DE19526098C1 - Verfahren zur Maximierung der Dämpfungswirkung einer Vorrichtung zur aktiven Geräuschdämpfung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Maximierung der Dämpfungswirkung einer in einem an einer Lärmquelle, insbesondere Gebläse, angeschlossenen, luftdurchströmten Kanal angeordneten Vorrichtung zur aktiven Geräuschdämpfung bezüglich des am offenen Kanalende austretenden Geräusches der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Ein elektronisches Störschalldämpfungssystem mit einem Referenzmikrofon, einem Fehlermikrofon, einem Lautsprecher zum Einspeisen eines interferierenden Antischalls und mit einer ein Digitalfilter aufweisenden digitalen Signalverarbeitungseinheit zum Erzeugen eines Steuersignals für den Lautsprecher ist aus der DE 39 08 881 A1 bekannt. Referenz- und Fehlermikrofon liegen beiderseits des Lautsprechers und sind innerhalb der Luftströmung des luftdurchströmten Kanals plaziert.

Aus der EP 0 612 057 A2 ist ebenfalls ein System zur aktiven Geräuschdämpfung des von einem Lüfter oder Gebläse erzeugten, aus einem Kanal austretenden Geräusches bekannt, das mit nur einem, nächst dem Lüfter im Kanalinnern angeordneten Referenzmikrofon arbeitet. Auch hier wird mittels einer digitalen Signalverarbeitungseinrichtung ein Steuersignal für den Lautsprecher generiert, der einen mit dem vom Lüfter erzeugten Störschall quasi auslöschend interferierenden Antischall in das Kanalinnere abstrahlt.

Bei dem Einbau der einzelnen Komponenten der Vorrichtung zur aktiven Störschall- oder Geräuschdämpfung, auch Active Noise Cancelling oder Lärmbekämpfung durch Antischall genannt, in solche Kanäle oder kanalähnliche Gebilde, wie sie z. B. durch Dunstabzugshauben repräsentiert werden, gibt es von vornherein keine sicheren Merkmale und Dimensionierungsregeln, wie und wo der Konstrukteur für die Schalldämpfung wesentliche konstruktive Details zweckmäßig ausführt, vielmehr muß jede konstruktive Einzelheit in ihrem akustischen Nutzen erst an einem Musterkanal verifiziert werden, wozu der vom Musterkanal abgestrahlte Geräuschpegel mit und ohne schalldämpfende Maßnahmen gemessen und verglichen wird. Dieser iterative Prozeß bedeutet eine langwierige Optimierung, ohne die Gewißheit, auch das Maximum an Dämpfung erreicht zu haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Optimierungsverfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das in zeit- und kostensparender Weise zu einer möglichst maximalen Schalldämpfung am Ausgang des Musterkanals durch die Vorrichtung zur aktiven Geräuschdämpfung führt.

Die Aufgabe ist bei einem Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, in drei überschauliche Verfahrensstufen gegliedert zu sein, in denen jeweils ein konstruktiv optimierter Beitrag im Hinblick auf optimale Schalldämpfung im Endergebnis geleistet wird, der durch die Maßnahmen in den nachfolgenden Verfahrensstufen nicht wieder beeinträchtigt wird. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die genannten Verfahrensschritte nacheinander durchgeführt werden und dabei die Reihenfolge von dem ersten bis zum dritten Verfahrensschritt eingehalten wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einem ersten Verfahrens schritt die Kohärenz zwischen den elektrischen Ausgangssignalen von Referenz- und Fehlermikrofon gemessen, die größer 0,9, vorzugsweise größer 0,95, sein sollte. Ohne ausreichende Kohärenz des zeitlichen Schalldruckverlaufs am Referenzmikrofon und am Lautsprecherort gibt es keine wirksame destruktive Superposition und damit kein ausreichendes Auslöschen des Störschalls mittels des gegenphasigen Lautsprecherschalls. Erst wenn die Kohärenz den Vorgabewert von 0,9, besser 0,95 überschreitet, ist eine gute Schalldämpfung durch die aktive Schalldämpfungsvorrichtung möglich. Ein gemessener schlechter Kohärenzwert läßt sich verbessern durch geschickte Anordnung des Referenzmikrofons bezüglich der Lärmquelle und der Luftströmung, so daß der Einbauort und/oder die Einbaulage so lange empirisch geändert wird, bis ein befriedigender Kohärenzwert erreicht ist. Sollte dies nicht möglich sein, so muß der gesamte Musterkanal neu konzipiert werden, will man mit der Schalldämpfungsvorrichtung die angestrebte Schalldämpfung erzielen.

