Platform Vlieghinder Regio Castricum
 

Mag het antigeluid wat harder?

 |
 Geplaatst door: webbeheer 
 |
 Bekeken: 2631 
|
 Intermediar 
Mag het antigeluid wat harder?

Vindplaats: intermediair.nl

Lawaai kan worden bestreden ‘met eigen middelen’



Huizen rond Schiphol krijgen binnenkort op proef een kastje in de slaapkamer dat ‘antigeluid’ produceert ter bestrijding van vliegtuigherrie. Ook auto- en vliegtuigbouwers werken hard aan de toepassing van antigeluid.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 










Spiegelbeeld van het bestaande geluid











Een zwaar bromgeluid stijgt op uit een zwart rooster in een laboratorium van de Universiteit Twente. Een kleine meter boven het zwarte rooster bevindt zich een plat paneel met daarin vijf kleine plaatjes die via elektriciteitsdraadjes aan een computer verbonden zijn. Die kleine plaatjes, daar draait het allemaal om, vertelt fysicus Arthur Berkhoff die ernaast staat. Zodra de plaatjes worden aangezet, produceren ze namelijk antigeluid, geluid dat het spiegelbeeld is van het bestaande geluid waardoor dit wordt geneutraliseerd.
De plaatjes zijn ‘piëzo-elektrisch’, zegt Berkhoff. Dat betekent dat ze twee dingen kunnen: geluid meten doordat ze erdoor in trilling worden gebracht; en geluid produceren doordat de computer ze via een elektrische spanning in trilling brengt. Microfoon en luidspreker in één dus, ideaal voor de productie van antigeluid.
Berkhoff zet de schakelaar om. Onmiddellijk verdwijnt het zware gebrom, ‘opgelost’ door de antigeluidgolven van de piëzo-elektrische plaatjes. Maar helemaal stil is het niet. Wat resteert is een zwak en veel hoger ruisachtig geluid. ‘Met wat extra filters krijg ik ook dat nog wel weg’, stelt Berkhoff gerust. In zijn Twentse lab is hij in staat om herrie via antigeluid met liefst zestig decibel te reduceren, wat er in de praktijk op neerkomt dat er bijna niets meer van te horen is. ‘De afgelopen paar jaar zijn de wetenschappelijke ontwikkelingen rond antigeluid in een stroomversnelling geraakt.’ Dat maakt het mogelijk de kennis uit het laboratorium nu te gaan inzetten in de buitenwereld.























Prototypes ontwikkelen



Zo beginnen hoogstwaarschijnlijk nog dit jaar TNO, Schiphol en KLM een proef om een aantal huizen in Hoofddorp-Noord te voorzien van antigeluidpanelen. Hoeveel huizen precies en op welke manier, dat weet TNO zelf ook nog niet, zegt acousticus Frank van den Berg van het onderzoeksinstituut. De komende maanden gaat TNO in ieder geval de prototypes van de panelen ontwikkelen. ‘Voor zover wij weten is het voor het eerst in de wereld dat dit rond een luchthaven gebeurt om vliegtuiglawaai te bestrijden’, vervolgt hij. Naar aanleiding van een klein bericht over de proef in een aantal kranten hebben inmiddels velen spontaan hun huis ervoor aangeboden.
Dat met de antigeluidproef wordt begonnen in de slaapkamers van de huizen lijkt het meest reëel, want hoe kleiner de ruimte, hoe beter het werkt. Van den Berg: ‘In het lab werkt het sowieso, maar de praktijk is natuurlijk weerbarstiger. Hoe gedraagt antigeluid zich als er een raam openstaat, of als de gordijnen dicht zijn?’ In een latere fase van het proefproject komen waarschijnlijk ook grotere vertrekken aan bod en uiteindelijk zelfs de tuin. ‘De tuin is veel lastiger omdat het een niet-afgesloten ruimte is; meer dan twee of drie vierkante meter rond de antigeluidbron kun je vermoedelijk dan ook niet bestrijken.’ Uiteindelijk denken TNO en Schiphol er zelfs aan om een antigeluidmuur rond een hele woonwijk of langs een startbaan aan te leggen. ‘Maar met de huidige stand van de wetenschap is dat nog uiterst lastig’, zegt Van den Berg.



















