wurden. Das Schallfeld wurde in Abhängigkeit von der Position und der Orientierung der Personen im Raum in Realzeit berechnet und den Teilnehmern über Kopfhörer dargeboten. Dabei bewerteten die Versuchspersonen die Natürlichkeit der eigenen Stimme und die Präsenz in unterschiedlichen Gesprächssituationen, wobei die Modellparameter für die Darbietung der eigenen Stimme variiert wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass die adäquate Darbietung zum einen zu einer natürlichen Wahrnehmung führt, und dass sie weiterhin die empfundene Präsenz in der virtuellen Umgebung erhöht. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen liefern einen Beitrag zum Verständnis der Bedeutung der Eigenwahrnehmung, wie sie z.B. in der Telekommunikationstechnik besonders für die Entwicklung von immersiven Telekonferenzsystemen relevant ist.
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Eine Datenbank für deutsche Sprache mit Lombard-Effekt [DAGA 2000 (Oldenburg)]
S. Köster, C. Pörschmann and J. Walter
[A]
In Zukunft werden Synthesesysteme zunehmend in Dialogsystemen genutzt. Hierbei kann es durchaus vorkommen, daß die Synthese in einer lärmerfüllten Umgebung gehört werden muß. In dem vom BMBF geförderten Forschungsprojekt Verbmobil ist dies z.B. der Fall. Hier soll die Synthese so angepaßt werden, daß ihre Qualität für den Zuhörer bei gestörter Kommunikations-Situation nur in dem Maße zurückgeht, wie es auch bei einem natürlichen Sprecher der Fall wäre. Der Mensch verfällt in einer solchen Situation unbewußt in eine andere Sprechweise, er spricht mit Lombard-Effekt. Zur Analyse dieser Sprechweise war das Ziel, eine Sprachdatenbank mit Lombard-Sprache zu erzeugen. Für die Analyse ist es wichtig, die zur Herbeiführung des Effekts notwendigen Umgebungsgeräusche bei der Aufnahme möglichst auszublenden. Aus diesem Grund werden die Störgeräusche dem Sprecher über Kopfhörer dargeboten. Hierbei stellt sich die Frage, wie stark der Einfluß des Kopfhörers auf die Sprechweise des Datenbank-Sprechers ist. Wird der Lombard-Effekt durch das Tragen des Kopfhörers verfälscht, und wenn ja, in welcher Weise? Um diese Frage zu beantworten, wurden Sprachaufnahmen mit und ohne Simulation der Eigenwahrnehmung des Sprechers erstellt. Die Eigenwahrnehmung wird durch das Tragen des Kopfhörers empfindlich gestört. Mit der Simulation versucht man, diesen Einfluß des Kopfhörers zu dämpfen. Die Sprachdaten wurden mit Blick auf sprachbeschreibende Parameter wie Formantfrequenzen, Spectral Tilt, Energie in Frequenzgruppen, Grundfrequenz und Lautlänge, u.v.m. untersucht und die beiden verschiedenen Aufnahmearten bei der statistischen Analyse gegenübergestellt. Die Unterschiede werden in dieser Arbeit aufgezeigt.
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3-D Audio in mobilen Kommunikationsendgeräten [DAGA 2002 (Bochum)]
C. Pörschmann
[A]
Mobile Kommunikationsendgeräte wandeln sich immer mehr von reinen Kommunikationsmitteln zu mobilen Multimediaplattformen für unterschiedliche Anwendungen. Derzeit existieren bereits verschiedene Mobiltelefone, die zur Wiedergabe von Musik über Kopfhörer mit einem MP3-Player ausgestattet sind. Das Herunterladen und Abspielen von Audio- und Videodateien über das Mobiltelefon wird als eine wichtige Anwendung für die kommenden Generationen von UMTS-Telefonen betrachtet. Um die Darbietungsqualität der von einem mobilen Kommunikationsendgerät wiedergegebenen Audiosignale zu steigern, kann die beidohrige Wiedergabe von Audiosignalen über Kopfhörer z.B. dazu eingesetzt werden, den Benutzer in eine auditive virtuelle Umgebung zu versetzen. Dazu sollte eine Außerkopflokalisation der Schallquellen sowie eine adäquate Berücksichtigung von Reflexionen und Nachhall gewährleistet werden. Dadurch kann nicht nur die Qualität der Musikdarbietung über Kopfhörer verbessert werden, sondern es lassen sich auch andere Anwendungen verbessern, wie etwa Telekonferenzsysteme, bei denen dem Benutzer der Eindruck vermittelt wird, dass er sich mit seinen Gesprächspartnern in einem Konferenzraum befindet. Es kann in Abhängigkeit von den verfügbaren Signalverarbeitungsressourcen auf unterschiedlich aufwendige Lösungen zur Erzeugung der auditiven virtuellen Umgebung zurückgegriffen werden. Dabei stellt sich die Frage, inwieweit die Verarbeitung der Audiosignale in Echtzeit ausgeführt werden muss, ob sie komplett in dem mobilen Kommunikationsendgerät erfolgen muss und ob auf zusätzliche Sensorik (z.B. Kopforientierungsmessung) zurückgegriffen werden kann. Im Rahmen des Vortrages werden mögliche Technologien zur Erzeugung von 3-D Audio vorgestellt, die zum Einsatz in zukünftigen Generationen mobiler Kommunikationsendgeräte geeignet sind. Weiterhin wird darauf eingegangen, welche neuen Applikationen mit Hilfe eines solchen Systems ermöglicht werden und auf welche Weise sie realisiert werden können.
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Psychoakustische Experimente zur Untersuchung der Wahrnehmung Doppler-behafteter Signale [DAGA 2007 (Stuttgart)]
C. Störig and C. Pörschmann
[A]
Die Entfernungswahrnehmung ortsfester Schallquellen wird für mittlere und große Entfernungen maßgeblich von der Hörerfahrung dominiert. Hierbei werden die Lautheit der wahrgenommenen Schallquelle und Einflüsse der Dissipation ausgewertet. Für bewegte Schallquellen können darüber hinaus zeitliche Änderungen der Lautheit, zeitliche Änderungen der Hörereignisrichtung, sowie Einflüsse des Dopplereffekts Auswirkungen auf die Entfernungswahrnehmung haben.
Die im Rahmen einer Diplomarbeit durchgeführten psychoakustischen Experimente befassen sich mit der Entfernungswahrnehmung und damit verbunden mit der Wahrnehmung der Geschwindigkeit einer linear bewegten Schallquelle. Ziel der Untersuchungen ist es, den Einfluss der Bewegung von Schallquellen auf die Entfernungswahrnehmung genauer zu untersuchen und zu beschreiben.
Als Grundlage für die Experimente dienen Geräusche eines frontal am Hörer vorbeifahrenden Pkws, die mit einem Kunstkopfmikrofon und einem Kugelmikrofon, bei vier unterschiedlichen Geschwindigkeiten und in fünf verschiedenen Entfernungen zur Straße aufgezeichnet wurden. Auf diese Weise wird eine Trennung der monauralen Parameter (Amplitudenhüllkurve, Dopplereffekt) von den binauralen Parametern (ITD, ILD) zur Untersuchung der Geschwindigkeitswahrnehmung ermöglicht.
Die folgenden Fragestellungen sollen mit Hilfe der psychoakustischen Experimente untersucht werden:
Wie hängt die Entfernungswahrnehmung im Moment der Vorbeifahrt von der Lautheit, der Geschwindigkeit der Lautheitsänderung, der zeitlichen Änderung der Hörereignisrichtung und dem Einfluss des Dopplereffekts ab?
Welche Wirkung haben die zeitliche Änderung der Hörereignisrichtung und der Lautheit, sowie der Dopplereffekt auf die Wahrnehmung der zurückgelegten Wegstrecke des Fahrzeugs?
Wie unterscheidet sich die absolute Beurteilung der Geschwindigkeit unter Darbietung diotischer und dichotischer Stimuli?
Im Rahmen des Vortrags werden die Ergebnisse der oben aufgeführten Experimente diskutiert.
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Messtechnische Analyse der richtungsabhängigen Eigenschaften eines Raumes [DAGA 2007 (Stuttgart)]
C. Pörschmann
[A]
Es wird ein Verfahren zur messtechnischen Erfassung der akustischen Eigenschaften von Räumen vorgestellt. Mit Hilfe eines drehbaren linienförmigen Mikrophonarrays ist es möglich, das Schallfeld eines Raumes mit einer geringen Anzahl von Mikrophonen durch eine sequentielle Abtastung einzelner Drehwinkel zu erfassen. Für jedes Mikrophon und jede Winkelposition des Arrays wird die Raumimpulsantwort ermittelt. Durch die sequentielle Abtastung der einzelnen Winkelpositionen ergibt sich zwar eine längere Messdauer, allerdings ist dadurch eine sehr hohe Anzahl von Messpunkten möglich. Das Messergebnis wird durch eine sequentielle Abtastung nicht beeinflusst, solange der Raum während der Messung nicht verändert wird, die Raumimpulsantworten also zeitinvariant sind. Neben dem geringen Aufwand durch eine geringere Anzahl an Mikrophonen hat das Messverfahren den Vorteil, dass eine Kalibrierung der Mikrophonfrequenzgänge nur für vergleichsweise wenige Mikrophone erforderlich ist.
Aus der Überlagerung der einzelnen Impulsantworten für die jeweiligen Mikrophonpositionen kann das Schallfeld nach den Verfahren der Wellenfeldanalyse oder mit Hilfe von Beamforming in dem gesamten Raum berechnet werden. Durch eine geeignete Analyse können sowohl die Positionen der Direktschallquellen als auch die Positionen der Spiegelschallquellen in dem berechneten Schallfeld ermittelt werden.
Pilotuntersuchungen, die an der Fachhochschule Köln durchgeführt wurden, zeigen die prinzipielle Einsetzbarkeit dieser Methode. Rückwürfe des Schalls können bezogen auf ihren Eintreffzeitpunkt und ihre Eintreffrichtung mit Erfolg versprechender Genauigkeit bestimmt werden. Eine quantitative Auswertung und eine Optimierung des Verfahrens sind Teil von Folgeuntersuchungen im Rahmen eines geplanten Projektes.
Grundsätzlich ermöglicht das Verfahren eine Unterstützung bei der raumakustischen Auslegung von Räumen und kann als Ergänzung zu ''klassischen'' Raumsimulationsverfahren eingesetzt werden.
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Ermittlung der Spiegelschallquellenpositionen aus den messtechnisch bestimmten Eigenschaften eines Raumes [DAGA 2008 (Dresden)]
C. Pörschmann
[A]
Mit Hilfe eines drehbaren linienförmigen Mikrophonarrays ist es möglich, das Schallfeld eines Raumes mit einer geringen Anzahl von Mikrophonen durch eine sequentielle Abtastung einzelner Drehwinkel zu erfassen. Aus der für jedes Mikrophon und jede Winkelposition des Arrays ermittelten Raumimpulsantwort werden mit Hilfe der Verfahren des Beamforming die einzelnen Impulsantworten geeignet überlagert und daraus der richtungsabhängige Schalleinfall auf das Mikrophonarray berechnet.
Im Rahmen eines Forschungsprojektes wird dieses auf eine messtechnische Erfassung der akustischen Eigenschaften eines Raumes ausgelegte System dazu eingesetzt, die Rückwürfe des Schalls von den Wänden zu identifizieren und zu klassifizieren.
Aus den sich ergebenden Maxima der richtungsabhängigen Raumimpulsantwort können sowohl die Positionen der Direktschallquellen als auch die Amplitude der Rückwürfe in dem berechneten Schallfeld ermittelt werden. Es werden die Ergebnisse von realen Messungen vorgestellt und diese mit Ergebnissen einer zugehörigen Raumsimulation verglichen. Es wird gezeigt, in welchen Bereichen gute Übereinstimmungen zwischen dem messtechnisch erfassten Schallfeld und den Ergebnissen der Simulation bestehen.
Ziel dieses messtechnischen Ansatzes ist es, Rückwürfe des Schalls bezogen auf ihren Eintreffzeitpunkt und ihre Eintreffrichtung zu bestimmen und einige der Ungenauigkeiten simulativer Ansätze der Raumsimulation zu überwinden. Eine quantitative Auswertung und eine Optimierung des Verfahrens sind Teil von Folgeuntersuchungen im Rahmen des Projektes.
Pötter, M.
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Investigations into the Prediction of Construction Noise [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Pötter and U. Trautmann
[A]
Residents are often exposed to a considerable noise impact from inner-city building sites. To shorten construction times, reduce construction costs and perform technologically indispensable works, there is always an interest in performing building work even during resting hours. Construction-noise prediction provides the basis for a special permit to be granted by the competent authority. New investigations are presented, which allow to improve the agreement between predicted and measured rating levels by considering in detail the different times of use of the individual machines.
Pohl, A.
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Anwendungen von drahtlos abfragbaren akustischen Oberflächenwellensensoren und Identifikationsmarken [DAGA 2003 (Aachen)]
F. Seifert, A. Pohl, L. Reindl and R. Steindl
[A]
Aufbauend auf den Beitrag von Reindl und Weigel wird über realisierte OFW Sensor- und Identifikationssysteme berichtet. Unter anderem wurden damit die Temperatur der Bremsscheiben von Eisenbahnwaggons, der Abnutzungsgrad der Kolbenringe großer Erdgas-Kompressionspumpen und der Fülldruck in Fahrzeugreifen sowie deren Haftfähigkeit auf trockenen, nassen und schneebedeckten Straßenoberflächen untersucht. Dazu wurden spezielle Signalverarbeitungsverfahren zur drahtlosen Abfrage und Auslese der akustischen Transpondersensoren entwickelt, die als Identifikationsmarken in Form einer OFW Verzögerungsleitung mit Antenne und mehreren versetzten, akustisch reflektierenden Wandlern (IDT) aufgebaut sind. Zur genauen Messung der akustischen Laufzeit zwischen den IDT, welche die Meßgröße enthält, wird die Phase des Hochfrequenzträgers in den IDT Echos ausgewertet. Als Phasenbezugsgröße dient ein Signal, dessen Frequenz mit einem OFW Quarzresonator stabilisiert ist. Es konnte damit eine zeitliche Auflösung von 30 ps erzielt werden. Meßgrößen, die eine Änderung der Temperatur oder Form des OFW-Elementes zur Folge haben, sind einfach durch die Laufzeitänderung zwischen den Reflektoren oder auch des Ausschwingverhaltens eines OFW Resonators erfassbar. Weitere Messgrößen wurden durch elektrische Sensoren zugänglich gemacht, die an die Kontakte eines der reflektierenden IDT angeschlossen sind und die mit ihrer elektrischen Impedanz dessen akustische Reflexion beeinflussen. So können beispielsweise (a) die Abnutzung eines Kolbenringes über die Veränderung einer damit aufgebauten Kapazität, (b) ein Magnetfeld durch einen Sensordraht dessen elektrischer Widerstand von diesem abhängt und (c) mechanischer Druck durch ein Piezoelement, dessen Ausgangsspannung die Kapazität einer an den IDT angeschlossenen Varaktordiode bestimmt, gemessen werden. Sowohl bei OFW-Ident- als auch bei Sensorsystemen sind korrelative Auswerteverfahren zur Verbesserung des Signal-/Rauschverhältnisses bzw. zur Hervorhebung eines bestimmten, durch die aktiven Reflektoren gegebenen Codemusters aus einer Gruppe anderer vorteilhaft. Allerdings bleibt die Erkennung einer ID Marke aus einer Gruppe schwierig, da das Transpondersignal i.a. mit der 4. Potenz der Entfernung (r-4) abnimmt, also ein großes Nah-/Fernverhältnis vorliegt. Eine Verbesserung auf r-2 und die Erweiterung des Einsatzbereiches auf 300 Meter bringt hier ein Übergang auf energieautarke OFW-Sensoren. In solchen Sensoren erzeugt beispielsweise ein von einem Piezogeber ausgelöster Funke den Antwortimpuls am Eingang der OFW ID Laufzeitleitung, Empfang und Auswertung erfolgen mit ähnlichen Verfahren, wie sie für die fernabfragbaren Sensoren entwickelt wurden.
Pohlenz, R.