Wenn die Kohärenz gut ist, wird im zweiten Verfahrensschritt die "effektive Schallaufzeit" im Kanal zwischen Referenzmikrofon und Fehlermikrofon bestimmt. Wie bekannt ist, muß zwischen dem Referenzmikrofon und dem Lautsprecher ein Mindestabstand vorgesehen werden. Dieser Mindestabstand ist durch die Schallgeschwindigkeit im Kanal und die Zeit vorgegeben, welche die digitale Signalverarbeitungseinheit benötigt, um aufgrund des Ausgangssignals des Referenzmikrofons den hierfür inversen Schalldruckverlauf zu errechnen und mittels eines Steuersignals über den Lautsprecher abzustrahlen. Ist dieser Mindestabstand nicht gegeben, so kommt der vom Lautsprecher richtig abstrahlte Antiphasenschall zeitlich schlicht zu spät und kann am Lautsprecherort nicht mehr mit dem Störschall, der bereits den Lautsprecherort passiert hat, ausreichend auslöschend interferieren. Aufgrund der bekannten Rechen- und Verzögerungszeiten in der Signalverarbeitungseinheit und der bekannten Schallgeschwindigkeit im Kanal ist dieser Mindestabstand bekannt und für den Einbau des Lautsprechers vorgegeben.

Ergibt z. B. die beispielsweise mittels Kreuzkorrelation der elektrischen Ausgangssignale von Referenz- und Fehlermikrofon ermittelte, der Zeitverschiebung zwischen den Signalen entsprechende "effektive Schallaufzeit" multipliziert mit der bekannten Schallausbreitungsgeschwindigkeit im Kanal einen "akustischen" Schallaufweg, der kleiner ist als der geometrische Einbauabstand zwischen Referenzmikrofon und Lautsprecher bzw. Fehlermikrofon, so ist dies ein Hinweis darauf, daß der vom Fehlermikrofon empfangene Störschall sich von der Lärmquelle nicht im wesentlichen über die Luftströmung im Kanal, sondern im wesentlichen über die Kanalwandung als (schnellerer) Körperschall ausbreitet; denn die Schallausbreitungsgeschwindigkeit in festen Körpern ist wesentlich größer als in Luft. Damit der Körperschall nicht das von der digitalen Signalverarbeitungseinheit generierte Steuersignal für den Lautsprecher beeinflußt und damit einen für die destruktive Superposition von Störschall und Antischall stark fehlerbehafteten Schalldruckverlauf am Lautsprecherort hervorruft, sind nunmehr konstruktive Maßnahmen zur Körperschallentkopplung des Referenzmikrofons und auch des Fehlermikrofons durchzuführen. Solche konstruktiven Maßnahmen bestehen bespielsweise darin, das Referenz- und das Fehlermikrofon in einer großen Masse federnd abzustützen und die Masse in dem an den Kanal befestigten Mikrofonmodul federnd aufzuhängen. Gleichzeitig wird man gut daran tun, konstruktive Maßnahmen zur Körperschalldämpfung vorzunehmen, um auch die Körperschallübertragung des Störschalls, die ja nicht mit der Vorrichtung zur aktiven Geräuschdämpfung bekämpft werden kann, zu reduzieren. Solche konstruktiven Maßnahmen zur passiven Geräuschreduzierung bestehen zum Beispiel in der Beschichtung oder Auskleidung des Kanals mit schallabsorbierendem Material. Es sei angemerkt, daß Körperschall zu einer guten Kohärenz der Mikrofonausgangssignale führt und daß daher in dem ersten Verfahrensschritt Körperschall- und Luftschallübertragung nicht getrennt werden können.