Luchtdruktrilling











Terug naar het lab in Twente. Wat is antigeluid nou precies, meneer Berkhoff? ‘Antigeluid klinkt precies hetzelfde als het geluid dat je ermee wilt dempen’, legt Arthur Berkhoff uit. Er is alleen één voor mensen onhoorbaar verschil: antigeluid heeft precies de tegengestelde ‘fase’ van het oorspronkelijke geluid. Geluid bestaat uit luchtdrukvibraties, toppen en dalen die elkaar snel opvolgen. Waar het oorspronkelijke geluid een top heeft, daar heeft het antigeluid een dal en andersom. Als het antigeluid dus het exacte spiegelbeeld is van het oorspronkelijke geluid, dan heffen de twee elkaar op.
Dat principe werd al in de jaren dertig bedacht. Maar tot veel meer dan een aantal antigeluidkoptelefoons heeft dat nooit geleid, omdat het juiste antigeluid produceren razend ingewikkeld is. Dat komt doordat de meeste geluiden niet uit één luchtdruktrilling bestaan, maar uit een combinatie van soms wel oneindig vele. En dat is niet het enige. Sommige geluiden bestaan uit vloeiende sinusgolven als je ze fysisch analyseert, onze stem bijvoorbeeld. Veel herrie is echter helemaal niet gestructureerd, maar juist bijzonder chaotisch doordat hij wordt veroorzaakt door turbulentie. In zulk geluid is nauwelijks structuur te ontdekken, en dus is het ook uiterst lastig om bijbehorend antigeluid te produceren.
Dat er de afgelopen jaren toch een doorbraak in de wetenschap van het antigeluid heeft plaatsgevonden, komt door de sterk toegenomen rekenkracht van computers, vertelt Berkhoff. Zij zijn veel beter in staat dan vroeger om in een fractie van een milliseconde complexe geluidsgolven te analyseren en er een antigeluidgolf tegenin te sturen. Ook wiskundigen hebben aan de doorbraak bijgedragen: zij ontwikkelden veel betere algoritmen.
Op tal van terreinen proberen wetenschappers hun nieuwe kennis nu in de praktijk toe te passen, overigens met wisselend succes. De bestrijding van herrie binnenin propellervliegtuigen is een van de succesverhalen. Berkhoff: ‘TNO heeft een paar jaar geleden als proef een vijftigpersoons propellervliegtuig volgehangen met 48 microfoontjes om motorgeluid te meten en 32 luidsprekertjes om antigeluid te produceren.’ Het bleek behoorlijk goed te werken; het lawaai nam af met ongeveer vijftien decibel, wat betekent dat het werd gereduceerd met meer dan de helft. Inmiddels vliegen zo’n achthonderd propellervliegtuigen in de wereld rond met een antigeluidinstallatie. De vliegtuigbouwers Saab en Bombardier rusten nu zelfs een aantal van hun nieuwe propellertoestellen uit met een antigeluidsysteem.



















Lawaai voorspellen



Dat antigeluid bij propellervliegtuigen zo goed werkt, komt doordat propellers vloeiend (sinusvormig) en voorspelbaar geluid maken. De frequentie van de herrie is bijvoorbeeld direct afhankelijk van het toerental van de motor. Het computersysteem dat het antigeluid voortbrengt, kan daardoor van tevoren voorspellen wat voor lawaai eraan komt, en daarop inspelen.
Heel anders is het bij herrie van straalvliegtuigen. Die is chaotisch en dus niet voorspelbaar. In de praktijk betekent dit dat het antigeluidsysteem eerst het geluid moet meten en analyseren en dan pas antigeluid kan produceren, dat dus altijd een fractie van een seconde achterloopt. Berkhoff: ‘Dat is vaak maar 0,1 milliseconde, wat voor het menselijk oor niet waarneembaar is. Toch werkt deze methode een stuk minder goed dan bij het voorspelbare geluid van een propellervliegtuig.’
Door TNO is uitgebreid onderzoek gedaan met een straalvliegtuigwand vol piëzo-elektrische antigeluidplaatjes. Vliegtuigbouwer Airbus heeft het systeem in Hamburg uitgebreid getest. ‘Het was redelijk succesvol’, zegt Berkhoff. Dat Airbus uiteindelijk heeft afgezien van toepassing is volgens hem omdat de bijbehorende elektronica lastig was weg te werken. Airbus had in zijn nieuwe reuzentoestel A380 al genoeg hoofdbrekens met de ingewikkelde bekabeling.



















