Technical Acoustics I

Nach der Teilnahme an der Vorlesung sollen die Studierenden die Grundlagen der Technischen Akustik beherrschen. Sie sind in der Lage, Schallfelder im Freien und innerhalb von Räumen zu prognostizieren, indem sie ihr Wissen über komplexe Zahlen, Logarithmengesetze und die Berechnung von Schallfeldern anwenden. Ein grundlegendes Verständnis der Abstrahlungs- sowie Absorptionsmechanismen soll nach der Vorlesung vorhanden sein. Außerdem wird ein Einblick in die Lösung partieller Differentialgleichungssysteme behandelt. Dadurch sollen die Studenten in der Lage sein, ihr Wissen auf eine Vielzahl an Fragestellungen anzuwenden, die im späteren Berufsalltag im Bereich des Körperschalls und der technischen Akustik auftreten können.

Im Rahmen dieser Vorlesung werden die Grundlagen der Technischen Akustik dargestellt und diskutiert, beginnend bei der Beschreibung von akustischen Signalen im Zeit- und Frequenzbereich mit Hilfe von komplexen Größen. Anschließend werden die wesentlichen Aspekte der Schallwahrnehmung sowie der Überlagerung verschiedener Schallfelder behandelt. Die Wellenausbreitung wird ausgehend von der Lösung der entsprechenden partiellen Differentialgleichung für den Fall ebener Wellen erklärt und daraus werden charakteristische Impedanzen und die Lösung der Wellengleichung hergeleitet. Die Begriffe der Intensität und des Schalldrucks werden erläutert.
Im Weiteren wird die Schallausbreitung im Freien unter Verwendung von ingenieurmäßigen Ansätzen auf der Grundlage von Energiebetrachtungen hergeleitet. Die Ergebnisse werden durch ausgewählte Messergebnisse illustriert. Die Wellenausbreitung von Körperschall in Platten wird ebenfalls auf der Grundlage der entsprechenden partiellen Differentialgleichungen erklärt. Die Kopplung des Systems mit der umgebenden Luft wird dargestellt. Spezifische Abstrahlungsphänomene werden hergeleitet und diskutiert.

Inhaltsübersicht:
Zeitbereich - Frequenzbereich
- Fourier-Reihe
- Fourier-Integral
- Beschreibung von Schwingungen mit Hilfe von komplexen Größen
Schallwahrnehmung
- Weber-Fechner-Gesetz, Tonhöhe
- Schalldruck, effektive Werte
- Frequenzabhängige Wahrnehmung (A-B-C-Bewertung) (Aktuelle Normen)
- Beschreibung des zeitabhängigen Schalllevels (Energieäquivalente Schallmittelung / Perzentilwerte)
Wahrnehmung von Schallfeldern
- Schallüberlagerung: kohärente - inkohärente Signale
- Wellenausbreitung: ebene, sphärische, zylindrische Wellen
- Schallschnelle, Intensität, Schalldruck
- Körperschall bei Platten
- Schallfelder auf Grund von speziellen Schallquellen: Monopole, Dipole, Abstrahlung von Platten (Koinzidenzgrenzfrequenz)
- Abstrahlungseffizienz