{"id":24313,"date":"2023-07-13T15:25:30","date_gmt":"2023-07-13T13:25:30","guid":{"rendered":"https:\/\/www.dbu.de\/projektdatenbank\/24483-01\/"},"modified":"2023-07-13T15:25:31","modified_gmt":"2023-07-13T13:25:31","slug":"24483-01","status":"publish","type":"projektdatenbank","link":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/projektdatenbank\/24483-01\/","title":{"rendered":"Aktive L\u00e4rmminderung in  Wohn- und Schlafr\u00e4umen"},"content":{"rendered":"<p>Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n<p>F\u00fcr einen gesunden und erholsamen Schlaf ist es notwendig, Schlafr\u00e4ume mit Frischluft zu versorgen. Dies erfolgt im Allgemeinen durch \u00d6ffnen von Fenstern. Allerdings dringt durch ge\u00f6ffnete Fenster auch L\u00e4rm in den Schlafraum ein. Nach geltender Gesetzeslage ist L\u00e4rm eine Form der Umweltverschmutzung. Dar\u00fcber hinaus ist eine Reduktion der Ger\u00e4uschbelastung w\u00e4hrend des Schlafes erforderlich, um stressbedingten Gesundheitssch\u00e4den vorzubeugen.<br \/>\nDie Zielsetzung des Projektes besteht darin, ein realit\u00e4tsnahes Demonstrator-Modell zu entwickeln, um nachzuweisen, dass durch aktiven Gegenschall eine Ruhezone im Kopfbereich einer liegenden Person erzeugt werden kann. Hierbei wird im niederfrequenten Bereich (f < 1kHz) eine Pegelreduktion von bis zu 20 dB angestrebt. Der Beitrag zur Umweltentlastung besteht somit in der lokalen Reduktion der Umwelt-verschmutzung L\u00e4rm.\n\n\nDarstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden1.\tAufbau eines realit\u00e4tsnahen Pr\u00fcfstandes\nF\u00fcr die Untersuchung wird ein Schlafraum, in den durch ein ge\u00f6ffnetes Fenster L\u00e4rm eindringt, im Labor realit\u00e4tsnah nachgestellt.\n2.\tErmittlung der initialen L\u00e4rmverteilung\nDas ungeregelte Schallfeld im Labor wird als Referenz vermessen. Lokale Druckmaxima, deren Kenntnis f\u00fcr die Positionierung von Fehlermikrophonen und Gegenschallquellen erforderlich ist, werden identifiziert.\n3.\tEntwicklung eines effektiven Regelalgorithmus\nF\u00fcr Erfolg versprechende Anordnungen von Fehlermikrophonen und Gegenschallquellen wird ein schneller und robuster adaptiver Regler entwickelt und auf einem digitalen Signalprozessor implementiert.\n4.\tEinr\u00fcstung eines Demonstrators und Ermittlung des Regelungserfolges\nBasierend auf den gewonnenen Erkenntnissen wird ein Demonstrator-Modell erstellt und in den Schlafraum einger\u00fcstet. Der Regelungserfolg in Kopfn\u00e4he und die R\u00fcckwirkung\n\n\nErgebnisse und Diskussion\n\nIn dem von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt gef\u00f6rderten Projekt zur Aktiven L\u00e4rmminderung in Wohn- und Schlafr\u00e4umen wurde ein lokal wirksames Gegenschallsystem erfolgreich getestet. Die Tests erfolgten im Laborma\u00dfstab (Hier wurden verbesserte virtuelle Mikrophone erprobt.) und in einem reali-t\u00e4tsnahen Transmissionspr\u00fcfstand (Hier wurden reale Fehlermikrophone eingesetzt.)\nSt\u00f6rschall verschiedener Signalformen drang \u00fcber ein in die Transmissions\u00f6ffnung eingesetztes Fenster in das im Hallraum nachempfundene Schlafzimmer ein. In diesem stand ein handels\u00fcbliches Bett mit zwei am Kopfende montierten Gegenschalllautsprechern und zwei Fehlermikrofonen im Kopfkissen.\nDie Signalverarbeitung erfolgte auf PowerPCs der Firma dSpace mit Hilfe des fast exact power normalized leacky FxLMS-Verfahrens. Als Referenzsignalgeber diente ein im reflektionsarmen Raum positionier-tes Mikrophon. Der Regelungserfolg wurde an den Fehlermikrofonen im Kopfkissen und mittels eines Mikrophon-Arrays vermessen. Letzteres wurde \u00fcber ein, f\u00fcr dieses Projekt, in den Hallraum eingebrachten und selbst konstruierten Roboter vermessen.