Proef met geluidswal



Antigeluid functioneert ook nog niet naar verwachting bij het terugdringen van autolawaai langs snelwegen. In Japan is een aantal jaar geleden een proef gedaan met antigeluidbronnen bovenop een geluidswal. ‘Het bleek lastiger dan gedacht’, zegt Berkhoff. Het probleem was dat de antigeluidbronnen de herrie direct boven het geluidsscherm wel flink konden reduceren, maar veel minder goed op dertig of veertig meter achter de wal, waar mensen wonen. Dat had ermee te maken dat antigeluidgolven alleen vlakbij de luidspreker echt ‘in tegenfase’ zijn met de oorspronkelijke herrie. Dat verkeerslawaai een ratjetoe is van totaal verschillende, snel bewegende geluidsbronnen maakt het ook niet makkelijker.
Succesvoller zijn de pogingen van de auto-industrie om geluid binnenin auto’s te dempen. Automotorgeluid is net als dat van propellervliegtuigen redelijk netjes en voorspelbaar. Autofabrikanten zijn bezig met systemen waarmee ze een soort antigeluidscherm om de motor kunnen hangen. ‘Ik verwacht dat auto’s met inwendig antigeluid op termijn zeker op de markt komen’, zegt Berkhoff.’
Sterker, er is al zo’n auto: de Honda Accord Tourer, een stationwagen die in Europa (nog) niet te koop is. Stationwagens hebben vanwege hun lengte vaak last van een dreunend, resonerend geluid rond de 40 Hertz. Daarvan is in het nieuwe Hondamodel vanwege antigeluidgolven weinig meer te horen.

Illustraties André Thijssen












Datum | woensdag 6 juni 2007




Auteur | Kees Versluis







Reacties op dit bericht

Geplaatst door L.R. Aalegeiz uit Spaarndam

Als Schiphol nu eens zou beginnen een miljard te investeren in middelen als deze in plaats van megalomaan door te willen groeien met een zevende baan...

Geplaatst door gerard uit NULL

Er staat: "Voor straalmotoren zijn de geluidsgolven chaotisch en niet voorspelbaar". En er staat ook dat de rekentijd (looptijd) 0,1 ms bedraagt.

1) 0,1 ms komt overeen met een halve periode van een 5000 Hz sinusgolf.
2) Je kunt, als vuistregel, niet-voorspelbare zaken vanaf tien keer de looptijd van de regeling wegregelen.

Vanaf ongeveer 500 Hz dus, en lager zou dit kunnen werken. Voor tonaal geluid, met een voorspelbare inhoud dus, is de werkzame frequentie mogelijk nog (wat) hoger.

Zolang de omgeving waarin het geluid zich afspeelt stabiel is, lijken er kansen. Maar, zoals ook gezegd in het artikel, bij een complexe omgeving, of een veranderlijke omgeving wordt het nog erg moeilijk, of misschien wel onmogelijk. Verwacht er dus niet onmiddellijk al te veel van op korte termijn.


Geplaatst door D.Kruijff uit NULL

Ik werk al jaren aan een kastje, dat er voor moet zorgen, dat 90% van de starts en landingen op de Polder- en Zwanenburgbaan komen te vervallen.
Maar helaas... het wil nog niet erg lukken !

Geplaatst door gerard uit NULL

Sterk!

Geplaatst door Kees Weening uit Aalsmeer

Als we nou eens begonnen bij de bron, het vliegtuid zelf dus en daar antigeluid produceren

Geplaatst door webbeheer uit NULL

Daar is reeds over gebrainstormd. Beide motoren(paren) synchroniseren en in antifase brengen is dé oplossing. werkt alleen voor kisten met een even aantal motoren.