Signal Processing and Speech Communication Laboratory
homestudent projects › Bestimmung des Luftschallleistungspegels mittels Vibrationsmessung (April 2013)

Bestimmung des Luftschallleistungspegels mittels Vibrationsmessung (April 2013)

Status
Finished
Type
Bachelor Project
Seminar Type
Elektro- und Raumakustik, Seminar (3 SE)
Announcement date
01 Nov 2012
Student
James Dommisse & Eric Kurz
Mentors
Research Areas

Zusammenfassung

Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Beschreibung und Analyse von Verfahren zur Bestimmung der abgestrahlten Luftschallleistung von Körperoberflächen, die auf Vibrationsmessungen beruhen. Zunächst wird eine überblicksartige Zusammenfassung der Norm ISO 3740 “Bestimmung der Schallleistungspegel von Geräuschquellen” gegeben und die Normen zur Luftschallleistungsbestimmung mittels Vibrationsmessung (ISO/TS 7849-1, -2 und -3) werden in diese eingeordnet. Im weiteren Verlauf der Bachelorarbeit werden dann die Normen ISO/TS 7849-1, -2 und -3 genauer erklärt. Während in den Normen ISO/TS 7849-1 und -2 der Messvorgang mit bekanntem Abstrahlfaktor im Vordergrund steht, wird in der Norm ISO/TS 7849-3 (welche als Draft vorliegt) die Direkte-Finite-Elemente-Methode (DFEM) angewendet. Das folgende Kapitel beschäftigt sich dann mit der mathematisch-physikalischen Theorie der DFEM und deren Herleitung. Diese Herleitung basiert primär auf der Diskretisierung des Rayleigh-Integrals. Anschließend wird genauer auf den Abstrahlgrad s und dessen Interpretation am Beispiel des Linienstrahlers eingegangen. Nach diesem eher theoretisch angelegten Teil der Bachelorarbeit werden dann erste Überlegungen zu einem möglichen Versuchsaufbau für Messungen nach den Normen ISO/TS 7849 angestellt. Dabei werden mögliche Anregungsmechanismen besprochen. Weiterhin wird auf die abstrahlende Oberfläche und die mit ihr verbundene Biegewellentheorie eingegangen. Im Zuge dessen wird die Koinzidenzfrequenz mittels der Kirchhoffschen Plattengleichung hergeleitet. Eine Betrachtung zu den piezoelektrischen Vibrationsaufnehmern rundet das Kapitel ab. Abschließend wird ein Ausblick zur Motivation von Folgearbeiten gegeben.

Abstract

This thesis deals with the description and analysis of methods used to determine the radiated sound power level, by means of measuring the vibration of the emitting Surface. In the first chapter, ISO 3740 “Determination of sound power levels of noise sources” is summarized, in order to establish the framework in which ISO/TS 7849-1, -2 and -3, which deal with the determination of airborne sound power levels using vibration measurement, can be seen. The second Chapter then describes ISO/TS 7849-1, -2 and -3 in more detail. While 7849-1 and -2 use a predetermined radiation factor, Norm ISO/TS 7849-3 (Which is currently still a draft) is based on the Direct Finite Element Method (DFEM). In the following Chapter, a mathematical proof of the DFEM is given. This Proof is based primarily on the discretization of the Rayleigh integral. This is followed by a description of the radiation factor s by means of the DFEM, and its application to the problem of a unidimensional alignment of acoustical monopols. This rather theoretical chapter is followed by practical considerations of conducting a measurement according to ISO/TS 7849-1 and -2. Various sources of excitation are analyzed. The radiating surface, and the relevant wave phenomena are discussed. This leads to the derivation of the frequency at which the wavelength of the surface wave and the air wave coincide. The chapter is concluded by a theoretical analysis of piezoelectrical vibration sensors. Finally an overview of the further developments in this field is discussed.

Full Text and additional Material

You can download the full version of the bachelor project here.