Signal Processing and Speech Communication Laboratory
homestudent projects › Qualitätskontrolle der Akustik von reflexionsarmen Messräumen und FEM-Simulation der Eigenmoden (Mai 2011)

Qualitätskontrolle der Akustik von reflexionsarmen Messräumen und FEM-Simulation der Eigenmoden (Mai 2011)

Status
Finished
Type
Master/Diploma Thesis
Seminar Type
- None -
Announcement date
20 Aug 2010
Student
Patrick Stöhs
Mentors
Research Areas

Zusammenfassung

Für die Messung der Schallabstrahlung unterschiedlicher Geräte werden akustische Messräume, wie etwa ein Freifeldraum oder ein Hallraum benötigt. Die Normen zur Bestimmung der Schallleistungspegel enthalten allgemeine Korrekturen für die raumakustischen Einflüsse. Anhand dieser Korrekturgrößen erfolgt auch die Qualifikation der Messräume. Die Korrekturgrößen enthalten jedoch keine genau Beschreibung der akustischen Eigenschaften. Eine dieser Eigenschaften ist die Ausbildung von Eigenmoden (Raummoden), welche in vorliegender Arbeit mit Hilfe rechnergestützter Simulationen genauer untersucht werden.

Im ersten Teil der Arbeit wird ein Halb-Freifeldraum auf seine Eignung für Messungen des Schallleistungspegels nach den bestehenden Normen EN ISO 3744:2010 und EN ISO 3746:2010 für die Genauigkeitsklassen 2 und 3 überprüft. Es wird gezeigt, dass der Halb-Freifeldraum die Genauigkeitsklasse 2 erfüllt.

Im zweiten Teil der Arbeit werden die akustischen Grundlagen und die Grundlagen der Eigenmodensimulation unter Verwendung des Acoustics Module des kommerziellen Finite-Elemente-Programms COMSOL Multiphysics ausgearbeitet, die für den dritten Teil der Arbeit nötig sind. In diesem werden die Eigenmoden in einem einfachen Quaderraum, einem Halb-Freifeldraum und einem schiefwinkeligen Hallraum berechnet und analysiert. Unter anderem wird die Modendichte dargestellt, die Auswirkungen der Raumform auf die Modenform betrachtet und die Amplitudenverläufe an verschiedenen Raumpositionen dargestellt.

Abstract

Acoustic measuring rooms, for example an anechoic chamber or a reverberant chamber, are needed for measuring the sound emissions of various appliances. The standards used to determine the sound power level include basic corrections for acoustical influences caused by the rooms. These corrective values are also used for the qualification of the measuring rooms. These values do not, however, include any means of describing the rooms’ acoustical properties. One of these properties are eigenmodes, which are analyzed in this thesis using computer-aided simulations.

In the first part of this thesis a semi-anechoic chamber is tested for compliance with the standards EN ISO 3744:2010 and EN ISO 3746:2010 for measurements of precision method 2 and 3, respectively. It is shown that the chamber fulfills the specifications for measurements of precision method 2.

In the second part of this thesis important acoustical theory and the basic use of the Finite-Element-Software COMSOL Multiphysics are explained, all of which will be necessary for the simulations in the third part.

The third part computes and further analyzes the eigenmodes of a cuboid room, a semi-acoustic chamber and an reverberant chamber. Analyses include the mode density, the influence of the room form on mode form and the amplitude response at various positions within the room.

Full Text and additional Material

You can download the full version of the diploma thesis here.