Nachdem nun aus der "effektiven Schallaufzeit" ein "effektiver Schallaufweg" festgestellt wird, der grob mit dem geometrischen Einbauabstand von Referenzmikrofon und Referenzmikrofon im Kanal übereinstimmt, kann der dritte Verfahrensschritt durchgeführt werden. Hierbei wird die zeitliche Länge der Impulsantwort des jetzt konstruktiv festgeschriebenen Gesamtsystems meßtechnisch ermittelt. Die Impulsantwort ist bekanntlich die inverse Fourier-Transformation der Übertragungsfunktion des Gesamtsystems, die von der Signalverarbeitung nachzubilden ist. Wird die Impulsantwort des Gesamtsystems bei der Signalverarbeitung nicht in voller Länge berücksichtigt, ist das gleichbedeutend mit einer verfälschten Übertragungsfunktion und damit mangelhaften Kompensationsergebnissen. Die im dritten Verfahrensschritt gemessene Impulsantwortlänge muß sich nunmehr unter Berücksichtigung der Abtastfrequenz der digitalen Signalverarbeitungseinheit in der Anzahl der Filterkoeffizienten des Digitalfilters wiederfinden, genauer gesagt, muß die Zahl der Filterkoeffizienten des Digitalfilters gleich dem Produkt aus der Impulsantwortlänge mit der Abtastfrequenz sein. Die Zahl der Fehlerkoeffizienten kann größer sein als dieses Produkt, was aber wegen angestrebten kleinen Signalverarbeitungszeiten und möglichst wenig Speicherplätzen für das Digitalfilter jedoch tunlichst vermieden wird. Weist aufgrund dieser Messungen das konzipierte Filter zu wenig Filterkoeffizienten auf, so kann hilfsweise auch die Abtastfrequenz soweit reduziert werden, bis wieder Übereinstimmung gegeben ist. Dabei sind jedoch Abtasttheorem und Filter-Gruppenlaufzeiten zu beachten.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.

So werden gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens die Kohärenz und die Zeitverschiebung der Ausgangssignale von Referenz- und Fehlermikrofon mittels eines an den Ausgängen von Referenz- und Fehlermikrofon angeschlossenen FFT-Analysators gemessen. Auch die Länge der Impulsantwort wird mittels des FFT-Analysators bestimmt, der die Übertragungsfunktion des Gesamtsystems zwischen den beiden Mikrofonen vermißt. Durch Transformation der Übertragungsfunktion in den Zeitbereich wird dann die Impulsantwort erhalten.

In einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens kann die Impulsantwort im Zeitbereich auch durch Auslösen eines akustischen Diracstoßes an der Lärmquelle direkt mit dem Fehlermikrofon gemessen werden, wobei allerdings der apparative Aufwand für die Meßvorrichtung und die Vorrichtung zur Erzeugung des Diracstoßes größer sein kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel eines luftdurchströmten Kanals mit einer Vorrichtung zur aktiven Geräuschdämpfung nachfolgend beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Dunstabzugshaube, teilweise geschnitten, mit einer schematisch in Blockschaltbild dargestellten elektroakustischen Vorrichtung zur aktiven Schalldämpfung,

Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines Mikrofonmoduls der Schalldämpfungsvorrichtung.

Die in Fig. 1 teilweise geschnitten dargestellte Muster-Dunstabzugshaube 10 umfaßt einen Ansaugtrichter 11 und einen sich von diesem fortsetzenden Kanal 12, der hier im Querschnitt rechteckförmig ist, aber auch sonstige beliebige Hohlquerschnitte aufweisen kann, und der mit einer nach draußen führenden Abluftöffnung, hier nicht dargestellt, verbunden ist. Im Kanal 12 ist ein Ventilator 13 zur Erzeugung einer durch Pfeile 14 symbolisierten Luftströmung angeordnet. Der Kanal 12 ist von ausreichender Länge, so daß zwischen dem Ansaugtrichter 11 und dem Ventilator 13 noch eine freie Strömungsstrecke verbleibt, in welcher eine elektroakustische Vorrichtung zur aktiven Schalldämpfung, im folgenden Schalldämpfungsvorrichtung 15 genannt, angeordnet ist.