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Bauordnungsrechtlich vorgeschriebener vs. erwarteten Schallschutz - zu recht enttäuscht? [DAGA 2003 (Aachen)]
R. Pohlenz
[A]
Im Zusammenhang mit Bauprozessen werden regelmäßig auch
Schallschutzmängel bekannt. Die Klagen betreffen Luft- und
Trittschallschutzmängel von Wände und Decken, vielfach auch
solche von leichten Treppen in Einfamilienreihenhäusern und -
nicht weniger häufiger - Schallschutzmängel der
Wasserinstallation. Die Motive für solche Klagen sind vielfältig:
Sie reichen von der Wahrnehmung objektiv vorhandener, teilweise
gravierender Schallstörungen über die Enttäuschung über nicht
erfüllte Erwartungen bis hin zu dem - nicht in allen Fällen -
nachvollziehbaren Wünsche nach Schadenersatz. Immer wieder ist
das bekannte Phänomen zu beobachten, dass Störgeräusche trotz
Einhaltung der Anforderungen der DIN 4109 als unzumutbar gerügt
werden. Gründe dafür sind unter anderem - die in einigen Fällen
mit den Norm-Anforderungen verbundene unterdurchschnittliche
Schallschutzqualität (z.B. bei Einfamilienreihenhaustrennwänden)
- die trotz Einhaltung eines ausreichenden bewerteten
Einzahlwertes geringe Schalldämmung im mittleren bauakustischen
Messbereich (z.B. beim Durchhören von Telefonbeantwortern) - ein
im Einzelfall gegebenes hohes Störpotenzial (z.B. Benachbarung
von Bädern und WCs zu Schlafräumen fremder Wohnungen) - die
Besonderheit der Störgeräusche (z.B. ungewolltes Mithören von
''Intim-Geräuschen'' in Schlafräumen) - dies alles u.U.
verschärft durch eine geringe Überdeckung durch (gar nicht mal so
außergewöhnlich) geringe Fremdgeräuschpegel durch Außenlärm In
allen Fällen ist festzustellen, dass der Grad der Betroffenheit
über diese Schallschutzmängel (hier gleichzusetzen mit subjektiv
empfundener Störwirkung) bei Erwerbern von Eigentumswohnungen und
Bauherrn von Einfamilienreihenhäusern besonders hoch ist. Immer
wieder geht es dabei auch um die Frage, ob Bauherrn von
Einfamilienhäusern Anspruch auch Schutz vor Schallübertragungen
haben, den ihre eigenen Familienmitglieder erzeugt haben.
Poignand, G.
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Modeling the Transient Behaviour of a Thermoacoustic Refrigerator [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
G. Poignand, P. Lotton, M. Mironov, M. Bruneau, V. Gusev and P. Blanc-Benon
[A]
Nowadays, the expression of the temperature difference across the stack of a thermoacoustic refrigerator can easily be obtained in steady states, but models for analysing the transient process are still in progress. More precisely, previous models used to describe the behaviour of thermoacoustic devices usually assume several approximations preventing us from describing the transient behaviour of the temperature field. Particularly, heating due to viscous effects at the interfaces between the walls and the fluid in the thermoacoustic stack and thermal losses are usually neglected. Therefore, the parameters which govern the transient response, its shape and its characteristic stabilisation time are not fully identified.
Thus, the aim of the present work is to investigate more deeply, analytically, the transient behaviour of the thermoacoustic refrigerator, using a revisited description for the temperature variations in the stack due to thermoacoustic process, by introducing new features as heat losses through the thermoacoustic system and viscous heating in the boundary layers near the walls.
The phenomena has been modelled in terms of a system of a coupled differential equations, including both a non-homogeneous linear second order partial derivative equation reduced to an equation with constant coefficients and a set of differential equations, derived from the given physical situation, corresponding to initial and boundary conditions.
Apart from numerical methods which can provide the behaviour of the transient to interpret the experimental results recently available, the goal is to obtain approximate analytical solution to interpret the physical phenomena which underlie the viscous and thermal phenomena coupled together.
Poirson, E.
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Study of the brightness of trumpets' sound by analysing impedance curves [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J.-F. Petiot, E. Poirson and J. Gilbert
[A]
In order to isolate and finely control the influencing variables of the timbre quality of brass instruments, we developed a trumpet mouthpiece with a depth that can be easily and continuously adjusted from 'deep' to 'shallow'. Using this device and the same trumpet, we generated a set of instruments with notably different acoustical behaviour, varying only the internal geometry of the mouthpiece. This set of instruments has been evaluated by two ways:
- a subjective study of the timbre of the instruments has been carried out via hearing tests with a set of subjects. The sounds have been generated by a trumpet player and by an artificial mouth. The rating of the brightness of the sounds has been asked to the subjects.
- the input impedance of each instrument has been measured.
In this paper, we present in which extend information extracted from the impedance curves can be used to predict the brightness. For this, the resonance frequencies of the impedance curve are analysed by principal component analysis. The brightness scores are interpreted by the principal components via multiple regression technique. As a result, a very good correlation between the rating of the brightness and the positions in the factorial space is observed.
Poisson, F.
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Soundscape design in train stations: Perceptual study of soundscapes [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J. Tardieu, P. Susini and F. Poisson
[A]
The goal of sound design is to improve the relation between an object and its user by way of the sounds the object produces. In order to achieve this goal, we propose to consider three problems : auditory comfort, function, sound identity. A soundscape includes sound sources, sound signals, and the environment in which all of the sounds exist. In the case of train stations, various areas are of interest that can have one or more functions. Auditory comfort is well-known and many efficient technical solutions have been proposed. With regard to the second problem, the question is to know whether it is possible to improve the function of a space by modifying its soundscape. Finally, sound identity concerns the capacity of listeners to recognize a given sound in all the soundscapes corresponding to the different areas of a train station or across all SNCF train stations. We decided to evaluate the last two problems (function, sound identity) within existing train stations. Thus, two categorization experiments were performed with the same sound samples and two different groups of subjects. For each experiment, the instructions given to the subjects were different in order to study respectively the perceptive and the functional representation. Then, a third experiment determined whether people can recognize recordings taken from train stations among recordings of different public areas. The present paper will give a definition of soundscape design in train stations, explain the methodology, and, finally, present the results of the experiments on function and sound identity.
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Reduction of noise of railway steel bridges with tuned absorbers on rail [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
F. Poisson and O. Coste
[A]
Even if all railway steel bridges are different, most of them produce more noise than a ballasted track. Located in populated area, steel bridges may generate annoyance for the population. Specific noise reduction solutions must be developed. A research program has been started by the French railway company SNCF for Réseau Ferré de France to deal with this problem.
To understand phenomena responsible of noise, the vibroacoustic study is carried out on the whole frequency range from 5Hz to 5000KHz. The sound pressure level rises up around 40 Hz and 500 Hz. In this frequency band, the statistical energy analysis (SEA) approach is used to evaluate the efficiency of each noise reduction solution. Tuned absorbers seem to provide the same noise reduction as a sound barrier. Experiment on a test steel bridge are carried out to confirm this result.
The SEA model will be presented in the paper and especially the diagnostic which leads to conclude that the rail is the more important noise source in high frequency bands. The principle of the tuned absorbers will be depicted too. The efficiency of this noise reduction solution will be discussed.
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Noise Source characterization on a TGV-Duplex running at up to 350 kph by means of a 2D acoustic array [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
F. Alibert, F. Letourneaux, O. Coste and F. Poisson
[A]
Within the frame of an acoustic field test campaign organised by the SNCF on a TGV-Duplex running at up to 350 kph on a high speed line in France, some specific measurements were carried out to localise and characterize the main sources on the train which radiate noise in the environment : the implemented technique was an acoustic 2D array apparatus combined with a beamforming processing including dedopplerisation effect. Another objective was also to improve the measurement method itself, the SNCF 2D ''star shaped'' array, as most of the others conventional array devices, requiring several configuration of captors and therefore several train pass-bys to be able to analyse the whole frequency range of interest (200- 4000Hz). An alternative device was then tested at the same time to overcome this drawback : a 3 by 3 m array support, equipped with a set of 30 captors irregularly distributed.
This paper proposes at first to describe and analyse the acoustic sources localised on the TGV-Duplex, and to give their relative strength as a function of the frequency and of the train speed. In a second part, the performances of the measurement method are investigated : thus, a comparison of results provided by the 2 array techniques tested is addressed ; some repeatability test and the influence of the post-processing parameters are also examined.
Finally, the results confirm the capability of the acoustic array measurement method to localise and classify the noise sources on a train at high speed and furthermore that improvements of the measurement technique are possible.
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Analysis of structure borne noise in a high-speed train [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
P. Bouvet, V. Cogne, N. Totaro and F. Poisson
[A]
SEA (Statistical Energy Analysis) models are used in the railway industry for airborne noise analysis in the passenger area. These models are generally reliable at high frequencies, where transmission of airborne noise from the vehicle exterior is the dominant transmission path. However, at low and mid frequencies, the structure borne noise transmission path becomes significant.
The Energy Flow Method (EFM) is a computationally efficient method, by which the results of a Finite Element Analysis (FEA) may be post-processed to form energy flow models. It can be used to study structure borne transmission in coupled structures, based on a modal description of the global structure.
This paper presents an industrial application of these techniques, for the analysis of structure borne transmission in a high speed train. The standard SEA model for air-borne noise analysis is quickly presented. For structure-borne analysis, the EFM is used to form an inverse SEA model, which in turns allows to calculate Coupling Loss Factors between structural sub-systems. The methodologies to define appropriate SEA structural sub-systems are also discussed.
Polac, L.
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Combustion Noise and Piston Slap Noise: Identification of Two Sources Responsible for Diesel Engine's Sound Signature [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
C. Renard and L. Polac
[A]
Sound quality of engines has become an important criteria in customer's choice. For this purpose, car manufacturers tend to work in two ways :
- noise reduction, which consist in lowering global noise level by decreasing bad noise components, like aerodynamic noise or combustion noise and,
- sound design which is more about making good noise components appear. For example, an engine will inspire a sporty image to the audience by the rise of harmonic 3 and 6 because it will sound like a 6 cylinders.
This work registers in the noise reduction part, because it deals with the combustion noise and piston slap noise that are two undesirable components of Diesel engine's sound signature. These two sound sources appear with a very short time delay. Hence it is extremely difficult to identify their respective contributions to global sound.
In order to discriminate these two contributions, we have planned an experiment which consists in increasing or decreasing independently the two sources. Thus, four test set-ups have been defined, namely :
- low clearance piston + combustion turned off,
- high clearance piston + combustion turned off,
- high clearance piston + standard combustion,
- high clearance piston + severe combustion.
Vibrations of the engine are then measured using accelerometers placed at different areas. Then a time-frequency analysis allows us to see the impacts in terms of frequency, amplitude and location.
Polack, J.-D.
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Loudspeaker positioning in rectangular rooms [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J.-D. Polack, B. Isabey and P. Leroy
[A]
The field radiated by a loudspeaker is sensitive to the loudspeaker placement, especially at low frequencies, because the room exerts an acoustical load on the membrane. For rectangular rooms, the image source theory is used to simulate the load, because it takes phases into account. A proper classification of image sources makes it possible to use their lattice distribution to speed up computation by means of perturbation theory. It builds up the coherent part of the point transfer function - or acoustical load - from the lattice of image sources for different source positions and the ratios give the compensation filters. Compared to measurements, the same overall shapes are obtained when point sources are considered. Present developments include taking into account the finite size of the loudspeaker, but not the phase shifts at the reflections on the walls yet.
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Soundfield reproduction: the limits of the physical approach [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J.-D. Polack, M. Castellengo, V. Maffiolo, C. Guastavino and B.F. Katz
[A]
Soundfield reproduction is usually based on the physical reproduction of the sound heard at the ears of the listener, preferably by means of HRTF. However, most listeners have experienced that this reproduction has little common with real life.
We propose a methodological shift in soundfield reproduction, based on Gibson?s concept of ecological validity. Instead of accurately reproducing the physical signals impinging on the ears of the listeners, we propose to focus on the meaning of the signals heard by the listeners. Three examples of the interaction of meaning with signals are given to illustrate the limits of the physical approach: the effect of temporal organisation on loudness; the influence of perception threshold on the meaning of warning signals; and background noise perception thresholds at low frequencies. The poster focuses on the different recording and reproduction techniques adapted to these different situations.
This poster is an illustration of Danièle Dubois?s contribution to the session ?Soundscape and communitynoise?.
Polat, I.
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Schalldämpfer mit ovalen und rechteckigen Querschnitten [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
U. Ackermann, I. Polat, D. Bergand and C. Müller
[A]
Rohrschalldämpfer mit ovalen und rechteckigen Querschnitten lassen sich besser in flache Kanäle einbauen. Diese Schalldämpfer lassen sich aber nur dann preisgünstig herstellen, wenn sie aus runden Rohren gedrückt werden können. Aluminium als Werkstoff reißt aber beim Drücken leicht. Die Rohrschalldämpfer wurden deshalb nicht nur akustisch optimiert, sondern auch fertigungstechnisch.
Pollow, M.
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Variable Richtcharakteristik mit Dodekaeder-Lautsprechern [DAGA 2008 (Dresden)]
G. Behler and M. Pollow
[A]
Für die Messung von Raumimpulsantworten sind Dodekaeder-Lautsprecher zur Erzeugung einer möglichst omnidirektionalen Abstrahlung verbreitet. Dabei werden alle Wandler mit dem identischen Signal angesteuert. Verwendet man hingegen für jeden der zwölf Wandler einen unabhängig einstellbaren Kanal, lässt sich durch Variation der Amplituden und Phasen eine bestimmte Abstrahlung erzeugen. Für eine beliebig vorgegebene Richtcharakteristik soll eine optimale Ansteuerung ermittelt werden, die zu einem möglichst geringen Fehler führt.
Ein reiner Superpositionsansatz führt allerdings nicht zu einem korrekten Ergebnis, da sich die einzelnen Wandler gegenseitig beeinflussen. Mit der Zerlegung von sphärischen Funktionen in Spherical-Harmonic Koeffizienten bietet sich aber eine analytische Lösung zur Berechnung der Abstrahlung an. Die akustischen Größen von Druck und Schnelle können dadurch in gewichtete, orthogonale Basisfunktionen aufgespaltet und miteinander verknüpft werden und führen so auf die gegenseitige Beeinflussung der Membranschwingungen. Unter Einbeziehung dieser Wechselwirkungen lässt sich dann ein zwölfkanaliges Quellsignal zur bestmöglichen Annäherung an die gewünschte Ziel-Richtcharakteristik angeben.
Polt, G.
-
NVH-Lösungsstrategie für Cabriozittern [DAGA 2002 (Bochum)]
C. Fankhauser, G. Polt and R. Premstaller
[A]
Die vibroakustische Abstimmung von Fahrzeugen hat spürbare Folgen für den subjektiven Komforteindruck von Fahrern. Phänomene wie das Zittern können als unangenehm bis störend empfunden werden. Ist ein definierter Zusammenhang zwischen den physikalischen Eigenschaften der Schwingungsphänomene und dem subjektiven Komforteindruck bekannt, lassen sich bereits in sehr frühen Entwicklungsphasen, auf Basis geeigneter Simulationsmodelle, Vorhersagen über das Schwingungsverhalten des Gesamtfahrzeuges und die Wirkungen auf den empfundenen Komfort ableiten. Darüber kann der Gesamtfahrzeuganalytiker in die Lage versetzt werden, den Zitterkomfort eines beliebigen Cabriolets schon in der Simulationsphase zu definieren. Der Zusammenhang wird über ein Zitterrating auf Basis der Objektivierung von Zittervergleichsfahrten mit 30 Personen in 3 unterschiedlichen Cabriolets auf 3 unterschiedlichen Strecken gefunden. Anschließende Hydropulsuntersuchungen ermöglichen es, den Zusammenhang zwischen Amplituden an den Komfortpunkten und Urteilen der Probanden zu finden. Benchmarks zwischen Cabriolets unterschiedlicher Preisklassen und Zielkunden auf der Straße, am Hydropuls und bei der Überfahrt von Einzelhindernissen zeigen die vielfältige Einsetzbarkeit des Zitterratings auf. Speziell durch die Vorhersagekraft am Hydropulsprüfstand wird das Testen von Fahrzeugen, die der Geheimhaltungspflicht unterworfen sind, möglich. Der Einsatz des Zitterkriteriums für die Voraussimulation wird anhand von Beispielen aus der aktuellen Entwicklungsarbeit präsentiert.
Pompetzki, W.
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Behandlung der Impulshaltigkeit in der ISO/CD 1996-2 unter Berücksichtigung neuerer Ansätze [DAGA 2002 (Bochum)]
W. Pompetzki and T. Przybilla
[A]
Im Rahmen der ISO/DIS 1996-1 werden zwar subjektive Kriterien für die Erkennung impulshaltiger Geräusche angegeben und dazu drei Kategorien für eine Unterteilung definiert, ein objektives Messverfahren ist jedoch nicht enthalten. Lediglich für die Kategorie ''high-energy impulsive sound sources'' (z.B. militärische Geschosse) wird ein auf der C-Bewertung basierendes Verfahren im Anhang angegeben. Für Geräusche, die den beiden weiteren Kategorien entsprechen, wird die Impulshaltigkeit durch feste Zuschläge berücksichtigt. Dagegen wurde der aktuelle Enwurf zur ISO/CD 1996-2 ''Acoustics - Description, measurement and assessment of environmental noise - Part 2: Determination of environmental noise levels'' im Anhand D um ein aus Dänemark stammendes objektives Verfahren zur Bestimmung eines Impulszuschlages ergänzt. Dabei wird der Zuschlag aus der Anstiegsgeschwindigkeit der Impulse und der Pegeldifferenz zum stationären Geräuschanteil bestimmt. Im Rahmen des Vortrages soll dieses Verfahren vorgestellt und mit bekannten Methoden zur Bestimmung von Impulszuschlägen wie z.B. dem Taktmaximalpegel oder der Differenz zwischen dem Impulsschallpegel und dem energiäquivalenten Dauerschallpegel verglichen werden.
