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Aktive Beeinflussung der Wellenausbreitung II. Realisierungsmöglichkeiten einer aktiven Beeinflussung der Ausbreitung von Biegewellen

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Referring to the theoretical considerations in part one, this paper deals with practical possibilities of realizing active control of bending wave propagation.This includes experimental studies which concentrate on particular amplitudes of one-dimensional wave fields in beams. This requires a specific excitation as well as a specific detection of the amplitudes under consideration.

Besides selective measurements, the signal processing unit essentially has to compensate for the transfer characteristics of the transducers involved and to model the transmission of waves within the beam. For bending waves, the latter results in great difficulties because of the arbitrarily high propagation time at low frequencies. This suggests optimizing the mid-frequency behaviour of the transfer elements by allowing arbitrary behaviour at low and high frequencies.

The practical results obtained by this procedure for the control of bending wave propagation are satisfactory. This is demonstrated by simulation and experiment for active reflection and active absorption at the free end of the beams. A broadband reduction of about 30 dB could be achieved on average. The good agreement between predictions and experimental results leads to the conclusion that the improved possibilities of controlling bending waves by multiple force arrangements could be applied equally.

Zusammenfassung

Anknüpfend an die im ersten Teil angestellten theoretischen Überlegungen werden die Realisierungsmöglichkeiten einer aktiven Beeinflussung der Ausbreitung von Biegewellen behandelt. Die dazu durchgeführten experimentellen Untersuchungen konzentrieren sich auf bestimmte Teilamplituden eindimensionaler Wellenfelder in Stäben. Dies setzt nicht nur eine gezielte Anregung, sondern auch eine gezielte Erfassung der betrachteten Amplituden voraus.

Neben der selektiven Messung bestehen die wesentlichen Aufgaben der benötigten Signalverarbeitung in der Kompensation des Übertragungsverhaltens der Wandler sowie in der Nachbildung der Wellenausbreitung. Bei Biegewellen stö ßt dies im unteren Frequenzbereich wegen der beliebig groß werdenden Laufzeiten auf Schwierigkeiten. Es liegt daher nahe, den Verzicht auf die Frequenzen am unteren und oberen Ende des Frequenzbereichs zur verbesserten Approximation des Soll- Übertragungsverhaltens im verbleibenden Bereich zu nutzen.

Daß diese Vorgehensweise zu guten praktischen Ergebnissen bei der Beeinflussung der Biegewellenausbreitung führen kann, wird durch Simulationsrechnungen und experimentelle Ergebnisse für einen aktiven Reflektor und einen aktiven Absorber am freien Ende eines Stabes belegt. Breitbandig konnten jeweils mittlere Reduktionen der Zielgrö ßen um ca. 30 dB erreicht werden. Aus der sehr guten Übereinstimmung zwischen der Vorhersage und dem experimentellen Ergebnis kann gefolgert werden, daß die aktive Beeinflußbarkeit von Biegewellen auch mit aufwendigeren Mehrkraftanordnungen realisiert werden kann.

Sommaire

A la suite des considérations théoriques développées dans la première partie, on traite ici des possibilités de réalisation pratique d'un système de contrôle actif des ondes de cisaillement. Les travaux expérimentaux exécutés à cet effet ont été concentrés sur certaines amplitudes partielles du champ vibratoire unidimensionnel dans un barreau. Une telle approche se restreint non seulement à une excitation limitée mais également a une limitation prédétermineé des amplitudes à prendre en considération.

A côté de cette métrologie selective ont subsisté les tâches essentielles de traitement du signal en vue de la compensation du comportement du transducteur ainsi que de la reconstruction de la propagation d'onde. S'agissant d'ondes de cisaillement, des difficultés considérables ont surgi aux basses fréquences à cause de l'augmentation démesurée des durées de parcours des signaux. Il convient alors de renoncer au contrôle aux deux extrèmités,

haute et basse, de la gamme des fréquences afin de mieux assurer l'approximation du transfert dans la zone des fréquences intermédiaries.

Pour démontrer qu'une telle procédure pouvait conduire à de bons résultats dans la pratique, et précisément pour des ondes de cisaillement, on a procédé à des calculs de simulation et on a également effectué des expériences sur un réflecteur actif et sur un absorbeur actif, chacun monté à l'extrémité libre d'un barreau. En large bande de fréquences, on a obtenu chaque fois des réductions de l'ordre de 30 dB sur les grandeurs visées. Cette très bonne concordance obtenue entre les prévisions théoriques et les résultats expérimentaux laisse à penser que le contrôle actif des ondes de cisaillement pourra encore se réaliser sur des systèmes plus étendus et éventuellement pluridimensionnels
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Document Type: Research Article

Publication date: September 1, 1990

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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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