Schallquellenortung mit Hohlspiegelmikrofonen - FKFS
Schallquellenortung mit Hohlspiegelmikrofonen - FKFS
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<strong>Schallquellenortung</strong> <strong>mit</strong> <strong>Hohlspiegelmikrofonen</strong><br />
Martin Helfer<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart<br />
1
1. Funktionsweise von <strong>Hohlspiegelmikrofonen</strong><br />
2. Historisches<br />
3. Eigenschaften<br />
4. Sonderbauformen<br />
5. Einsatzbeispiele<br />
Inhalt<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart<br />
2
Parabolspiegel<br />
Ellipsoidspiegel<br />
Funktionsweise<br />
Bild: Sarradj; Schulze; Zeibig<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart<br />
3
Funktionsweise<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart<br />
4
Funktionsweise<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart<br />
5
2<br />
a − mx<br />
b = mx + xtan(<br />
π<br />
− 2 arctan 2mx<br />
− arctan<br />
x<br />
2<br />
)<br />
Funktionsweise<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart<br />
6
(b)<br />
Zusammenhang zwischen Messabstand a und Mikrofonposition b (Beispiel)<br />
Funktionsweise<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart<br />
7<br />
(a)
Hörrohr, erfunden durch Athanasius Kircher 1650<br />
Historisches<br />
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Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart<br />
8
1836 - 1897<br />
Prof. Mayers „Topophone“ von 1880<br />
Historisches<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart<br />
9
Theater-Hörhilfe (vermutlich 19. Jahrhundert)<br />
Historisches<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart<br />
10
Wahrscheinlich frühes 20. Jahrhundert<br />
Historisches<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart<br />
11
England um 1930<br />
Historisches<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart<br />
12
„Ringrichtungshörer (RRH)“ der Deutschen Wehrmacht<br />
Historisches<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart<br />
13
Japan um 1930<br />
Historisches<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart<br />
14
Frankreich um 1930<br />
Historisches<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart<br />
15
England zwischen 1916 und 1930<br />
(bereits <strong>mit</strong> Mikrofonen ausgerüstet)<br />
Historisches<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart<br />
16
Aktuelles Modell eines Hohlspiegelmikrofons<br />
Historisches<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart<br />
17
(für b
Eigenschaften<br />
Räumliche Auflösung zweier Hohlspiegelmikrofone <strong>mit</strong> unterschiedlicher Krümmung f. Messabstand 4 m;<br />
Spiegeldurchmesser D = 1,5 m<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart<br />
19
Eigenschaften<br />
Verstärkung zweier Hohlspiegelmikrofone <strong>mit</strong> unterschiedlicher Krümmung f. Messabstand 4 m;<br />
Spiegeldurchmesser D = 1,5 m<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart<br />
20
„Längsabmessung“<br />
beginnt 3,5 m vor dem<br />
Hohlspiegelmikrofon<br />
Fokussierung des<br />
Hohlspiegelmikrofons auf<br />
4 m Längsabmessung<br />
Eigenschaften<br />
Richtcharakteristik verschieden konzeptionierter Hohlspiegelmikrofone (Durchmesser D = 1,2 m)<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart<br />
21
Bild: Zeibig, Lippmann, Richter, DAGA 2005<br />
Funktionsweise eines Array-Hohlspiegels<br />
Sonderbauformen<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart<br />
22
Bild: Bechert; King; Grosche; Stiewitt; Martin (1978)<br />
Einsatz eines Linienarray-Hohlspiegels<br />
Sonderbauformen<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart<br />
23
Bild: Daimler AG<br />
Einsatz eines Array-Hohlspiegels im Aeroakustik-Windkanal<br />
Sonderbauformen<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart<br />
24
Bild: Daimler AG<br />
Messergebnis eines Array-Hohlspiegels (Windgeräusch eines Außenspiegels)<br />
Sonderbauformen<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart<br />
25
Einsatzbeispiele<br />
