Silencions-Technologie
S|ANC|
Aktive Geräuschunterdrückung auf Basis von AI
Silencions s|ANC| ist ein aktives Geräuschunterdrückungssystem (ANC) der neuen Generation. Dort, wo herkömmliche passive Dämpfungsmethoden nicht ausreichen, neutralisiert unser System Geräusche aktiv an der Quelle.
Mithilfe von maschinellem Lernen (ML) prognostiziert und dämpft s|ANC| hartnäckige tiefe Frequenzen innerhalb von Millisekunden präzise. Diese effektive Lösung wurde für den Einsatz unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen entwickelt.
Wie funktioniert das Silencions S|ANC|-System?
Die Macht des ANC
Die Lösung ist das Ergebnis der Arbeit eines interdisziplinären Forschungsteams, das Wissen aus den Bereichen Akustik, fortgeschrittene Algorithmik und Mechatronik zusammenführt. Die Implementierung von maschinellem Lernen und Algorithmen der künstlichen Intelligenz definiert den einzigartigen Charakter der Lösung und sorgt für entscheidende technologische Vorteile:
- Integration fortschrittlicher Technologien des maschinellen Lernens in den Signalverarbeitungsprozess,
- Hohe Dämpfungseffizienz, auch in höheren Frequenzbereichen,
- Robuste mechanische Konstruktion, die für den Einsatz unter rauen Bedingungen ausgelegt ist.
Softwarearchitektur und Steuerungsalgorithmen s|ANC|
s|ANC| software
Das Silencions s|ANC| System nutzt Algorithmen des maschinellen Lernens zur Vorhersage von Schallwellen. Eine wichtige technische Errungenschaft ist die drastische Reduzierung der Signalverzögerung (Latenz) durch das Analog-Digital-Verarbeitungssystem. Durch die Optimierung der Hardware- und Software-Ebene konnte die anfängliche Verzögerung von 200 ms auf wenige Millisekunden reduziert werden.
Implementierung von adaptiven FxLMS-Filtern und neuronalen Netzen
Die Forschungsarbeiten umfassten die Entwicklung eines Algorithmus zur Sammlung von Trainingsdatensätzen. Das System basiert auf adaptiven FxLMS-Filtern und arbeitet in zwei Modi: Lernen und Betrieb mit aktivem ANC.
Die gesammelten Daten können auf vielfältige Weise zur Optimierung des Systems genutzt werden. Eine Möglichkeit besteht darin, die Daten zur Vorhersage der Gewichte der adaptiven Filter durch ein neuronales Netzwerk zu verwenden. Durch den Einsatz dieser Lösung lässt sich die Konvergenzzeit des Systems bei plötzlichen Änderungen der akustischen Signaleigenschaften erheblich reduzieren.
Konstruktion und Prototypenbau
s|ANC| hardware
Konstruktion und Prototypenbau Das einzigartige Gehäusedesign wurde an die Anforderungen der speziellen Leiterplatte angepasst (Abb. 1), was eine präzise Anpassung der Konstruktion an die spezifischen Betriebsanforderungen erforderlich machte.
In der Forschungs- und Entwicklungsphase wurde für die Herstellung der Prototypen die Methode des Rapid Prototyping verwendet, die auf fortschrittlichen additiven Technologien basiert, insbesondere auf dem 3D-Druck mit Metall nach dem LPBF-Verfahren.
Die endgültige Konstruktion hat die Zertifizierungstests erfolgreich bestanden und erfüllt damit die Anforderungen der folgenden Normen:
- IP34 – Schutzart (gegen Festkörper und Spritzwasser),
- IK06 – Schutzart gegen mechanische Stöße.
Die Qualität wird durch das Konformitätszertifikat Nr. LT/606.3/2023 bestätigt.
Testkonfiguration und Versuchsergebnisse
Um die Funktionalität des Systems und der entwickelten Algorithmen zu überprüfen, wurde eine prototypische Forschungsumgebung in Form eines Lüftungskanals gebaut (Abb. 3). Dies ermöglichte die Durchführung von Untersuchungen unter kontrollierten Bedingungen mit einem genau definierten Schallausbreitungsweg.
Im Inneren des Lüftungskanals wurden zwei Breitband-Schallquellen (Übertragungsbereich 38 Hz–18 kHz) in speziellen Gehäusen installiert. Der erste Lautsprecher diente als Simulator für die Geräuschquelle, während der zweite als Emitter für das aktive Geräuschunterdrückungssignal (ANC) fungierte.
Es wurden Validierungstests der entwickelten Lösung in der Kanalapplikation durchgeführt. Abb. 4 zeigt die Amplituden-Frequenz-Charakteristik (im Bereich bis 1250 Hz), gemessen am Kanalausgang in unmittelbarer Nähe des Fehlersensors. Das Diagramm vergleicht die Wirksamkeit des Systems im passiven Modus (ohne aktive ANC – blaue Linie) und im aktiven Modus (mit aktiver ANC – rote Linie).
Die Analyse der Ergebnisse zeigt eine deutliche Verringerung des Schalldruckpegels (SPL) des gemessenen Signals nach Aktivierung des S|ANC|-Systems.
- Für die erste dominante Frequenz wurde eine Verringerung um ca. 13,2 dB erzielt.
- Für die zweite dominante Frequenz betrug die Verringerung ca. 8 dB.
Schutz des geistigen Eigentums
Silencions Geistiges Eigentum
Im Rahmen der Strategie zum Schutz der Forschungs- und Entwicklungsergebnisse wurde ein Patentantrag gestellt. Der Antrag umfasst zwei Beispiele für die Umsetzung der innovativen Technologie, die detailliert beschrieben und mit technischen Schemata dokumentiert wurden. Das Verfahren zur Erlangung des vollständigen Rechtsschutzes für die entwickelte Technologie ist derzeit im Gange.
Beratung und Partnerschaft bei F&E-Projekten
Sind Sie auf der Suche nach fortschrittlichen Lösungen im Bereich der aktiven Lärmreduzierung? Unser Team ist bereit, sich neuen Herausforderungen zu stellen.
Wir sind spezialisiert auf die Diagnose von Akustikproblemen, deren Neutralisierung an der Quelle und die Entwicklung von Anpassungen für spezielle Aufgaben.
Wir sind werktags von 9:00 bis 17:00 Uhr für Sie da.
Telefon: +48 881 024 855
E-mail: kontakt@silencions.de
