Akustische Mess-Systeme mit PC-Instrumenten

Messung der Übertragungsfunktion in diagonal gegenüberliegenden Ecken mit und ohne Absorber in den Ecken

Bild 1

Messrohr mit 100 mm Durchmesser und speziellen Probenhaltern für Ausschnitte aus Unterdecken-Systemen

Bild 2

Messkanal mit 200 mm x 200 mm Querschnitt und einem Mikrofonarray zur Erweiterung des messbaren Frequenzbereiches durch Ausblenden von Quermoden

Bild 3

Durch den Einsatz PC-gestützter Mess-Systeme lassen sich bei zahlreichen akustischen Messungen Zeit und Kosten einsparen. Dies gilt sowohl für Laborversuche in der Forschung und Entwicklung als auch für die Qualitätsüberwachung akustischer Material- oder Produkteigenschaften. Neben dem PC als Hardware beruht die Umsetzung der jeweiligen Signalverarbeitung auf der Programmierung »virtueller« Instrumente (Bild 1), deren Entwurf und Implementierung durch eine komfortable und leistungsfähige Entwicklungsumgebung (z.B. LabWindows®/CVI) unterstützt wird. Erfahrungen und spezielle Wünsche der Benutzer können hinsichtlich der Datenauswertung und -darstellung berücksichtigt werden. Dieses Konzept profitiert von der rasanten Entwicklung des PC-Marktes mit ständig sinkenden Preisen und vereinfacht die elektronische Datenkommunikation über die bekannten Netzwerke.

Die Bestimmung der Impedanz und Absorption von Materialproben und Bauteilen nach der Transferfunktion-Methode (ISO CD 10534-2) gehört zu den Standardaufgaben der akustischen Messtechnik. Bei einer Spielart dieser Methode erfasst ein axial bewegliches Mikrofon (Bild 2, im Messrohr) oder Mikrofonarray (Bild 3, im Messkanal) den Schalldruck bezüglich des Referenz- bzw. Lautsprechersignals an zwei Positionen. Anhand dieser beiden Transferfunktionen lassen sich nach den bekannten Rechenoperationen die Impedanz und der Absorptionsgrad bestimmen. Diese einfache Signalverarbeitung und -auswertung würde einen teuren Allround-Analysator unterfordern. Ein »virtuelles« Instrument (ImpAKT, Bild 1) zusammen mit einer PC-Einsteckkarte zur Signalerfassung reichen aus, um diese Messung präzise und preiswert zu bewältigen.

Weitere Aspekte bei der Auswahl des richtigen Systems für Absorptionsgradmessungen sind die bevorzugte Probenform (kreisförmige oder quadratische Oberfläche) und die maximale Probentiefe oder der Materialtyp (massive Platten, elastische Schichten, lose Schüttungen etc.). Diese Fragen können z.B. durch Verwendung eines Messrohres bzw. -kanals oder etwa durch eine geeignete Probenhalterung berücksichtigt werden, ohne den Frequenzbereich oder die Genauigkeit der Messungen zu beeinträchtigen.

Die zur Absorptionsgradmessung erforderliche Software und Hardware läßt also Spielraum, um ganz unterschiedliche Anforderungen zu erfüllen. Diese Möglichkeiten erleichtern nicht nur die Laborarbeit im Fraunhofer IBP, sondern inzwischen auch die Qualitätskontrolle bei mehreren Herstellern schallabsorbierender Bauteile und Materialien.