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Qualitätsanforderungen nach TA Lärm an die Messung und Prognose von Geräuschimmissionen [DAGA 2005 (München)]
W. Pompetzki and D. Piorr
[A]
Jeder auf Basis der TA Lärm erstellte Messbericht und jede nach dieser Vorschrift erarbeitete Geräuschprognose müssen eine Angabe zur ihrer Qualität enthalten. Diese Anforderung, die 1998 im Rahmen der Novellierung der TA Lärm verbindlich festgelegt wurde, basiert auf langjährig bewährten 'Regeln des Handwerks'. In dem Vortrag wird aufgezeigt, wie die Forderung der TA Lärm nach einer Qualitätsangabe in der Praxis des Immissionsschutzes in NRW gehandhabt wird.
Pompino-Marschall, B.
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Eine komparative Studie artikulatorischer Rekonstruktion anhand akustischer Daten [DAGA 2003 (Aachen)]
C. Geng, B. Pompino-Marschall and R. Winkler
[A]
Es gibt eine Reihe von artikulatorischen Synthesemodellen, deren Einsatz in Studien zur perzeptiven Phonetik jedoch relativ selten zu sein scheint. Das gängigste Synthesemodell ist wahrscheinlich nach wie vor die Formantsynthese. Die Ursache dafür liegt in der einfacheren Parametrisierung der Formantsynthese: Dort gehen Formanten und Bandbreiten direkt als Kontrollparameter für die Sprachschallgenerierung ein. In der artikulatorischen Synthese ist dieser Zusammenhang mittelbarer: Akustische Information muss mit Areafunktionen, welche ihrerseits spektrale Information generieren, in Beziehung gesetzt werden. In dieser Arbeit soll der Frage nachgegangen werden, ob im Rahmen eines artikulatorischen Synthesemodells eine qualitativ mit der Formantsynthese vergleichbare experimentelle Kontrolle von Formant- und Bandbreiteninformation erreichbar ist. Dazu sollen selektiv Ansätze der Inversion von akustischer in artikulatorische Information empirisch verglichen werden. Die artikulatorische Datenbasis besteht aus mittels Magnetresonanztomographie (MRT) vermessenen dreidimensionalen Areafunktionen, das artikulatorische Modell besteht in einer Singulärwertzerlegung der Abweichungen von der durchschnittlichen Areafunkion. Die Ermittlung der Übertragungsfunktion (128 Punkte, 0...10 kHz) erfolgt mittels des Modells von Sondhi und Schroeter [1]. Die Ermittlung der Zentralfrequenzen wird mittels Peak-Picking und parabolischer Interpolation realisiert, zur Bandbreitenextraktion wird ein binärer Suchalgorithmus verwendet. Als zu vergleichende Inversionsmethoden dienen eine mit dem Original vergleichbare Implementation der Technik von Story und Titze [4] und ein Simulated Annealing-Ansatz ([1], zitiert nach [2]). Die konkurrierenden Ansätze werden (a) artikulatorisch anhand der Qualität rekonstriuerter Areafunktionen und (b) akustisch anhand von Distanzen in Formanten und Bandbreiten evaluiert. [1] Kirkpatrick, S., Gelatt, C. D., Jr. und Vecchi, M.P. (1983). Optimization by simulated annealing. Science, Vol. 220(4598),pp.671. [2] Press, W.H., Teukolsky, S. A., Vetterling, W.T. und Flannery, B.P. (1992). Numerical Recipes in C. The Art of Scientific Computing, 2. Ausgabe. Cambridge University Press. [3] Story, B. und Titze, I. R. (1998). Parametrization of vocal tract area functions by empirical orthogonal modes. Journal of Phonetics, Vol. 26, pp. 223-260. [4] Sondhi, M. M. und Schroeter, J. (1987). A hybrid time frequency domain articulatory speech synthesizer. IEEE Transactions on Acoustics, Speech and Signal Processing, Vol. 35, pp. 955-967.
Pondrom, P.
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Piezoelektret-Mikrofone mit nicht-planaren Folienstapeln und hoher Kapazität [DAGA 2008 (Dresden)]
J. Hillenbrand, P. Pondrom and G. Sessler
[A]
Piezoelektret-Mikrofone zeichnen sich durch einen einfachen Aufbau, große Empfindlichkeiten, sehr kleine Klirrfaktoren und hohe Grenzfrequenzen aus. Die großen Empfindlichkeiten ergeben sich durch die Verwendung von Folienstapeln, was einer elektrischen Reihenschaltung der Einzelfolien entspricht. Damit steigt die Leerlauf-Empfindlichkeit des Mikrofons proportional mit der Folienanzahl an, die Gesamtkapazität des Folienstapels nimmt allerdings umgekehrt proportional mit der Anzahl ab. Somit sind wegen der kapazitiven Spannungsteilung an einem FET-Impedanzwandler maximale Ausgangssignale und Mikrofonempfindlichkeiten zu erzielen, wenn jede Folie neben einer hohen Empfindlichkeit auch eine große Kapazität besitzt und somit auch die Gesamtkapazität des Stapels möglichst hoch wird. Um trotzdem möglichst kleine Mikrofone ohne Richtwirkung bauen zu können, wurden die Folienstapel aufgewickelt und mit einem FET verbunden. An derartigen Mikrofonen mit unterschiedlicher Folienzahl und Folienfläche wurden Freifeld- und Druckkammer-Messungen durchgeführt. Bei 5-Film-Mikrofonen wurden Empfindlichkeiten von 10 mV/Pa und äquivalente Rauschpegel von 28 dB(A) gemessen.
Pongratz, R.
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Untersuchung neuartiger Triebwerksliner-Konfigurationen mittels der BEM-Methode [DAGA 2007 (Stuttgart)]
D. Broszat, R. Maier and R. Pongratz
[A]
Um den von modernen Flugzeug-Turbofan-Triebwerken abgestrahlten Schall und die davon ausgehende Beeinträchtigung der Bevölkerung in Flughafennähe zu reduzieren, werden akustische Auskleidungen ('Liner') im Einlauf angebracht, welche absorptiv wirken und normalerweise auf einen Flugzustand optimiert sind. Verbesserungen in deren Performance zielen derzeit auf die Maximierung der absorbierenden Fläche, die Reduktion bzw. Vermeidung von Schnittstellen zwischen einzelnen Segmenten und Änderungen der Geometrie des Einlaufs ab, welche das Triebwerk im unteren Sektor (in Richtung Boden) abschirmen. Das Potential dieser Maßnahmen beschränkt sich jedoch auf einzelnen Flugzustände, erfordert teilweise höheren Fertigungsaufwand oder birgt Nachteile aerodynamischer oder gewichtsmäßiger Hinsicht.
Der Ansatzpunkt dieser Arbeit beruht hingegen zum einen auf der Adaption der Impedanz des Liners, um der dem aktuellen Flugzustand entsprechenden optimalen Impedanz möglichst nahe zu kommen, zum anderen der Beeinflussung der Richtcharakteristik des abgestrahlten Schalls durch eine ungleichmäßige Impedanzverteilung. Zu diesem Zweck werden numerische Berechnungen mittels der Randelemente-Methode (Boundary Element Method (BEM)) mit kommerziellen sowie hausinternen Codes durchgeführt, welche die Wirkung der Liner auf das Eingangsschallfeld im modalen Bereich analysieren und die Abstrahlung vom Triebwerk berechnen. Ergebnisse derartiger neuer Liner-Konfigurationen werden präsentiert und mit herkömmlichen Maßnahmen verglichen. In ausgewählten Fällen werden die Simulationen anhand experimenteller Ergebnisse verifiziert.
Popp, M.
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Neue Wege der Geräuschdiagnose im Service
M. Popp, N. Burg and M. Hecht
[A]
Für die Diagnose von Geräuschbeanstandungen im Service existiert bis heute keine einheitliche Vorgehensweise und sie ist durch ein hohes Maß an Subjektivität geprägt. Ein objektiviertes Vorgehen wurde beispielhaft für Geräuschbeanstandungen aus dem Unterbodenbereich entwickelt, die auf einen Defekt an der Abgasanlage zurückzuführen sind. Das Verfahren ersetzt das subjektive Befunden und ermöglicht eine objektive Diagnose. Die somit erreichte Verbesserung der Diagnose stellt sicher, daß nur im Fehlerfall ein Austausch der Abgasanlage erfolgt. Die Grundlage hierfür wird durch einen Algorithmus gebildet, welcher eine Klassifizierung der beiden Abgasstränge durch Analyse von Beschleunigungsdaten vornimmt. Dieser Algorithmus ist als Softwaremodul realisiert und in eine geführte Prüfung eingebunden. Diese Prüfung wurde in das, bisher hauptsächlich für die Steuergerätediagnose verwendete Diagnose-Assistenz-System eingebettet. Das hier vorgestellte Prinzip, soll in Zukunft auch für die geführte Diagnose bei weiteren Geräuschbeanstandungen angewandt werden.
Portele, T.
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'Meinen Sie mich?' Aktivierung von Sprachdialogsystemen im Heimbereich [DAGA 2003 (Aachen)]
T. Portele and F. Thiele
[A]
Der zur Zeit wichtigste Einsatzbereich natürlichsprachlicher Dialogsysteme ist das Telefon. In diesem Szenario kann von einer eindeutig (durch einen Anruf) initiierten, nicht unterbrochenen Kommunikation ausgegangen werden. Zunehmend erlangen jedoch Systeme für den Heimbereich oder das Auto Marktreife. Hier kann nicht davon ausgegangen werden, dass eine Äußerung in jedem Fall auch an das System gerichtet ist. Radio und Fernsehen können sprachliche Signale in den Raum ausstrahlen, die vom Dialogsystem ignoriert werden müssen. Durch Beamforming oder Echounterdrückung kann dies zu einem gewissen Grad gewährleistet werden. Ein Benutzer kann jedoch auch entweder mit anderen Menschen kommunizieren, oder selbstadressierte Äußerungen produzieren. In diesem Fall soll ein Dialogsystem adäquat, nämlich gar nicht, reagieren. In dem Tagungsbeitrag werden Verfahren diskutiert, die zur Lösung dieses zweiten Problemfelds beitragen können.
Poschen, S.
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One-view visualization of Speech Quality Parameters for Mobile Hands-free Devices [DAGA 2006 (Braunschweig)]
F. Kettler, H.W. Gierlich and S. Poschen
[A]
The new Draft Recommendation P.505 provides a new quality representation methodology. The focus is to summarize test results and the representation is easy to use and easy to understand for non experts. It can also serve as a basis for commercial decisions on a management or marketing level.
Various hands-free implementations were measured and the results are represented this way. These so called ''quality pies'' are discussed for the different implementations in order to demonstrate how they can be used
- to compare devices under tests,
- to analyse weak and strong points of each device
- and to document an optimization process of a device during develop-ment.
Benefits and limits of this one-view visualization of speech quality parameters are discussed using these practical examples.
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Objective Prediction of Speech Quality for Wideband Communication Scenarios Including Background Noise [DAGA 2007 (Stuttgart)]
H.W. Gierlich, F. Kettler, S. Poschen and J. Reimes
[A]
In modernen Kommunikationssystemen ist die Sprachqualität bei Störgeräuschen von entscheidender Bedeutung, mobile Terminals aber auch Freisprecheinrichtungen werden zunehmend in störschallerfüllter Umgebung eingesetzt. Bekannte und derzeit standardisierte Sprachqualitätsmaße wie PESQ nach ITU-T P.862 oder TOSQA2001 sind für derartige Anwendungen nicht geeignet. Die subjektiv empfundene Sprachqualität bei Störgeräuschen setzt sich im Wesentlichen aus drei Komponenten zusammen:
- Qualität des übertragenen Hintergrundgeräuschs
- Qualität der übertragenen Sprache
- Gesamtqualität
Entsprechend ITU-T Empfehlung P.835 können diese Parameter in subjektiven Tests erfasst werden. Eine entsprechende Datenbank für Breitbandkommunikationssysteme wurde für eine Vielzahl von Hintergrundgeräuschen (incl. auch KFZ-Hintergrundgeräuschen), Störgeräuschreduktionsalgorithmen, Sprachcodern und unterschiedlichen Netzbedingungen innerhalb der ETSI in einem STF Projekt erstellt (e. g. 202 396-3). Basierend auf den Ergebnissen dieser Tests wurden verschiedene Verfahren zur objektiven Vorhersage der verschiedenen Parameter untersucht. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden vorgestellt und diskutiert. Die Arbeiten werden im Rahmen des zweiten Teils des STF 294 Projektes bei ETSI durchgeführt.
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Testing Wideband Terminals [DAGA 2008 (Dresden)]
S. Poschen, F. Kettler, A. Raake and S. Spors
[A]
Wideband speech transmission is likely to come up in the near future, leading to an extension of the transmitted frequency range from 300-3400 Hz (narrowband) to 50-7000 Hz or beyond. Wideband-capable phones are under development, the network infrastructure is moving towards the inclusion of wideband speech coders and an interoperation with wideband terminals. Consequently, there is a high demand for testing in order to ensure high speech quality for these scenarios, both for the network side (choice of speech coders, tandem operation, etc.) and for the terminals. It can be assumed that the acceptance of wideband communication will highly depend on the service quality perceived by the users.
There are only very rudimental test specifications for wideband terminals available now. Requirements are often unknown due to a lack of subjective test results. This contribution discusses new procedures and requirements for wideband terminal testing. Subjective test results and new measurement approaches are introduced and discussed in the light of practical examples.
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New Developments in Mobile Phone Testing [DAGA 2008 (Dresden)]
F. Kettler, S. Poschen, S. Dyrbusch and N. Rohrer
[A]
A comprehensive speech quality test of mobile phones needs to cover all conversational aspects. The single talk situation in both directions needs to be addressed; echo and double talk performance tests are necessary and the quality of background noise transmission. Today's speech quality tests are suitable to measure the performance of mobile phones in detail and to provide the necessary information for quality improvement. However, new developments in mobile phone testing extend this field by applying more perception oriented analysis methods. The intention is not to substitute the technical analysis methods available today, it more a completion by linking the technical parameters to perception adequate analyses. The combination of these measurements is discussed in this contribution. Practical examples are shown.
Postema, M.
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Messung und Modellierung physikalischer Eigenschaften von Kontrastmitteln [DAGA 2006 (Braunschweig)]
M. Postema and G. Schmitz
[A]
Ultraschallkontrastmittel sind aufgebaut aus hüllenstabilisierten Mikroblasen mit Durchmessern zwischen 1 und 10 m. Diese Mikroblasen sind klein genug, um intravaskulär durch Kapillargefäße transportiert zu werden. Da ihre Resonanzfrequenzen im Ultraschallbereich liegen, können sie für die Vermessung von Durchblutung in Gewebe verwendet werden. Mit hohen akustischen Amplituden können die Blasen zerstört werden, so dass verschiedene nichtlineare Effekte auftreten. Für diese Effekte gibt es diagnostische und möglicherweise auch therapeutische Anwendungen.
Die Fragmentierung einer Mikroblase kann vorhergesagt werden anhand des Verhältnisses zwischen der kinetische Energie der Blase und der Oberflächenenergie der Blasenteile. Diese Mikroblasenfragmentierung findet ausschließlich während der Kollabierungsphase statt.
Der physikalische Einfluß der Anwesenheit einer Nanohülle wurde untersucht, wobei der Phasenunterschied zwischen akustischer Welle und Blasenschwingung von besonderem Interesse war. Blasen oberhalb der Resonanzgröße schwingen gegenphasig im Vergleich zu Blasen unterhalb der Resonanzgröße. Je niedriger die Dämpfung der Schwingung ist, um so abrupter ist dieser Übergang. Deshalb kann aus der Steilheit des Phasenübergangs die Dämpfung aufgrund der Hüllenreibung bestimmt werden.
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Nonlinear modeling of ultrasound contrast agents with Wiener series [DAGA 2007 (Stuttgart)]
M. Mleczko, M. Postema and G. Schmitz
[A]
Ultrasound contrast agents consist of microbubbles with diameters of 1-5
m encapsulated by a shell. Under ultrasound insonification microbubbles oscillate nonlinearly, with resonance frequencies being within the range of diagnostic ultrasound. This nonlinearity can be utilised to improve detection, thus maximising the contrast agent to tissue ratio.
Current state-of-the-art detection methods employ heuristic schemes like summing the responses to pulses of different polarity, which suppresses the linear response and odd order nonlinearities to detect contrast agents. For the development of improved detection schemes, however, it is necessary to model the nonlinear oscillation characteristics of ultrasound contrast agents. Therefore, we propose the modelling of ultrasound contrast agents by means of Wiener series which provide an input/output description form for dynamic nonlinear systems.
