Singen verboten

Durch die Erfassung und Auswertung akustischer Signale, Schwingungen und weiterer Schallmesswerte können mit geeigneten Analysetools zahlreiche unterschiedliche Schallquellen und Drehzahlordnungen aus dem Gesamtschallereignis gefiltert und analysiert werden. Dabei kommt es speziell bei Getrieben auf eine hohe Trennschärfe und ein schnelles Resampling der gemessenen Daten an. Die Gründe hierfür sind die Vielzahl der Verzahnungsordnungen und die oft sehr dynamischen Beschleunigungsvorgänge.

Mit den hochauflösenden Ordnungsanalysetools in „Si++Workbench“ lassen sich nicht nur Konstruktions- oder Produktionsfehler erkennen, sondern auch die Produktionsprozesse optimieren, indem sämtliche Bauteile hinsichtlich der Geräuschentwicklung optimal, das heißt kostengünstig aber noch nicht hörbar, konstruiert werden.

Treten bei Getrieben auf dem Prüfstand oder im Betrieb störende Geräusche auf, dann fast immer nur bei einem Zahnradsatz und nur bei bestimmten Drehzahlen oder Lastzuständen. Über eine Echtzeit-Analyse der Ordnungspegel kann Si++Workbench den verursachenden Zahnradsatz sicher ermitteln – mit der entsprechenden Hardware auch im fahrenden Betrieb. Dabei erledigt das Softwaretool alle Arbeitsschritte unter einer intuitiv zu bedienenden Oberfläche. Nach dem Setzen der Kanalparameter, dem Messbereich und -pegel sowie dem Festlegen der Aufnahmedauer können wahlweise Trigger auf Pegel- oder Drehzahlwerte gesetzt werden. Während der Aufnahme erfolgt dann die Berechnung in Echtzeit.

Auch mit anderen Programmen erstellte Aufnahmen können – gegebenenfalls mit automatischer Datenkonvertierung – durch Si++Workbench analysiert werden. Mögliche Funktionen sind dabei neben der Analyse von Drehzahlordnungen auch Spektral- und Pegelanalysen sowie Berechnungen von Schallleistungen und psychoakustische Bewertungen.

Da das menschliche Gehör sehr viel empfindlicher auf die relativ hochfrequenten Getriebeordnungen als auf die eher sonoren Motorengeräusche reagiert, ist es wichtig, besonders die tonalen Komponenten der Getriebegeräusche im Auge zu behalten. So fangen Getriebe oft an zu „singen“, wenn das Fahrzeug ausrollt und die hinteren Zahnflanken belastet werden. Diese tonale Komponente wirkt psychoakustisch erheblich störender als die Grundgeräusche bei unterschiedlichen Drehzahlen und -ordnungen.

Für diese und andere Problematiken steht das Tool „Sivision“ zur Verfügung, das eine getrennte Filterung von Störung und Hintergrund ermöglicht. Durch die automatische Geräuschzerlegung in Töne, Modulationen (beispielsweise Klappern oder Brummen) und Restgeräusch nimmt die Software dem Benutzer aufwändige Vorarbeiten ab. Zudem können auf diese Weise Ordnungen erstmals auch ohne Kenntnis der Drehzahlen lokalisiert werden. Die gehörgerecht bewerteten und übersichtlich visualisierten Geräuschkomponenten lassen sich nahezu beliebig filtern, verändern und ausgeben. Dies gilt sogar für Modulationen im stochastischen Anteil des Geräuschs.

Sivision visualisiert, was das menschliche Gehör von Geräuschen wahrnimmt. Der Schall wird dabei automatisch in Töne, Modulationen und Restgeräusche zerlegt. Die einzelnen Komponenten werden jedoch nicht nur übersichtlich dargestellt, sondern auch automatisch auf ihre Wahrnehmbarkeit hin bewertet. Dies wird durch eine innovative Analysemethode ermöglicht, die neueste psychoakustische Modelle sowie nichtlineare Filtertechniken verwendet.

Die potenziell störenden Töne oder Modulationen werden auf den Kurven gleicher Lautheit aus den stochastischen Anteilen abgebildet. Der Anwender erkennt so auf den ersten Blick, welche Töne oder Modulationen als Störquelle wirken und wie weit diese abgesenkt werden müssen, um nicht mehr wahrgenommen zu werden. Je nach Qualitätsanforderung sind die angezeigten Lautheitsstufen frei justierbar, so dass der Anwender gemäß seinen Zielvorgaben das Schallereignis frei bearbeiten kann.

Diese individuelle Bedienbarkeit wird nicht durch komplexe Schritte oder einen hohen Arbeitsaufwand erkauft – die selbsterklärende grafische Darstellung und die sofortige akustische Ausgabe des modifizierten Geräuschs erlauben eine intuitive Bedienung. Dadurch, dass auch die bekannten physikalischen Größen (beispielsweise Schall in dB und die Frequenz in Hz) auf einer logarithmischen Skala stets angezeigt werden, können die akustischen Zusammenhänge besonders leicht erfasst werden.

Nicht nur im Prüfstand wird Sivision eingesetzt. So treten beispielsweise bei Hinterachsgetrieben oftmals im Fahrbetrieb Störgeräusche auf, die am Prüfstand nicht wahrnehmbar waren. Dies kann mehrere Gründe haben: Während der Fahrt ergibt sich ein zusätzlicher Freiheitsgrad des Getriebes durch die Achsbewegungen. Wenn dort in der Drehbeschleunigung eine Drehungleichförmigkeit angeregt wird, können Störgeräusche entstehen, die am Prüfstand mit seinem relativ steifen und gleichmäßigen Antrieb nicht auftraten. Ein weiteres Problem ergibt sich vor allem bei Lkw und Kleintransportern. Können Getriebevibrationen und -geräusche nicht optimal durch Versteifungen oder weiche Aufhängungen kompensiert werden, wirkt die (leere) Ladefläche und der großvolumige Innenraum als hervorragender Resonanzkörper. Auch für dieses Problem lässt sich Sivision einsetzen, da das Tool fast auf Knopfdruck die Störquelle visualisiert und auf Wunsch auch gleich errechnet, um wieviel diese gesenkt werden muss, um nicht mehr wahrgenommen zu werden. So konnten die Physiker bei Soundtec mittels Sivision auch einem mysteriösen, sporadischen und hochfrequenten Störgeräusch auf die Spur kommen – schuld war das CD-Laufwerkgetriebe des serienmäßigen Autoradios.

Soundtec; Telefon: 0551 54858-50; E-Mail: info@soundtec.de