DE102010056067A1 - Method for receiving sound pressure signals of e.g. excavator, involves filling inner chamber of closed testing environment with medium, where sound with velocity is propagated in medium as in air - Google Patents

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Abstract

The method involves directing microphones (2) of a microphone array (1) on an object (4). Sound pressure signals are evaluated to derive sound source positions and sound source strengths. The object is arranged within a closed testing environment for receiving the sound pressure signals, and an inner chamber of the closed testing environment is filled with a medium. The sound with velocity is propagated in the medium as in air, and the sound source positions and sound source starch are displayed on a display unit (6). The medium is selected from gas such as xenon, chlorine or bromine, and solid material such as gum and soft PVC.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufnehmen von Schalldrucksignalen eines einen akustischen Schall emittierenden Objekts mittels mehrerer voneinander beabstandeter und auf das Objekt gerichteter Mikrofone eines Mikrofonarrays und Auswerten der Schalldrucksignale, um hieraus die Schallquellenpositionen und die Schallquellenstärken abzuleiten.The invention relates to a method for recording sound pressure signals of an acoustic sound emitting object by means of a plurality of spaced apart and directed to the object microphones of a microphone array and evaluating the sound pressure signals in order to deduce therefrom the sound source positions and the sound source strengths.

Bei einem derartigen Verfahren werden Schalldrucksignale von den Mikrofonen des Mikrofonarrays einzeln erfaßt und daraus die Schallquellenpositionen und Schallquellenstärken ermittelt.In such a method, sound pressure signals are detected individually by the microphones of the microphone array and the sound source positions and sound source strengths are determined therefrom.

Auf diese Weise können für die verschiedenen Bereiche des den akustischen Schall emittierenden Objekts die Schallquellenstärken festgestellt und so die Bereiche der größten Schallemissionen bestimmt werden.In this way, the sound source strengths can be determined for the different regions of the object emitting the acoustic sound and thus the areas of the greatest noise emissions can be determined.

Sind die Frequenzen der Schalldrücke tiefe Frequenzen oder hohe Frequenzen, so ist die Lokalisierung der Schaltquelle nur grob möglich.If the frequencies of the sound pressures are low frequencies or high frequencies, the localization of the switching source is only roughly possible.

Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei hohen oder tiefen Frequenzen des von dem Objekt ermittelten Schalls eine präzise Lokalisierung der Schaltquellen und Schaltquellenstärken ermöglicht.The object of the invention is therefore to provide a method of the type mentioned above, which enables precise localization of the switching sources and switching source strengths at high or low frequencies of the sound determined by the object.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Aufnahme der Schalldrucksignale das Objekt innerhalb einer geschlossenen Prüfumgebung angeordnet und der Innenraum der geschlossenen Prüfumgebung mit einem Medium gefüllt wird, in dem sich der von dem Objekt emittierte Schall in anderer Geschwindigkeit ausbreitet, als in Luft.This object is achieved in that arranged to receive the sound pressure signals, the object within a closed test environment and the interior of the closed test environment is filled with a medium in which propagates the sound emitted by the object at a different speed, than in air.

Durch die Verwendung eines anderen das Objekt umgebenden Mediums als Luft verändert sich auch die Schallgeschwindigkeit, mit der sich die Schallwellen ausbreiten und damit auch die Schallwellenlänge.By using another medium surrounding the object as air, the speed of sound propagates with which the sound waves propagate and thus also the sound wave length.

Damit kann abhängig von dem das Objekt umgebenden Medium die Schallwellengeschwindigkeit entsprechend diesem Medium gewählt werden, die für die zu erfassende Frequenz geeignet ist, am genausten durch die Mikrofone erfaßt zu werden.Thus, depending on the medium surrounding the object, the sound wave velocity corresponding to this medium, which is suitable for the frequency to be detected, can be most accurately detected by the microphones.

Damit wird auch eine örtlich höhere Auflösung und damit präzisere Lokalisierung der Schaltquellen erreicht.This also achieves a locally higher resolution and thus more precise localization of the switching sources.

Die geschlossene Prüfumgebung kann dabei eine geschlossene Kammer sein, die einfacher Weise eine Folienkammer sein kann.The closed test environment can be a closed chamber, which can easily be a foil chamber.

