Navigation

Multi-Port-Verfahren zur Charakterisierung akustischer Eigenschaften von Objekten in Rohrströmungen

Die Optimierung der akustischen Eigenschaften stellt einen wichtigen Bestandteil bei der Entwicklung von beispielsweise Schalldämpfern, Turbomaschinen, Klimageräten oder anderen Objekten in Rohrströmungen dar. Besonderes Interesse gilt dabei den Transmissions- und Reflexionseigenschaften des Messobjektes sowie der Schallerzeugung. Mithilfe der Transmissions- und Reflexionskoeffizienten gelingt es charakteristische akustische Größen wie den Transmission Loss, das Absorptionsverhalten oder die Impedanz zu bestimmen.

Ein experimentelles Verfahren zur Bestimmung der genannten akustischen Eigenschaften ist das Multi-Port-Modell. Das Verfahren beruht auf der Zerlegung des Schallfeldes im Rohr für alle ausbreitungsfähigen Moden in hin- und rücklaufende Wellen. Hierfür wird der Schalldruck mit wandbündig montierten Mikrofonen an geeigneten Messtellen erfasst. Die Anzahl der erforderlichen Mikrofone steigt mit der Anzahl der Moden, die es gilt aufzulösen. Ob sich eine Mode im Rohr ausbreiten kann, hängt von der Frequenz und dem Rohrdurchmesser ab. Unterhalb der sogenannten Cut-Off-Frequenz sind die entsprechenden Moden nicht ausbreitungsfähig. Die Cut-Off-Frequenz einer Mode sinkt mit steigendem Rohrdurchmesser. Das bedeutet, je höher der betrachtete Frequenzbereich ist, desto mehr Moden sind ausbreitungsfähig und müssen somit bei der Messung aufgelöst werden, um die akustischen Eigenschaften korrekt bestimmen zu können.

Neben der Auflösung von Moden höherer Ordnungen ist ein weiterer entscheidender Vorteil des Multi-Port-Verfahrens die Möglichkeit den vom Messobjekt erzeugten Schall (z.B bei einem Lüfter) isoliert von Reflexionen an den Rohrabschlüssen zu bestimmen. Auf diese Weise wird ausgeschlossen, dass die Schallemissionen bedingt durch eine Überlagerung mit reflektierten Wellen entweder über- oder unterschätzt werden.

Ein enstprechender Multi-Port-Versuchstand wurde am iPAT installiert und validiert.

Benedikt Berchtenbreiter

  • Tätigkeit: Wiss. Mitarbeiter