Tonalness and consonance of technical sounds

Fingerhuth, Sebastián; Vorländer, Michael (Thesis advisor)

Aachen / Logos Verl. (2010) [Doktorarbeit]

Seite(n): X, 138 S. : Ill., graph. Darst.

Kurzfassung

In dieser Arbeit wird das Thema der Geräuschentstehung und -wahrnehmung von technischen Geräuschen bearbeitet. Als Fallbeispiel dient die Geschaltete Reluktanzmaschine. Die Arbeit beginnt mit einer Einführung in die Geräuschproblematik. Es folgt ein Teil über Psychoakustik, in dem die wichtigen psychoakustischen Größen vorgestellt und definiert werden. Danach wird kurz das Problem unterschiedlicher Wahrnehmung und Beurteilung von Geräuschen besprochen, sowie das Konzept der Geräuschqualität und dessen Anwendungen (Sound Quality) präsentiert. Danach werden Messtheorien und -methoden vorgestellt, die hauptsächlich aus der (Wahrnehmungs-) Psychologie und Psychophysik stammen und u.a. für die Durchführung der Hörversuche benötigt werden. Am Schluss dieses Kapitels werden die Begriffe Tonhaltigkeit und Konsonanz vorgestellt, welche dann in Kapitel 6 detailliert diskutiert werden. Im zweiten Kapitel wird auf die Funktionsweise der Geschalteten Reluktanzmaschine (GRM) eingegangen und dessen Drehmomententstehung abgeleitet. Kapitel 3 stellt gängige Geräuschprobleme vor, die sowohl bei GRM wie auch bei anderen Antrieben vorkommen. Die akustischen Folgen der radialen Kräfte auf die Statorschwingung werden dargestellt, welche vor allem bei GRM ein Problem darstellen. Im vierten Kapitel wird das Vibrations- und Abstrahlverhalten der Maschine vorgestellt. Ein sehr einfaches analytisches Modell (Quadrupol) dient hier als erste näherungsweise Beschreibung des Systems. Die Ergebnisse aus numerischen Berechnungen (FEM - BEM) werden diskutiert und mit Messungen verglichen. Der für die Messungen entwickelte Wirbelstrom-Prüfstand, sowie der Mehrkanal-Messaufbau, werden beschrieben und das Abstrahlverhalten der Maschine dargestellt. Kapitel 5 zeigt die Ergebnisse aus einer psychoakustisch optimierten Steuerungsstrategie für GRM, wobei auch die Grenzen dieses Verfahrens erläutert werden. Die psychoakustischen Größen Tonhaltigkeit und Konsonanz, die vor allem für die Hörversuche, die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführt wurden, von großer Bedeutung sind werden in Kapitel 6 vorgestellt. Die Ergebnisse der durchgeführten Hörversuche werden abschließend in Kapitel 7 präsentiert. Durch Hörversuche können die wahrgenommenen akustischen Eigenschaften von Geräuschen erfasst werden. Jeder durchgeführte Hörversuch wird einzeln vorgestellt, zusammen mit den Ergebnissen der statistischen Auswertung und Analyse. Als Stimuli dienten Geräusche die direkt aus Tonaufnahmen von GRM stammen oder, angelehnt an Aufnahmen von elektrischen Maschinen, speziell erzeugt wurden.Die wesentlichen Ergebnisse dieser Arbeit sind:- Für die betrachtete 8/6 GRM ist die wichtigste Schwingungsform die zylindrische Mode-2 Schwingung. Die Eigenfrequenz dieser Mode befindet sich in einem Bereich, bei dem das Gehör am empfindlichsten ist. - Die Lästigkeit von technischen Geräuschen ist deutlich Abhängigkeit von der Tonhaltigkeit.- Der Vergleich von unterschiedlichen Tonhaltigkeitsalgorithmen zeigte, dass die von Aures vorgeschlagene Methode sehr gut mit den Ergebnissen aus den Hörversuchen übereinstimmt.- Die Konsonanz/Dissonanz von technischen Geräuschen hängt von mehreren Parametern ab. Dabei ist das Frequenzverhältnis zwischen den tonalen Komponenten sehr wichtig (und die daraus entstehende Rauigkeit) wie auch der Pegel anderer Geräusch- bzw. Rauschanteile.- Der erwartete Unterschied zwischen zwei unterschiedlichen Messmethoden, die bei den Hörversuchen eingesetzt wurden, kam nicht zum Vorschein: die Größenschätzung und die Kategorienunterteilung ergaben ein sehr ähnliches Ergebnis.

Identifikationsnummern

  • ISBN: 978-3-8325-2458-6
  • URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-32421
  • REPORT NUMBER: RWTH-CONV-114026