Beamforming Holger Waubke, Piotr Majdak, Michael Mihocic, Anton Noll Österreichische Akademie der...

Beamforming

Holger Waubke, Piotr Majdak, Michael Mihocic, Anton Noll

Österreichische Akademie der Wissenschaften

Institut für Schallforschung

Modell und Vorgehen

• Eine Welle trifft mit zeitlicher Verzögerung auf die unterschiedlichen Mikrophone eines Arrays

• Beamforming Virtuelles Richtmikrophon Gezieltes Orten einer Lärmquelle

Quelle

Array

Methode des Beamformers ist die Kompensation der Laufzeitunterschiede und anschließende Summation der Kanäle

Zeitlicher Beamformer

• Methode (Delay and Sum) Radialer Abstand

Laufzeit (c Wellengeschwindigkeit)

Pegelabnahme (r0=1 m)

Verzögerung und Addition

222, jjijiji zyyxxr

c

rt jiji

,,

jiji r

rA

,

0,

n

i ji

jiij A

ttP

ntQ

1 ,

,1

Quelle Qj (Monopol)

y

x

ri,j

(xj , yj , zj)

z

Mikrofon Pi (Kugel)

Array

(xi , yi , 0)

Zugsvorbeifahrten

• Zugsvorbeifahrten mit 250 km/h Verwendung des zeitlichen Beamformers in

7,5 m Abstand• Mikrophonarray

64 Mikrophone mit einem Raster 8 x 8

Einzelmikrophone

• Messung mit Einzelmikrophonen 7,5 m Abstand (Emission) 25 m Abstand (Immission) Spektrogramme: Amplitude über Frequenz

und Zeit7,5 m Abstand 25 m Abstand

Frequenz

Zeit Zeit

akustische Wiedergabe am Computer

Mikrophon-Array

• Zeitlicher Beamformer Fokus horizontal: Senkrecht zum Array Fokus vertikal in 4 Höhen:

Fahrdraht (oberer Teil des Stromabnehmers)

Triebfahrzeugdach Fensterhöhe Rad-Schiene-Kontakt

Zeitlicher Beamformer

Fahrdraht

Fenster-höhe

Triebfahr-zeugdach

Rad-Schiene Kontakt

Zeit

Frequenz

Frequenz

Frequenz

Frequenz

akustische Wiedergabe am Computer

Mikrophon-Array

• Auswertung Ab 240 km/h beginnen die aerodynamischen

Geräusche hervorzutreten Die Strömungsgeräusche am

Stromabnehmer (höchstgelegene Quelle) sind hörbar Niedrige Lärmschutzwände reduzieren

nicht den Lärm, der von dieser Quelle ausgeht