Inverse determination of acoustic boundary conditions
Final Report Abstract
Im Rahmen des Projektes wurde eine Freifeldmethode zur Bestimmung komplexer akustischer Oberflächenreflexionsparameter auf Grundlage wiedergewonnener Porenparameter des Johnson-Champoux-Allard (JCA)-Modells entwickelt. Die Inversion verwendet Schalldruckmessungen mit einer kleinen Anzahl von Drucksensoren und einer einzigen Quelle über kleinen endlichen Stichproben und basiert auf der Minimierung der kleinsten quadratischen Residuen zwischen gemessenem und modelliertem Schallfeld. Der Ansatz, der auch die Charakterisierung lateral reagierender Materialien und damit die Bestimmung winkelabhängiger Oberflächenimpedanzen ohne zusätzliche Messungen erlaubt, wird dadurch ermöglicht, dass die numerische Schallfeldsimulation im Inversionsprozess durch ein schnelles Freifeldverfahren zur inversen Charakterisierung endlicher poröser Proben mit neuronalen Netzen ersetzt wird. Die erhaltenen Materialabschätzungen können in wellenbasierten Simulationen, entweder direkt als äquivalentes Fluid oder als resultierende Impedanz- Randbedingung, verwendet werden. Ebenfalls können Absorptionskoeffizienten aus den ermittelten Porenparametern berechnet werden. Der zentrale Beitrag der Arbeit liegt in der vollständigen Implementierung einer Methodik zur Inversion von Porenparametern auf der Grundlage von Messungen über endlichen Proben - einschließlich der experimentellen Anwendung und des Nachweises ihrer Wirksamkeit unter realen Messbedingungen. Darüber hinaus stellt die entwickelte Methode eine Alternative zu etablierten, auf Impedanzrohrmessungen basierenden Verfahren zur inversen Charakterisierung poröser Absorber dar und ermöglicht so die Identifizierung von Materialien, die sich nicht in ein Impedanzrohr einbringen lassen. Im weiteren Verlauf des Projektes wurden erste Grundlagen für die Übertragung der Algorithmen zur inversen Materialschätzung auf Messungen in diffusen Schallfeldern geschaffen. Ferner wurden die gewonnenen Erkenntnisse und Messergebnisse dazu genutzt, um im Rahmen eines Ringversuchs einen Ansatz zur Steigerung der Reproduzierbarkeit von Hallraummessungen zu untersuchen.
Publications
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Modeling the edge effect for inverse determination of porous absorbers using feed forward neural networks,” in Proceedings of Euronoise, Madeira, 2021, pp. 1524-1534.
M. Müller-Giebeler & M. Vorländer
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“Inverse Material Determination for Small Porous Absorber Samples”, presented at the DAGA, Wien, 2021.
M. Müller-Giebeler & M. Vorländer
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“Neural network based in-situ method to determine surface impedance and absorption coefficient of porous materials”, DAGA 2022 - 48. Jahrestagung für Akustik: 21.-24. März 2022, Stuttgart: Tagungsband (2022), S. 751-753.
M. Müller-Giebeler & M. Vorländer
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„FE-Based Inverse Approach to Determine Complex Acoustic Material Parameters in Alpha Cabins”, in Proceedings of the AAC 2023: Aachen Acoustics Colloquium, Aachen, Germany, 2023.
M. Müller-Giebeler & M. Vorländer
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„Präzise Modellierung diffuser Schallfelder zur inversen Bestimmung akustischer Materialparameter“, DAGA 2023 - 49. Jahrestagung für Akustik: 06.-09. März 2023, Hamburg: Tagungsband (2023), S. 1289-1291.
M. Müller-Giebeler & M. Vorländer
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Free-field method for inverse characterization of finite porous acoustic materials using feed forward neural networks. The Journal of the Acoustical Society of America, 155(6), 3900-3914.
Müller-Giebeler, Mark; Berzborn, Marco & Vorländer, Michael
