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Nachwuchsgruppe Infraschall

Arbeitsgruppe 1.02

Profil

Die Nachwuchsgruppe Infraschall wurde 2022 an der PTB in einer gemeinsamen Initiative mit der TU Braunschweig gegründet. Die Gruppe untersucht die Entstehung, Ausbreitung und Wahrnehmung von tieffrequentem Luft- und Körperschall.

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Forschung/Entwicklung

Infraschall Messdrohne von Ramesh Raja Subramanyam

Meine Forschung konzentriert sich auf die Messung von niederfrequentem Lärm, der beispielsweise von großen Kraftwerken und Windturbinen erzeugt werden kann. In meiner Promotion plane ich den Einsatz von Drohnen, die Lärmmessungen in unterschiedlichen Entfernungen und Höhen ermöglichen. Mit diesem Ansatz könne wir genauere Messungen ermöglichen. Da Drohnen jedoch selbst viel Lärm erzeugen, müssen wir den Drohnenlärm gut von den Messsensoren abschirmen oder herausfiltern. Daher ist eines der Ziele der Arbeit, leise Drohnen zu entwickeln, die im niederfrequenten Bereich wenig bis keinen Lärm erzeugen. Die Drohnen werden mit moderner Messtechnik ausgestattet um dann den Lärm zu messen. Messungen im Freien unterliegen jedoch Unsicherheiten, da atmosphärische Bedingungen wie Windgeschwindigkeit und Temperatur die Ergebnisse beeinflussen können. Daher beinhaltet meine Forschung eine Unsicherheitsanalyse der atmosphärischen Parameter sowie die Entwicklung von Maßnahmen zur Verbesserung der Messgenauigkeit. Zum Beispiel werden wir einen tragbaren Windschutz entwickelt. Um die Unsicherheiten zu quantifizieren, muss die Sensor- und Drohnenanordnung kalibriert werden. Zu diesem Zweck wird eine Referenzquelle für Infraschallgeräusche für Messungen im Freien entwickelt.

Veröffentlichungen und Vorträge
Subramanyam, R.; Castro Mota, R.; Picker, K.; Wittstock, V.; Jacob, S. "Experimental Low-Frequency Noise Characterization of an Octocopter Drone," AIAA 2024-3343. 30th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference (2024)
Subramanyam, R.; Castro Mota, R.; Jacob, S. A quarter wave infrasonic noise generator. Internoise 2024, Nates, France  (2024)
Can Drones Serve as Carriers for Acoustic Measurement Equipment? QuietDrones 2024, Manchester, United Kingdom (2024)

 

Schallausbreitung in atmosphärischen Kanälen von Rafael Castro-Mota

In meiner Promotion beschäftige ich mich mit der Ausbreitung von niederfrequentem Schall in der unteren Atmosphäre. Niederfrequenter Lärm wird in der Atmosphäre nur leicht gedämpft und kann sich daher über weite Entfernungen hinweg ausbreiten. Bestimmte atmosphärische Bedingungen, wie Temperaturinversionen und Winde, können Schallwellen brechen und so große „atmosphärischer Kanäle“ erzeugen. Diese Kanäle können Lärm noch weiter tragen.

Ich modelliere diese Kanäle, um effiziente Lärmvorhersagen zu treffen. Dafür arbeite ich an einem speziellen numerischen Ansatz, der das akustische Feld in akustische Moden zerlegt. Obwohl diese Forschung derzeit auf Computersimulationen fokussiert ist, trägt sie entscheidend zum Verständnis der Physik der atmosphärischen Wellenausbreitung bei. Dieses Verständnis wird letztlich dabei helfen, Messverfahren zu entwickeln, um die Stärke von niederfrequenten Lärmquellen im Freien genau zu bestimmen.

