Signal Processing and Speech Communication Laboratory
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Entwicklung und Messung von Kantenabsorbern

Status
Finished
Type
Master/Diploma Thesis
Seminar Type
- None -
Announcement date
09 Oct 2018
Student
Daniel Reisinger
Mentors
Research Areas

Zusammenfassung

Das akustische Verhalten von Kantenabsorbern vorauszubestimmen ist aktuell einem kleinen Personenkreis mit ausreichend empirischer Erfahrung vorbehalten. Insbesondere bei der raumakustischen Planung wirkt sich das Fehlen eines Rechenmodells durch zögerlichen Einsatz dieses insbesondere im Tieftonbereich wirksamen Absorbertyps aus. In der vorliegenden Masterarbeit wird auf Basis von Daten einer durchgeführten Messkampagne eine Berechnungsmethode vorgeschlagen, welche das Absorptionsverhalten im tieffrequenten Bereich zu nähern vermag. Dazu wurde zunächst ein modularer Kantenabsorber entworfen und gebaut. Eine Optimierung des Absorptionsmaterials sowie der Perforation der Abdeckplatten fand anhand von Messungen im Impedanzrohr statt, wobei Absorbermaterial dreier Strömungswiderstände sowie vier Lochplattenperforationsverhältnisse und entsprechende Schichtdicken untersucht wurden. Die Kantenabsorbermodule erlauben den flexiblen Aufbau unterschiedlicher Konfigurationen. So konnten Messungen unterschiedlichster Anordnungen im Hallraum sowie in fünf weiteren Räumlichkeiten immer mit dem selben Absorber durchgeführt werden. Die Ergebnisse zeigen, dass die Absorptionscharakteristik von Kantenabsorbern im tiefen Frequenzbereich abhängig vom Schallfeld im Raum ist. Maßgeblichen Einfluss nimmt hierbei die Raummodenstruktur. Die Absorptionswirkung ist auf eine Reduktion der Schallschnelle in Kantenbereichen zurückzuführen, wobei hiervon besonders Modenfrequenzen betroffen sind. Sofern die Absorberseitenabmessungen einer, von der tiefsten zu absorbierenden Wellenlänge abhängigen Größe genügen, wird der Absorptionsgradverlauf überwiegend bestimmt durch die Raumkantenwahl. Dabei stehen deren Längenabmessungen in Abhängigkeit zu den absorbierten Frequenzbereichen. Die Berechnung und Gewichtung der modalen Struktur eines Raumes liefert einen treffenden Lösungsansatz, welcher durch Programmierung eines Berechnungstools in MATLAB realisiert wurde..

Abstract

Predicting the acoustic behavior of edge absorbers is currently reserved for a small group of people with sufficient empirical experience. Particularly in the case of room acoustics planning, the lack of a computation model affects in hesitant use of this type of absorber, which is effective especially at low frequencies. In this master thesis, a calculation method is proposed based on measurements. Calculations allow to approach the absorption behavior in the low-frequency range. Therefore, a modular edge absorber was first designed and then built. On the basis of measurements in the impedance tube an optimization of the absorption material as well as the perforation of the cover plates took place whereby absorber material of three flow resistances as well as four ratios of perforation and corresponding layer thicknesses were examined. The edge absorber modules allow the flexible construction of different configurations. Thus, measurements of different arrangements in the reverberation chamber as well as in five other rooms could be done with the same absorber. The absorption effects of edge absorbers are defined by the modal structure of a room. The absorption effect is based on the reduction of the sound velocity in edge regions especially affecting the modal frequencies. If the absorber side dimensions satisfy a size which depends on the lowest wavelength to be absorbed, the absorption is determined predominantly by choice of the spatial edge direction. Edge length dimensions are related to the absorbed frequency ranges. The calculation and weighting of the modal structure of a room provides a fitting solution, which was realized by programming a calculation tool in MATLAB.

Full Text and additional Material

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