Abschlussarbeit

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Entwicklung einer akustischen Kamera zur Lokalisation der drehzahlenabhängigen Geräusche von Antriebsstrangkomponenten

AutorInnen Neugebauer, U.
Jahr 2011
Art der Arbeit Diplomarbeit
Themenfeld Audiosignalverarbeitung
Schlagwörter Aufnahmetechnik, Technische Akustik, Signalverarbeitung
Abstract Zur akustisch-messtechnischen Analyse von Antriebsstrangkomponenten ist eine umfassende Prüfung auf einem geeigneten Prüfstand erforderlich. Für die Untersuchung der akustischen Eigenschaften eines Messobjekts stellen Beschleunigungssensoren in vielen Anwendungsfällen ein probates Werkzeug zur Körperschallanalyse dar. Eine gezielte Erfassung des in die Luft abgestrahlten Schallanteils kann jedoch nur unter Verwendung von speziellen Mikrofonanordnungen realisiert werden. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines optoakustischen Messsystems, das eine Lokalisation der schallemittierenden Bereiche von Antriebsstrangkomponenten ermöglicht. Systeme dieser Art werden gemeinhin als „Akustische Kamera“ bezeichnet und bestehen im Wesentlichen aus einem optischen Kamerasystem, einer Mikrofonanordnung (Mikrofonarray) und einer nachgeschalteten Signalverarbeitung zur Datenauswertung, die meist in Form einer Softwareumsetzung erfolgt. Die Visualisierung der lokalisierten akustischen Quellen wird durch eine semitransparente Überlagerung der optischen Bildinformation mit einer berechneten Schalldruckkartierung erreicht. Die Entwicklungsaufgabe umfasst sowohl die Auslegung, Kombination und den Bau entsprechender Hardware, als auch die Implementierung geeigneter Softwaremodule. Hierfür wurde ein ebenes 40-kanaliges Wheel-Array entworfen, das, gepaart mit einer Kamera und Delay&Sum Beamforming den gewünschten Funktionsumfang realisiert. Besonderes Augenmerk wurde auf die Drehzahlabhängigkeit der auftretenden Schallereignisse gelegt. Dieser Rechnung tragend, lässt die Software zusätzlich zu einer Zeit-Frequenz-Analyse der Messsignale eine Auswertung anhand auftretender Ordnungen zu. Die Softwareimplementierung ist zur Gänze in MATLAB umgesetzt und erlaubt durch eine integrierte grafische Benutzeroberfläche und den modularen Softwareaufbau einfache Nutzung bzw. erleichterte Erweiterbarkeit. Die Evaluierung der Leistungsfähigkeit des Systems erfolgt neben numerischen Simulationen sowohl durch Messungen unter Laborbedingungen, als auch unter realen Prüfstandsbedingungen anhand einer Vermessung bekannter, steuerbarer Schallquellenanordnungen, sowie durch eine Referenzvermessung eines ausgewählten elektrischen Achsantriebs. Diese Arbeit entstand in Kooperation mit der Magna Powertrain AG & Co KG in Lannach, Österreich.
URL http://phaidra.kug.ac.at/o:11134
BetreuerInnen Sontacchi, A., Ottowitz, L., Sigl, J.