In besonders einfacher Weise kann eine Füllung der Prüfumgebung erfolgen, wenn der Innenraum der Prüfumgebung mit einem Gas gefüllt ist.In a particularly simple manner can be done a filling of the test environment when the interior of the test environment is filled with a gas.

Sind dabei die zu erfassenden Frequenzen niedrig, ist vorzugsweise das Gas ein Gas, in dem sich der von dem Objekt emittierte Schall mit geringerer Geschwindigkeit ausbreitet, als in Luft.If the frequencies to be detected are low, the gas is preferably a gas in which the sound emitted by the object propagates at a lower speed than in air.

Durch die höhere örtliche Auflösung können die Geräusche der festen Frequenzen im Medium mit geringerer Schallgeschwindigkeit als Luft genauer kartiert oder Geräusche mit tieferen Frequenzen mit der gleichen Genauigkeit wie im Medium Luft kartiert werden.The higher spatial resolution allows the noises of the fixed frequencies in the medium to be mapped more accurately at lower speeds of sound than air, or to mimic noises at lower frequencies with the same accuracy as in the medium of air.

Unter niedrigen Frequenzen werden Frequenzen in der Größenordnung von f < 300 Hz, insbesondere f < 500 Hz verstanden.Low frequencies are understood to mean frequencies of the order of f <300 Hz, in particular f <500 Hz.

Besonders vorteilhaft sind dabei Gase, die gegenüber Luft eine etwa halb so große Wellenlänge aufweisen wie z. B. Xenon oder Chlor oder Brom.Particularly advantageous are gases which have an approximately half the wavelength of air as z. As xenon or chlorine or bromine.

Eine andere Möglichkeit für das die Prüfumgebung füllende Medium besteht darin, daß der Innenraum der Prüfumgebung mit einem Feststoff gefüllt, wobei der Feststoff ein Feststoff sein kann, in dem sich der von dem Objekt emittierte Schall mit geringerer Geschwindigkeit ausbreitet, als in Luft.Another possibility for the medium filling the test environment is that the interior of the test environment is filled with a solid, wherein the solid may be a solid in which the sound emitted by the object propagates at a lower velocity than in air.

Vorzugsweise kann dabei der Feststoff Gummi oder Weich-PVC sein.Preferably, the solid may be rubber or plasticized PVC.

Werden die Schallquellenpositionen und die Schallquellenstärken auf einem Display die Schalldrucksignale visualisierend als Schallkartierung dargestellt, so können die Positionen der Hauptschallquellen des Objekts auf einfache Weise erkennbar gemacht werden.If the sound source positions and the sound source strengths are visualized as sound mapping on a display, the positions of the main sound sources of the object can be made easily recognizable.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be described in more detail below.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung eines Systems zum Aufnehmen von Schalldrucksignalen eines einen akustischen Schall emittierenden Objekts.The sole figure of the drawing shows a schematic representation of a system for recording sound pressure signals of an acoustic sound emitting object.

Das dargestellte System weist ein Mikrofonarray 1 auf, das aus mehreren in einem Ring voneinander beabstandet angeordneten Mikrofonen 2 besteht.The system shown has a microphone array 1 on, consisting of several spaced apart in a ring microphones 2 consists.

Das Mikrofonarray 1 ist in einer geschlossenen Kammer 3 angeordnet und auf ein ebenfalls in der Kammer 3 angeordnetes Objekt 4 gerichtet, dessen emittierter Schall erfaßt werden soll.The microphone array 1 is in a closed chamber 3 arranged and on one also in the chamber 3 arranged object 4 directed, whose emitted sound is to be detected.

Das Objekt 4 kann ein Hydraulikaggregat wie z. B. eine Axialkolbeneinheit sein.The object 4 can a hydraulic unit such. B. be an axial piston unit.

Bei entsprechender Größe der Kammer 3 kann das Objekt aber auch eine komplette Arbeitsmaschine wie z. B. ein Bagger oder ein Radlader sein.With appropriate size of the chamber 3 but the object can also be a complete work machine such. B. be an excavator or a wheel loader.

Während des Betriebes des Objekts, bei dem durch das Objekt akustischer Schall emittiert wird, werden die Schalldrucksignale von den Mikrofonen 2 des Mikrofonarrays 1 aufgenommen und entsprechende Signale einer Auswerteeinheit 5 zugeleitet.During operation of the object in which acoustic sound is emitted by the object, the sound pressure signals from the microphones 2 of the microphone array 1 recorded and corresponding signals of an evaluation 5 fed.

