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Ordnungsanalyse – Ordnungsspektrum - Tracking-Filter

Motorordnung - Sound Design

ROGA Instruments bietet spezielle Messsysteme und Software für die Ordnungsanalyse, Psychoakustik und das Sound Design. Die Lösungen kombinieren präzise Sensoren (z.B. Mikrofone und Beschleunigungssensoren) mit Analysesoftware, um Lärm nicht nur rein physikalisch (in Dezibel), sondern basierend auf der menschlichen Wahrnehmung zu bewerten.

Kernbereiche der Messungen von ROGAMess-Setups: Verwendung von USB-Messmikrofonen und Sensoren (vorwiegend IEPE-basiert), die mit Plug.n.DAQ-Systemen direkt am PC angeschlossen werden.

Ordnungsanalyse
In dieser Präsentation demonstriere ich, wie Sie die Software NVH Analyzer nutzen können, um Schwingungsanalysen an rotierenden Maschinen, Getrieben und Generatoren in Abhängigkeit von der Drehzahl durchzuführen.
 
Anschließend lassen sich Ordnungsanalysen anwenden, und die gefilterten Schwingungen können in Abhängigkeit von der Drehzahl angehört werden.
ORDNUNGSANALYSE
FUNKTIONEN
Frequenzquelle
Zähler: optischer Tacho, Näherungsschalter, Pick-up-Taster (1 Impuls/U), optischer Streifen-Tape-Taster
(mit bl/wh-Band, Algorithmus zur Bestimmung der Impulszahl), 1-, 2-, 3-Spur-Encoder
Zahnrad mit fehlenden Zähnen (z.B. 60-2), CDM, CDM mit Null RPM-Kanal:
beliebiger analoger Speed-Kanal
virtuell (synthetisierter RPM-Kanal, auch in der Nachbearbeitung)
Analoge Impulse: analoges Signal (z.B. 60-2) / analoger Tacho + Winkelsensor Mathematik
Kanäle für die Analyse
jeder analoge Eingangskanal, z.B. IEPE-Beschleunigungsmesser, Mikrofon, etc…
Visualisierung
3D-Diagramm, Ordnungs- und Frequenzspektrum, Wasserfall-FFT einzelner Spektrallinien der Matrix Orbit-Plot, XY-Recorder, Bode-Plot, Nyquist-Plot beliebiger Ordnung, beliebiges Signal vs. RPM
Berechnungskriterien
Hochlauf / Ausrollen nach unten / Beide Richtungen mit Drehzahlbegrenzung und Delta-Drehzahl und/oder Delta-Zeit
FFT-Ordnung
von 8 bis 256 Bestellungen, Auflösung von 1 bis 1/64
Analyse
Extrahieren Sie den Gesamt-RMS und die Amplituden/Phasen/Real/Imag der wählbaren Ordnungen (von Unterordnungen z. B. 0,1x, 1x, 2x, 3x bis zur maximalen Ordnung) im Zeitbereich und im RPM-Bereich
Nachbearbeitung
Möglichkeit, alle Berechnungen offline auf den gespeicherten Rohdaten hinzuzufügen/zu ändern
Datenexport
Komplexe Daten (Real/Imag/Ampl/Phase) in beliebigem Format, siehe Abschnitt Software-Export

Sound Design - Psychoakustik

Lärmpegel in dB(A) im Vergleich zur Lautheit in Sone

Psychoakustische Parameter: Analysiert werden unter anderem Werte wie Lautheit (in Sone), Schärfe, Rauigkeit oder Tonhaltigkeit.

Diese Parameter erfassen die menschliche Lästigkeit deutlich genauer als der übliche A-bewertete Schalldruckpegel.

Industrielle Anwendungen: Die Systeme werden genutzt, um Maschinen, Geräte (wie Wärmepumpen) oder Komponenten akustisch zu optimieren. Ziel ist es, störende Geräusche zu minimieren und angenehmere, leisere Produkte zu entwickeln.

Ein anschauliches Praxisbeispiel zur industriellen Nutzung von Psychoakustik-Messungen und Sound Design:

In dieser Präsentation veranschauliche ich den Unterschied zwischen der standardmäßigen A-bewerteten Schallpegelmessung und der in Sone ausgedrückten Lautheit.
 
Diese Demonstration belegt eindeutig, dass die A-Bewertung ein veralteter Messstandard aus den 1930er Jahren ist – ein Standard, der äußerst industriefreundlich ist und die menschliche Hörwahrnehmung nicht adäquat widerspiegelt.
Aussagekräftige psychoakustische SI-Einheiten:
 
  • Lautstärkepegel (Phon) über der Zeit
  • Lautheit (Sone) über der Zeit
  • Schärfe (Acum) über der Zeit
  • Lautstärkepegel (Phon) über der Geschwindigkeit
  • Lautheit (Sone) über der Geschwindigkeit
  • Schärfe (Acum) über der Geschwindigkeit
  • Spezifische Lautheit
  • Offener Artikulationsindex über der Zeit
  • Offener Artikulationsindex über der Geschwindigkeit
Die Mängel des dB(A)-Bewertungssystems wurden bereits in den 1970er Jahren erkannt, was zur Einführung psychoakustischer SI-Einheiten wie Lautheit (Sone), Bark und Schärfe führte.
 
Trotz dieser Erkenntnisse hält die Industrie weiterhin an der dB(A)-Bewertung fest, da sie zahlreiche Vorteile für die Produktvermarktung bietet. 
 
So können beispielsweise Hersteller von Luft-Wasser-Wärmepumpen die vorgeschriebenen dB(A)-Grenzwerte problemlos einhalten und die von Wärmepumpenherstellern angegebenen technischen Daten beziehen sich auf Neugeräte.

Die Geräuschpegel wurden in einem Labor, einer Testkammer oder einem reflexionsarmen Raum ermittelt.

Dieses Brummen – oder das, was als Infraschall interpretiert wird – kann bereits nach wenigen Wochen auftreten. Die Ursache dafür ist die ungleichmäßige Ansammlung von Schmutz und Partikeln auf den Lüfterflügeln, die zu einer Unwucht des Rotors führt.

Die entstehenden Gehäuseschwingungen versetzen das gesamte System in einen niederfrequenten Bereich – weit unter 1 Hz.
 
Die im Wärmetauscher enthaltenen Flüssigkeiten können diese wiederkehrenden Schwingungen auf andere Bereiche übertragen.
 
Viele Abhilfemaßnahmen – wie flexible Schläuche oder Schwingungsdämpfer – können bei geringfügigen Änderungen der Masse oder der Rotordrehzahl schnell ihre Wirksamkeit verlieren.
 
Störendes niederfrequentes Dröhnen, Brummen oder Schwebungen – wie sie in diesem YouTube-Video deutlich hörbar sind – werden von der A-Bewertung nicht erfasst; folglich dient dB(A) in diesem konkreten Beispiel eindeutig nicht den Interessen der Betroffenen.
Wärmepumpe Lärm Psychoakustik Messmikrofon

Das Psychoakustik-Set:

besteht aus den folgenden Komponenten: