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