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Die mit einer Beschallungsanlage im Raum erreichbare akustische Verstärkung einer Beschallungsanlage wird durch die Rückwirkung des Lautsprechers auf das Mikrofon begrenzt. Der Untersuchungsgegenstand dieser Arbeit ist die Vorhersage des am Hörerort maximal erreichbaren Verstärkungsmaßes. Es werden bestehende Methoden erläutert und ein möglichst exaktes Vorhersagenverfahren elaboriert. Zur Synthese der dafür erforderlichen Raumimpulsantworten kommt sowohl die geometrische Schallfeldsimulation als auch die Finite-Elemente-Methode (FEM) zum Einsatz. In diesem Zusammenhang werden auch unterschiedliche Methoden zur Gewinnung der Randbedingungen thematisiert. In Abhängigkeit der Randbedingungen werden insbesondere mit der gute Approximationen der gemessenen Übertragungsfunktionen erreicht. Das Verfahren wird anhand konkreter Fallbeispiele durch Vergleich mit zwei der bestehenden deterministischen Methoden sowie mit erfassten Messwerten geprüft. Das angewendete Messverfahren wird detailliert beschrieben. Die Prädiktion wird ferner qualitativ anhand des Einflusses der Mikrofoncharakteristik, der Mikrofonposition sowie der äquivalenten Absorptionsfläche bewertet. Im Ergebnis liefert die Simulation realitätsnahe, jedoch nicht messgenaue Ergebnisse. Eine verlässliche Vorhersage normativ geforderter Verstärkungsmaße ist mit dem Verfahren nicht möglich. Dennoch übertrifft die numerische Simulation die rechnerisch deterministische Prädiktion in ihrer Detaillierung und damit der Interpretierbarkeit.
Einordnung von Methoden zur Bewertung diffuser Schallfelder basierend auf Messungen im Modellmaßstab
(2023)
Eine Grundlage für viele akustische Herleitungen bietet das diffuse Schallfeld. Es gibt die Möglichkeit, die Schallausbreitung in einem Raum idealisiert und einfach darzustellen. Anwendungen finden sich beispielsweise bei der Bestimmung von Schallabsorptionsgraden oder Schallleistungen im Hallraum wieder. Für eine hohe Messgenauigkeit muss dabei eine ausreichende Diffusität des Schallfeldes vorhanden sein. Um das zu erreichen, wird optimalerweise bereits in der Planungsphase von Hallräumen eine geeignete Konstruktion erarbeitet.
In Normwerken finden sich bereits Verfahren, die diffuse Schallfelder für Prüfanwendungen qualifizieren sollen. Diese Arbeit befasst sich mit alternativen Methoden, diffuse Schallfelder in statischen Raumzuständen zu Qualifizieren. Sie werden in einem Modellhallraum im Modellmaßstab 1:10 geprüft und anschließend auf ihre Praktikabilität und Genauigkeit untersucht.
Forschungsgegenstand dieser Arbeit soll daher die Untersuchung der physikalischen und mathematischen Grundlagen für die Schalllokalisation mithilfe einer Messkonstruktion bestehend aus Schallsensoren sein. Es soll gezeigt werden, inwieweit eine räumliche Richtungsbestimmung mit nur vier Mikrofonen und einem Minimum an Rechenaufwand möglich ist.
In dieser Arbeit sollen auf Basis von gemessenen Referenzräumen geeignete Streugrade für die Raumbegrenzungsflächen ermittelt werden, mit denen die gemessenen Nachhallzeiten mit geringster Abweichung simuliert werden können. Um das Simulationsergebnis abhängig vom verwendeten Streugrad zu machen, werden alle Einflussfaktoren, die die Nachhallzeit ebenfalls verändern, möglichst genau ermittelt. Diese werden dann so berücksichtigt, dass ihr Einfluss auf die Ergebnisse minimal ist. Hierbei spielen die Berechnungseinstellungen, also Teilchenzahl und Laufzeit, genauso wie die Raumabmaße eine wichtige Rolle. Der Einfluss der verwendeten Absorptionsngrade als starker Einflussfaktor wird ebenfalls untersucht und berücksichtigt. Aufbauend auf diesen Daten erfolgt eine Parameteranalyse des Streugrads in Abhängigkeit der Absorption, der Oberflächenbeschaffenheit im Raum und des Modellierungsdetailgrads.