This approach was tested for an ultrasound contrast agent simulated by a modified Rayleigh-Plesset equation. The contrast agent behaviour was calculated for white noise input. From this data, the coefficients of a third orderWiener series were identified with an efficient and numerically stable orthogonal search algorithm. The identified system features dynamic nonlinearity with a pronounced nonlinear bandpass-behaviour. For a sinusoidal input, the identified model approximates the contrast agent oscillation with a mean square error of 7.6%.
Similar to linear systems, the nonlinear behaviour can be described in the frequency domain. This approach enables the development of detection schemes which take into account the dynamic nonlinear properties of microbubbles.
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Ultrasound and swimmer safety [DAGA 2008 (Dresden)]
M. Postema and A. Schommartz
[A]
The benefits of ultrasonics in algae control have been well known. The transmit frequencies used to study this application have been as low as 20 kHz and as high as 1.7 MHz. Most commercial equipment operates in the lower ultrasonic range. There have been speculations about the physical mechanism behind the algae eradication, specifically about the role of cavitation. Furthermore, the consequences for swimmers in water subjected to ultrasonic treatment have been unknown.
In this study, an overview is given of potential harmful effects of typical ultrasonic equipment used, and the physical mechanisms behind these. Furthermore, estimates are given of swimmer safety radii, based on current regulations and recent measurements. Although the worst-case mechanical index close to a typical algae control transducer is only MI=0.16, some the acoustic pressures determined are higher than those allowable by the NATO Undersea Research Centre Human Diver and Marine Mammal Risk Mitigation Rules and Procedures.
Potel, C.
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Propagation of Lamb waves in anisotropic rough plates: a perturbation method [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
C. Potel, D. Leduc, B. Morvan, P. Pareige, C. Depollier and J.-L. Izbicki
[A]
In this paper, the propagation of Lamb waves in a plate of anisotropic solid with a randomly rough surface is studied. The profile of the surface is described by its statistical properties: its mean value and the mean square deviation of the surface from the flatness. In the small roughness limit, the dispersion relation of the Lamb waves is derived from an effective boundary condition by a perturbation method. In this model, the roughness of the stress-free boundary induces a small complex perturbation of the dispersion relation: the real and imaginary parts of which are related respectively to the shift frequency and to the attenuation of the wave. Analytical and numerical results are presented for both the shift and the attenuation of the waves, showing that two mechanisms contribute to the decay of a Lamb mode: its decay into bulk elastic waves and its decay into other Lamb modes. Experimental results are presented in glass plates and duralumin plates are compared to the theoretical results.
Pott-Pollenske, M.
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Forschungsverbund Leiser Verkehr - Projekt FREQUENZ - Lärmarme Nachrüstmaßnahmen für existierende Flugzeuge [DAGA 2007 (Stuttgart)]
G. Saueressig, W. Dobrzynski, S. Guérin, S. Fröhlich, J. Jaeglé, W. Jans, B. Kiefner, I. Köhler, M. Kutner, U. Michel, M. Pott-Pollenske, H. Siller, A. Uhl, J. Wiedau and K. Haag
[A]
Unter dem Dach des Forschungsverbunds Leiser Verkehr wurde 2004 das Projekt FREQUENZ gestartet. Im Teilprojekt 3 werden kurz- und mittelfristig einsetzbare Lösungen zur Lärmreduzierung für bereits im Einsatz befindliche Flugzeuge entwickelt. Hierfür müssen einzelne Schallquellen im Überflug genau vermessen werden, um entsprechende lärmarme Modifikationen entwickeln zu können, die dann noch auf Flugtauglichkeit geprüft und zertifiziert werden müssen. Diese Arbeiten basieren auf den Untersuchungen in den vorgeschalteten Teilprojekten 1 und 2, in denen numerischen Methoden eingesetzt und durch Windkanalversuche verifiziert werden.
Wirbelgeneratoren konnten erfolgreich an einem Lufthansa Airbus A319 eingesetzt werden, um zwei starke Töne zu eliminieren, die an der Flügelunterseite durch Tankdruckausgleichöffnungen hervorgerufen werden. Ton- und Breitbandschallquellen vom Triebwerk, Fahrwerk und den Hochauftriebssystemen werden ebenfalls analysiert.
Weitere Untersuchungen widmen sich lärmarmen Landeverfahren für die Lufthansa Boeing MD11-F, für die Bewertungs- und Umsetzungskonzepte entwickelt werden. Darüber hinaus soll die Quelle eines vom Fahrwerk herrührenden Tons identifiziert und eine lärmarme Modifikation erarbeitet werden.
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Entwicklung und Validierung eines Verfahrens zur Berechnung der Schallabstrahlung von Hochauftriebssystemen [DAGA 2008 (Dresden)]
M. Pott-Pollenske and J. Wild
[A]
Das Umströmungsgeräusch der Hochauftriebssysteme heutiger Verkehrsflugzeuge trägt wesentlich zum Gesamtüberfluggeräusch im Landeanflug bei. Zur Minderung dieses Geräuschanteils müssen daher Verfahren entwickelt werden, mit deren Hilfe die Schallerzeugung verschiedener Varianten eines Hochauftriebssystems während der aerodynamischen Optimierung in der Entwurfsphase beurteilt werden kann. Da die Schallerzeugung an turbulent überströmten Hinterkanten, wie z.B. der Vorflügelhinterkante, einen wesentlichen Anteil am Umströmungsgeräusch eines Hochauftriebssystems hat, wurde im Rahmen des DLR-Projekts LEISA ein Vorhersageverfahren für Hinterkantenlärm entwickelt und experimentell validiert. Grundlage für die Berechnung der Schallabstrahlung von turbulent überströmten Kanten ist eine von Ffowcs-Williams und Hall abgeleitete Beziehung in der der turbulente Wechseldruck der Strömung eine entscheidende Quellgröße darstellt. Die zur Berechnung des Wechseldrucks benötigten stationären und instationären Strömungsgrößen werden numerischen Strömungssimulationen auf Basis der gemittelten Navier-Stokes-Gleichungen entnommen. Zum Aufbau des Verfahrens erfolgten Untersuchungen an einem 2-dimensionalen NACA0012 Profil im Aeroakustischen Windkanal Braunschweig. Durch Fixierung des laminar-turbulenten Umschlags der Grenzschicht an unterschiedlichen Positionen wurde der Einfluss verschiedener Grenzschichtdicken auf die Schallabstrahlung und auf die Strömungsgrößen an der Hinterkante ermittelt. Letztere zeigten gute Übereinstimmung mit den Ergebnissen numerischer Strömungssimulationen. Die aus den numerischen Daten für unterschiedliche Transitionslagen ermittelte Änderung der Schallabstrahlung entspricht den im Windkanalversuch ermittelten Werten. Das Verfahren wurde erfolgreich auf unterschiedliche 3-Element Hochauftriebskonfigurationen angewandt
Pouliquen, E.
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Modelling of acoustic wave backscattering on rough seabed - comparison of different approaches [DAGA 2003 (Aachen)]
Z. Lubniewski and E. Pouliquen
[A]
The underwater acoustic methods of seafloor characterisation have achieved special attention during last decades due to being more simple, fast, versatile and cost effective in comparison with alternative methods, e.g. using geological cores or video cameras. For development of reliable and efficient acoustic methods of seabed identification and classification, the theoretical modelling of acoustic scattering on water-bottom interface and within insonified sediment volume is necessary. It allows prediction which features of bottom echo and in what manner should be used to characterise the seabed properties with best potential generalisation abilities and sufficient level of accuracy. The paper presents the results of modelling of echosounder signal backscattering on rough seabed surface. Two different approaches were used, viz. the direct acoustic echo pressure modelling and concurrently, the incoherent signal intensity modelling. Also, the different statistical descriptions of seabed roughness were applied, e.g. Gaussian form or power law form of the surface spatial power spectrum. The comparison of several cases was made and the dependence of the simulation results on different initial parameters, describing both the environment properties and used underwater acoustic system settings, was also investigated. The obtained results allowed for better understanding and describing of the process of acoustic wave scattering on seabed. The comparison of these results with the real data acquired in sites of known bottom properties may constitute the foundations for more reliable seafloor characterisation methods.
Prada, C.
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Characterization of subwavelength elastic cylinders with the Decomposition of the Time Reversal Operator : Theory and Experiment [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J.-G. Minonzio, C. Prada, D. Chambers, D. Clorennec and M. Fink
[A]
We propose to use the D.O.R.T. method to improve characterization of sub-wavelength scatterers with conventional transmit receive arrays like those used for medical imaging.
The D.O.R.T. method consists in the measurement of the array response matrix K, and the diagonalization of the corresponding time reversal operator KK*. In most former studies, a one to one correspondence between the eigenvectors of the time reversal operator and the scatterers in the medium was shown. This correspondence, valid in most experiment, is only true for isotropic scatterers, that is for point like inhomogeneities of compressibility.
The question we now try to answer is : can we observe several eigenvalues for sub-wavelength object? From the associated eigenvectors, can we get information on the physical parameters of the object as the size, the compressibility, or the density?
Simulations taking into account the contribution of the different vibrations modes of the object have improved the understanding of the eigenvectors of the time reversal operator for the small object. For an elastic very thin cylinder, monopole and dipole scattering terms are the two significant ones, it is then possible to calculate analytically the eigenvectors of the TRO for a linear array.
We will present experimental results obtained with the 128 channels electronic device, using a 1.5 MHz 128 elements array and 0.2 to 0.4 mm cylindrical nylon or steel wires. A good agreement between results and simulations is shown.
(1) french acronym for Décompostion de l'Opérateur de Retournement Temporel
Prager, J.
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Schallabstrahlung von teilweise geöffneten Strukturen [DAGA 2003 (Aachen)]
J. Prager and B.A.T. Petersson
[A]
In Hinblick auf eine vereinfachte Modellbildung zur Schallabstrahlung von Kraftfahrzeugen ins Freifeld sollen Annahmen untersucht werden, die die Kopplung zwischen den verschiedenen Quellen innerhalb des Motorraumes unter Beachtung der Korrelation sowie deren Energieübertragung und Abstrahlung in das umgebende Fluid beschreiben. Im Mittelpunkt dabei steht die analytische Behandlung des Problems um einen detaillierten Einblick in die physikalischen Zusammenhänge zu bekommen. Zur Überprüfung der analytischen Untersuchungsergebnisse werden diese mit Modellmessungen verglichen.
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Acoustic Behaviour of an Automotive Radiator [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
C. Roentgen, B.A.T. Petersson and J. Prager
[A]
One of the major contributions to the pass-by noise emitted by cars is that propagated through the radiator. Essential, therefore, are the characteristics of the radiator, seen as an acoustic element. To describe the acoustic behaviour of the radiator, the theoretical model for a porous absorber, proposed by Lord Rayleigh is used. In this contribution, the results from such a model will be compared with those of experiments.
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On the Acoustics of Lateral Open Cavities [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J. Prager, J. Zhang and B.A.T. Petersson
[A]
Most of the sound fields in realistic build-up systems can be seen as sound fields in partially open enclosures. Due to these partially open sides of the cavity and the resulting complex wall impedances, the analytic description of the sound field becomes difficult in particular the determination of the eigenvalues. However, the influence of an irregular cavity shape on the sound field becomes weaker duo to the high apparent absorption. In this contribution, a simple and alternative method is proposed to describe the sound field in a laterally open, rectangular cavity adopting a cylindrical model to avoid the complex eigenvalue problem. The approach is applied to simulate the sound field in an underneath car cavity. The theoretical results will be compared with those of experiments.
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Analyse komplex-geformter Schallquellen mit Hilfe der sphärischen Nahfeldholographie [DAGA 2005 (München)]
J. Prager, U. Buchholz and B.A.T. Petersson
[A]
Für die analytische Beschreibung von komplex geformten und räumlich ausgedehnten Schallquellen werden geeignete Modelle benötigt. Zur Bestimmung der benötigten Modellparameter und zur Modellierung soll die Einsetzbarkeit der akustischen Nahfeldholographie in sphärischen Koordinaten untersucht werden. Eine Messanordnung wurde entwickelt, und ein geeigneter Berechnungsalgorithmus implementiert. Stabilität und Einsetzbarkeit des vorgestellten Algorithmus wurden sowohl rechnerisch als auch experimentell überprüft.
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Basisfunktionen für die Beschreibung von Schallfeldern in engen, mit Streukörpern gefüllten Hohlräumen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
J. Prager and B.A.T. Petersson
[A]
Insbesondere im Bereich geringer modaler Dichte ist die mathematische Beschreibung des Schallfeldes in kleinen, dicht mit Streuelementen gepackten Hohlräumen nur mittels aufwendiger Rechenverfahren möglich. Da für die Analyse der akustischen Eigenschaften technisch relevanter Systeme die statistische Beschreibung häufig ausreichend ist, wurde in der vorliegenden Untersuchung ein Verfahren entwickelt, welches die Teilräume des komplex geformten Hohlraumes durch ein stochastisches Modell gekoppelter eindimensionaler Wellenleiter annähert. Durch die Analyse der maßgeblichen physikalischen Zusammenhänge konnten Basisfunktionen zur Schallfeldbeschreibung gefunden werden. Die Ergebnisse des vorgestellten Verfahrens wurden mit denen von Messungen verglichen.
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Berücksichtigung der ersten Reflexionen in der Statistischen Energieanalyse [DAGA 2008 (Dresden)]
J. Prager and B.A.T. Petersson
[A]
Eine wichtige Voraussetzung für die Anwendbarkeit der Statistischen Energieanalyse (SEA) ist die Annahme eines diffusen Schallfeldes. Für Quell- bzw. Empfängerpositionen in der Nähe von Begrenzungen oder Diskontinuitäten eines akustischen Systems ist diese Voraussetzung jedoch nicht erfüllt.
Daher wird vorgeschlagen, einen Ansatz nach Waterhouse in die SEA-Berechnung zu integrieren, der die Quell- bzw. Empfängerpositionen unter Verwendung sphärischer Besselfunktionen berücksichtigt. Mit dieser Modifikation werden die SEA-Ergebnisse um eine Ortsabhängigkeit und eine zusätzliche Frequenzabhängigkeit erweitert. Der Ansatz wurde für Luftschallausbreitung entwickelt und für Biegewellenausbreitung in Plattenstrukturen mit unterschiedlichen Randbedingungen erweitert. Die Gültigkeit des Verfahrens wird durch den Vergleich mit Ergebnissen der Modalanalyse demonstriert.
Prasetyo, F.
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Diffuse Noise Field Generation Using a Minimum Number of Loudspeakers [DAGA 2007 (Stuttgart)]
F. Prasetyo
[A]
Diffuse noise field simulation is of interest as one component for recreating complex noise scenarios, as e.g., for vehicle cabins or airplane cabins. In the first part of this contribution we discuss the definition of diffuse noise fields and measurement methods for verifying their properties. In the second part we discuss methods for reproducing approximately diffuse noise fields by a minimum number of loudspeakers including ongoing research on in-car noise simulation.
Diffuseness of noise field can be defined by its homogeneous pressure, its zero intensity vector and its sinc-shaped coherences inside the area of interest. Measurements inside running cars confirm that the in-car background noise can stand as an example of a diffuse noise field.
Ideally, generating diffuse sound fields calls for the superposition of infinitely many plane waves. In practice, the reproduction methods aims at reproducing noise fields which approximate homogeneous sound pressure, zero intensity vector and sinc-shaped coherence. The problem of reproducing homogenous sound pressure and the zero intensity vector can be solved intuitively by distributing the loudspeaker evenly surrounding the area of interest and by using uncorrelated noise sources. The coherence's sinc-shape, however, cannot be solved intuitively. For simplification, only the 2-D case, i.e. reproduction in a plane, is considered. Analytical calculation shows that to get sinc-shaped coherence at small distances, few loudspeakers suffice. It can also be shown that spherical waves can be used to reproduce a diffuse noise field.
Preis, A.
-
Noise annoyance and distance perception [DAGA 2002 (Bochum)]
A. Preis and T. Kaczmarek
[A]
Noise produced by source located farther from a listener is assessed as less annoying than noise produced by source of the same type that is located closer. It sounds pretty trivial but the satisfactory explanation of this phenomenon is not easy to achieve. Apparent explanations correctly point that increase in distance of the source of noise causes decrease in loudness but falsely assume that this decrease in loudness is the only factor that causes the decrease in annoyance. In such explanations neither ground effect nor air absorption phenomena are taken into account. Their occurrence changes not only the sound level of the stimulus but also its spectral content. It is the change in the spectral content that helps to estimate the distance of the sound source and contributes to the annoyance judgment. The aim of the present paper is to answer two questions: (1) what change in distance of sound source location evokes the change in noise annoyance assessment, and (2) how the annoyance assessment of the passing train depends upon the estimation of its distance. Two independent psychoacoustic experiments were performed in order to answer these questions. The obtained results support the final conclusion that the annoyance assessment of railway noise depends not only on loudness but also on the estimated distance of the source of this noise.