Veröffentlichungen und Vorträge
Castro Mota, R.; Kirby, R.; Williams, P.; Jacob, S. Efficient modeling of atmospheric infrasound propagation with the Semi-Analytical-Finite-Element (SAFE) method. Internoise 2024, Nante France
Castro Mota, R.; Kirby, R.; Williams, P.; Jacob, S. Modelling Low-Frequency Sound Propagation in a Ducted Atmosphere Using a Semi-Analytic Finite Element Method, Acoustics 2024, Brisbane, Australia

 

Die Wahrnehmung von niederfrequentem Lärm von Mohammad Mkanna

In meinem Projekt untersuche ich grundlegend die menschliche Wahrnehmung von tieffrequentem Schall mit dem Ziel zu verstehen, wie diese Geräusche vom auditiven System und dem Gehirn verarbeitet werden. Dazu spiele ich Probanden und Probandeninnen akustische Reize durch präzise kalibrierte Mikrofone in unserem Akustiklabor vor. Diese Reize sind so konzipiert, dass sie das auditive System anregen, und die daraufhin erfolgenden neuronalen Reaktionen werden im Gehirn verarbeitet – ein Prozess, den wir mit einem Elektroenzephalogramm (EEG) messen und analysieren können. Unser Hauptaugenmerk liegt darauf, die Reaktion des Gehirns auf Signale zu verstehen, die sich am oder unter dem üblichen Hörschwellenwert befinden. Dies sind Geräusche, die Menschen möglicherweise nicht bewusst wahrnehmen, die aber dennoch eine Form von Gehirnaktivität auslösen könnten. Damit erforschen wir die Möglichkeit, dass unbewusst wahrgenommene Geräusche neuronale Prozesse beeinflussen könnten.

 

Eine der größten Herausforderungen bei dieser Forschung besteht darin, dass die EEG-Signale, die mit Geräuschen in der Nähe oder unterhalb der Hörschwelle verbunden sind, extrem schwach sind, insbesondere im Vergleich zu der Vielzahl anderer neuronaler Aktivitäten, die gleichzeitig im Gehirn ablaufen. Daher widmet sich ein wesentlicher Teil meines Projekts der Entwicklung und Anwendung fortschrittlicher Datenverarbeitungstechniken. Wir setzen moderne, datengetriebene Ansätze ein, um Rauschen zu filtern und die spezifischen Gehirnreaktionen zu isolieren. Dadurch hoffen wir, eindeutige Marker oder Indikatoren zu identifizieren, die es uns ermöglichen, die unbewusste Wahrnehmung tieffrequenter Geräusche im Gehirn objektiv zu messen.

Veröffentlichungen und Vorträge
Stefan Jacob, Christian Koch; Unveiling weak auditory evoked potentials using data-driven filtering. J. Acoust. Soc. Am. 1 October 2023

 

Infraschall Dosimeter von Criostoir Gerasch

In meinem Projekt entwerfe, baue, und programmiere ich ein tragbares Geräts das den Infraschallpegel in unserer Umgebung präzise messen kann. Infraschallmessungen erfordern spezielle Mikrofone, die in der Regel nicht tragbar sind und daher nicht zur Erfassung der personenbezogenen Infraschallbelastung über längere Zeiträume verwendet werden können. Dieses Problem lösen wir mit modernen mikroelektromechanischen Systemen (MEMS), die leicht und energieeffizient sind. Dadurch kann unser tragbares Gerät die tägliche Infraschallbelastung beispielsweise von Menschen, die in der Nähe Großindustrie leben, messen.

Das Gerät ist etwa so groß wie ein modernes Smartphone und wird mit Batterien betrieben. Es misst kontinuierlich den Umgebungslärm und teilt die Daten mit uns. Selbstverständlich ist uns der Schutz der Privatsphäre wichtig; daher ist das Gerät so konzipiert, dass keine persönlichen Daten, wie Sprache, aus den Aufzeichnungen rekonstruiert werden können. Die Infraschallmessungen sind präzise mit Zeitstempeln versehen und können mit den vom Träger des Geräts bereitgestellten Informationen abgeglichen werden, um die Auswirkungen des Infraschalls auf die Person zu bestimmen. Außerdem entwickeln wir Kalibratoren und definieren genaue Kalibrierungsprotokolle für unsere Geräte, um präzise Messergebnisse zu gewährleisten, die für weitere Studien und Schlussfolgerungen verwendet werden können.

Veröffentlichungen und Vorträge
Gerasch, C.; Castro Mota, R.; Subramanyam, R.; Werhahn, O.; Brocard, R.; Jacob, S.; A Portable Dosimeter for Measuring Low-Frequency Noise Exposure. International Metrology Congress 2025, Lyon, France

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Informationen

Studierende

Wir haben Themen für Master- und Bachelorarbeiten.

Bei Interesse bitte Opens local program for sending emailstefan.jacob(at)ptb.de kontaktieren.

 

 

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