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