Premat, E.
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Calculations with BEM in a refracting atmosphere [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Priour, E. Premat and P. Blanc-Benon
[A]
Regulations concerning traffic noise are becoming more and more demanding: acceptable noise levels imposed are lower and lower. Today, meteorological effects can no more be neglected, they have to be taken into account in models which predict sound propagation at long ranges. In order to predict accurately the sound field in outdoor acoustics, the Boundary Element Method (BEM) is a powerful tool, but it can be used, in its classical formulation, only for quiescent media. A work is currently undertaken, aiming at including meteorological effects (temperature and wind speed gradients) in the BEM approach.
In outdoor sound propagation, many phenomena such as absorption, refraction, diffraction can occur and interact in a complex manner in the same time. In this view, it is of particular interest to investigate if some propagation phenomena can be separated or have to be considered simultaneously. A study has been carried out on a configuration with a noise barrier in order to assess a maximum distance under which refraction effects can be neglected compared to diffraction. In this paper, computational results are given and the evolution of this maximum distance is represented versus different parameters (frequency, barrier height, receiver and source positions, meteorological parameter). Comparison of noise levels maps show that the results are encouraging: it seems that areas where meteorological effects can be neglected compared to diffraction effects could be enhanced.
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An innovative G.I.S. tool for environmental noise management [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
B. Miège, J. Sampic and E. Premat
[A]
The Technical Studies Centre of Equipment of Lyon (CETE de Lyon) has been requested by the Departmental Direction of Equipment of Isère to build up a Geographical Information System collecting all the information related to noise on the 36 km long network of Grenoble's highways. The goal is to establish a reference state and to allow for setting and following up a program and a set of noise action plans according to the European Noise Directive 2002/49/EC. The achieved database is made up of three topics. Some basic data are given concerning urbanization around the road network, noise sensitivity in these areas, traffic distribution and history, existing noise shielding devices classified by categories (noise barriers, building insulation, road pavements...) with detailed information (size, pictures, ...). A second topic shows the results of noise measurements and the extension of these results using a noise propagation model based on the New French Method for Noise Prediction. This gives rise to a classification of the road network into around 30 homogeneous areas in terms of noise exposure and potential noise abatement measures. The last topic describes and assesses some action plans designed in order to reach a goal of acoustical comfort in the highways' vicinity. Since the achievement of this G.I.S. tool, the Departmental Direction of Equipment of Isère has set up an important program of actions for several years based on the results of this work and consisting in settling efficient acoustical road pavements on the whole network, building noise barriers and enhancing façade insulation.
Premstaller, R.
-
NVH-Lösungsstrategie für Cabriozittern [DAGA 2002 (Bochum)]
C. Fankhauser, G. Polt and R. Premstaller
[A]
Die vibroakustische Abstimmung von Fahrzeugen hat spürbare Folgen für den subjektiven Komforteindruck von Fahrern. Phänomene wie das Zittern können als unangenehm bis störend empfunden werden. Ist ein definierter Zusammenhang zwischen den physikalischen Eigenschaften der Schwingungsphänomene und dem subjektiven Komforteindruck bekannt, lassen sich bereits in sehr frühen Entwicklungsphasen, auf Basis geeigneter Simulationsmodelle, Vorhersagen über das Schwingungsverhalten des Gesamtfahrzeuges und die Wirkungen auf den empfundenen Komfort ableiten. Darüber kann der Gesamtfahrzeuganalytiker in die Lage versetzt werden, den Zitterkomfort eines beliebigen Cabriolets schon in der Simulationsphase zu definieren. Der Zusammenhang wird über ein Zitterrating auf Basis der Objektivierung von Zittervergleichsfahrten mit 30 Personen in 3 unterschiedlichen Cabriolets auf 3 unterschiedlichen Strecken gefunden. Anschließende Hydropulsuntersuchungen ermöglichen es, den Zusammenhang zwischen Amplituden an den Komfortpunkten und Urteilen der Probanden zu finden. Benchmarks zwischen Cabriolets unterschiedlicher Preisklassen und Zielkunden auf der Straße, am Hydropuls und bei der Überfahrt von Einzelhindernissen zeigen die vielfältige Einsetzbarkeit des Zitterratings auf. Speziell durch die Vorhersagekraft am Hydropulsprüfstand wird das Testen von Fahrzeugen, die der Geheimhaltungspflicht unterworfen sind, möglich. Der Einsatz des Zitterkriteriums für die Voraussimulation wird anhand von Beispielen aus der aktuellen Entwicklungsarbeit präsentiert.
Presle, G.
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Wirkung von SSI-Aufsätzen für Schallschutzwänden neben der Eisenbahn [DAGA 2008 (Dresden)]
M. Kalivoda, G. Presle and H. Rieder
[A]
Schienenverkehrslärm ist ein großes gesellschaftliches Problem in Europa und Schallschutzwände sind in vielen Bereichen ein notwendiges Übel, um die Anrainer von Eisenbahnstrecken vor dem Lärm zu schützen. Aber weder die Menschen neben den Bahnlinien wollen hinter hohen Schallschutzwänden leben noch wollen die Bahnkunden in einem Tunnel aus Schallschutzwänden reisen.
Die Firma Betonwerk Rieder hat gemeinsam mit Professor Möser von der TU Berlin ein Aufsatzelement für Schallschutzelement entwickelt, den so genannten Sound-Screen-Improver (SSI-Element), welches die Ausbreitung der Schallwellen über die reine Schirmwirkung beeinflusst und so die Schirmwirkung der Wand verbessert.
Im Sommer 2007 wurden die SSI-Elemente schalltechnisch optimiert und gemeinsam mit der Stabstelle Forschung & Entwicklung der ÖBB Infrastruktur BauAG einer praktischen Erprobung unterzogen. Die Messungen, welche im Auftrag der ÖBB von psiA-Consult durchgeführt worden sind, haben gezeigt, dass durch den auf einer 2 m hohen Schallschutzwand montierten SSI-Aufsatz die Abschirmwirkung im Mittel um rund 3 dB(A) erhöht werden konnte. Dieser Betrag stellt den Mittelwert von neun unterschiedlichen Messpunkten hinter der Wand dar, wobei an einzelnen Messpositionen Verbesserungen um bis zu 5,5 dB(A) gemessen werden konnten.
Pressnitzer, D.
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Is the auditory continuity illusion based on a change-detection mechanism? A MEG study [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
D. Pressnitzer, R. Ragot, A. Ducorps, D. Schwartz and S. Baillet
[A]
This study investigates neural correlates of the auditory continuity illusion, using the magnetoencephalography brain-imaging technique (MEG). Four types of sounds were presented to listeners: 1) a continously amplitude-modulated noise; 2) the same modulated noise interrupted by a brief silent gap; 3) the modulated noise interrupted by a louder, unmodulated noise burst; 4) the unmodulated noise burst alone. In condition 3), listeners report hearing a continous modulation even though it is physically interrupted by the unmodulated noise burst: a case of illusory auditory continuity. A whole-head MEG system with axial gradiometers (CTF Omega 151) recorded brain activity when listeners attended passively to the stimuli. Here we report analysis on individual channels, averaged across 15 listeners. The amplitude-modulated noise produced a correspondingly modulated magnetic activity, the well-known auditory steady-state response. However, the illusory modulation did not produce such a steady-state response. A possible neural correlate of the illusion was found in transient evoked responses. When a physical change in the stimulus was linked to a perceptual onset, oscillatory activity in the gamma-band range as well as slow evoked potentials were observed. In the case of the illusion, where a physical change in the stimulus was not accompanied by a perceptual onset, these neural responses were largely reduced or absent. An interpretation of our findings is that the continuity illusion is based on the suppression of a putative onset/change processing mechanism, involved in the perceptual organisation of auditory scenes.
Prestele, G.
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Untersuchung von Schallemissionen aus Parkplätzen, Autohöfen und Omnibusbahnhöfen sowie von Parkhäusern und Tiefgaragen, vollständige Überarbeitung der Parplatzlärmstudie [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
M. Liepert, U. Möhler, G. Prestele and W. Hendlmeier
[A]
Im Auftrag des Bayer. Landesamtes für Umweltschutz wurde die seit 1994 vorliegende 3. Auflage der ''Parkplatzlärmstudie'' vollständig überarbeitet und ergänzt. Im Rahmen dieser Untersuchungen wurden zahlreiche Erhebungen von Kraftfahrzeugbewegungen an z.T. noch nicht untersuchten Parkplatzarten durchgeführt; dadurch wurde die Datenbasis um das 3- bis 4-fache des ursprünglichen Umfanges erhöht. Da sich der Bezug der Bewegungshäufigkeit auf die Anzahl der Stellplätze bei einigen Parkplatzarten als nicht zweckmäßig erwiesen hat, wurden für diese Parkplatzarten die für schalltechnische Berechnungen anzusetzenden Eingangsgrößen auf charakteristische Bezugsgrößen (z.B. Netto-Verkaufsfläche bei Einkaufsmärkten) umgestellt. Im Rahmen der Untersuchungen wurden darüber hinaus umfangreiche Schallmessungen durchgeführt, um die bei Parkvorgängen der derzeitigen Fahrzeugflotte auftretenden Schallemissionen zu kennzeichnen. Für die Erarbeitung eines Vorschlags der schalltechnischen Berechnung von Tiefgaragen und Parkhäusern wurden Schallmessungen an Tiefgaragenrampen und Parkhäusern durchgeführt. Zudem wurde das Rechenverfahren der ''Parkplatzlärmstudie'' auch gemäß den Vorgaben der aktuellen TA Lärm umgestellt und anhand von Kontrollmessungen überprüft.
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Problematik tieffrequenter Geräuschimmissionen bei Musikveranstaltungen am Beispiel eines großen Veranstaltungszentrums in München [DAGA 2005 (München)]
G. Prestele, R. Scholz and R. Wieringer
[A]
Infolge des technischen Fortschritts bei Beschallungsanlagen und des momentanen Musikgeschmacks treten bei Musikveranstaltungen immer höhere tieffrequente Geräuschanteile auf. So wundert es nicht, dass sich Anwohner zunehmend über basslastige Musik beschweren.
Bei der schalltechnischen Prognose und Beurteilung von Musikveranstaltungen zeigen sich derzeit u.a. folgende Probleme:
- Im interessierenden tieffrequenten Bereich unter 100 Hz sind die Schalldämm-Maße von Bauteilen i.d.R. nicht veröffentlicht bzw. Angaben nicht hinreichend gesichert.
- Die Prognose und Beurteilung von tieffrequenten Schallimmissionen aus Musikveranstaltungen ist nach den aktuellen Richtlinien und Normen nicht ausreichend erfasst (TA Lärm / DIN 45680: zusätzliche spektrale Beurteilung mit Berücksichtigung der Hörschwelle nur bei ''deutlich hervortretenden Einzeltönen'', ansonsten A-Bewertung; 18. BImSchV: Prognose/Ausbreitungsrechnung nur bei 500 Hz, A-Bewertung).
Am Beispiel eines der größten Veranstaltungsgelände Europas mit zahlreichen Diskotheken, Konzerthallen, Gast- und Veranstaltungsstätten in München wird die Problematik behandelt.
Es wurde ein schalltechnisches Prognose-, Beurteilungs- und Überwachungskonzept entwickelt und umgesetzt, das aus einer angespannten Situation heraus zu einer für Veranstalter und Anwohner zufriedenstellenden Lösung führte.
Prezel, D.
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Experimentelle Quantifizierung von Rädertriebs- und Kolbenschlaggeräuschanteilen von Verbrennungsmotoren [DAGA 2003 (Aachen)]
R. Arndt, A. Rust, H.-H. Priebsch and D. Prezel
[A]
Mit dem Einsatz moderner akustisch optimierter Verbrennungsverfahren (Common Rail) erlangt die Verringerung der mechanischen Geräuschanteile eines Verbrennungsmotors eine erhöhte Bedeutung. Zwei bedeutende mechanische Geräuschanteile - insbesondere bei LKW Motoren - sind das Rädertriebsgeräusch und das Kolbenschlaggeräusch. Um die Bedeutung der einzelnen mechanischen Geräuschquellen bei der akustischen Bewertung richtig beurteilen zu können, ist die genaue Kenntnis der Anteile von Kolbenschlag und Rädertrieb von Bedeutung. Zur Identifikation des Kolbenschlaggeräusches wurden die Kenntnisse von Signalzeitpunkt sowie der Signalart ausgenutzt. Unter zusätzlicher Verwendung des Übertragungsverhaltens des Motors konnte auf Basis der Zeitsignale ein Trennungsverfahren entwickelt werden, bei dem unter stationären Betriebsbedingungen der Kolbenschlaganteil im Körperschall an der Motoroberfläche und darauf aufbauend auch der Anteil an abgestrahlter Schallleistung bestimmt werden kann. Das Verfahren zur Bestimmung des Rädertriebgeräuschanteils basiert darauf, daß dieses Geräusch einerseits an der Rädertriebseite dominant ist und zur anderen Motorseite deutlich abnimmt und andererseits darauf, daß das Rädertriebgeräusch durch die Nebenaggregatantriebe beeinflußt wird. Beide Verfahren werden bezüglich ihrer Methodik beschrieben und exemplarische Ergebnisse an LKW Dieselmotoren gezeigt. Die Verfahren wurden verifiziert und können nun bei Motorgeräuschanalysen eingesetzt werden.
Pribil, J.
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Distributed Listening Test Program for Synthetic Speech Evaluation [DAGA 2008 (Dresden)]
J. Pribil and A. Pribilová
[A]
Several objective and subjective methods can be used for evaluation of the synthetic speech quality. Considering the fact that we are focused on voice conversion and modification of speech prosody parameters in the text-to-speech system, the users' opinion is very important for us. Therefore, listening tests must be often performed. However, there is a problem with their collective realization (more students together - for keeping same test conditions). For that reason, the automated program for individual listening tests was developed. Our paper is aimed at description of this program, which can perform conventional listening tests (Mean Opinion Score for naturalness and intelligibility, Comparison Category Rating or ABX for comparison of two transformation methods, etc.) and also special tests (more important for us) - type of voice, emotional state, speaking style, etc. Listening tests are always executed on the user PC, but testing speech corpora can also be stored on the server (in distributed version) or at the local computer. The developed testing program automatically generates the text protocol about the currently running test, the test output values are stored (or sent to the center) for final statistical post-processing and evaluation of results in graphic form.
Pribilová, A.
-
Distributed Listening Test Program for Synthetic Speech Evaluation [DAGA 2008 (Dresden)]
J. Pribil and A. Pribilová
[A]
Several objective and subjective methods can be used for evaluation of the synthetic speech quality. Considering the fact that we are focused on voice conversion and modification of speech prosody parameters in the text-to-speech system, the users' opinion is very important for us. Therefore, listening tests must be often performed. However, there is a problem with their collective realization (more students together - for keeping same test conditions). For that reason, the automated program for individual listening tests was developed. Our paper is aimed at description of this program, which can perform conventional listening tests (Mean Opinion Score for naturalness and intelligibility, Comparison Category Rating or ABX for comparison of two transformation methods, etc.) and also special tests (more important for us) - type of voice, emotional state, speaking style, etc. Listening tests are always executed on the user PC, but testing speech corpora can also be stored on the server (in distributed version) or at the local computer. The developed testing program automatically generates the text protocol about the currently running test, the test output values are stored (or sent to the center) for final statistical post-processing and evaluation of results in graphic form.
Price, G.
-
Imaging of the Influence of Surfactants on Bubble Structures [DAGA 2007 (Stuttgart)]
R. Mettin, T. Nowak, M. Ashokkumar, G. Price, D. King, W. Lauterborn and F. Grieser
[A]
The influence of surfactants on ultrasonic cavitation effects has
recently been investigated in greater detail. Among others, variations
in sonoluminescence and acoustic spectra have been attributed to
inhibition of bubble clustering. While the theoretical reasoning is
well in accordance to experiments, a direct confirmation of bubble
structure change has not been given yet. We report on high-speed
imaging experiments with the aim of direct observation of bubbles
in different surfactant solutions and at different acoustic
frequencies.
Priebe, A.
