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Akustik für Ingenieure

Zweistündige Wahlvorlesung im WS

WAS IST NUMERISCHE AKUSTIK?

Numerische Akustik geht in vielen Aspekten deutlich über die üblichen Verfahren der numerischen Mathematik hinaus, weil hier auch viele physiologisch basierte Fähigkeiten des menschlichen Gehörs mathematisch modelliert werden.

Die Themen in Stichpunkten:

bulletAkustische Holographie
bulletPrincipal Component Analysis (PCA)
bulletIndependent Component Analysis (ICA)
bulletRäumliche Schallfeldtransformation (STSF)
bulletOperational Modal Analysis

Überblick über die Grundlagen numerischer Verfahren in der Akustik.

Numerische Verfahren gewinnen in der Akustik zunehmend an Bedeutung und werden von einschlägigen Messgeräteherstellern angeboten. In diesem Vorlesungsabschnittes das grundlegende Verständnis der Verfahren vermittelt. Die mathematischen Ansätze werden vorgestellt, die physikalischen und physiologischen Hintergründe bzw. Zusammenhänge erläutert. Ziel ist die Urteilfähigkeit über praktische Einsatzmöglichkeiten. In tieferer Einstieg in numerische Mathematik ist nicht vorgesehen. Eine Abschnitt für den Praktiker der Zukunft.

Akustische Holographie: Berechnung des Schallfeldes einer monochromen (kohärenten) Schallquelle im Fernfeld sowie im Nahbereich der strahlende Struktur aus Messdaten eines Mikrofonarrays. Basis für allgemeine numerische Verfahren, z. B Räumliche Schallfeldtransformation.

Principal Component Analysis: Zerlegung eines komplexen Schallfeldes in unabhängige Komponenten. Entspricht dem messtechnischen Pendant eines Bernoullischen Separationsansatzes bei der Lösung der Wellengleichung. Basis für die allgemeine Berechnung komplexer Schallfelder auf Basis messtechnischer Eingangsdaten.

Independent Component Analysis: Zerlegung eines aus mehreren unabhängigen Quellen zusammengesetzten Schallfeldes in die Einzelquellen. Physiologische Basis ist der so genannte Cocktailpartyeffekt (die Fähigkeit des Gehörs, aus einem Stimmengewirr eine einzelne Stimme herauszufiltern)..

Räumliche Schallfeldtransformation: Erfassung eines komplexen Schallfeldes über ein Mikrofonarray, Komponentenzerlegung mittels Principal Component Analysis, Ausbreitungsrechnung komponentenweise über Akustische Holographie. Anwendung: Simulation einer Vorbeifahrtsmessung für Kraftfahrzeuge im Prüfstand.

Operational Modal Analysis: Modalanalyse aus dem Betriebsgeräusch ohne spezielle Anregung.