Lösung für akustische Bildgebung im Windkanal und Geräuschquellenlokalisierung
Überblick
Windkanalnutzer erweitern ihre Messungen über klassische Größen wie Auftrieb, Widerstand, Druck und Strömungsfeldanalyse hinaus hin zu aeroakustischen Tests. Sie möchten nicht nur überprüfen, ob aerodynamische Leistungsziele erreicht werden, sondern auch verstehen, wo Geräusche entstehen, welche Frequenzbänder dominieren, welche Komponenten am stärksten beitragen und ob Designänderungen den Geräuschpegel tatsächlich reduzieren.
Die SonoDAQ Low-Speed Wind Tunnel Acoustic Imaging Solution ist ausgelegt für Anwendungen wie automobilen Windgeräuschkomfort, UAV-Rotoren, Luft- und Raumfahrtkomponenten, Windturbinenschaufeln und Lüftungsanlagen. Sie bietet einen vollständigen Workflow von der Erfassung des akustischen Feldes über synchronisierte Aufzeichnung und Spektralanalyse bis hin zur Geräuschquellenlokalisierung und Berichtserstellung.
Hochpräzise, mehrkanalige synchrone Datenerfassung
Die akustische Bildgebung mit großen Mikrofon-Arrays stellt hohe Anforderungen an Kanalgleichlauf und Phasenkohärenz. SonoDAQ verwendet PTP (Precision Time Protocol) als einheitliche Zeitreferenz und unterstützt so die synchronisierte Mehrkanalerfassung und die Erweiterung über mehrere Geräte, sodass alle Erfassungskanäle exakt auf derselben Zeitachse ausgerichtet sind.
Mit einer Synchronisationsgenauigkeit von besser als 100 ns bietet das System eine stabile und zuverlässige Grundlage für Geräuschquellenlokalisierung, Phasenanalyse und arraybasierte akustische Bildgebung.
Intuitive akustische Bildgebung und Geräuschquellenlokalisierung
Im Unterschied zu herkömmlichen Windkanaltests, die sich hauptsächlich auf aerodynamische Leistungskennzahlen wie Auftrieb, Widerstand und Druckverteilung konzentrieren, führt diese Lösung die akustische Bildgebung ein.
Geräuschquellen werden als akustische Heatmaps dargestellt, die über Live-Kamerabilder gelegt werden, sodass Ingenieure genau visualisieren können, wo Geräusche entstehen. Anwender können so schnell nicht nur bestimmen, wie laut ein Geräusch ist, sondern auch, wo es herkommt.
Diese visualisierte Lokalisierungsmethode erhöht die Effizienz bei der Fehleranalyse und liefert direkte Nachweise für Lärmreduzierung, Strukturoptimierung und vergleichende Designstudien.
Irreguläre Array-Geometrie
Das System verwendet eine irreguläre Mikrofon-Array-Anordnung, um das Risiko räumlicher Alias-Effekte zu verringern, wie sie bei regulären Arrays häufig auftreten. Dieses Design minimiert Sidelobes und Gitterkeulen, die die Lokalisierungsgenauigkeit negativ beeinflussen können.
Im Vergleich zu regulären Arrays verbessern irreguläre Konfigurationen die Unterscheidbarkeit der Hauptkeule in akustischen Karten, sodass primäre Geräuschquellen leichter zu identifizieren sind.
In komplexen akustischen Umgebungen von Niedriggeschwindigkeits-Windkanälen erhöht dieses Design die Stabilität und Zuverlässigkeit der Geräuschquellenlokalisierungsergebnisse und bietet eine solidere Grundlage für nachfolgende Lärmanalysen und Optimierungen.
Synchronisierte Aufzeichnung mehrerer physikalischer Größen
Die modulare Erfassungsarchitektur unterstützt die flexible Integration verschiedener Sensortypen, darunter:
• Akustische Sensoren
• Vibrationssensoren
• Windgeschwindigkeitssensoren
• Drehzahlsensoren
• Lage-/Anstellwinkelsensoren
• Temperatur- und Feuchtesensoren
• Barometrische Drucksensoren
Dies ermöglicht die synchronisierte Erfassung und einheitliche Aufzeichnung akustischer Signale zusammen mit den Betriebsbedingungen des Windkanals.
