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Autor: Brink, Maarten Cornelis
Titel:Transient finite element simulations and experiments on active control of sound transmission loss through plates
Dissertation:TU Darmstadt, Fachbereich Maschinenbau, 2008

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Brink-Dissertation-20080306-neu.pdf (3909127 Byte)

Abstract auf Deutsch:


Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Schalldurchgangsverlust einer Platte, eines abstrakten Modells einer Trennwand zwischen Motor und Fahrgästen eines Busses, untersucht. Dazu wurde unter anderem eine Finite-Elemente-Simulation zur Vorhersage der Schallreduzierung der Platte entwickelt. Zur Steigerung dieser Schallreduzierung ohne viel Gewichtszunahme ist eine Integration mit aktiven Schallreduzierungsmaßnahmen (ANC) betrachtet. Das aktive System bestand aus einem Controller, Mikrofonen und piezoelektrischen Aktuatoren. Die Auswirkungen dieses Systems auf die Schallreduzierung wurde für drei verschiedene Signale bestimmt: stochastisches Rauschen, tonales Rauschen und Frequenzdurchlauf. Der transiente Aufbau der Simulationen erlaubt die direkte Integration des aktiven Algorithmus mit dazugehörenden Sensoren und Aktuatoren. Dazu werden alle Controlleraufgaben inklusive Abtastrateänderungen und Antialiasing-Filter in das Simulationsmodell integriert. Auf diese Weise kann die kritische Adaptierungsphase während der Simulationen untersucht werden. Konfigurationsänderungen können geprüft werden bevor tatsächlich eine Schalltrennwand gebaut wird. Die ANC-Experimenten zeigten eine sehr gute Reduzierung bei tonalem Rauschen und eine gute Reduzierung beim Frequenzdurchlauf. Diese Reduzierung könnte zusätzlich verbessert werden, wenn der Controller mehr Kanäle erlauben würde. Die Reduktion beim stochastischen Rauschen war wegen dessen Unvorhersagbarkeit deutlich geringer; nur die höchsten Frequenzspitzen konnten hier verringert werden. Die passiven und aktiven Simulationen stimmten größtenteils mit den Ergebnissen der Experimente überein. Sie zeigten, dass diese Simulationsmethode eine Optimierung des Systems erlaubt bevor dieses realisiert und experimentell getestet wird.


Abstract auf Englisch:

In this thesis the sound transmission loss of a plate has been investigated. It serves as an abstract model for the noise barrier between engine and passengers in a bus. A finite element simulation model has been developed to be able to predict the plate's noise reduction effect. To increase this reduction without adding too much mass, the integration of active noise control (ANC) has been investigated. The active system contained a controller, microphones and piezoelectric actuators. The influence of this system on the plate's transmission loss has been determined for three noise types: random noise, tonal noise and sweep function. The transient character of the simulations allows the possibility of directly integrating the ANC algorithm with corresponding sensors and actuators into the simulation model. For that, all controller tasks including sample rate changes and anti-aliasing filtering are included in the simulation algorithm. Doing so, the ANC's critical adaptation phase can be investigated during the simulations. Configuration changes can be tested before the actual noise barrier is built. The ANC experiments showed very good reduction for the tonal noise and good reduction for the sweep noise. This reduction could be increased even more if the used controller would allow more channels. Due to the stochastic character the reduction of random noise was lower; here only the highest peaks could be reduced. The passive and active simulations were in reasonable agreement with the experimental results. They showed that this simulation approach allows an optimisation of the system before it is constructed and tested experimentally.

Dokument aufgenommen :2008-03-18
URL:http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000958