Using an acoustic camera to determine the sound power of moving sources

Abstract

Denne oppgaven tar for seg å bestemme lyden fra et passerende tog med et akustisk kamera. Dette inkluderer testing av det akustiske kameraet, feltmålinger og en simulering. Testingen av kameraets egenskaper innebar en enkelt test: Lydmåling av en enkelt kilde sammenlignet med konvensjonelle mikrofoner. Forskjellen i beregnet lydeffekt ble funnet å være omtrent2dB, som man kan betrakte som et godt resultat, med tanke på at det kun var små målefeil i måleprosessen. Feltmålinger av togpassseringer ble gjennomført på tre forskjellige steder rundt Oslo, Norge. I alt ble 46 togpassseringer målt, kun tre er ytterligere analysert i denne oppgaven; en fra hvert sted. Det akustiske kameraets stråleforming brukes til å ta opp lyden fra et fast punkt i rommet. Det lar toget bevege seg forbi det punktet med tiden, som gir et lydtrykksnivå som en funksjon av tid. Dette er noe som antagelig tilsvarer et lydtrykksnivå som en funksjon av togets kroppslengde på en fast tidspunkt, gjennom identiteter av avstand, fart og tid.Det registrerte lydtrykksnivået spores deretter tilbake til kilden for å evaluere hvor mye energi som er utstrålt, basert på avstanden mellom toget og kameraet. Det synes tydelig at toglegemet utstråler mest lyd fra akslingene. Gjennom å sammenligne med en simulering basert på CNOSSOS-EU, blir det klart at simuleringen ikke viser nok dempning, på de mindre støyende delene av toget, sammenlignet med de innhentede feltmålingene.

This thesis aims to determine the sound power emitted from a passing train using an acoustic camera. It includes testing of the acoustic camera, field measurements and a simulation. The testing of the camera’s capabilities involved a single test: Sound power measurement of a single source compared with conventional microphones. The difference in calculated sound power was found to be ≈ 2dB, which can be regarded as a good result considering some small measurement inaccuracies in the measurement process. Field measurements of train passbys are conducted at 3 different locations around Oslo, Norway. A total of 46 train passbys are measured. Only 3 are further analyzed in this thesis; one from each location. The acoustic cameras beamforming is used to record the sound emitted from a fixed point in space, and let the train move by that point in time, giving a sound pressure level as a function of time, which arguably corresponds to a sound pressure level as a function of the trains body length at a fixed time, through identities of distance, speed and time. The recorded sound pressure level is then tracked back to the source to evaluate how much energy is emitted, based on the distance between the train and the camera. It seems clear that the train body emits the most sound from the axles and where two axles are close by. By comparing the measurements to a simulation based on CNOSSOS-EU, it becomes clear that the simulation doesn’t have enough attenuation at the less noisy parts of the train, compared to the field data obtained.