Die Schalldämpfungsvorrichtung 15 umfaßt ein nahe dem Ventilator 13 angeordnetes Referenzmikrofon 16, ein Fehlermikrofon 17 und mindestens einen Lautsprecher 18 sowie eine digitale Signalverarbeitungseinheit 19 und einen Regler 20. Das Referenzmikrofon 16 dient zum Erfassen des vom Ventilator 13 ausgehenden Störschalls. Der Lautsprecher 18 ist auf der von dem Ventilator 13 abgekehrten Seite des Referenzmikrofons 16 in Kanallängsachse gesehen im Abstand von dem Referenzmikrofon 16 angeordnet. Der Mindestabstand ist durch die Verarbeitungszeit der Signalverarbeitungseinheit 19 und der bekannten Schallausbreitungsgeschwindigkeit im Kanal 12 vorgegeben und beträgt beispielsweise 70 cm. Der Lautsprecher 18 ist in einer Wandöffnung 21 in der Kanalwand 121 des Kanals 12 eingesetzt. Das Fehlermikrofon 17 ist auf der von dem Referenzmikrofon 16 abgekehrten Seite des Lautsprechers 18 im Abstand von diesem angeordnet, der beispielsweise 25 cm beträgt. Der Ausgang des Referenzmikrofons 16 ist mit dem Eingang der Signalverarbeitungseinheit 19 und der Ausgang des Fehlermikrofons 17 über einen Analog-Digital-Wandler 201 mit dem Eingang des Reglers 20 verbunden. Die an sich bekannte digitale Signalverarbeitungseinheit 19, die u. a. einen Analog-Digital-Wandler 191, ein Digitalfilter 192, insbesondere FIR-Filter, und einen Digital-Analog-Wandler 193 aufweist, gibt das analoge Ausgangssignal des Referenzmikrofons 16 nach Verstärkung, Filterung, Laufzeitverschiebung etc. als analoges Steuersignal an den Lautsprecher 18, wobei das Steuersignal so generiert wird, daß der Lautsprecher 18 Schall in den Kanal 12 einspeist, der breitbandig und gegenphasig zu dem von dem Ventilator 13 erzeugten Störschall ist, und zwar derart, daß dieser sog. Antischall mit dem Störschall quasi auslöschend interferiert. Der mit seinem Ausgang an dem Eingang der digitalen Signalverarbeitungseinheit 19 angeschlossene Regler 20 verbessert dabei die Signalverarbeitung des Ausgangssignals des Referenzmikrofons 16 und stellt eine an sich bekannte sog. Rückwärts-Regelung dar.

Die beiden Mikrofone 16, 17 sind seitlich außerhalb der im Kanal 12 geführten Luftströmung 14 angeordnet und an diese über ein perforiertes Flächenelement 22 akustisch angekoppelt. Das Flächenelement 22 besteht dabei vorzugsweise aus einer Wabenstruktur mit einer Vielzahl mit längsseitig aneinanderliegenden, stirnseitig offenen Hohlkörpern, deren Hohlkörperachsen quer zur Strömungsrichtung der Luftströmung 14 im Kanal 12 ausgerichtet sind. Jedes Mikrofon 16, 17 ist in ein Mikrofonmodul 23 eingesetzt, das an dem Kanal 12 angesetzt ist. Die beiden Mikrofonmodule 23 für das Referenzmikrofon 16 und für das Fehlermikrofon 17 sind identisch aufgebaut und in Fig. 2 perspektivisch dargestellt. Jedes Mikrofonmodul 23 ist dabei auf eine Wandöffnung 24 bzw. 25 in der Kanalwand des Kanals 12 aufgesetzt, wobei das akustisch vollkommen transparente Flächenelement 22 die Wandöffnung 24 bzw. 25 vollkommen ausfüllt und mit der Oberfläche der Kanalinnenwand bündig abschließt.

Das Mikrofonmodul 23 umfaßt eine Haube 26 mit im Bereich der Haubenöffnung abgewinkelten, hier nicht dargestellten Befestigungsflanschen zum Anbau an den Kanal 12. Das Flächenelement 22 schließt die Haubenöffnung ab und wird in der Haube 26 gehalten. Es steht so weit aus der Haube 26 vor, daß nach Aufsetzen der Haube 26 außen auf dem Kanal 12 die Vorderfläche des Flächenelements 22 bündig mit der Innenwand des Kanals 12 ist. Die Haube 26 umschließt damit eine seitlich am Kanal 12 angeordnete Kammer 28, die über die Löcher des Flächenelements 22 mit dem Kanalinnern in Verbindung steht. In dieser Kammer 28 ist das Referenzmikrofon 16 bzw. das Fehlermikrofon 17 angeordnet, wobei das zwischen Flächenelement 22 und Haube 26 verbleibende Kammervolumen mit Fasermaterial 29, beispielsweise Steinwolle, Watte od. dgl., vollständig ausgefüllt ist. Das Mikrofon 16 bzw. 17 kann dabei vollständig in das Fasermaterial 29 eingebettet sein und damit innerhalb der Haube 26 räumlich festgelegt werden oder kann, wie später noch ausgeführt wird, wie aus Fig. 2 ersichtlich, im Innern der Kammer 28 an der Haube 26 befestigt sein.