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Medizinische Diagnostik mit Oberflächenwellen-Bauteilen zur Bestimmung von Antigen–Antikörper-Reaktionen [DAGA 2003 (Aachen)]
S. Rupp, M. von Schickfus, A. Priebe, D. Enders and A. Pucci
[A]
Für Nachweis und Analyse von krankheitsspezifischen Antikörpern in Blut oder Plasma für die Diagnostik werden Sensoren benötigt, die kleinste Mengen dieser Antikörper, im g-Bereich quantitativ nachweisen können. Hierbei zeichnet sich besonders die Verwendung von Oberflächenwellensensoren aus. Zur Führung der Oberflächenwelle wird ein neues Beschichtungsmaterial ein sogenanntes Spin-On-Glas [SPO-Glas] verwendet, das aus seiner Verwendung als Dielektrikum in der Halbleiterindustrie bekannt ist. Da das SPO-Glas wie Fotolack aufgebracht wird, ist seine Handhabung sehr einfach und damit kostengünstig. Es ermöglicht durch seine Wellenführungseigenschaften eine Optimierung der Sensitivität des Sensors durch einfache Dickenvariation der wellenführenden Schicht. Desweiteren schützt es die induktiv gekoppelten Schallwandler vor chemisch nicht allzu aggressiven Medien. Die chemische Ankopplungsmethode von Antikörpern auf der Sensoroberfläche wird durch ein neues Immobilisierungsverfahren ermöglicht, bei dem ein Polymer Verwendung findet, das bei der Papierherstellung eingesetzt wird. Dieses Polymer besitzt die Eigenschaft, Sensorreaktionen die mit der Anlagerung von unspezifischen Antikörpern, Zellen oder Fremdproteinen verbunden sind zu verhindern. Die Reproduzierbarkeit der einzelnen Messergebnisse und die Menge der gebundenen Antikörper wird durch das verwendetete Immobilisierungspolymer stark erhöht.
Priebsch, H.-H.
-
Experimentelle Quantifizierung von Rädertriebs- und Kolbenschlaggeräuschanteilen von Verbrennungsmotoren [DAGA 2003 (Aachen)]
R. Arndt, A. Rust, H.-H. Priebsch and D. Prezel
[A]
Mit dem Einsatz moderner akustisch optimierter Verbrennungsverfahren (Common Rail) erlangt die Verringerung der mechanischen Geräuschanteile eines Verbrennungsmotors eine erhöhte Bedeutung. Zwei bedeutende mechanische Geräuschanteile - insbesondere bei LKW Motoren - sind das Rädertriebsgeräusch und das Kolbenschlaggeräusch. Um die Bedeutung der einzelnen mechanischen Geräuschquellen bei der akustischen Bewertung richtig beurteilen zu können, ist die genaue Kenntnis der Anteile von Kolbenschlag und Rädertrieb von Bedeutung. Zur Identifikation des Kolbenschlaggeräusches wurden die Kenntnisse von Signalzeitpunkt sowie der Signalart ausgenutzt. Unter zusätzlicher Verwendung des Übertragungsverhaltens des Motors konnte auf Basis der Zeitsignale ein Trennungsverfahren entwickelt werden, bei dem unter stationären Betriebsbedingungen der Kolbenschlaganteil im Körperschall an der Motoroberfläche und darauf aufbauend auch der Anteil an abgestrahlter Schallleistung bestimmt werden kann. Das Verfahren zur Bestimmung des Rädertriebgeräuschanteils basiert darauf, daß dieses Geräusch einerseits an der Rädertriebseite dominant ist und zur anderen Motorseite deutlich abnimmt und andererseits darauf, daß das Rädertriebgeräusch durch die Nebenaggregatantriebe beeinflußt wird. Beide Verfahren werden bezüglich ihrer Methodik beschrieben und exemplarische Ergebnisse an LKW Dieselmotoren gezeigt. Die Verfahren wurden verifiziert und können nun bei Motorgeräuschanalysen eingesetzt werden.
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Entwicklung der Fahrzeugausstattung mit FEM und SEA [DAGA 2003 (Aachen)]
C. Fankhauser, B. Kastreuz, H.-H. Priebsch, K. Jalics, I. Hauer and A. Glettler
[A]
Der konventionelle Entwicklungsprozeß, wonach Fahrzeugakustik mit dem ersten Prototypen beginnt und mit der Ablieferung eines brauchbaren Akustikpakets endet, ist endgültig überholt. MAGNA Steyr setzt neuerdings auf FEM und SEA Simulationen von der Konzeptphase bis hin zur angelaufenen Serienproduktion. Ziel ist sowohl die optimale Vorauslegung des Akustikpakets hinsichtlich der Hauptkriterien Kosten, Gewicht und Geräuschkomfort als auch ein scharfes Monitoring der Lieferantenumfänge. Dafür wurden mit dem Akustikkompetenzzentrum (ACC) Module zur Berechnung des FEM-Innengeräuschs, speziell für die Hotspot-Analyse der Belchfelder im Fahrzeug und die Empfindlichkeit auf Motoranregung erstellt. Weiters wurde die SEA Modellierung der relevanten Körperschall- und Strukturpfade im Gesamtfahrzeug bei effizienter Elementanzahl entwickelt und durch Messungen am Durchschallungsprüfstand und am Fahrzeug validiert. Der Vortrag zeigt die gesammelten Erkenntnisse und legt einen Schwerpunkt auf die Anwendbarkeit im Entwicklungsprozeß. Die Effizienz der gewählten Verfahren hinsichtlich Treffsicherheit der Aussagen und Kostenreduktion wird mit den Beispielen belegt. www.magnasteyr.com, www.accgraz.com.
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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.
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Sensitivitätsanalyse und Optimierung der Trimeigenschaften mittels SEA [DAGA 2007 (Stuttgart)]
S. Brandl, I. Hauer, H.-H. Priebsch and T. Eggner
[A]
Auf Grund der ständig wachsenden Anforderungen des Marktes ist eine Verkürzung der Durchlaufzeiten im Entwicklungsprozess ein wichtiges Ziel der Automobilindustrie. Eine Möglichkeit diese Vorgabe zu erreichen ist eine Automatisierung von Optimierungsvorgängen. Die Anwendung mathematisch basierter Optimierungsverfahren kann dabei einen wichtigen Beitrag leisten.
Basierend auf der Statistischen Energie Analyse (SEA) wurden dazu am ACC im Rahmen eines Forschungsprojektes mit MAGNA STEYR Fahrzeugtechnik ein Verfahren zur Unterstützung des Entwicklungsprozesses erarbeitet. Hauptaugenmerk wurde darin auf die Beurteilung und Optimierung des Verhaltens von Ausstattungsteilen gelegt. Dabei wurden die Parameter Absorption, Dämpfung und Schalldämmmaß verwendet um die Ausstattungsteile in SEA geeignet beschreiben zu können.
Für das Identifizieren von Optimierungspotentialen wurde zuerst eine Sensitivitätsanalyse entwickelt. Mit ihrer Hilfe kann eine Reihung geeigneter Maßnahmen zur Reduktion des Innengeräusches durch Veränderungen der Eigenschaften von Ausstattungsteilen erstellt werden. Dadurch wird der Troubleshootingprozess zur Reduktion des Innenraumgeräusches, im Vergleich zum bestehenden Vorgang, systematisiert und vereinfacht, was zu einer Verkürzung der Entwicklungszeiten beiträgt.
Darüber hinaus wurde ein mathematisches Optimierungsverfahren in die vorhandene SEA Umgebung integriert. Dadurch wird es möglich optimale Lösungen für vorgegebene Anforderungen zu berechnen. Dabei können unter anderem Faktoren wie Einbautiefe, Gewicht und Kosten berücksichtigt werden.
Die vorgestellten Verfahren sind programmtechnisch umgesetzt und können nicht nur im Automobilbereich sondern überall, wo SEA Modelle Verwendung finden, eingesetzt werden. Präsentierte Sensitivitätsanalysen und Optimierungen können ab sofort von den Projektpartnern durchgeführt werden.
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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.
Priour, M.
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Calculations with BEM in a refracting atmosphere [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Priour, E. Premat and P. Blanc-Benon
[A]
Regulations concerning traffic noise are becoming more and more demanding: acceptable noise levels imposed are lower and lower. Today, meteorological effects can no more be neglected, they have to be taken into account in models which predict sound propagation at long ranges. In order to predict accurately the sound field in outdoor acoustics, the Boundary Element Method (BEM) is a powerful tool, but it can be used, in its classical formulation, only for quiescent media. A work is currently undertaken, aiming at including meteorological effects (temperature and wind speed gradients) in the BEM approach.
In outdoor sound propagation, many phenomena such as absorption, refraction, diffraction can occur and interact in a complex manner in the same time. In this view, it is of particular interest to investigate if some propagation phenomena can be separated or have to be considered simultaneously. A study has been carried out on a configuration with a noise barrier in order to assess a maximum distance under which refraction effects can be neglected compared to diffraction. In this paper, computational results are given and the evolution of this maximum distance is represented versus different parameters (frequency, barrier height, receiver and source positions, meteorological parameter). Comparison of noise levels maps show that the results are encouraging: it seems that areas where meteorological effects can be neglected compared to diffraction effects could be enhanced.
Prisack, B.
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Analyse der Genexpression nach intensiver Impulsschallbelastung: Genexpressionsprofile als Teil des Biomonitoring [DAGA 2006 (Braunschweig)]
S. Siegmann, B. Prisack, G. Roeder, K. Siegmund, E. Borsch-Galetke and H. Bojar
[A]
Fragestellung:
Es ist zu vermuten, dass bei Impulslärmexposition zelluläre Veränderungen zu beobachten sind welche letztlich in einem veränderten mRNA-Profil zu erkennen sein sollten.
Methode:
Isolierte Zellen und Probanden wurden Schallimpulsen exponiert. Die gewonnen Proben wurden mittels Affymetrixchips analysiert mit einer unbeschallten Probe verglichen.
Ergebnisse:
Die vergleichende Analyse der Genexpressionen in den Zellkulturen zeigt nur verhältnismäßig geringe Unterschiede.
Auffällig ist die Aufregulation von einzelnen Heat-shock-Proteinen, DNA-Schaden induzierten Genen sowie die Abregulation von Calmodulin assoziierten Genen und des Vitamin-D3 Rezeptors.
Genprofile als biologisches Monitoring:
Dient der Überwachung der Belastung durch gezielte Analyse von Expressionsänderungen. 29 Gene waren in 25% der Fälle aufreguliert (7 von 28 Proben).
Genprofile als Screeningparameter:
Von 9.121 Genen, welche in den Lymphozyten der Probanden durchschnittlich detektiert werden konnten, trennen univariat 49 Gene die ''vertäubten'' Probanden von den ''nicht-vertäubten'' Probanden (p 0,01). Die Genfunktionen lassen jedoch keine direkte Kausalität zur Vertäubung erkennen.
Diskussion:
Impulslärm setzt auch auf zellulärer Ebene einige dem oxidativen Stress analoge Prozesse in Gang. Hierbei werden zum Teil Regulationen apoptotischer Gene und von ''DNA-Reparatur-Genen'' nachgewiesen. Signifikante Veränderungen finden sich bei Genen mit Relation zur Calzium-Signalkette. Dies lässt eine grundlegende kausale Aussage zur Induktion der Vertäubung, aber auch extraauraler Reaktionen zu.
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Genexpressionsanalysen von Zellen nach Beschallung mit einem Infrapulsgenerator [DAGA 2008 (Dresden)]
S. Siegmann, K. Siegmund, B. Prisack, K. Thiel, H. Bojar and E. Borsch-Galetke
[A]
Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurden Versuche mit Testzellen in einem Infrapulsgenerator (IPG) durchgeführt.
Die Auswertung der Impulssignale erfolgte mit ''Messsystemen zur Messung und Auswertung von Waffenlärm''.Hierbei wurde der Kunstkopf auf den Entfernungspunkten postiert.
Die Schalldruckpegel des Freifeldmikrofons variierten in Abhängigkeit zur Entfernung mit Freifeldpegeln zwischen 155 dB (3 m) und 145 dB (12 m).
Es wurde sehr homogen etwa die Hälfte der über 22.000 Gene auf einem Affymetrix-Genchip detektiert. Die Lymphocyten ''Kontrolle'' gegen ''Belastung'' nach Belastung zeigen in diesem Versuch je nach Nähe zur Pulsquelle eine Aufregulierung zwischen 0,7% und 1,6%.
Zur Signifikanzanalyse der Microarraydaten wurde die SAM-Methode eingesetzt.
Wird diese Methode auf die Versuchsreihe angewendet, so ergibt sich eine Rate als falsch detektierter Gene von über 50%. Wählt man hier die Gene mit den 100 größten Scores aus, so sind davon 51 Gene allein auf die zufällige Varianz der Expression zurückzuführen. Auch wurden nur 2 Gene im Durchschnitt wenigstens um den Faktor zwei verändert.
Von einer genschädigenden Wirkung der o.a. Schallbelastung durch einen Infrapulsgenerator ist nicht auszugehen.
Moderne Analysemethoden liefern nach Belieben ohne Probleme Unmengen von Daten. Die Kunst liegt darin, die richtigen rauszufiltern und daraus die richtigen Schlussfolgerungen zu ziehen.
Prisack, H.B.
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DNA damage as a result of intensive impulse noise [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Siegmann, H.B. Prisack, T. Burchardt, K. Siegmund, M. Bauer, E. Borsch-Galetke and H. Bojar
[A]
Employees of numerous industries are exposed to intensive impulse noise. Impulse noise may cause changes to isolated cell cultures through temporary compression and decompression.
The effects of impulse noise to isolated lymphocytes and lung cells were analyzed. These cells were exposed to 3 impulse levels within 30 minutes (Lmax 170 dB). Total RNA was isolated, amplified, and labeled by an Enzo BioArrayTM HighYieldTM RNA Transkript Labeling Kit. Labeled probes were analyzed by Affymetrix chips and the expression was compared with the RNA-profile of PHA-stimulated, unexposed probes.
41.9 176f 12.625 known lymphocytal genes were detected. 7.6 10201431360f these genes were upregulated, 1.8 % were downregulated. Only 22 genes were 2x upregulated and 4 genes more than 2x downregulated like isoformes of the Cytochrome P450 and the Metallothionin-Gene.
44.2 27777755500f 22.283 known genes of the lung cells (distal located human epithelial cells) were detected significantly. 1.3 10000277602f these genes were upregulated, whereas 2.7 % were downregulated. 7 genes were 2x upregulated and 33 genes more than 2x downregulated. Interestingly, these genes belong to the isoformes of the Cytochrome P450 and the Metallothionin gene as well.
In conclusion, impulse noise induces cellular reactions comparable to oxidative stress reaction. In the future, evaluation of impulse noise working environment e.g. in the metal processing industry or by weapon noise in the german federal army should consider potential reactions on the cellular level.
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Impulslärmwirkungen: Hypoxieereignis und Organreaktion in Konformität mit Genregulation, Apoptose und biochemischen Parametern [DAGA 2007 (Stuttgart)]
S. Siegmann, H.B. Prisack, K. Siegmund, H. Bojar and E. Borsch-Galetke
[A]
Methode: Untersucht wurden Reaktionen von 25 Probanden auf Impulsschallbelastungen. Bestimmungsgrößen: Fingerpuls, Blutgase, Adrenalin, Noradrenalin und Magnesium im Plasma und Urin. Ebenso erfolgte eine Genprofilanalyse beschalter humaner Zellen.
Ergebnisse: Mittels Genprofilanalyse lässt sich eine signifikante Aufregulation in den beschallten Zellen für HIF1A nachweisen, die als Antwort auf eine Hypoxie angesehen werden kann. Keine signifikante, aber eine ''im Trend'' messbare Aufregulation findet sich auch für das Gen VDR3, das im Zusammenhang mit einer ''Vertäubung'' zu sehen ist.
Die gemessene Hypoxie kann über die Katecholaminwirkung und Beeinflussung des Magnesiumtransportes erklärt werden: Die durch den Schalldruck ausgelöste Verschiebung des Magnesiums in den Extrazellularraum und der konsekutive Einstrom von Calcium in die Zelle führt neben einer Gefäßkonstriktion zu einem Abfall des Sauerstoffpartialdrucks im Blut. Die elektromechanischen Koppelungsprozesse bewirken einen erhöhten Verbrauch an Energie für die Aktivierung der Vesikel-/Membran-ATPase. Die Folge ist eine gerade im Bereich der Zellen sich einstellende energetische Erschöpfung an ATP mit nachfolgender Zellschädigung. Was den intrazellulären Transportmechanismus betrifft sind 7 Gene in den Zellkulturen nachzuweisen, die hierfür codieren und nach Belastung aufreguliert waren. Die erforderliche ATP-Resynthese erfordert zusätzlich Sauerstoff, die Hypoxie wird verstärkt. Die katecholamininduzierte Gefäßkontraktion führt ebenfalls zu einer Erniedrigung des Sauerstoffgehaltes in den Organen. Insbesondere die Zellen der Gefäßendothelien der Lunge reagieren auf Schalldruck empfindlich.
Schlussfolgerungen: Das Wechselspiel der untersuchten und verändert objektivierten biochemischen Wirkparameter, welche zur Gefäßkonstriktion, zum Energieverbrauchs und Absinken des Sauerstoffpartialdruckabfalls führt und die signifikant nachweisbare genregulierte Hypoxie bei nur ''trendmäßig regulierten Vertäubung'', die insgesamt zu einem Organschaden führen können, kann mit diesem Modell beschrieben werden.
Probst, W.
