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Erkennung ebener Schallstrahler mit Hilfe der Fourier-Akustik

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After a comprehensive survey of the theoretical background of sound source reconstruction using Fourier acoustics, the necessity of evaluating evanescent field information is identified. Optimal (Wiener) filtering is suggested as a suitable means of reducing the influence of noise. Next, experimental results are presented for the low frequency (343 Hz) excitation of two small planar loudspeakers inserted in a planar acoustic baffle. The sound field close to the baffle is scanned at 32 × 32 points using three different acousto-electrical transducers (probe pressure microphone, ribbon type velocity microphone, and electrostatic pressure-gradient microphone). Though each transducer yields satisfactory results, a comparison of the reconstructed vibration patterns reveals that velocity microphones are to be preferred. As an example of further acoustic parameters, derived from the reconstructed velocity, complex acoustic intensity and power in the radiator plane are computed, giving insight into sources and sinks and, thus, into the principles of sound radiation.

Zusammenfassung

Nach einem ausführlichen Überblick über die theoretischen Hintergründe der Schallquellen- Rekonstruktion mit Hilfe der Fourier-Akustik wird die Notwendigkeit herausgearbeitet, die in den evaneszenten Feldanteilen enthaltene Information auszuwerten. Als geeignetes Mittel zur Verminderung von Störeinflüssen wird eine Optimal-(Wiener-)Filterung vorgeschlagen. Anschließend werden experimentelle Ergebnisse für tieffrequente (343 Hz) Anregung zweier kleiner Flachlautsprecher angegeben, die in eine ebene Schallwand eingefügt sind. Das Schallfeld in unmittelbarer Nähe der Schallwand wird an 32·32 Punkten unter Verwendung von drei unterschiedlichen akustoelektrischen Aufnehmern abgetastet (Sonden-Druckmikrofon, Bändchen-Schnellemikrofon und elektrostatisches Druckgradientenmikrofon). Obwohl jeder Aufnehmer zufriedenstellende Ergebnisse liefert, deutet ein Vergleich der rekonstruierten Schwingungsmuster darauf hin, daß Schnellemikrofone zu bevorzugen sind. Als Beispiel für weitere akustische Kenngrößen, die aus der rekonstruierten Schnelle abzuleiten sind, werden die komplexe akustische Intensität und Leistung in der Strahlerebene errechnet, die Einsichten in Quellen und Senken und damit in die Mechanismen der Schallabstrahlung vermitteln.

Sommaire

On commence par un examen détaillé des bases théoriques de la reconstruction des sources acoustiques au moyen de la technique de Fourier et on souligne la nécessité d'exploiter l'information contenue dans les composantes évanescentes du champ. Un filtrage de Wiener optimal paraît un moyen approprié capable de minimiser les effets secondaires parasites.

Puis on présente des résultats expérimentaux obtenus avec deux petits haut-parleurs plans montés dans un écran plan et excités en basse fréquence (343 Hz). Le champ acoustique a été exploré en 32 × 32 points d'un plan situé au voisinage immédiat du baffle au moyen d'un ensemble de trois capteurs électroacoustiques opérant séparément: un microphone-sonde de pression, un microphone de vitesse à ruban et un microphone électrostatique de gradient de pression. Chacun de ces capteurs a fourni des résultats satisfaisants. Cependant la comparaison d' échantillons de champs vibratoires reconstruits à partir des saisies de chaque type de capteurs conduit à estimer que les microphones de vitesse sont les plus convenables. A partir des vitesses vibratoires reconstruites, on peut retrouver d'autres grandeurs acoustiques caractéristiques, comme par exemple l'intensité et la puissance acoustiques complexes, à l'aide de quoi on obtient des informations sur les régions opérant comme sources et comme puits et, par conséquent, sur le mécanisme du rayonnement acoustique.
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Document Type: Research Article

Publication date: April 1, 1988

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  • Acta Acustica united with Acustica, published together with the European Acoustics Association (EAA), is an international, peer-reviewed journal on acoustics. It publishes original articles on all subjects in the field of acoustics, such as general linear acoustics, nonlinear acoustics, macrosonics, flow acoustics, atmospheric sound, underwater sound, ultrasonics, physical acoustics, structural acoustics, noise control, active control, environmental noise, building acoustics, room acoustics, acoustic materials, acoustic signal processing, computational and numerical acoustics, hearing, audiology and psychoacoustics, speech, musical acoustics, electroacoustics, auditory quality of systems. It reports on original scientific research in acoustics and on engineering applications. The journal considers scientific papers, technical and applied papers, book reviews, short communications, doctoral thesis abstracts, etc. In irregular intervals also special issues and review articles are published.
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