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Psychoakustisches Berechnungsverfahren II

Die Kennzeichnung der akustischen Güte von Ventilatoren mit dem güteäquivalenten Pegel II - Weiterentwicklung eines psychoakustisch motivierten Berechnungsverfahrens

IGF-Vorhaben Nr.: 20926 N

Forschungsvereinigung für Luft- und Trocknungstechnik (FLT)

Förderungszeitraum: 01.11.2019 – 31.02.2024

Kurzbeschreibung:

In dem Vorgängerprojekt L247 (IGF-Nr.: 18919 N) wurde bereits ein Algorithmus für eine wahrnehmungsgerechtere Beschreibung von Ventilatorgeräuschen auf Basis der spezifischen Lautheit entwickelt und eine Prognose der akustischen Güte von Ventilatorgeräuschen ermöglicht. In dem vorliegenden Forschungsvorhaben L264 (IGF-Nr.: 20926 N) wurde der Gültigkeitsbereich dieses Modells hinsichtlich des Schalldruckpegelbereichs und hinsichtlich tonaler Signaturen deutlich erweitert.

Die akustische Güte ist hierbei indirekt als Pegel eines Ventilatorgeräusches gegenüber einem Referenzgeräusch, bei dem es gleich präferiert wird (Präferenz-PSE), definiert. Die Pegeldifferenz zwischen dem Ventilatorgeräusch am PSE und dem Referenzgeräusch kann dadurch als Pegelzuschlag (Penalty) oder Pegelbonus auf einer dB-Skala, wie sie ähnlich auch in verschiedenen DIN-Normen ([DIN45681, DIN45645-1, DIN45645-2]) genutzt werden, interpretiert werden. Das bestehende Prognosemodell aus dem Vorgängerprojekt hat aus der spektrale Einhüllendenform der spezifischen Lautheit einen Index (Einzahlkennwert) berechnet und zusammen mit Ergebnissen aus Hörversuchen den Pegelzuschlag bei einem Schalldruckpegel von 60 dB(A) prognostiziert. Zusammen mit dem A-bewerteten Schalldruckpegel kann dieser Pegelzuschlag genutzt werden, um einen Ventilator-spezifischen Beurteilungspegel zu prognostizieren, der die Wirkung des Klangcharakters auf die (Un-)Angenehmheit des Geräusches beinhaltet. Im Rahmen des aktuellen Forschungsvorhabens wurde das bestehende Prognosemodell durch umfassende Hörversuche hinsichtlich seines Anwendungsbereiches zu niedrigeren und höheren Schalldruckpegeln deutlich ausgeweitet und deckt jetzt einen Dynamikbereich von 45 dB(A) bis 75 dB(A) ab.

Zusätzlich wurde der Einfluss prominenter tonaler Signaturen, wie sie häufig bei Ventilatorgeräuschen auftreten, untersucht und in einen dedizierten Ton-Index überführt. Mittels des Tonindexes wurde die Prognose der Pegelzuschläge erweitert, so dass jetzt auch zwischen rein rauschhaften und tonal geprägten Geräuschen unterschieden werden kann und die höhere Unangenehmheit von tonalen Geräuschen, wie sie in weiteren Hörversuchen bewertet wurde, besser abgebildet ist. Hierbei hat sich herausgestellt, dass eine Charakterisierung der Wirkung von tonalen Signaturen mit mehreren Harmonischen über ein Verhältnis der Lautheit von tonalen Anteilen und der Gesamtlautheit zielführend ist. Bestehende und auch genormte Tonhaltigkeitsmodelle basieren bislang häufig nur auf der prominentesten tonalen Komponente und berücksichtigen höhere Harmonische entsprechend nicht.

Das erweiterte Prognosemodell wurde in eine Demonstratorsoftware überführt, was eine einfache Berechnung der entwickelten und Ausgabe des Pegelzuschlages bzw. des Ventilator-Beurteilungspegels ermöglicht. Im Rahmen des Projekts wurden parallel zu den eigens entwickelten Indizes auch die Zusammenhänge der Präferenz-PSEs mit bestehenden psychoakustischen Parametern betrachtet, so dass eine Prognose der Pegelzuschläge auch auf deren Basis generell möglich ist. Die Nutzung der entwickelten Prognosemodelle kann eine Entwicklung akustisch besserer Ventilatorprodukte ermöglichen, die über eine Erfüllung von Grenzwerten hinaus besser klingen und vom Menschen als angenehmer empfunden werden.

Der Schlussbericht des Vorhabens kann über das Forschungskuratorium Maschinenbau (FKM) e. V. bezogen werden (Postanschrift: Lyoner Str. 18, 60528 Frankfurt am Main, E-Mail: info@fkm-net.de, Tel.: +49 69 6603 1352).

(Stand: 29.05.2024)  | 
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