Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-7658
Main Title: Grundlagen und Anwendbarkeit von Magneto-Adaptronischen Transducern (MATs) an ferromagnetischen Materialien zur aktiven Schall- und Schwingungsminderung
Translated Title: Principles and applicability of magneto-adaptronic transducers (MATs) to ferromagnetic materials for active noise and vibration reduction
Author(s): Glugla, Markus
Advisor(s): Schulz, Ralf Kiran
Referee(s): Zehn, Manfred
Schulz, Ralf Kiran
Granting Institution: Technische Universität Berlin
Type: Doctoral Thesis
Language Code: de
Abstract: Die magnetischen Eigenschaften von ferromagnetischen Materialien zeigen zwei Effekte, den Joule- und den Villari-Effekt. Der Joule-Effekt, auch bekannt als magnetostriktiver Effekt, beschreibt die Längen- und Volumenänderung eines ferromagnetischen Materials unter Einwirkung eines magnetischen Felds. Der inverse Vorgang, die Änderung des Magnetfelds eines ferromagnetischen Materials unter Einwirkung von mechanischem Stress, wird als Villari-Effekt oder magnetoelastischer Effekt bezeichnet. Beide Effekte sind in gewissen Grenzen linearisierbar und daher ausgezeichnet als Effekte für Wandler geeignet. Die Idee war die Entwicklung von Wandlern, die beide Effekte direkt an einer schwingungsbehafteten, ferromagnetischen Platte, wie beispielsweise einer Abdeckungsplatte, oder einem ferromagnetischen Biegebalken zur Aktiven Schall- und Schwingungsminderung nutzen. Anders als bei klassischen Wandlern mit einem fest verbauten, integrierten, aktiven Kern, welcher alle Eigenschaften des Wandlers fixiert, nutzen die entwickelten Wandler die magnetischen Eigenschaften von ferromagnetischen Materialien direkt aus, in dem lediglich ein magnetisches Feld in die ferromagnetischen Materialien mithilfe einer Spule eingebracht oder detektiert wird. In dieser Dissertationsschrift wird das Konzept der Magneto-Adaptronischen Wandler (MATs) vorgestellt und mit Vorbetrachtungen erweitert. Aus den MAT-Eigenschaften lassen sich besonders für eine Aktive Schall- und Schwingungsminderung ein Reihe profunder Vorteile ableiten. Zum Beispiel genügt zur AVC mit MATs bezüglich der Signal-Wandlung ein relativer, aber linearer Bezug der Größen zueinander. Eine Kenntnis der absoluten Mess- und Stellgrößen ist nicht notwendig, was die Komplexität der physikalischen Umsetzung stark reduziert. Ferner ist durch die Interaktion von MAT und Probekörper über Magnetfelder ein direkter Kontakt nicht zwingend erforderlich. Da Magnetfelder berührungslos eingeleitet und detektiert werden können, sind Krafteinleitung und Signalerfassung ebenfalls berührungslos realisierbar. Weitere Vorteile, die sich aus den physikalischen Eigenschaften von MATs ergeben, werden im Rahmen der Dissertationsschrift diskutiert. Abschließend konnte eine Erprobung des MAT-Konzepts in Experimenten mit monofrequenten Stör-Signalen an verschiedenen Balken und Platten ausgeprägte Dämpfungen von über 30 dB erzielen.
The magnetic properties of ferromagnetic materials exhibit two effects: the Joule and the Villari effect. The Joule effect, also known as magnetostrictive effect, describes the change in length and volume of ferromagnetic material under the influence of a magnetic field. The inverse process describing changes of the magnetic field of ferromagnetic material due to mechanical stress is called Villari effect or magnetoelastic effect. Both effects can be linearised and are, therefore, perfectly suitable as effects for transducers. Our team had the idea to develop transducers directly using both effects at a vibrating ferromagnetic plate such as a cover plate or a ferromagnetic beam for AVC/ANC. In contrast to conventional transducers having an integrated active core which is firmly fixing all properties of a transducer, the transducers developed by us make use of the magnetic properties of ferromagnetic materials itself by simply inducing or detecting magnetic fields into ferromagnetic materials with help of a coil. This concept of magneto adaptronic transducers (MATs) is presented in the dissertation. Especially for an AVC/ANC, MAT properties give rise to a series of profound advantages. A relative but linear relation of the quantities, for example, is sufficient for an AVC with MATs with regard to signal conversion. Knowledge about absolute variables is not necessary, a fact significantly reducing the complexity of physical implementation. In addition to that, a direct contact is, due to interaction of MAT and testing object via magnetic fields, not mandatory. Because magnetic fields can be induced or detected without direct contact, force transmission and signal acquisition can also be realised without direct contact. Further advantages which arise from MATs are discussed in the dissertation. Finally, a testing of the MAT concept in experiments with mono-frequency disturb signals on different beams and plates reached a damping of more than 30 dB.
URI: https://depositonce.tu-berlin.de//handle/11303/8512
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-7658
Exam Date: 1-Mar-2018
Issue Date: 2018
Date Available: 13-Dec-2018
DDC Class: 538 Magnetismus
621 Angewandte Physik
Subject(s): aktive Schwingungskontrolle
aktive Lärmkontrolle
kleinste mittlere Quadrate
verzögerungskompensierter LMS
genetischer Algorithmus
Active Vibration Control
Active Noise Control
Least Mean Square
Delay Compensated Least Mean Square
genetic algorithm
License: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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