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Synthesizing coherence loss by atmospheric turbulence in virtual microphone array signals

Lincke, Dorothea und Schumacher, Timo und Pieren, Reto (2023) Synthesizing coherence loss by atmospheric turbulence in virtual microphone array signals. Journal of the Acoustical Society of America, 153 (1), Seiten 456-466. Acoustical Society of America. doi: 10.1121/10.0016847. ISSN 0001-4966.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1121/10.0016847

Kurzfassung

Phased microphone array methods are increasingly used to localize and quantify noise sources of aircraft under flight condition. However, beamforming results suffer from loss of image resolution and corruption of sound levels due to atmospheric turbulence causing coherence loss between microphones. A synthesis method is presented that reproduces these effects in a virtual environment. Sound propagation through turbulent atmosphere is described by models by Ostashev and Wilson and by von Kármán turbulence spectra. Spatial coherence is calculated based on the parabolic equation for statistically inhomogeneous, isotropic turbulence. Decorrelation of signals is achieved by time-varying mixing of mutually independent signals with identical PSD based on coherence factors. The concept of auralization is employed to account for propagation delay, geometrical spreading, Doppler effect, air absorption, and ground effect. The application is demonstrated for a virtual 56 m aperture microphone array. The impact of different meteorological conditions on the beamforming and deconvoluted results are presented. For increasing turbulence strength, the results show decreasing sound levels and increasingly blurred images. The proposed method allows us to reproduce the effects of turbulence-induced coherence loss in phased microphone array measurements and to optimize array designs and algorithms in a virtual, controllable environment.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/194540/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Synthesizing coherence loss by atmospheric turbulence in virtual microphone array signals
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Lincke, DorotheaNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0002-3805-1781NICHT SPEZIFIZIERT
Schumacher, TimoNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0001-8349-2570134154288
Pieren, RetoNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0001-5280-2230NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Januar 2023
Erschienen in:Journal of the Acoustical Society of America
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:153
DOI:10.1121/10.0016847
Seitenbereich:Seiten 456-466
Verlag:Acoustical Society of America
ISSN:0001-4966
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Acoustics, Flyover, Auralization, Coherence Loss, Microphone Array, Beamforming
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HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Umweltschonender Antrieb
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CP - Umweltschonender Antrieb
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Triebwerkskonzepte und -integration
Standort: Berlin-Charlottenburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Antriebstechnik > Triebwerksakustik
Hinterlegt von: Schumacher, Timo
Hinterlegt am:02 Mai 2023 10:13
Letzte Änderung:02 Mai 2023 10:13

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