Wie genau ist der Fokus zu bestimmen?

Analog zur Optik, wo der Fokus als Brennweite einer Linse definiert wird, ist der Fokus hier als Abstand zwischen Mikrofonarray und dem zu untersuchenden Objekt definiert. Die Angabe des Fokus ist wichtig, damit auf den korrekten Pegel der gefundenen Quelle(n) zurückgerechnet werden kann. Insbesondere bei Messungen an einem tiefenstrukturierten Objekt, wie z. B. an einem Motorblock, können die Distanzen zwischen den Mikrofonen des Mikrofonarrays und den Berandungen des Objektes von 10 cm bis zu über 1 m reichen. Je detailreicher die untersuchte Umgebung ist, desto höhere Anforderungen müssen an die Genauigkeit der Fokusbestimmung gestellt werden.

Im Allgemeinen weisen verschiedene Arrayformen unterschiedliche Empfindlichkeiten bezüglich einer ungenauen Fokusbestimmung auf. Dazu sind in Abbildung 1 die Pegeldifferenzen zwischen dem „wahren“ Schalldruckpegel und dem berechneten Schalldruckpegel für eine 1 m entfernte Rausch-Quelle (weißes Rauschen 0,1-20 kHz) in Abhängigkeit vom gewählten Fokus für Ring-, Kugel- und Spiralarrays unterschiedlicher Größe dargestellt.

Das Ringarray ist besonders robust bezüglich einer ungenauen Fokusbestimmung und eignet sich damit besonders für Messungen an tiefenstrukturierten Objekten. Die Spiralarrays hingegen weisen bei ca. 10 % Abweichung des Fokus einen Fehler von ca. 1 dB auf. Allgemein sind Pegelabweichungen bei hohen Frequenzen stärker als bei tiefen Frequenzen

Die genannten Probleme bei großer Varianz des Fokus können behoben werden, indem z. B. die Beamforming-Berechnung auf einem 3D-CAD-Modell basiert, bei dem für jeden Punkt der jeweilige Fokus bestimmt wird. 

Literatur

Besuchen Sie auch die Website der von der GFaI e. V. veranstalteten Berliner Beamforming-Konferenz http://www.bebec.eu.