Signal Processing and Speech Communication Laboratory
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Modellierung eines aktiven elektroakustischen Absorbers (Jänner 2022)

Status
Finished
Type
Bachelor Project
Announcement date
25 Jul 2021
Student
Matthias Stangl
Mentors
Research Areas

Kurzfassung

Niedrige Frequenzen bilden in Räumen stehende Wellen - Raummoden. Somit breitet sich im Raum ein inhomogenes Schallfeld aus. Um eine optimale Musikwiedergabe zu erreichen, müssen diese Raummoden möglichst stark gedämpft werden. In den meisten Fällen wird eine Lösung durch poröse Absorber angestrebt. Diese Arbeit befasst sich mit einer alternativen Lösung, dem aktiven elektroakustischen Absorber. Zuerst wird das System dieses Absorbers in Aufbau und Funktionsweise beschrieben. Die darauffolgenden Berechnungen ergeben eine Bandbreite von vier Oktaven, bei denen eine effektive Absorption stattfindet. Dieses Ergebnis kann im Messrohr reproduziert werden. Weiters wird die Performance des Absorbers anhand von Messungen in Hörräumen diskutiert. Dabei beträgt die maximale Reduktion der modalen Abklingzeiten knapp 70 Prozent. Im Schnitt werden die Abklingzeiten um über 20 Prozent verringert, auch wenn die Konfiguration des Absorbers nicht auf den Raum abgestimmt ist. Um den Absorber ohne die Einflüsse akustischer Elemente der Hörräume zu betrachten, setzt sich diese Arbeit auch mit einer Hallraummessung auseinander. Die im Hallraum sehr stark ausgeprägten Moden können bedeutend verringert werden. Als Maßstab dienen wieder die modalen Abklingzeiten, welche vom Absorber im Schnitt um 53 und maximal um knapp 85 Prozent reduziert werden können.

Abstract

Low frequencies in rooms form standing waves – room modes. The acoustic field is therefore inhomogeneous. For optimal music reproduction the room modes must be damped significantly. Most solutions for this problem are based on porous absorbers. The present paper, however, is focusing on the active electroacoustic absorber as a possible alternative. First, the concept and functional principle of this absorber are described. The detailed model calculations result in a bandwidth of four octaves, in which an effective absorption is possible. The same result was reproduced in a measuring tube. Furthermore, the performance of the absorber is discussed based on measurements in listening rooms. The average modal decay time reduction exceeds 20 percent with a maximum of nearly 70 percent, even if the configuration of the absorbers is not tuned for the specific room. To evaluate the absorber without the influence of the acoustic treatment of listening rooms, a measurement in a reverberation chamber is observed. The very pronounced room modes in the reverberation chamber were damped substantially. In this measurement the modal decay times were reduced by 53 percent on average and by nearly 85 percent at the maximum.

Full Text and additional Material

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