DE19949637A1

DE19949637A1 - Verfahren und Vorrichtungen zur Geräuscherkennung und -trennung sowie Lärmüberwachung und -prognose

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Publication number: DE19949637A1
Application number: DE19949637A
Authority: DE
Inventors: Dietrich Kuehner; Andre Kiwitz
Original assignee: Individual
Current assignee: Debakom Gesellschaft fur Sensorische Messtec De; Kiwitz Andre 27570 Bremerhaven De
Priority date: 1999-10-14
Filing date: 1999-10-14
Publication date: 2001-04-19

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Geräuscherkennung und -trennung sowie Lärmüberwachung und hierauf basierende Verfahren zur Lärmüberwachung und -prognose, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung (1) zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen mit zumindest ein neuronales Netzwerk (18) mit Eingangsneuronen, Ausgangsneuronen und mit Gewichten versehenen Verbindungen zwischen den Neuronen aufweist, wobei die Eingangsneuronen jeweils zum Empfang der Amplitude (31) eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals vorgesehen sind, und die Ausgangsneuronen zumindest ein Klassifikations-Signal (22) erzeugen, welches das akustische Signal entsprechend seinem Frequenzspektrum klassifiziert, wobei das Klassifikationssignal oder die Klassifikationssignale (22) Aufschluß über die Art des akustischen Signals gibt oder geben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Geräuscherkennung und -trennung sowie Lärmüberwachung und hierauf basierende Verfahren zur Lärmüberwachung und und -prognose.

Im Rahmen von automatischen Schallmessungen ohne menschliche Bedienung stellt sich neben der Frage, wie laut es an einem bestimmten Ort ist, fast immer das Problem, die zu gehörigen lärmerzeugenden Quellen zu identifizieren und ihre Anteile zu bestimmen. Nur in offensichtlichen Fällen, in denen eine Lärmquelle dominiert, fällt dies leicht. Da die Schallimmision stark von Ausbreitungsbedingungen und Tageszeiten abhängt, können die Anteile an einem Immissionsort erheblich variieren.

Vielfach jedoch ist es auch nicht möglich und die Lärmquelle eindeutig zu identifizieren; sie muß erst aufwendig gesucht werden. Ist ein vermeintlicher Verursacher dann ausgemacht, so kann mittels eines Vergleiches zwischen der jeweiligen Situation bei an- und abgeschalte ter vermeintlicher Quelle versucht werden, die Annahme über die Lärmquelle zu verifizie ren. Dieses Verfahren stößt wegen der genannten Varianz schnell an Grenzen.

So denke man etwa daran, daß Fluglärm neben dem Lärm an einer vielbefahrenen Auto bahn erfaßt werden soll, der bei belebter Straße auch des Nachts nicht verstummt. Um in einem solchen Falle sicher zu gehen, wäre es hier erforderlich, die Straße für zumindest einen gewissen Zeitraum zu sperren, was sicherlich nur in Ausnahmefällen möglich ist.

Hier scheidet eine Abschaltung, also Sperrung der Straße zu Lärmmessungszwecken schon aus Verhältnismäßigkeitsgründen meist aus.

Auch stellt sich, selbst wenn die einzelnen Schallquellen identifiziert sind, oftmals das Pro blem, daß aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Quellen nur eine ganz bestimmte Schallquelle gemessen oder überwacht werden soll. Dies kann jedoch nur dann geschehen, wenn die zu überwachende Schallquelle aus dem gesamten akustischen Signal heraus er kannt und von den anderen getrennt werden kann.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, die es er möglicht, ein akustisches Signal nach seiner Art selbsttätig zu klassifizieren und so eine vollautomatische Geräuscherkennung zu ermöglichen, wobei hier für die Zwecke der Be schreibung und Beanspruchung der vorliegenden Erfindung unter Klassifikation insbeson dere die Zuordnung eines akustischen Signals zu einer Quelle oder einem Quellentyp ver standen werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur Geräuscherken nung in akustischen Signalen mit zumindest einem neuronalen Netzwerk mit Eingangsneu ronen, Ausgangsneuronen und mit Gewichten versehenen Verbindungen zwischen den Neuronen, wobei die Eingangsneuronen jeweils zum Empfang der Amplitude eines be stimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals vorgesehen sind, und die Ausgangsneuronen zumindest ein Klassifikations-Signal erzeugen, welches das akustische Signal entsprechend seinem Frequenzspektrum klassifiziert, wobei das Klassifi kationssignal oder die Klassifikationssignale Aufschluß über die Art des akustischen Signals gibt oder geben. So gibt das Klassifikationssignal, in dem es Aufschluß über die Art des akustischen Signals gibt, insbesondere Aufschluß über seine Quelle. Auch können die Ein gangsneuronen statt zum Empfang der Amplitude eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals zum Empfang dessen zeitlicher Änderung vorgesehen zu sein. Ebenso ist es möglich, daß sie sowohl zum Empfang der jeweiligen Amplitude, wie auch ihrer Ableitung vorgesehen sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Geräuscherkennung ist somit in der Lage, das akustische Signal, insbesondere nach Quellen, zu klassifizieren. Es hat sich nämlich gezeigt, daß ein künstliches neuronales Netz das Frequenzspektrum des akustischen Signals bei entsprechendem Trainingsverfahren gut zu klassifizieren in der Lage ist.

