Sensorkonzepte für Vibrationsreduktionssysteme mit erhöhter akustischer Wirksamkeit

Abstract

Deutsch: Bei der Entwicklung moderner Ma ßnahmen zur Lärmreduzierung rücken zunehmend aktive Verfahren in den Fokus von Forschung und Industrie. So zum Beispiel beschäftigt sich das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) mit der Minderung des Kabinenlärms in einem Verkehrsflugzeug u.a. durch Anwendung von Steuerungen zur aktiven Schallabstrahlungsminderung (ASAC). ASAC-Steuerungen zeichnen sich zwar durch die gezielte Beeinflussung der Schallabstrahlung aus, erfordern im Gegenzug aber viele Sensoren und einen großen Aufwand hinsichtlich der Signalverarbeitung. Dies kann einen Einsatz als reales Lärmreduktionssystem sehr komplex und unrentabel machen. Im Gegensatz dazu, benötigt eine Steuerung zur aktiven Vibrationskontrolle (AVC) eine deutlich geringere Anzahl an Sensoren. Jedoch kann die Schallabstrahlung durch eine AVC-Steuerung, die zur Schwingungsreduktion ausgelegt ist, nicht direkt beeinflusst werden. In dieser Arbeit wird eine optimierte Sensorplatzierung entwickelt und untersucht, um die akustische Wirksamkeit der AVC-Steuerung zu erhöhen. Dazu wird die Steuerung in einen Optimierungsprozess integriert, der die Sensorplatzierung anhand der abgestrahlten Schallleistung einer Platte bewertet und anpasst. Die Ergebnisse der so schalloptimierten AVC-Steuerung werden mit denen einer Sensorplatzierung nach Beobachtbarkeit und mit denen einer ASAC-Steuerung verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass eine schalloptimierte Sensorplatzierung die Lärmreduktionsfähigkeit einer AVC-Steuerung signi kant erhöht und die einer ASAC-Steuerung sogar übertreffen kann. English: Developing modern measures for noise reduction active control systems become increasingly important in research and industry. For example, the German Aerospace Centre (DLR) deals with the reduction of cabin noise in a commercial aircraft by application of active structural acoustic control (ASAC). ASAC-systems are characterized by the selective in uence of sound radiation, but require a lot of sensors and a large cost in terms of signal processing. This can make a use as a real system very complex and unpro table. In contrast, a control system for active vibration control (AVC) requires a signi cantly smaller number of sensors. However, the sound emission can not be in uenced directly by an AVC-system. In this work, an optimal placement of the sensor is designed and studied in order to increase the acoustic e ciency of the AVC-system. Therefore AVC is integrated in an optimization process, which evaluates and adapts the sensor placement based on the radiated sound power of a plate. The results of the acoustic optimized AVC are compared with a sensor placement by observability criteria and with a ASAC-system. The results show that an acoustic optimized sensor placement leads to a signi cantly increased noise reduction.