Abschlussarbeit

Entwicklung einer Messmethode zur Analyse von Oberflächenschwingungen

Bachelorarbeit von Peckert, Fabian

Mikrolautsprecher sind sehr kompakte Wandler, die meist nach dem elektrodynamischen Funktionsprinzip arbeiten. Der Einsatzbereich dieser Lautsprecher liegt größtenteils bei mobilen Endgeraten. Viele Nahe-rungen konventioneller Lautsprechermodelle sind für Mikrolautsprecher nur eingeschränkt gültig, da sich auf Grund ihrer kompakten Bauform andere mechanische Eigenschaften aufweisen als etwa HiFi-Lautsprecher. Insbesondere die Annahme einer Lautsprechermembran als konphas schwingender Kolben-strahler ist nicht für den gesamten Frequenzbereich gegeben, da sieh oberhalb einer bestimmten Frequenz Schwingungsmoden in Form von Biegewellen auf der Membran ausbilden. Um die Entstehung dieser Moden untersuchen zu können, wird in der vorliegenden Arbeit eine Methode zur automatisierten Abtastung der ortsabhängigen Oberflächenschnelle einer Lautsprechermembran entwickelt. Darüber hinaus kann mittels der entwickelten Methode das Schwingungsverhaltender Membran visualisiert werden und so eine Analyse der Abstrahlung erfolgen. Die Oberflächenschnelle der Membran wird mit Hilfe eines Laservibrometers an einem von Schrittmotoren gesteuerten Messtisch ermittelt. Die Messung erstreckt sich über die gesamte Fläche der Lautsprechermembran, bei einstellbarer Auflösung eines Messpunktenetzes. Dabei wird ein breitbandiges Anregungssignal verwendet, das den gesamten Arbeits-bereich des Lautsprechers abdeckt. Diese Arbeit beschränkt sich auf die Messung von Mikrolautsprechern, die entwickelte Messmethode kann jedoch auch für die Analyse anderer schwingender Oberflachen einge-setzt werden. Die Darstellung der Messergebnisse erfolgt durch die entwickelten Visualisierungsmethoden. Einerseits können zwei- und dreidimensionale Darstellungen ausgegeben werden, welche eine Auswertung für frei wählbare Frequenzen ermöglicht. Andererseits können die Übertragungsfunktion und die Impulsantwort für einzelne Messpunkte auf der Membran dargestellt werden, um eine ortsabhängige Visualisierung zu errei-chen. Darüber hinaus können mit Hilfe einer automatisierten Routine Videos erstellt werden, welche das Schwin-gungsverhalten der Membran bei verschiedenen Frequenzen demonstriert. Hierdurch können die Ausbrei-tung von Schwingungsmoden und die Phasenlage relativ zur Anregung beobachtet werden. All diese Dar-stellungen sollen in Zukunft für das Akustische Praktikum verwendet werden, um anschauliches Material zu Lehrzwecken zu erhalten. Eine Auswertung dieser Darstellungen kann außerdem dazu beitragen Mik-rolautsprecher weiterzuentwickeln und das Abstrahlverhalten zu verbessern.