Adaptive Minimierung der abgestrahlten Schallleistung von Leichtbaustrukturen mit Gegenschall
Akustik
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Niederfrequente akustische Wellenfelder, die von Maschinen und Lärmquellen erzeugt werden, übertragen sich über begrenzte Übertragungswege, entweder als Luftschall oder als Körperschall, in den Raum. Active-Noise-Control (ANC)-Methoden verwenden Gegenschallquellen, um unerwünschten Umgebungslärm in akustischen Feldern oder Innenräumen zu mindern. Es gibt zwei Hauptstrategien zur Lärmreduzierung: lokale und globale Lärmreduzierung. Die globale Lärmreduzierung zielt darauf ab, den Lärm über den gesamten betroffenen Bereich zu eliminieren, während die lokale Lärmreduzierung darauf abzielt, ruhige Zonen in spezifischen Bereichen zu schaffen. Die Effektivität jeder Strategie hängt von der Positionierung der Sekundärquellen relativ zu den Primärquellen ab und bestimmt die maximale erreichbare Lärmreduzierung. Böhme stellte ein ANC-System für eine einfache Ein-Kanal-Ein-Ausgangs-Konfiguration (SISO) vor, während Krause es zu einem adaptiven Mehrkanal-Mehr-Ausgangs-System (MIMO) erweiterte. Beide konzentrierten sich darauf, die abgestrahlte Schallleistung mithilfe von Primär- und Sekundärlautsprechern zu minimieren. In diesem Projekt wird der primäre Schall durch eine dünne Platte als Körperschall erzeugt. Das Ziel des Projekts besteht darin, den in [3] beschriebenen adaptiven Regler für ein System zu entwickeln, das eine schwingende Platte und eine lokale Gegenschall-Konfiguration umfasst. Bisherige experimentelle Studien haben sich auf manuelle Einstellungen der Verstärkung und Phasenverschiebung der Sekundärquelle verlassen, aber es wurde noch kein Experiment durchgeführt, bei dem die Platte, der adaptive Regler, Gegenschalllautsprecher die unbekannte Schallstrahlungsimpedanz der Lärmquelle kombiniert wurden. Diese unbeantworteten Fragen bilden die Grundlage dieser Studie. Im ersten Schritt wird das adaptive System analytisch optimiert. Die analytischen Ergebnisse verdeutlichen die Bedeutung der Anzahl und Position der Lautsprecher vor der schwingenden Platte zur Minimierung des globalen Schallleistungspegels (SWL). Wenn die Platte mit einem Schwingungsbauch schwingt, führt der Einsatz eines Lautsprechers zu einer globalen Reduktion des SWL um bis zu 20 dB. Das Hinzufügen weiterer Lautsprecher führt nicht zu einer weiteren Gesamt-SWL Reduzierung, sondern erhöht nur die Hardwarekosten. Bei höheren Frequenzen und wenn die Platte mit zwei Schwingungsbäuchen schwingt, sind mindestens zwei Lautsprecher erforderlich. Dies führt zu einer Reduktion von mindestens 17 dB im gesamten abgestrahlten SWL. Im zweiten Schritt wird das adaptive System experimentell getestet. Wenn die Platte mit einem Schwingungsbauch schwingt, zeigt der mittlere Schalldruckpegel (SPL) eine Reduzierung um 8,5 dB. Bei höheren Frequenzen und wenn die Platte mit zwei Schwingungsbäuche schwingt, kann eine Reduzierung von bis zu 10 dB erreicht werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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"Simulation of adaptive control of radiated sound power in front of a plate". In Internoise. 49th International Congress on Noise Control Engineering 2020.
M. Hajilou & D. Sachau
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"Analytical investigation of the minimization of the total radiated sound power from a vibrating plate". DAGA 2021-47th annual conference for acoustics.
M. Hajilou & D. Sachau
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Comparing of the analytical investigation with the FEM simulation for minimizing the total radiated sound from a vibrating plate. PAMM, 23(1).
Hajilou, Mehran & Sachau, Delf
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TESTING THE ACTIVE MINIMIZATION OF THE TOTAL RADIATED SOUND POWER FROM A VIBRATING PLATE. Inter-Noise 2022. Institute of Acoustics.
HAHILOU, D. SACHAU M. & SACHAU, D.