Nach dem wie vorstehend beschriebenen Einbau der Komponenten der aktiven Schalldämpfungsvorrichtung 15 in den Kanal 12 der Musterhaube 10 ist die Dämpfungswirkung der Schalldämpfungsvorrichtung 15 bezüglich des am offenen Kanalende, also aus der Öffnung des Ansaugtrichters 11, austretenden Geräusches noch zu optimieren, wozu, um diese Optimierung zeit- und kostensparend zu erreichen, das nachfolgend beschriebene Verfahren angewendet wird. Dabei wird ein FFT-Analysator 30 verwendet, und die Ausgänge von Referenzmikrofon 16 und Fehlermikrofon 17 zu der digitalen Signalverarbeitungseinheit 19 bzw. dem Regler 20 werden von letzteren getrennt und an die entsprechenden Eingänge des FFT-Analysators 30 angeschlossen, was in Fig. 1 durch die beiden Schalter 31 und 32 symbolisiert ist. Das Optimierungsverfahren ist dreistufig aufgebaut, wobei die einzelnen Verfahrensschritte zweckmäßig nacheinander und in der beschriebenen Reihenfolge durchgeführt werden:

In einem ersten Verfahrensschritt wird die Kohärenz zwischen den elektrischen Ausgangssignalen von Referenzmikrofon 16 und Fehlermikrofon 17 gemessen. Als Kohärenzmeßgerät dient der zweikanalige FFT-Analysator 30, in dem diese Funktion implementiert ist. Dabei wird ein Kohärenzwert angestrebt, der nahe "1" liegt, in jedem Fall aber größer als 0,9 sein muß. Ein guter Kohärenzwert ist 0,93, ein sehr guter 0,95. Wird kein ausreichend hoher Kohärenzwert gemessen, ist nunmehr der Einbauort und/oder die Einbaulage des Referenzmikrofons 16 so lange zu verändern, bis sich ein maximaler Kohärenzwert ergibt, der größer als 0,9 ist. Beispielsweise kann ein verbesserter Kohärenzwert dadurch erreicht werden, daß das Mikrofonmodul 23 an einer anderen Stelle am Kanal 12 angeordnet wird. So kann es günstiger sein, bei der speziellen Musterhaube das Mikrofonmodul 23 mit dem Referenzmikrofon 16 in Strömungsrichtung der Luftströmung 14 gesehen hinter der Kanalkrümmung oder in der Kanalkrümmung selbst, wie dies in Fig. 1 strichliniert angedeutet ist, anzuordnen. Für einen verbesserten Kohärenzwert kann es aber auch günstig sein, daß das Mikrofonmodul 23 mit Referenzmikrofon 16 an der die kleinere Krümmung aufweisenden Wand des Kanals 12 vor oder hinter der Kanalkrümmung angeordnet wird. Diese Einbauorte und Einbaulagen des Referenzmikrofons 16 sind so lange zu variieren, bis sich ein maximaler Kohärenzwert ergibt. Ggf. ist auch der Einbauort des Fehlermikrofons 17 zu verlegen oder dessen Einbaulage zu verändern. Kann in keiner Einbaulage ein Kohärenzwert über 0,9 erreicht werden, ist die Ausbildung des Kanals 12 in der Musterhaube 10 neu zu überdenken, wobei ggf. der Querschnitt und die Länge des Kanals 12 sowie die Krümmungsausführung neu auszulegen sind.

Bei ausreichender Kohärenz wird nunmehr der zweite Verfahrens schritt des Optimierungsverfahrens eingeleitet. Mittels des FFT-Analysators 30 wird die Kreuzkorrelationsfunktion der elektrischen Ausgangssignale von Referenzmikrofon 16 und Fehlermikrofon 17 gebildet und daraus die Zeitverschiebung der Ausgangssignale bestimmt. Diese Zeitverschiebung stellt die effektive Schalldurchlaufzeit durch den Kanal vom Ort des Referenzmikrofons 16 zum Ort des Fehlermikrofons 17 dar. Diese Zeitverschiebung wird mit der bekannten Schallgeschwindigkeit im Innern des Kanals 12 (c = 340 m/s) multipliziert. Der sich dadurch ergebende Wert wird mit dem geometrischen Einbauabstand von Referenzmikrofon 16 und Fehlermikrofon 17 verglichen. Stimmen diese beiden Werte grob überein, so ist nichts weiter zu veranlassen, und der dritte Verfahrensschritt kann eingeleitet werden.