Jede akustische Messung kann direkt mit spezifischen Testbedingungen und Betriebsparametern verknüpft werden, was die Ergebnisreproduktion, den Vergleich mehrerer Betriebszustände, Ursachenanalysen und die Validierung von Optimierungen erleichtert.
Breitbandige Erfassung mit hohem Dynamikbereich
Das System unterstützt einen Frequenzbereich von 1 Hz bis 100 kHz und deckt damit Anwendungen von niederfrequenten Strukturvibrationsmessungen bis hin zu hochfrequenten akustischen Detailanalysen ab.
Geeignete Anwendungen umfassen:
• Windgeräuschanalyse
• Erkennung tonaler Geräusche und Pfeifgeräusche
• Diagnose abnormaler Geräusche
• Prüfung des Strukturverhaltens
• Analyse von Signalen mit hoher Bandbreite
Durch die Nutzung einer 32-Bit-ADC-Architektur in Kombination mit Quad-ADC-Fusionstechnologie erreicht das System einen Dynamikbereich von bis zu 170 dB und ermöglicht so die präzise Erfassung sowohl äußerst schwacher Signale als auch hoher Schalldruckereignisse auf derselben Messplattform.
OpenTest Integrierte Analysesoftware
OpenTest bündelt alle wichtigen Analysefunktionen in einer einzigen Softwareumgebung, darunter:
• Echtzeit-Wellenformüberwachung
• FFT-Spektralanalyse
• 1/3-Oktav-Analyse
• Überwachung von SPL-Trends (Schalldruckpegel)
• Geräuschquellenlokalisierung
• Visualisierung akustischer Heatmaps
• Korrelation mit Betriebsbedingungen
Dieser integrierte Workflow unterstützt Ingenieure dabei, den gesamten Prozess von Überwachung und Analyse bis hin zur Ergebnisinterpretation abzuschließen.
Die Software unterstützt zudem den Diagrammexport und die automatisierte Berichtserstellung und verbindet Datenerfassung, akustische Bildgebung, Analyse und Berichterstellung zu einem einheitlichen Engineering-Workflow.
Skalierbare Plattformarchitektur
Phase 1: 24-48 Kanäle
Kleinmaßstäbige Validierungsplattform zur Überprüfung der Windkanalumgebung, der Array-Konfigurationen und der initialen Leistung der akustischen Bildgebung.
Phase 2: 64-128 Kanäle
Projektbezogene Implementierung zur Unterstützung routinemäßiger Testaktivitäten, einschließlich Spektralanalyse, Quellenlokalisierung, Vergleich von Betriebsbedingungen und Berichtserstellung.
Phase 3: 256+ Kanäle
Großskalige Plattform für akustische Bildgebung zur institutionellen Weiterentwicklung aeroakustischer Testkapazitäten, die standardisierte Workflows, Vorlagen und Testdatenbanken ermöglicht.
Typische 120-Kanal-Konfiguration für akustische Bildgebung
Ein typisches 120-Kanal-System besteht aus:
• Messmikrofone
• Schallkalibrator
• Kundenspezifischer Array-Rahmen
• SonoDAQ Pro
• IED-Eingangsmodule
• OpenTest-Software
Zusammen bilden diese Komponenten eine vollständige Plattform, die Kalibrierung, akustische Erfassung, synchronisierte Aufzeichnung, Geräuschquellenlokalisierung und Berichtserstellung abdeckt.
Die Konfiguration eignet sich besonders für:
• Aeroakustische Tests im Niedriggeschwindigkeits-Windkanal
• Geräuschquellenlokalisierung an Fahrzeugen und Komponenten
• Vergleichende akustische Analysen unter mehreren Betriebsbedingungen
• Ingenieurtechnische Validierungs- und Optimierungsstudien
FAQ
Systemgeräte
CRY3203-S01 Freifeld-Mikrofonset, 1/2", 50 mV/Pa
CRY5820 SonoDAQ Pro
CRY3018 Schallkalibrator
OpenTest
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