Was ist akustische Holographie?
Akustische Holographie ist der Prozess, bei dem Schallwellen aufgezeichnet und mithilfe eines Computers zu einem visuellen Muster angeordnet werden. Das Schallfeld kann modelliert werden, um seine Struktur unter Verwendung dreidimensionaler (3D) Bilder zu rekonstruieren. Schallfelder, die von der Oberfläche von Musikinstrumenten, Flugzeugen, U-Booten und Fahrzeuginnenräumen ausgehen, werden gemessen, um zu untersuchen, wie sich das Design auf die Schallausbreitung auswirkt. Die beiden Grundtypen sind Nahfeld- und Fernfeld-Akustikholographie.
Die Datenerfassung erfolgt über ein Mikrofon oder ein Hydrophon. Manchmal können jedoch auch Mikrofonanordnungen eingerichtet werden, um den Schalldruck um die Quelle gleichzeitig zu überwachen. Ein Computer verarbeitet diese Daten, um das Schallfeld in einem visuellen Format zu rekonstruieren. Zeitdaten werden bestimmten Frequenzen zugeordnet, um einen repräsentativen Satz von Hologrammen zu erstellen, die auf der Grundlage ihrer Ausbreitungseigenschaften in Wellen zerlegt werden. Die Schallquelle wird mit einer inversen Berechnung berechnet, sodass das Feld mit jeder Schallwelle analysiert werden kann.
Akustische Nahfeld-Holographie wird verwendet, um Schall von einer relativ nahen Quelle zu lokalisieren. Mehrere Mikrofone sind in einer rechteckigen Konfiguration angeordnet, die horizontal und vertikal voneinander beabstandet sind. Es werden die Halbwellenlängen der Maximal- und Minimalfrequenz gemessen, die vom Abstand der Mikrofone und der Größe des Arrays abhängen. Aus der gemessenen Schallquelle sind Schallintensitätsberechnungen möglich, die Wellenausbreitung kann jedoch nur parallel zur gemessenen Oberfläche beurteilt werden. Die akustische Holographietechnik ist auch auf das Testen von Hochfrequenztönen beschränkt.
Eine als Nahfeldfokussierung bezeichnete Verarbeitungstechnik erzeugt Strahlen, die sphärische Schallwellen um Mikrofone herum erzeugen. Die räumliche Auflösung der Messungen wird verbessert, wenn sie dem Fokussierungsgrad entspricht oder eine höhere Frequenz aufweist. Die Nahfeld-3D-Holographie kann mit anderen Simulationstechniken am Computer kombiniert und bei entsprechender Fokussierung zur Messung von nieder- bis mittelfrequenten Geräuschen verwendet werden.
In der akustischen Fernfeld-Holographie wird das Hologramm durch Daten erzeugt, die weit entfernt von der Quelle gesammelt wurden. Die Auflösung ist auf eine Messung der halben Wellenlänge begrenzt. Diese Einschränkung kann nur dadurch ausgeglichen werden, dass der Schall aus größerer Entfernung gemessen wird.
Bei der akustischen Holographie wird der Schalldruck gemessen. Es kann verschiedene akustische Referenzen, Oberflächen, von denen bekannt ist, dass sie bei bestimmten Frequenzen vibrieren, und verschiedene Eigenschaften eines Schallsignals berücksichtigen. Daten können auch an verschiedenen Orten, beispielsweise in einem Fahrzeug, erfasst und mithilfe einer Datenerfassungssoftware zusammengefügt werden, um ein noch umfassenderes Bild für die Schallwellenanalyse zu erstellen.