Praktische Maschinenakustik

 

11 Meß- und Auswerteverfahren (S. 241-242)

Zielsetzung und Inhalt dieses Kapitels:

– Systematische Einordnung von Meß- und Auswerteverfahren
– Schwingungsanregung technischer Strukturen (Abschn. 11.1)
– Geräte für die Anregung von Schwingungen (Abschn. 11.2)
– Ordnungsanalyse (Abschn. 11.3) ,
– Experimentelle Modalanalyse (Abschn. 11.4)
– Betriebsschwingformanalyse (Abschn. 11.5)
– Methoden für die Messung der Luftschalleistung (Abschn. 11.6)

In den vergangenen Jahren sind die akustischen und schwingungstechnischen Anforderungen an Maschinen und Fahrzeuge kontinuierlich gestiegen. Dies steht einerseits in Zusammenhang mit gesetzlichen Vorgaben sowie der erhöhten Erwartungshaltung der Kunden. Andererseits werden die meisten Komponenten aktueller Produkte bereits hinsichtlich ihrer akustischen Eigenschaften optimiert. Die Beseitigung einer bisher dominanten Geräuschquelle läßt häufig andere, bisher weniger relevante Geräuschquellen in denVordergrund rücken. Hieraus resultieren neue Aufgabenstellungen mit erhöhten Anforderungen. Diese Anforderungen können nur unter Einsatz aktueller Meß- und Auswertungsverfahren erfüllt werden.

Der Markt bietet eine recht unübersichtliche Vielfalt an experimentellen Werkzeugen (Meßsysteme und Softwarepakete) an. Eine nicht zu unterschätzende Aufgabe des Akustikingenieurs besteht deshalb darin, eine problemangepaßte Meß- und Auswertungsstrategie zu formulieren sowie geeignete experimentelle Werkzeuge auszuwählen, mit denen eine schnelle, zuverlässige und kostengünstige Lösung der Aufgabenstellung erreicht werden kann.

Die Meß- und Auswertungsverfahren lassen sich nach unterschiedlichen Kriterien ordnen:

Anregung / Körperschall / Luftschall

Entsprechend der Maschinenakustischen Grundgleichung besteht die Schallentstehungskette aus den Gliedern Anregung, Körperschallfeld, Luftschallfeld.

– Die im Betriebszustand wirkenden Anregungskräfte lassen sich an einer Maschine kaum messen, weil die Anregung selten an de.nierten, gut zugänglichen Stellen erfolgt, in die Sensoren eingebaut werden könnten. Häu.g erfolgt die Anregung über größere Kontakt.ächen oder mehrere Verbindungselemente, so daß keine de.nierten Kräfte und Momente, sondern meßtechnisch nicht direkt zugängliche Flächenlasten wirksam sind. Auch bei Zugänglichkeit der realen Anregungsstellen verändert der Einbau von Sensoren in der Regel die Struktureigenschaften des Untersuchungsobjekts. Eine Ausnahme bilden die in Abschn. 10.4.3 beschriebenen Dehnungsmeßstreifen (DMS), wobei die Anregungskräfte indirekt durch das Messen von Dehnungen erfaßt werden können. Häufig angewendet wird die Kraftmessung bei Fremderregung von Untersuchungsobjekten. Hierbei werden Anregungskräfte an de.nierten Anregungsorten und Richtungen in die Struktur eingeleitet und meßtechnisch erfaßt.

– Wie in Kap. 13 erläutert, stellt ein Eingriff in das Körperschallverhalten einer Maschine meistens die ef.zienteste Maßnahme zur Lärmminderung dar. Deshalb werden von der Mehrheit der Meß- undAnalyseverfahrenKörperschallmeßgrößen verarbeitet. Vereinfacht ausgedrückt besteht das Ziel dieser Meß- und Auswertungsverfahren darin, dem Anwender aufzuzeigen, in welchen Betriebs- oder Anregungszuständen auf welchen Strukturbereichen hohe Körperschallamplituden auftreten. Diese Ergebnisse erlauben Rückschlüsse auf die Ursache des Problems bzw. eine Beurteilung der maschinenakustischen Qualität / Eigenschaft des Untersuchungsobjekts.

– Die Messung und Auswertung von Luftschallfeldgrößen ist deshalb wichtig, weil sie häu.g das relevante Beurteilungskriterium für die akustische Qualität des Untersuchungsobjekts darstellen. Zu beachten ist, daß die Messung des örtlichen Schalldruckes stark von den Umgebungseigenschaften der untersuchten Struktur abhängt und praktisch nur unter de.nierten Raumeigenschaften sinnvoll ist. Eine objektive, von den Raumeigenschaften weitgehend unabhängige Meßgröße ist die von einer Maschine abgestrahlte, aktive Schalleistung. Sie kann durch Schallintensitätsmessungen ohne besondere Anforderung an den Meßraum erfaßt werden.Auch erlaubt die Schallintensitätsanalyse Rückschlüsse auf die lokaleAbstrahleigenschaft des Untersuchungsobjekts und auf die Körperschallverteilung. Die Schallintensitätsmeßtechnik kann für die Identi.kation dominanter (Teil-) Schallquellen genutzt werden.