Weicht der Schallaufweg signifikant von dem geometrischen Einbauabstand ab, ist er insbesondere sehr viel kleiner als dieser, sind konstruktive Maßnahmen zur Körperschallentkopplung von Referenzmikrofon 16 und Fehlermikrofon 17 durchzuführen. Der Erfolg dieser Maßnahmen kann dadurch beurteilt werden, daß die Differenz zwischen dem gemessenen Schallaufweg und dem geometrischen Einbauabstand immer kleiner wird und schließlich in einen akzeptablen Toleranzbereich gelangt. Eine erfolgreiche Maßnahme zur Körperschallentkopplung der beiden Mikrofone 16, 17 besteht darin, die träge Masse der beiden Mikrofone 16, 17 zu erhöhen und dadurch jeweils ein tief abgestimmtes Feder-Masse-System zu erhalten. Dies ist in Fig. 2 schematisch skizziert. Das Referenzmikrofon 16 (bzw. das Fehlermikrofon 17) wird in eine Zentralbohrung eines etwas 1 cm langen Messingrings 31 eingeschoben und gegenüber dem Messingring 31 durch eine das Mikrofon 16 bzw. 17 umgebenden Gummibuchse 32 abgestützt. Der Messingring 31 wird über zwei Zugfedern 33 und 34, die diametral am Messingring 31 angreifen, an der Haube 26 gehalten. Durch Verwendung eines durchmessergrößeren Messingrings 31 kann die Körperschallentkopplung bei Bedarf erhöht werden.

Nunmehr ist das Gesamtsystem von Kanal 12 und Schalldämpfungsvorrichtung 15 konstruktiv festgeschrieben, und in dem dritten und letzten Verfahrensschritt wird nun die zeitliche Länge der Impulsantwort des Gesamtsystems meßtechnisch ermittelt. Da die Impulsantwort bekanntlich die inverse Fourier-Transformierte der nachzubildenden Übertragungsfunktion des Kanalbereichs zwischen Referenzmikrofon 16 und Fehlermikrofon 17 ist, wird mittels des FFT-Analysators 30 die Übertragungsfunktion dieses Schallübertragungssystems bestimmt und diese Übertragungsfunktion in den Zeitbereich transformiert. Um nun festzustellen, ob die Impulsantwort vollständig bei der Signalverarbeitung berücksichtigt wird, wird die zeitliche Impulsantwortlänge mit der Abtastfrequenz der digitalen Signalverarbeitungseinheit 19 multipliziert. Die sich dabei ergebende Zahl wird als Mindestanzahl der Filterkoeffizienten des Digitalfilters 192 vorgegeben. Sieht das Digitalfilter 192 bereits eine Zahl von Speicherplätzen für die Filterkoeffizienten vor, die gleich oder größer dieser ermittelten Zahl ist, so ist nichts weiter zu veranlassen. Die Schalldämpfungsvorrichtung 15 ist optimal ausgelegt. Sind zu wenige Speicherplätze vorhanden, so muß entweder die Speicherplatzzahl für die Filterkoeffizienten erhöht werden oder die Abtastfrequenz der Signalverarbeitungseinheit 19 so weit reduziert werden, daß die durch die Multiplikation gewonnene Zahl der vorgesehenen Anzahl der Filterkoeffizienten entspricht.

Alternativ kann die Impulsantwortlänge auch dadurch ermittelt werden, daß am Ort des Gebläses 13 ein akustischer Diracstoß ausgelöst wird, beispielsweise durch einen Knall, und mit dem Fehlermikrofon 17 die Impulsantwort direkt gemessen wird. Die Länge der Impulsantwort kann auch hier problemlos gemessen und zur Überprüfung der vorgesehenen Filterkoeffizienten im Digitalfilter herangezogen werden.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann beispielsweise die Zeitdifferenz zwischen den elektrischen Ausgangssignalen von Referenz- und Fehlermikrofon anstelle aus der Kreuzkorrelation dieser Ausgangssignale auch aus der Messung der Laufzeiten der Schallwellen zu den beiden Mikrofonen bestimmt werden. Ein solches Meßverfahren für die Laufzeiten ist beispielsweise in der DE 31 16 586 C2 beschrieben.