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Die UBA Geräuschemissionsdatenbank für Anlagen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
W. Probst
[A]
Im Rahmen eines vom Umweltbundesamt Berlin finanzierten Projekts wurde untersucht, ob und wie die Geräuschemissionsdaten für gesamte Anlagen aufbereitet, in eine logische Struktur gebracht und in einem Datenbanksystem gespeichert werden können. Als Ergebnis wird ein Konzept vorgelegt, das neben der reinen Speicherung von Emissionsdaten auch zahlreiche Informationen über zu erwartende Schallleistungspegel, mögliche Lärmminderungsmaßnahmen und die datentechnische Modellierung liefert. Insbesondere ist es auf Grund der hierarchischen Struktur des Datenmodells möglich, auch bei sehr geringem Vorwissen über den tatsächlichen Anlagenaufbau für die Vorplanung verwendbare Geräuschemissionsdaten abzurufen. Das Datenbanksystem wird am Beispiel von Sägewerken und Schrottverarbeitungsanlagen dargestellt.
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Automatisiertes Verfahren zur Ermittlung und flächenbezogenen Darstellung der Lärmbelastung [DAGA 2002 (Bochum)]
W. Probst and B. Huber
[A]
Es wird ein Verfahren vorgestellt, mit dem aus den Dateien von Schallimmissionsplänen unter Einbeziehung der von Lärm betroffenen Einwohner Karten der Betroffenheit erzeugt werden können. Nach einer Anregung von R. Hillen, LUA-NRW wird es im Rahmen eines vom MUNLV geförderten Modellprojekts zum Schallimmissionsplan der Stadt Mühlheim angewendet. Mit dieser Technik wird die Lärmbelastung mit der hausscharf definierten Einwohnerdichte in einem definierbaren Quadrat räumlich gemittelt und dem Mittelpunkt dieses Quadrats zugewiesen. Durch Verschiebung in Rasterschritten ergibt sich so eine Belastungskarte, deren ''Auflösung'' über die Quadratgröße gesteuert werden kann. Das Verfahren ist generell zur räumlichen Mittelung und Darstellung beliebiger Kenngrößen geeignet.
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Computerunterstützte Schallflussmodellierung für Anlagen [DAGA 2002 (Bochum)]
W. Probst and B. Huber
[A]
Es wird ein neues Softwarekonzept vorgestellt, mit dem technische Schallquellen für die Zwecke der Schallimmissionsprognose unter Einbeziehung der inneren Quellen und Schallflüsse modelliert werden können. Das System besteht aus fertigen Bausteinen für Motore, Getriebe, Pumpen, Lüfter, Luftkühler, Kühltürme und andere Komponenten, die zu gesamten Anlagen kombiniert werden können. Wenn in einer verketteten Anlage wie einem Lüfterstrang in der Raumlufttechnik der Schallfluss durch einen Schalldämpfer gemindert wird, so reduzieren sich automatisch die Emissionen aller nachgeschalteten Komponenten in korrekter Weise. Nach dem Input in ein beliebiges, z. B. im Rahmen eines Schallimmissionsplanes erarbeitetes Szenario können die für die Schallentstehung wichtigen Parameter geändert und so Lärmminderungskonzepte in ihrer Auswirkung auf die Umwelt untersucht werden.
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Anforderungen und Lärmminderungsmaßnahmen für Bildschirmarbeitsplätze im Büro [DAGA 2003 (Aachen)]
W. Probst and U. Donner
[A]
Die schalltechnischen Anforderungen gemäß Arbeitsstättenrichtlinie mit 85, 70 und 55 dB(A) Beurteilungspegel am Arbeitsplatz sind nicht als Skala zur Quantifizierung oder gar zur Verhinderung von Lärm für Arbeitsstätten mit Bildschirmen geeignet. Es wird gezeigt, dass ein von 3 Kriterien abhängige Qualifizierung von Arbeitsplätzen erforderlich ist. Dies betrifft den an einem Arbeitsplatz durch Fremdgeräusche vor-handenen Schalldruckpegel, das Herausragen einer einzelnen Schallquelle über alle anderen Quellen und die Verstehbarkeit der von anderen gesprochenen Worte. Es wird weiter gezeigt, wie Büroarbeitsplätze auf diese Weise beurteilt werden kön-nen und wie durch Anwendung dieser Kriterien bei der Planung und Einrichtung von Büroarbeitsplätzen unter Berücksichtigung der jeweiligen Randbedingungen optimale schalltechnische Verhältnisse hergestellt werden können. Die erläuterte Methodik basiert auf wirkungsbezogenen Kriterien, bezieht aber im weiteren ausschließlich genormte Pegelwerte und Kenngrößen ein. Über die von den Herstellern angegebenen Geräuschemissionswerte der technischen Geräte, die klassifizierten Absorptionseigenschaften von Decken- und Wandsystemen sowie der Anordnung von Arbeitplätzen, Geräten und Einrichtungsgegenständen können so den genannten Anforderungen entsprechende und dennoch funktionelle Büroland-schaften konzipiert werden. Die erläuterten Techniken basieren auf Projekten, die im Auftrag der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin durchgeführt worden sind.
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Die Unsicherheit des Beurteilungspegels bei der Immissionsprognose [DAGA 2003 (Aachen)]
U. Donner and W. Probst
[A]
Im Rahmen von Schall-Immissionsprognosen werden die zu erwartenden Beurteilungspegel für einzelne Immissionsorte berechnet. Grundlage dieser Berechnungen sind z.B. Schallleistungspegel von Maschinen, für die gemäß DIN EN ISO 3741 bis 3747 Genauigkeitsklassen bzw. Standardabweichungen vorliegen. Diese Unsicherheit der Eingangsgrößen führen ebenso zu einer Standardabweichung des prognostizierten Beurteilungspegels. Es wird eine Methodik dargelegt, wie die Unsicherheit des Beurteilungspegels bei Einwirkung vieler Schallquellen berechnet werden kann. Bei den Berechnungen ist zwischen Quellen zu unterscheiden, deren Kovarianzen zueinander einen Wert von Null oder einen von Null abweichenden Wert haben. Diese Problematik tritt bei der rechentechnischen Zerlegung von Flächen- und Linienquellen in Punktschallquellen auf. Auch bei korrelierten Schallquellen, die auf eine gemeinsame Ursache zurückzuführen sind, können von Null verschieden Kovarianzen auftreten. Dies ist z.B. der Fall, wenn in einer Prognoserechnung mehrere Fenster zu berücksichtigen sind, deren Schallabstrahlungen auf einen gemeinsamen Innenpegel zurückzuführen sind. An Hand von Beispielen werden grundsätzliche Fragestellungen diskutiert und die Vorgehensweise erläutert.
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Die Ermittlung des Emissions-Schalldruckpegels von Maschinen [DAGA 2003 (Aachen)]
W. Probst
[A]
Die EU-Umgebungsrichtlinie verlangt eine Bestimmung der Gesamtzahl der Men-schen, die in Gebäuden wohnen, an denen der in 4m Höhe gemessene LDEN sowie der LNight in dB an der am stärksten lärmbelasteten Fassade in vorgegebenen Pegel-intervallen liegt. Weiter ist anzugeben, wieviele unter diese Geräuschpegelbereiche fallende Personen in Wohngebäuden mit einer verhältnismäßig ruhigen Fassade leben. Die Praxis zeigt, dass die üblicherweise berechneten und auf eine bestimmte Höhe über Grund bezogenen Lärmkarten keine geeignete Basis zur Ermittlung dieser Grö-ßen sind. Vielmehr ist es notwendig, die genannten Indikatoren für alle Gebäude in allen Stockwerken und im Abstand von 2m vor allen Fassaden zu berechnen, hier-aus die kennzeichnenden Größen zu ermitteln und die statistische Auswertung durchzuführen. Die hierzu geeigneten Techniken werden sowohl grundsätzlich wie auch an praktischen Beispielen aufgezeigt. Es wird weiter dargestellt, wie das Instrument der von der EU verlangten strategi-schen Lärmkartierung ohne zusätzliche Datenerhebung zum wirksamen Werkzeug der Lärmbekämpfung in Städten und Kommunen ausgebaut werden kann.
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Die praktische Umsetzung eines Konzepts zur monetären Bewertung von Lärmschutzmaßnahmen [DAGA 2003 (Aachen)]
H.A. Metzen and W. Probst
[A]
Wenn primäre Lärmschutzmaßnahmen wie lärmmindernde Fahrbahnbeläge oder sekundäre Maßnahmen wie Abschirmwände zur Lärmminderung an Verkehrswegen geplant sind, ist es oft erforderlich, die hierdurch erreichte Verbesserung zu den Kos-ten der Maßnahme in Beziehung zu setzen. Soll eine derartige Bewertung auf der Basis von Kosten erfolgen, so kommt es darauf an, den Nutzen durch die Verringe-rung der Geräuschimmission in bewohnten Gebieten als Wertsteigerung zu quantifi-zieren. Vom BUWAL -Schweiz - ist hierzu ein Verfahren vorgelegt worden, welches die Ab-hängigkeit der Mietpreise von Wohnungen als Basis einer derartigen Bewertung verwendet. Dieses Verfahren ist umgesetzt worden und steht nunmehr zur monetä-ren Bewertung von beliebig komplexen Lärmszenarien und von Lärmschutzpro-grammen zur verfügung. Das Verfahren geht von einer Mietwertänderung pro m Wohnfläche und pro dB Än-derung des Beurteilungspegels aus. Die maximale Wohnfläche eines Gebiets ergibt sich aus der Gebietsgröße und der GFZ (Geschoßflächenzahl). Soll nun die Nutz-wertsteigerung durch eine beliebige Kombination von Lärmschutzmaßnahmen beur-teilt werden, so wird sowohl für den Status Quo wie auch für den Planungszustand nach Durchführung eine Lärmkarte für den gesamten Planungsumgriff berechnet. Bei der Bewertungsrechnung wird nun für jedes Rasterelement die Wertsteigerung und durch Summation für das gesamte Gebiet der monetäre Nutzen ermittelt. Das Verfahren wird an einer realen Planungssituation demonstriert.
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Methodik zur Bestimmung der Lärmbelastung in Städten nach der EU-Umgebungsrichtline [DAGA 2003 (Aachen)]
W. Probst and H.A. Metzen
[A]
Gemäß Maschinenrichtlinie sind die Hersteller von Maschinen verpflichtet, die Ge-räuschemission der von ihnen in Verkehr gebrachten Maschinen anzugeben. Die Praxis zeigt, dass vor allem Hersteller großer Maschinen dazu neigen, sich bei dieser Angabe auf den Emissions-Schalldruckpegel zu beschränken und den Schallleis-tungspegel als nicht hilfreich oder zu aufwändig bei der Ermittlung darzustellen. Es wird gezeigt, dass die Bestimmung des Schallpegels am Arbeitsplatz und die An-wendung einer Umgebungskorrektur ohnehin eine zusätzliche Bestimmung des Schallleistungspegels direkt oder indirekt erfordert, weil diese Umgebungskorrektur von der Differenz Schallleistungspegel-Arbeitsplatzschallpegel abhängt. Es kann a-ber auch gezeigt werden, dass aufgrund einer Einschätzung der Maschinenstruktur in vielen Fällen auf diese Bestimmung des Schallleistungspegels verzichtet und der Emissions-Schalldruckpegel somit über eine einzige Pegelbestimmung ermittelt wer-den kann. Dies eröffnet die Möglichkeit, maschinenspezifische Festlegungen zu tref-fen, die eine wesentliche Reduzierung des mit der Geräuschangabe und -nachprüfung verbundenen Aufwands zur Folge haben. Die entsprechenden, im Auf-trag der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin untersuchten Techniken werden erläutert.
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Experience with large Scale and City Noise Mapping [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
W. Probst and B. Huber
[A]
Many problems arise when noise maps for large areas or for cities with 100 000s of buildings shall be calculated. A tremendous amount of time and money can be wasted if the description depth of the model is not aligned between different parts of the model or between noise types. Data acquisition should always take into account the intended use of the model and the sensitivity of the result in relation to this description depth. But even in the case of noise mapping according to the requirements stated in the EU-directive it is worth to think about the usability of the digital model of a city for other tasks. The value of a city model depends on the manual work necessary to keep it up to date and to adapt it to changed environmental conditions. If the time schedule for trains changes each year, it is extremely time saving when these schedules can be used as spread sheets and be linked to the whole railway system with all track sections automatically. With roads the time variation of parameters is not so critical. But even there it might be advantageous to store traffic and road data outside in databases. Interactive Noise Maps that are presented via Internet are an invaluable information tool. Experience with such presentations (e.g. http://www.accon.de) show that many earlier objections of city administrations about making people too worried about noise problems have no realistic background if some precautions are taken. Some of these requirements, precautions and general conditions for the success of a noise mapping project are presented.
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Strategie zur Umsetzung der EU-Richtlinie 2002/49/EC in einem neuen Mitgliedsstaat [DAGA 2005 (München)]
W. Probst
[A]
Im Rahmen eines Phare-Projekts und damit mit Förderung der EU wurde die Slowakei bei der Implementierung der EU-Richtlinie 2002/49/EC zum Umgebungslärm beraten. Zur Anpassung der Berechnungsansätze wurden Messungen auf Straßen und Schienenwegen durchgeführt. Sie führten zur Auswahl der geeigneten Verfahren und zur landesspezifischen Modifizierung der Emissionsansätze. Das Projekt beinhaltete auch die Beratung bei der Ausarbeitung der gesetzlichen Regelungen und bei der Festlegung von Verantwortlichkeiten, um das Lärm-Informationssystem in Verwaltung und Politik zu etablieren.
Die Schwierigkeiten und Lösungsansätze, die mit Sicherheit in vielen anderen Ländern ähnlich sein dürften, werden erläutert.
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Messung des Emissions-Schalldruckpegels von Maschinen nach den überarbeiteten Normen der Reihe ISO 11200 [DAGA 2006 (Braunschweig)]
W. Probst
[A]
Im Zuge einer ''short term revision'' der Internationale Rahmenormen ISO 11201, 11202 und 11204 sind vom Autor wesentliche Änderungen des Messverfahrens vorgeschlagen worden. Es wird über Untersuchungen berichtet, mit denen diese Verfahren angewendet und die damit verbundenen Unsicherheiten ermittelt worden sind. Dies bezieht sich auf Messungen aller 3 Genauigkeitsklassen. Es werden praktische Hinweise gegeben, in welcher Reihenfolge sinnvoll vorzugehen ist, wenn der für eine Maschine angegebene Emissions-Schalldruckpegel bei Betrieb in Situ nachgeprüft werden soll.
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Die Wirkungsbezogene Bewertung des Lärms - Konsequenzen der Einzahlbewertung [DAGA 2006 (Braunschweig)]
W. Probst
[A]
Mit der Richtlinie 2002/49/EC zum Umgebungslärm werden von Städten und Gemeinden gewaltige Anstrengungen zur Berechnung, Darstellung und Bewertung der Lärmbelastung gefordert. Ziel aller Bemühungen ist es letztlich, auf der Basis einer wirkungsbezogenen Bewertung eine Aktionsplanung zu entwickeln und diese Belastungen effizient zu mindern. Hierzu ist es erforderlich, die Belastungsgröße für vorgegebene Bereiche zu summieren und durch einen Einzahlwert auszudrücken.
Es wird abgeleitet, welche Konsequenzen die bereits vorgeschlagenen Lärmbelastungen auf die Verkehrsplanung haben.
Dabei zeigt sich, dass viele dieser Systeme zu unerwünschten Verkehrsverteilungen führen würden und nur Bestand haben, weil sie eben nicht konsequent angewendet werden.
Notwendige Verbesserungen und Rahmenbedingungen werden vorgeschlagen.
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Das EU-Projekt QCITY – Quiet City Transport [DAGA 2007 (Stuttgart)]
W. Probst and M. Petz
[A]
Es werden die Ziele, die Arbeitsschritte und einige Ergebnisse des Projekts vorgestellt und erläutert.
Das übergeordnete Ziel des Projekts ist es, eine integrierte und auf die Ergebnisse der Lärmkartierung aufbauende Methodik zu entwickeln, die es Städten und Kommunen erlaubt, Konzepte zur Lärmminderung an Straßen und Schienenwegen zu erarbeiten und umzusetzen. Letztlich soll das Projekt die Methoden zur Aufstellung und Umsetzung von Aktionsplänen vermitteln.
Der Beitrag zeigt auf, wie über den Weg Lärmkartierung - Hot-Spot-Analyse - Maßnahmenkatalog - Alternativplanung - Lärmbewertung die geeigneten Lösungen aus alternativen Ansätzen entwickelt werden können. Dabei werden verkehrslenkende, organisatorische und auch technische Maßnahmen an den Quellen einbezogen.
Die Beurteilung von Maßnahmen erfolgt durch Ermittlung einer Bewertungsgröße, die in grober Weise die negativen Lärmwirkungen in Wohnbereichen einbezieht und summiert. Bei flächenbezogener Darstellung dieser Größe ergeben sich die Hot Spots als vordringlich zu sanierende Bereiche. Zur Beurteilung von Alternativen wird die Bewertungsgröße in dem von der Planung betroffenen Gebiet summiert - die Lösung mit dem kleinsten Ergebniswert ist die aus immissionsschutztechnischer Sicht vorzuziehende Lösung.
