Mikrofonarray
Mikrofonarrays, auch Beamformer oder akustische Kamera genannt, werden in der Akustik häufig dann zur Ortung von Schallquellen eingesetzt, wenn Messungen in der Nähe des Messobjektes nicht (oder nur mit großem Aufwand) möglich sind. Daher wurden sie auch schon „akustische Teleskope” genannt. Sie bestehen aus einer Anzahl von Mikrofonen, die auf einer meist ebenen Fläche angeordnet sind. Wie diese Anordnung erfolgt, ist nahezu beliebig. Es gibt quasi-zufallsverteilte, ringförmige, kreuzförmige und lineare Arrays.
 Mikrofonarray in einem aeroakustischen Windkanal (FKFS, Stuttgart) |
Das Messprinzip beruht darin, das Array auf die verschiedenen Messpunkte auf dem Messobjekt zu „fokussieren”. Dies erfolgt durch eine der Laufzeit vom Messpunkt zum jeweiligen Mikrofon entsprechenden Zeitverschiebung der von diesem Mikrofon erfassten Signale. Die zeitkorrigierten Signale aller Mikrofone werden dann aufsummiert. Hierdurch ergibt sich ein dem jeweiligen Messpunkt zugeordnetes Zeitsignal. Der Schall der anderen Quellen wird dabei weitestgehend eliminiert (herausgemittelt). Der vom jeweiligen Messpunkt (Fokuspunkt) abgestrahlte Schall wird hingegen verstärkt.
 Funktionsprinzip eines Mikrofonarrays |
Der Frequenzbereich von Mikrofonarrays wird nach unten durch die Array-Größe begrenzt: je größer das Array, desto niedriger seine Grenzfrequenz. Im oberen Frequenzbereich treten – besonders bei regelmäßig angeordneten Mikrofonen – verstärkt Fehler durch Schein-Schallquellen (Aliase) auf, die zu Fehlinterpretationen führen können. Die Grenzfrequenz, ab der diese Erscheinungen auftreten, ist um so höher, je kleiner der Abstand der Mikrofone zueinander ist.
Die Stärke der Schallquellen wird meist in einem Farbcode dargestellt und in ein konventionelles Videobild des Messobjektes eingeblendet. Auf diese Weise können die Positionen der Hauptschallquellen einfach erkannt werden. Auch frequenzselektive Darstellungen sind dabei möglich.
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