Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Fraunhofer entwickelt Low-Cost Schallintensitätsscanner zur Visualisierung der Schallausbreitung

08.12.2015

Schallwellen sind Verdichtungsschwingungen, welche sich in der Luft ausbreiten. Die akustische Abstrahlung von Strukturen lässt sich durch die Schallintensität beschreiben. Bei dieser Größe handelt es sich um eine vektorielle Größe, mit der ebenfalls die Ausbreitung im dreidimensionalen Raum beschrieben werden kann.

Konventionelle Systeme zur Messung der Schallintensität bestehen aus handgeführten Sonden. Diese sind teuer und verringern zudem die Reproduzierbarkeit.


Abbildung 1: Schallleistungsfluss eines Fein Multimasters.

Grafik: Fraunhofer LBF.

Um diese Technologie einem breiten Nutzerfeld zugänglich zu machen, wurde am Fraunhofer LBF in Darmstadt ein System zur automatisierten Messung der Schallintensität auf Basis von Low-Cost Komponenten entwickelt.

Die von Maschinen abgestrahlte Schallenergie kann durch die Schallintensität bestimmt werden. Sie wird durch das Verhältnis der gemessenen Schallschnelle zum Schalldruck berechnet. Kommerzielle Schallintensitätssonden bestehen aus hochpräzisen Mikrofonen bzw. Hitzedrahtanemometern.

Diese hochpräzisen Messsysteme, insbesondere für dreidimensionale Messungen, sind in der Anschaffung sehr teuer.

Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in Darmstadt befassen sich mit der Entwicklung von Low-Cost Sonden auf Basis von Elektret Mikrofonen, mit denen die Schallintensität im dreidimensionalen Raum bestimmt werden kann.

Sie konnten eine 3D-Schallintensitätssonde entwickeln, mit der die Schallintensität bis zu einer Frequenz von rund zehn Kilohertz eine vergleichbare Messgenauigkeit zu kommerziellen Sensoren aufweist.

Da es sich bei der Schallintensität um eine vektorielle Größe handelt, kann sie neben der Bestimmung der abgestrahlten Schallleistung ebenfalls verwendet werden, um die Richtcharakteristik abstrahlender Strukturen zu erfassen.

Hierzu wird auf einem dreidimensionalen Feld die Schallintensität um die Quelle herum gemessen. Um eine hinreichende Messgenauigkeit zu gewährleisten ist eine hohe Anzahl an Messpunkten erforderlich. Handgeführte Schallintensitätssonden stellen den Benutzer vor die Herausforderung, diese vielen Messpunkte sehr genau setzen zu müssen.

Die Darmstädter Spezialisten für Schwingungstechnik haben ein Portalsystem entworfen, mit dem die Positionierung der Schallintensitätssonde automatisiert durchgeführt wird. Dieses System basiert ebenfalls, wie die Schallintensitätssonde auf Low-Cost Komponenten, wodurch die Kosten des Gesamtsystems, je nach Vergleichssystem, um einen Faktor von bis 200 reduziert werden können.

Durch die Automatisierung der Schallintensitätsmessungen wird die Abtastung eines dreidimensionalen Volumens mit einer hohen Punktdichte möglich. Aus diesen Messungen lässt sich die kontinuierliche Ausbreitung des Schalls im Raum visualisieren.

Beispielhaft ist in Abbildung 1 das Ergebnis einer Schallleistungsfluss Messung eines Multimasters der Firma Fein abgebildet. Hier sind die Ausbreitungspfade der Schallenergie zu erkennen. Die Farbskala definiert hierbei die Amplitude der Schallintensität.

Hiervon ausgehend ist nun eine Optimierung der Struktur möglich, wobei ein Augenmerk auf die Beeinflussung der abgestrahlten Schallleistungsflüsse gelegt werden kann. Darüber hinaus ist die automatisierte Messung der abgestrahlten Schallleistung von Maschinen und Strukturen möglich.

Weitere Informationen:

http://www.lbf.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/low-cost_schallintens...
http://www.lbf.fraunhofer.de/schallintensitaetsscanner

Anke Zeidler-Finsel | Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Stromindikatorklemmen mit Push-in-Anschluss
24.07.2017 | PHOENIX CONTACT GmbH & Co.KG

nachricht Leiterplatten-Steckverbinder werkzeuglos montieren
24.07.2017 | PHOENIX CONTACT GmbH & Co.KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Physiker designen ultrascharfe Pulse

Quantenphysiker um Oriol Romero-Isart haben einen einfachen Aufbau entworfen, mit dem theoretisch beliebig stark fokussierte elektromagnetische Felder erzeugt werden können. Anwendung finden könnte das neue Verfahren zum Beispiel in der Mikroskopie oder für besonders empfindliche Sensoren.

Mikrowellen, Wärmestrahlung, Licht und Röntgenstrahlung sind Beispiele für elektromagnetische Wellen. Für viele Anwendungen ist es notwendig, diese Strahlung...

Im Focus: Physicists Design Ultrafocused Pulses

Physicists working with researcher Oriol Romero-Isart devised a new simple scheme to theoretically generate arbitrarily short and focused electromagnetic fields. This new tool could be used for precise sensing and in microscopy.

Microwaves, heat radiation, light and X-radiation are examples for electromagnetic waves. Many applications require to focus the electromagnetic fields to...

Im Focus: Navigationssystem der Hirnzellen entschlüsselt

Das menschliche Gehirn besteht aus etwa hundert Milliarden Nervenzellen. Informationen zwischen ihnen werden über ein komplexes Netzwerk aus Nervenfasern übermittelt. Verdrahtet werden die meisten dieser Verbindungen vor der Geburt nach einem genetischen Bauplan, also ohne dass äußere Einflüsse eine Rolle spielen. Mehr darüber, wie das Navigationssystem funktioniert, das die Axone beim Wachstum leitet, haben jetzt Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) herausgefunden. Das berichten sie im Fachmagazin eLife.

Die Gesamtlänge des Nervenfasernetzes im Gehirn beträgt etwa 500.000 Kilometer, mehr als die Entfernung zwischen Erde und Mond. Damit es beim Verdrahten der...

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

10. Uelzener Forum: Demografischer Wandel und Digitalisierung

26.07.2017 | Veranstaltungen

Clash of Realities 2017: Anmeldung jetzt möglich. Internationale Konferenz an der TH Köln

26.07.2017 | Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Basis für neue medikamentöse Therapie bei Demenz

27.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Aus Potenzial Erfolge machen: 30 Rittaler schließen Nachqualifizierung erfolgreich ab

27.07.2017 | Unternehmensmeldung

Biochemiker entschlüsseln Zusammenspiel von Enzym-Domänen während der Katalyse

27.07.2017 | Biowissenschaften Chemie