Die Möglichkeiten und Grenzen des Verfahrens werden erläutert.
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Multithreading, parallel computing and 64-bit mapping software - advanced techniques for large scale noise mapping [DAGA 2008 (Dresden)]
W. Probst
[A]
In noise-mapping-projects for agglomerations and for built-up areas in the vicinity of main roads and railways for whole countries it is absolutely necessary to minimize or avoid any manual intervention. It is shown how this has been realized for the noise mapping projects of the countries Baden-Wuerttemberg, Hessen and Schleswig-Holstein and for the cities Munich, Frankfurt and Wiesbaden by fully automated parallel computing applying the PCSP-technique (Program Controlled Segmented Processing) and by using all cpu-cores of the noise mapping computer cluster (multithreading). It is further shown how effectively the 3-D-models and the grid of such countries with more than 10 Gigabytes can be handled if the 64-bit-software for noise calculation is used.
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Sound Propagation in Workrooms [DAGA 2008 (Dresden)]
W. Probst
[A]
The method of VDI 3760 to calculate the sound propagation in workrooms has been derived to calculate the sound pressure levels at the work places from the emission values of the machines and to be able to optimize these rooms with respect to low noise exposure at the work places. The application since more than 10 years has shown the shortcomings: Only the mean absorption on walls, ground and ceiling of the room with approximated cuboid shape is taken into account and the local distribution of an absorbent coating has no influence on the result. Further sources radiating with directivity and screening effects are neglected, and therefore the effect of many sound reduction measures important in practice cannot be calculated with VDI 3760. With a project financed by the BAuA (Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin, Dortmund) possible improvements of the method have been investigated and first steps of a practical realization are presented.
Pronchatov-Rubtsov, N.
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Nonlinear Acoustic Doppler Tomography of Flowing Liquid [DAGA 2003 (Aachen)]
I. Didenkulov, L. Kustov, A. Martyanov and N. Pronchatov-Rubtsov
[A]
Measurement of parameters of flowing liquid is one of problems,
which have many applications. Traditionally it is solved by
linear acoustic methods, i.e. the Doppler technique, which meets
some restrictions in strong reverberation conditions. The
nonlinear acoustic methods are known as free from reverberation.
It is known that a bubble has prominent nonlinear properties. For
moving bubbles the specific Doppler frequency shift arises for
the difference frequency scattering, which can be used for bubble
flow velocity measurement. For low-density bubble populations in
flowing liquid such measurements can be done in the approximation
of given primary waves. For dense bubble streams it is necessary
to take into account attenuation of primary waves at bubbles
inside the flow. The latter case is considered in this paper and
called the difference frequency Doppler tomography method.
Experimental measurements were done in a water tank with a
submerged cavitation water jet. The results of the work
demonstrate the possibility of the nonlinear acoustic Doppler
tomography of flowing bubble liquids, which can find different
applications.
Proswitz, A.
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Geräuschentstehung und Lärmminderung an Klimaleuchten [DAGA 2000 (Oldenburg)]
U. Ackermann, J. Homberg, M. Ringe, H. Fechner and A. Proswitz
[A]
Klimaleuchten dienen zur gleichzeitigen Beleuchtung und Belüftung von Räumen. Bei der Durchströmung der Leuchten entsteht Lärm, der die in den Räumen arbeitenden oder wohnenden Personen belästigt. Der A-bewertete Summenpegel LWA der Schalleistung des Geräuschs von Klimaleuchten ergibt sich aus der Beziehung: LWA = 70logQ - X dB(A), wie umfangreiche Untersuchungen zeigen. Q ist der Volumenstrom in m/h. Die Konstante X ist von der Gehäusegeometrie abhängig und wird im Klimaleuchtenprüfstand des LfL für jede Leuchte mit dem Vergleichsschallquellenverfahren bestimmt. Erste Ansätze zur Lärmminderung ergeben sich, wenn man die Strömung im Gehäuse und die Ausströmung der Luft in den Raum vergleichmäßigt. Da eine optimale Strömungsführung gleichzeitig den Druckverlust erniedrigt, ergibt sich zusätzlich zur Geräuschminderung eine Energieeinsparung. Wird außerdem die Anregung des Lampengehäuses durch Turbulenz verringert, läßt sich auch ohne Schallabsorber eine Lärmminderung von über 10dB(A) erreichen.
Przybilla, T.
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Behandlung der Impulshaltigkeit in der ISO/CD 1996-2 unter Berücksichtigung neuerer Ansätze [DAGA 2002 (Bochum)]
W. Pompetzki and T. Przybilla
[A]
Im Rahmen der ISO/DIS 1996-1 werden zwar subjektive Kriterien für die Erkennung impulshaltiger Geräusche angegeben und dazu drei Kategorien für eine Unterteilung definiert, ein objektives Messverfahren ist jedoch nicht enthalten. Lediglich für die Kategorie ''high-energy impulsive sound sources'' (z.B. militärische Geschosse) wird ein auf der C-Bewertung basierendes Verfahren im Anhang angegeben. Für Geräusche, die den beiden weiteren Kategorien entsprechen, wird die Impulshaltigkeit durch feste Zuschläge berücksichtigt. Dagegen wurde der aktuelle Enwurf zur ISO/CD 1996-2 ''Acoustics - Description, measurement and assessment of environmental noise - Part 2: Determination of environmental noise levels'' im Anhand D um ein aus Dänemark stammendes objektives Verfahren zur Bestimmung eines Impulszuschlages ergänzt. Dabei wird der Zuschlag aus der Anstiegsgeschwindigkeit der Impulse und der Pegeldifferenz zum stationären Geräuschanteil bestimmt. Im Rahmen des Vortrages soll dieses Verfahren vorgestellt und mit bekannten Methoden zur Bestimmung von Impulszuschlägen wie z.B. dem Taktmaximalpegel oder der Differenz zwischen dem Impulsschallpegel und dem energiäquivalenten Dauerschallpegel verglichen werden.
Ptok, M.
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Kontaktfreie Evaluation von akustischen Mikrophänomenen bei Rhinophobia aperta mit Hilfe der akustischen Nahfeldholographie SONAH [DAGA 2007 (Stuttgart)]
E.-U. Saemann, M. Ptok and H. Volk
[A]
Several methods of quantifying nasal or denals speech have been proposed. All methods, though valuable for certain aspects of nasality, have failed to be truly useful for clinical purposes, partly because they do not allow differentiating between different aspects of nasality or they work in a contact mode. The latter proved to be a severe drawback in examining small children, e.g. with cleft palate prior to surgery to reduce nasality.
Acoustic holography is known to be useful for studying any instant, i.e. transient or averaged periods of a radiated sound field in detail. Specifically, analyses of sound fields generated by microphenomena such as the effects of individual parts of complex sound are possible. Theoretically, these features set the stage to make acoustic holography an ideal candidate for analysis of complex sound fields irradiating from lips and nares.
The paper presents first results of acoustic holography measurements to analyse quantitative and qualitative aspects of nasal and denasal speech sounds.
Pucci, A.
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Medizinische Diagnostik mit Oberflächenwellen-Bauteilen zur Bestimmung von Antigen–Antikörper-Reaktionen [DAGA 2003 (Aachen)]
S. Rupp, M. von Schickfus, A. Priebe, D. Enders and A. Pucci
[A]
Für Nachweis und Analyse von krankheitsspezifischen Antikörpern in Blut oder Plasma für die Diagnostik werden Sensoren benötigt, die kleinste Mengen dieser Antikörper, im g-Bereich quantitativ nachweisen können. Hierbei zeichnet sich besonders die Verwendung von Oberflächenwellensensoren aus. Zur Führung der Oberflächenwelle wird ein neues Beschichtungsmaterial ein sogenanntes Spin-On-Glas [SPO-Glas] verwendet, das aus seiner Verwendung als Dielektrikum in der Halbleiterindustrie bekannt ist. Da das SPO-Glas wie Fotolack aufgebracht wird, ist seine Handhabung sehr einfach und damit kostengünstig. Es ermöglicht durch seine Wellenführungseigenschaften eine Optimierung der Sensitivität des Sensors durch einfache Dickenvariation der wellenführenden Schicht. Desweiteren schützt es die induktiv gekoppelten Schallwandler vor chemisch nicht allzu aggressiven Medien. Die chemische Ankopplungsmethode von Antikörpern auf der Sensoroberfläche wird durch ein neues Immobilisierungsverfahren ermöglicht, bei dem ein Polymer Verwendung findet, das bei der Papierherstellung eingesetzt wird. Dieses Polymer besitzt die Eigenschaft, Sensorreaktionen die mit der Anlagerung von unspezifischen Antikörpern, Zellen oder Fremdproteinen verbunden sind zu verhindern. Die Reproduzierbarkeit der einzelnen Messergebnisse und die Menge der gebundenen Antikörper wird durch das verwendetete Immobilisierungspolymer stark erhöht.
Puder, H.
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Temporal-envelope based related processing in advanced digital hearing aids [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
V. Hamacher, E. Fischer and H. Puder
[A]
Noise reduction, compression and classification algorithms have become standard features in advanced digital hearing aids. In this paper it will be illustrated that analysis and appropriate processing of the signal envelope play an important part in designing these algorithms.
In the field of compression algorithms the appropriate speed of gain adaptation is still the subject of discussion. From a physiological point of view, compression algorithms should act as fast as possible to restore the loss of compression due to the damage of outer hair cells. Fast compression strongly affects the signal envelope. However, in listenings tests hearing impaired subjects often prefer slow compression systems, which do not affect the signal envelope. This indicates that the appropriate ''transmission'' of the signal envelope is a crucial point in compression algorithms.
In respect of noise reduction algorithms, it will be shown that an early group of approaches exploits the specific envelope properties of speech and noise to slowly adapt the frequency response of the hearing aid to the noisy condition. Moreover, it will be demonstrated that the processing of state-of-the-art procedures like spectral subtraction or Wiener filtering can be interpreted as the frequency-specific restauration of the temporal envelope of the (undisturbed) speech in each frequency band.
Some hearing aids already offer classification systems which automatically enable the optimal hearing aid setting. It will be demonstrated that robust classification systems capable of distinguishing between ''Speech'', ''Speech in Noise'' and ''Noise'' situations can be developed mainly based on the analysis of the signal envelope.
Püschel, D.
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Zur Tonhaltigkeit von Geräuschen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
D. Püschel, S. Rösler and H. Alphei
[A]
Bei der Bildung des Beurteilungspegels - z.,B. von gewerblichen Lärmquellen - ist u.,A. die Tonhaltigkeit von Bedeutung. Das Interesse, den Tonhaltigkeitszuschlag zu berechnen und nicht mehr nur subjektiv zu vergeben, hat seit der Veröffentlichung des Entwurfs der DIN
45,681 {sl Bestimmung der Tonhaltigkeit von Geräuschen und Ermittlung eines Tonzuschlages für die Beurteilung von Geräuschimmissionen} und insbesondere durch den Verweis in der novellierten TALärm deutlich zugenommen. Die Festlegungen der DIN
45,681 lassen allerdings (bewusst) einen Spielraum bei der Ermittlung zu. Es zeigt sich in der Praxis, dass {sl DIN-gerechte} Verfahren unterschiedliche Ergebnisse liefern, die sich von der Einschätzung durch Gutachter unterscheiden. An Beispielen aus der Praxis und anhand synthetischer Signale wird aufgezeigt, für welche Klassen von Signalen sich Abweichungen ergeben. Es werden Ergebnisse eines {sl DIN-gerechten} Verfahrens vorgestellt, das stabile Bewertungen liefert.
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Interaktive Analyse und Synthese tonaler und stochastischer Komponenten von Fahrzeuggeräuschen [DAGA 2003 (Aachen)]
D. Püschel
[A]
Vorgestellt wird ein Werkzeug, mit dem tonale Komponenten in Fahrzeuggeraeuschen extrahiert und relativ zum Restgeraeusch bewertet werden koennen. Die Bewertung erfolgt dabei unter Beruecksichtigung von Hoerschwellen, Mithoerschwellen und Lautheitsskalen in Notenstufen. Die so zerlegten Anteile werden dann resynthetisiert, so dass eine akustische Verifizierung der Analyse erfolgen kann. Bei der Resynthese sind die Lautheiten der tonalen Anteile relativ zum Restgeraeusch veraenderbar und koennen beispielsweise automatisch auf Zielwerte begrenzt werden. Auch auf die stochastischen Anteile koennen davon unabhaengig Filter angewendet werden, so dass sich neue Freiheiten in der akustischen Bearbeitung ergeben.
Purwins, H.
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Oktavambiguität als Konkurrenz zwischen Tonhöhe und Klangfarbe [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
I. Normann, H. Purwins and K. Obermayer
[A]
Pitch experiments are carried out to reveal the interdependence of octave uncertainty, spectral characteristics of timbre, and intransitivity of relative pitch. This work is related to Shepard's paper ''Circularity in Judgments of Relative Pitch'' [1]. It discusses as well intransitivity of relative pitch but goes beyond as we focus the influence of timbre. Our computer-generated tones are overtone series with special amplitude relations between even and odd partials. Thereby octave uncertainty is induced: Perceived octave position of a complex tone in a two tone pitch comparison depends heavily on the discrepancy of their spectral shape. The resulting perception of octave uncertainty is demonstrated in a pitch-adjustment experiment: The subject has to adjust a complex testtone with variable frequency to another static complex tone until pitch equality is perceived. These adjusted test tones of different spectral shapes can be connected to a sequence such that all adjacent tones seem to be equal in pitch whereas the first and the last test tones are pure tones with one octave distance. So ''intransitivity of pitch equality'' is shown for an appropriate sequence of complex tones with different spectral shapes. A similiar sequence of complex tones, but with ascending fundamental frequencies (two halftones per step) is used to demonstrate ''intransitivity of pitch inequality'' in an experiment of judgment of relative pitch. This sequence always seems to ascend in pitch although the first and the last tone is identical. We hope that our experiment may help calrifying the interplay of different cues in pitch perception, and may aid automated pitch analysis. One practical reference of this work might be an explanation of the occurance of octave missmatch when a male and a female singer try to sing with the same pitch. [1] R. Shepard, 1964. ''Circularity in Judgments of Relative Pitch'' Journal of the Acoustical Society of America, 36:2346-2353
Pustelny, T.
Putz, K.
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Multichannel Recording and Classifying of Respiratory Sounds [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
F. Graf, G. Wurzinger, U. Kleb, H. Köhler and K. Putz
[A]
The auscultation of the lung by means of a stethoscope is an important and straightforward diagnostic method. It is the simplest and least intrusive technique to determine direct information regarding the structure of the required lung tissue. The variations in the sound of the lungs are in direct relation to the pathological variations of the lung. Based on the variety of the heard lung sounds, it is often difficult to make a precise diagnosis.
Therefore a system for multichannel recording and classifying of respiratory sounds was developed. First several kinds of sensors were constructed in order to obtain high-quality respiratory sounds. The data collection was realized with two off-the-shelf data acquisition cards, the upstreamed the voltage supply of the sensors and an aeroplethysmograph. The devices are controlled by a software which has the further purpose to collect additional data for statistical analysis. In a clinical trial more than 60 persons with different kinds of diseases were examined. The analysis and classification was done by using different methods of digital signal processing, statistics and stochastics. The results of the study will be presented.
Puzik, A.
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Berechnung von Motorrauigkeiten [DAGA 2002 (Bochum)]
N. Springer, T. Ronnebaum, C. Eichenlaub and A. Puzik
[A]
Durch Modulationen hervorgerufene zeitliche Effekte spielen bei der Geräuschwahrnehmung eine große Rolle. Zur Beschreibung dieser Phänomene werden i.a. die psychoakustischen Parameter Rauhigkeit und Schwankungsstärke verwendet. Von diesen Parametern wird der Modulationsfrequenzbereich zwischen 15 und 40 Hz jedoch nur schwach bewertet. Modulationen in diesem Frequenzbereich spielen aber insbesondere für die empfundene Rauhigkeit von Motorgeräuschen im Fahrzeuginnenraum eine wichtige Rolle. Deshalb wurde ein Berechnungsmodell entwickelt, das speziell auf die Rauhigkeit von Motorgeräuschen in diesem Modulationsfrequenzbereich abgestimmt ist. In Hörversuchen wurden Fahrzeuginnenraumgeräusche von Experten aus der Motorgentwicklung in Paarvergleichen nach ihrer Rauhigkeit beurteilt und mit der BTL-Methode auf einer Intervallskala angeordnet. In diesem Beitrag wird das Berechnungsmodell für die Motorrauhigkeit vorgestellt. Die Ergebnisse der subjektiven Beurteilung werden mit den Berechnungen verglichen.
Pyshin, A.
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