Entwicklung einer Methode zur Lokalisierung von Teilschallquellen und Zusammenfassung auf ein akustisches Zentrum anhand abstrahierter Schallquellen

  • Forschungsthema:Entwicklung einer Methode zur Lokalisierung von Teilschallquellen und Zusammenfassung auf ein akustisches Zentrum anhand abstrahierter Schallquellen
  • Typ:Masterarbeit
  • Datum:Ab Sofort
  • Betreuer:

    M.Sc. Yannik Weber

  • Bearbeiter:Offen
  • Entwicklung einer Methode zur Lokalisierung von Teilschallquellen und Zusammenfassung auf ein akustisches Zentrum anhand abstrahierter Schallquellen

    Für die Homologation von Kraftfahrzeugen darf deren abgestrahltes Geräusch einen durch den Gesetzgeber definierten Grenzwert nicht überschreiten. Dies muss in einem nach der DIN definierten Verfahren bestimmt werden – die sogenannte Vorbeifahrtsmessung im Freifeld. Bei diesem Verfahren wird das Fahrzeug auf einer Messtrecke im Freien beschleunigt und die dabei entstehenden Geräusche werden von zwei Messmikrofonen, die sich seitlich von der Fahrzeugmitte befinden, aufgezeichnet. Diese Vorgehensweise bringt verschiedene Nachteile mit sich wie eine Wetterabhängigkeit, eine Störgeräuschanfälligkeit, relativ hoher Aufwand und schlechte Reproduzierbarkeit. Als Alternative können solche Untersuchungen in einer akustisch gedämmten Halle auf einem Rollenprüfstand durchgeführt werden (simulierte Vorbeifahrt, Bild 1 links). Dabei werden mehrere Mikrofone seitlich neben dem Fahrzeug in einem definierten Abstand zur Fahrzeuglängsachse aufgestellt. Da das Fahrzeug auf dem Prüfstand stillsteht, wird die Fahrzeugbewegung durch die Reihe von Mikrofonen simuliert, zwischen denen in definierten Zeitabständen umgeschaltet wird. Dabei werden in Abhängigkeit der aus der Geschwindigkeit berechneten virtuellen Fahrzeugposition bzw. des akustischen Zentrums die Mikrofonsignale abschnittsweise überblendet (sogenanntes „Crossfading“). Dies setzt voraus, dass die Position des angenommenen akustischen Zentrums in Fahrzeuglängsrichtung und Fahrzeughöhe bekannt sein muss. Bisherige Ansätze zur Bestimmung des akustischen Zentrums beruhen auf der Annahme, dass sich das akustische Zentrum mittig zwischen den Vorderreifen im Motormittelpunkt befindet. Aufgrund von abnehmenden Motorgeräuschen und einer damit steigenden Dominanz der Reifengeräusche moderner Fahrzeuge, sind diese Ansätze heute nicht mehr zielführend. Dieser Effekt verstärkt sich weiterhin durch hybridisierte und rein elektrische Antriebstechnologien.

     

    Im Rahmen eines Forschungsprojektes am IPEK soll deshalb eine Methode zur Lokalisierung von Teilschallquellen und Zusammenfassung auf ein akustisches Zentrum anhand abstrahierter Schallquellen entwickelt werden. Mithilfe der abstrahierten Teilschallquellen, in Form von Dodekaeder-Lautsprecher (Bild 1 rechts), soll ein akustisches Ersatzmodell eines Fahrzeuges aufgebaut werden. Das akustische Zentrum ergibt sich dann aus der gewichteten Lage der Teilschallquellen. Die Lage der Teilschallquellen sowie deren Beitrag zum Gesamtgeräusch soll mit Hilfe einer akustischen Kamera (Bild 2) bestimmt werden.

     

     

    Aufgabe:

    Die Aufgabe dieser Abschlussarbeit umfasst die Recherche im Bereich Akustik sowie zum Thema simulierte Vorbeifahrtsmessung, die Einarbeitung in den Umgang mit der vorhandenen Messtechnik am IPEK sowie ggf. in Matlab. Anschließend erfolgt die Planung und Durchführung von Messungen auf dem Akustikrollenprüfstand des IPEK. Dazu zählt:

     

    • Erarbeitung von Versuchsaufbauten bzw. von akustischen Ersatzmodellen für unterschiedliche Antriebskonzepte (konventionell, batterieelektrisch, hybridisch)
    • Planung von Messtechnikeinsatz
    • Erstellung eines Versuchs- bzw. Zeitplans
    • Durchführung von Akustikmessungen mit abstrahierten Schallquellen (Dodekaeder-Lautsprecher), die die Schallquellen von realen Fahrzeugen repräsentieren und einer akustischen Kamera

     

    Das Ziel der Arbeit ist schließlich die Entwicklung einer Methode zur Schallquellenlokalisierung und die Zusammenfassung zu einem akustischen Zentrum sowie der Entwicklung eines Verfahrens zur signalabhängigen Änderung des Crossfadings in Matlab.

     

    Profil:

    • Sie studieren Maschinenbau oder einen vergleichbaren Studiengang
    • Interesse und idealerweise erste Erfahrungen im Bereich Akustik und/oder Fahrzeugtechnik
    • Selbstständige Arbeitsweise und Interesse an wissenschaftlichem Arbeiten
    • Kenntnisse in Matlab sind wünschenswert aber nicht erforderlich