Claims (8)

1. Verfahren zur Maximierung der Dämpfungswirkung einer in einem an einer Lärmquelle, insbesondere Gebläse, angeschlossenen, luftdurchströmten Kanal angeordneten Vorrichtung zu aktiven Geräuschdämpfung bezüglich des am offenen Kanalende austretenden Geräusches, die ein nächst der Lärmquelle (13) angeordnetes Referenzmikrofon (16) zum Erfassen des von der Lärmquelle (13) ausgehenden Störschalls, mindestens einen im minimalen Längsabstand davon angeordneten Lautsprecher (18) zum Einspeisen eines mit dem Störschall quasi auslöschend interferierenden Antischalls, ein auf der vom Referenzmikrofon (16) abgekehrten Seite des Lautsprechers angeordnetes Fehlermikrofon (17) und eine zwischen Ausgang des Referenzmikrofons (16) und Eingang des Lautsprechers (18) angeordnete digitale Signalverarbeitungseinheit (19) mit Digitalfilter (192) umfaßt, die an den Lautsprechereingang ein zum analogen Ausgangssignal des Referenzmikrofons (16) gegenphasiges analoges Steuersignal legt, wobei das Referenz- und das Fehlermikrofon (16, 17) jeweils seitlich außerhalb der im Kanal (12) sich ausbildenden Luftströmung angeordnet und an diese über ein perforiertes Flächenelement (22) akustisch angekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Verfahrensschritt die Kohärenz zwischen den elektrischen Ausgangssignalen von Referenz- und Fehlermikrofon (16, 17) gemessen und der Einbauort und/oder die Einbaulage des Referenzmikrofons (16) bezüglich der Lärmquelle (13) so lange verändert wird, bis sich ein maximaler Kohärenzwert ergibt, daß in einem zweiten Verfahrensschritt die Zeitverschiebung zwischen den Ausgangssignalen von Referenz- und Fehlermikrofon (16, 17) bestimmt, sowie der aus der Multiplikation der Zeitverschiebung mit der Schallgeschwindigkeit im Kanalinnern sich ergebende effektive Schallaufweg mit dem geometrischen Einbauabstand von Referenz- und Fehlermikrofon (16, 17) verglichen wird und bei signifikanter Abweichung der Vergleichswerte konstruktive Maßnahmen zur Körperschallentkopplung von Referenz- und Fehlermikrofon (16, 17) so lange durchgeführt werden, bis die Abweichung minimiert ist, und daß in einem dritten Verfahrensschritt die zeitliche Impulsantwortlänge des von dem Kanalbereich zwischen Referenz- und Fehlermikrofon (16, 17) bestehenden Schallübertragungssystems gemessen und die aus der Multiplikation der Impulsantwortlänge und der Abtastfrequenz der Signalverarbeitungseinheit (20) sich ergebende Zahl als Mindestanzahl der Filterkoeffizienten des Digitalfilters (192) vorgegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste, zweite und dritte Verfahrensschritt in der genannten Reihenfolge nacheinander ausgeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als maximaler Kohärenzwert ein Wert größer 0,9 gefordert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erreichen des maximalen Kohärenzwerts im ersten Verfahrensschritt ggf. Einbauort und/oder Einbaulage des Fehlermikrofons (17) geändert werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohärenz und die Zeitverschiebung der Ausgangssignale von Referenz- und Fehlermikrofon (16, 17) mittels eines an den Ausgängen von Referenz- und Fehlermikrofon angeschlossenen FFT-Analysators (30) gemessen werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsantwort durch Transformation der mit einem an den Ausgängen von Referenz- und Fehlermikrofon (16, 17) angeschlossenen FFT-Analysators (30) gemessenen Übertragungsfunktion des Schallübertragungssystems in den Zeitbereich gewonnen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsantwort nach Auslösen eines akustischen Diracstoßes an der Lärmquelle (13) direkt mit dem Fehlermikrofon (17) gemessen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitverschiebung zwischen den Ausgangssignalen von Referenz- und Fehlermikrofon (16, 17) aus der Kreuzkorrelationsfunktion dieser Ausgangssignale bestimmt wird.