Limitations of the Virtual Rotating Array Method Beamforming unter der Verwendung von mit FM-BEM Simulationen berechneten Steeringvektoren

Abstract

Die Schallquellenlokalisation mithilfe von Mikrofonarrays ist zu einem wichtigen Tool in der lärmarmen Produktentwicklung geworden. Dabei werden Beamformingverfahren eingesetzt, um die Schallquellenverteilung in einem Fokusgebiet zu ermitteln. Als Modell für die Schallausbreitung wird im einfachsten Fall ein Monopol im Freifeld angesetzt. Dieser Ansatz ist insbesondere nicht korrekt, wenn das zu untersuchende Objekt in einem Gehäuse eingebaut ist. In solch einem Fall wird die Schallausbreitung durch Reflexions- und Beugungseffekte beeinflusst. In der vorliegenden Untersuchung wird die Schallausbreitung mit einem Fast Multipole - Boundary Element Verfahrens (FM-BEM) simuliert. Es wird ein quaderförmiger Kasten untersucht, der an zwei gegenüberliegenden Seiten geöffnet ist. Parallel zu einer geöffneten Seite befindet sich ein ringförmiges Mikrofonarray. Dessen Durchmesser ist etwas größer als der Kasten, sodass einige Mikrofone abgeschattet werden. Es werden sowohl Simulationen als auch Validierungsmessungen mit einem Lautsprecher als Referenzpunktschallquelle, der an verschiedenen Orten des Kastens positioniert wird, durchgeführt. Die Ergebnisse der FM-BEM Simulationen werden als Steering Vektoren für das Beamforming genutzt. Die resultierenden Beamforming Maps haben eine bessere Auflösung als die jene, die mit Freifeld Steering Vektoren erzeugt werden. Auch die Positionsgenauigkeit kann verbessert werden.