Die Mikrofone 2 sind dabei auf verschiedene Schallquellenpositionen des Objekts 4 gerichtet.The microphones 2 are at different sound source positions of the object 4 directed.

Dadurch ergeben sich bei unterschiedlichen Schallemissionen an den unterschiedlichen Schallquellenpositionen auch unterschiedliche Schallquellenstärken, die von der Auswerteeinheit 5 aus den Schalldrucksignalen abgeleitet werden.This results in different sound emissions at the different sound source positions and different sound source strengths, the evaluation of the unit 5 be derived from the sound pressure signals.

Diese Schallquellenstärken werden eine Schallkartierung bildend an den Schallpositionen entsprechenden Positionen auf einem Display 6 dargestellt.These sound source strengths become a sound mapping forming positions corresponding to the sound positions on a display 6 shown.

Dabei können die unterschiedlichen Schallquellenstärken durch entsprechend unterschiedliche Farben darstellbar sein.The different sound source strengths can be represented by correspondingly different colors.

Die Kammer 3 bildet eine geschlossene Prüfumgebung des Objekts 4 und ist mit Xenon gefüllt.The chamber 3 forms a closed test environment of the object 4 and is filled with xenon.

Da die Schallgeschwindigkeit in Xenon 170 m/s beträgt und in Luft 343 m/s, erfolgt eine Schallübertragung in Xenon mit halb so großer Wellenlänge als in Luft.Since the speed of sound in xenon is 170 m / s and in air 343 m / s, xenon sound is transmitted at half the wavelength of that in air.

Damit sind selbst tieffrequente Geräusche des Objekts mit wesentlich höherer örtlicher Auflösung als bei einer mit Luft gefüllten Kammer 3 auf dem Display 6 darstellbar.Thus, even low-frequency noise of the object with much higher spatial resolution than in an air-filled chamber 3 on the display 6 represented.

Claims (8)

Verfahren zum Aufnehmen von Schalldrucksignalen eines einen akustischen Schall emittierenden Objekts mittels mehrerer voneinander beabstandeter und auf das Objekt gerichteter Mikrofone eines Mikrofonarrays und Auswerten der Schalldrucksignale, um hieraus die Schallquellenpositionen und die Schallquellenstärken abzuleiten, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme der Schalldrucksignale das Objekt (4) innerhalb einer geschlossenen Prüfumgebung angeordnet und der Innenraum der geschlossenen Prüfumgebung mit einem Medium gefüllt wird, in dem sich der von dem Objekt (4) emittierte Schall in anderer Geschwindigkeit ausbreitet, als in Luft.Method for recording sound pressure signals of an object emitting an acoustic sound by means of a plurality of microphones of a microphone array directed at the object and evaluating the sound pressure signals, in order to derive therefrom the sound source positions and the sound source strengths, characterized in that for recording the sound pressure signals the object ( 4 ) within a closed test environment and the interior of the closed test environment is filled with a medium in which the object ( 4 ) emitted sound propagates at a different speed than in air. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum der Prüfumgebung mit einem Gas gefüllt wird.A method according to claim 1, characterized in that the interior of the test environment is filled with a gas. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas ein Gas ist, in dem sich der von dem Objekt (4) emittierte Schall mit geringerer Geschwindigkeit ausbreitet, als in Luft.Method according to claim 2, characterized in that the gas is a gas in which the gas from the object ( 4 ) emitted sound propagates at a lower speed than in air. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas Xenon oder Chlor oder Brom ist.A method according to claim 2, characterized in that the gas is xenon or chlorine or bromine. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum der Prüfumgebung mit einem Feststoff gefüllt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the interior of the test environment is filled with a solid. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoff ein Feststoff ist, in dem sich der von dem Objekt emittierte Schall mit geringerer Geschwindigkeit ausbreitet, als in Luft.A method according to claim 5, characterized in that the solid is a solid in which the sound emitted by the object propagates at a lower speed than in air. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoff Gummi oder Weich-PVC ist.A method according to claim 6, characterized in that the solid is rubber or plasticized PVC. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallquellenpositionen und die Schallquellenstärken auf einem Display (6) die Schalldrucksignale visualisierend als Schallkartierung dargestellt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sound source positions and the sound source strengths on a display ( 6 ) the sound pressure signals are visualized as sound mapping.
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