Schallquellenverteilung bei Umströmung eines Fahrzeuges für zwei Frequenzbereiche<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart<br />
26
z-Position / mm<br />
1400<br />
1200<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
1000 Hz<br />
-3200 -2800 -2400 -2000 -1600 -1200 -800 -400 0 400 800<br />
x-Position / mm<br />
Schallquellenverteilung bei Umströmung eines Fahrzeuges für einzelne Terzbänder<br />
Einsatzbeispiele<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart 27
z-Position / mm<br />
1400<br />
1200<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
1250 Hz<br />
-3200 -2800 -2400 -2000 -1600 -1200 -800 -400 0 400 800<br />
x-Position / mm<br />
Schallquellenverteilung bei Umströmung eines Fahrzeuges für einzelne Terzbänder<br />
Einsatzbeispiele<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart 28
z-Position / mm<br />
1400<br />
1200<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
1600 Hz<br />
-3200 -2800 -2400 -2000 -1600 -1200 -800 -400 0 400 800<br />
x-Position / mm<br />
Schallquellenverteilung bei Umströmung eines Fahrzeuges für einzelne Terzbänder<br />
Einsatzbeispiele<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart 29
z-Position / mm<br />
1400<br />
1200<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
2000 Hz<br />
-3200 -2800 -2400 -2000 -1600 -1200 -800 -400 0 400 800<br />
x-Position / mm<br />
Schallquellenverteilung bei Umströmung eines Fahrzeuges für einzelne Terzbänder<br />
Einsatzbeispiele<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart 30
z-Position / mm<br />
1400<br />
1200<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
2500 Hz<br />
-3200 -2800 -2400 -2000 -1600 -1200 -800 -400 0 400 800<br />
x-Position / mm<br />
Schallquellenverteilung bei Umströmung eines Fahrzeuges für einzelne Terzbänder<br />
Einsatzbeispiele<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart 31
z-Position / mm<br />
1400<br />
1200<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
3150 Hz<br />
-3200 -2800 -2400 -2000 -1600 -1200 -800 -400 0 400 800<br />
x-Position / mm<br />
Schallquellenverteilung bei Umströmung eines Fahrzeuges für einzelne Terzbänder<br />
Einsatzbeispiele<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart 32
z-Position / mm<br />
1400<br />
1200<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
4000 Hz<br />
-3200 -2800 -2400 -2000 -1600 -1200 -800 -400 0 400 800<br />
x-Position / mm<br />
Schallquellenverteilung bei Umströmung eines Fahrzeuges für einzelne Terzbänder<br />
Einsatzbeispiele<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart 33
z-Position / mm<br />
1400<br />
1200<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
5000 Hz<br />
-3200 -2800 -2400 -2000 -1600 -1200 -800 -400 0 400 800<br />
x-Position / mm<br />
Schallquellenverteilung bei Umströmung eines Fahrzeuges für einzelne Terzbänder<br />
Einsatzbeispiele<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart 34
z-Position / mm<br />
1400<br />
1200<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
6300 Hz<br />
-3200 -2800 -2400 -2000 -1600 -1200 -800 -400 0 400 800<br />
x-Position / mm<br />
Schallquellenverteilung bei Umströmung eines Fahrzeuges für einzelne Terzbänder<br />
Einsatzbeispiele<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart 35
z-Position / mm<br />
1400<br />
1200<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
8000 Hz<br />
-3200 -2800 -2400 -2000 -1600 -1200 -800 -400 0 400 800<br />
x-Position / mm<br />
Schallquellenverteilung bei Umströmung eines Fahrzeuges für einzelne Terzbänder<br />
Einsatzbeispiele<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart 36
Einsatzbeispiele<br />
Messung <strong>mit</strong> Hohlspiegelmikrofon an einem Außenspiegel im Aeroakustik-Windkanal<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart 37
Messung <strong>mit</strong> Hohlspiegelmikrofon am Vorderwagen im Aeroakustik-Windkanal<br />
Einsatzbeispiele<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart 38
Vielen Dank für Ihre<br />
Aufmerksamkeit.<br />
RESEARCH IN MOTION<br />
Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart<br />
39
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