\nDer Regelungserfolg wurde vom Pegel des einwirkenden St\u00f6rschalls in Abh\u00e4ngigkeit der Fensterstelllungen: (1) zu, (2) gekippt, (3) ge\u00f6ffnet und vom Hintergrundrauschen beeinflusst. Monofrequenter St\u00f6r-schall konnte fast immer bis auf das Niveau des Hintergrundrauschens reduziert werden. Der Regelungserfolg bei breitbandigem St\u00f6rschall hing von der Filterl\u00e4nge der Controller ab. F\u00fcr ein vollst\u00e4ndig gekoppeltes 1x2x2 ANC-System mit externer Referenz konnten im Frequenzband 80<f<480Hz signifi-kante L\u00e4rmreduktionen von bis zu -18dB im Summenpegel erreicht werden, wenn 1024 Filterkoeffizienten pro Controller verwendet wurden. Dieser maximale Regelungserfolg entsprach der im gew\u00e4hlten Auf-bau und im betrachteten Frequenzbereich zu erzielenden Obergrenze.\nMit Hilfe des Roboters und eines Mikrofonfeldes wurden Schallpegel im ungeregelten und geregelten Zustand auf mehreren Ebenen kartiert. Die lokale L\u00e4rmminderungsma\u00dfnahme hat nur geringen Einfluss auf das Schallfeld im restlichen Raum. Die Ergebnisse der Kartierungen belegen, dass sich die um die Fehlermikrofone herum ausbildende Ruhezone vergr\u00f6\u00dfert, je tiefer die Frequenz des St\u00f6rschalls ist.\nEine abschlie\u00dfende Versuchsreihe zum Einfluss der Sensorik auf den Regelungserfolg dokumentiert, dass sich die mit qualitativ hochwertiger Messtechnik erreichten Regelungserfolge auch beim Einsatz geeigneter, handels\u00fcblicher Audiokomponenten erzielen lassen.\nDie Schlafposition einer auf dem Kopfkissen liegenden Person wurde mit einem Kunstkopf simuliert. Der Einfluss dieser St\u00f6rung war nur gering. Der Einsatz eines zweiten im Hallraum betriebenen Systems schr\u00e4nkt den Erfolg am ersten System praktisch nicht ein.\nEine als Unterauftrag vergebene \u00f6kologische und \u00f6konomische Bilanzierung der Vorhabensergebnisse best\u00e4tigte einerseits den hochinnovativen Charakter des Projektes im Vergleich zum Stand der Technik. Andererseits wurden in dieser Studie die \u00f6kologischen Vorz\u00fcge (Reduzierung der L\u00e4rmverschmutzung) und \u00f6konomischen M\u00f6glichkeiten (Einf\u00fchrung in den Heimanwenderbereich) aufgezeigt.\n\n\n\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation\n\nDie im Projekt gewonnen Erkenntnisse wurden der \u00d6ffentlichkeit durch Publikationen in wissenschaftlichen und popul\u00e4rwissenschaftlichen Schriften sowie der Tagespresse, durch wissenschaftliche Vortr\u00e4ge und Radio-Interviews zug\u00e4nglich gemacht. Hervorzuheben ist die Ausstellung des Demonstrators auf der Woche der Umwelt 2007, am Amtssitz des Bundespr\u00e4sidenten.\n\n\nFazit\n\nDie Anwendung hochinnovativer mechatronischer Gegenschalltechnologie auf der Basis adaptiver Filter erm\u00f6glicht es bei geeigneter Positionierung von Sensoren und Aktoren, die Umweltverschmutzung L\u00e4rm im Kopfbereich von Personen signifikant zu reduzieren.\nIn zuk\u00fcnftigen Arbeiten sind die Schwerpunkte auf die Entwicklung von Verfahren zur aktiven L\u00e4rmmin-derung instation\u00e4rer Signale sowie auf eine f\u00fcr den Heimbetrieb taugliche Systemintegration zu setzen.\n<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Zielsetzung und Anlass des Vorhabens F\u00fcr einen gesunden und erholsamen Schlaf ist es notwendig, Schlafr\u00e4ume mit Frischluft zu versorgen. Dies erfolgt im Allgemeinen durch \u00d6ffnen von Fenstern. Allerdings dringt durch ge\u00f6ffnete Fenster auch L\u00e4rm in den Schlafraum ein. 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