Vorzugsweise eignen sich hierfür klassifizierende künstliche neuronale Netze, wie etwa Single Cluster Learning Netze, vorzugsweise solche, die nach der Methode der Vector Quantisierung arbeiten. Auch Multi Cluster Netze, vorzugsweise solche, die selbstlernend und/oder selbstorganisierend (etwa selbstorganisierende Karten) funktionieren, eignen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung. Als ein Beispiel, eines für die vorliegende Erfin dung geeigneten Netzwerktyps, seien hier die Kohonen Netze genannt.

Als Trainingsmethoden für künstliche neuronale Netze kommen für die vorliegende Erfin dung eine Reihe von dem Fachmann bekannten Verfahren in Betracht, wozu auch bereits etliche Literatur verfügbar ist (vgl. so etwa: Nauck, D. et al., Neuronale Netze, Braun schweig/Wiesbaden 1994). Allgemein gesprochen dient der Trainingsprozess dabei der auf gabengeeigneten Veränderung der Gewichte der Verbindungen zwischen den Neuronen und zwar so lange, bis das neuronale Netzwerk seine Klassifikationsaufgabe zufriedenstel lend erfüllt. Dabei erfolgt der Trainingsprozess üblicherweise meist in einer der eigentli chen Betriebsphase vorgeschalteten überwachten Trainingsphase, in der das Netz nur lernt, also trainiert wird und noch nicht in Betrieb ist. Darüber hinaus existieren jedoch auch Trainingsmethoden, die das neuronale Netz unüberwacht lernen lassen, was auch ein be triebsbegleitendes Lernen ermöglicht, das kontinuierlich zur Verbesserung der Leistung des Netzes beitragen kann. Wie bereits vorstehend erwähnt, stehen dem Fachmann hier im Einzelfall somit eine Reihe von Möglichkeiten zum zweckentsprechenden Training des künstlichen neuronalen Netzes offen, die auf unterschiedlichen Wegen mehr oder weniger schnell zum angestrebten Ziel eines das akustische Signal klassifizierenden Netzes führen, da sich neuronale Netze zur Klassifikation von Signalmustern grundsätzlich gut eignen. Akustische Signale aus gleicher Quelle ähneln dabei einander oft in ihrem Frequenzspek trum als einem für die vorliegende Aufgabenstellung hier in Frage kommenden Signalmu ster. Das neuronale Netz vermag, wenn es die Amplituden der verschiedenen Frequenz bänder des zu identifizierenden akustischen Signals als Eingangssignal erhält dann ein der Schallquelle, der das akustische Signal entstammt, zugehöriges Klassifikationssignal zu er zeugen und so Aufschluß über die Art und insbesondere die Quelle des akustischen Signals zu geben. Die Anzahl und Breite der Frequenzbänder, wie auch der Bereich, den sie abdec ken, ist dabei der zugrundeliegenden Problemstellung anzupassen. Anzahlen von 20 oder besser noch von 40 Frequenzbändern haben sich dabei bewährt.

In Versuchen hat sich gezeigt, daß sogar ein recht einfach ausgelegtes künstliches neuronales Netz mit nur zwei Layern und ohne Hidden-Layer schon geeignet ist, die Aufgabenstellung zu erfüllen. Dabei empfangen die Eingangsneuronen im ersten Layer die Amplituden der zu betrachtenden Frequenzbänder, wobei sich hier 20 Bänder, die zusammen genommen einen Bereich von 16 Hz-20 KHz, vorzugsweise 16 Hz bis 16 KHz abdecken gut bewährt haben. Je Frequenzband, also je zu empfangender Amplitude kann dabei ein Eingang je Neuron in diesem ersten Layer vorgesehen sein. Die Anzahl der Neuronen dieses ersten Layers (Eingangslayer) wird dabei vorzugsweise so gewählt, daß sie der Anzahl der ver wendeten Frequenzbänder entspricht. Auch hat es sich bewährt die Eingänge der Neuro nen des ersten Layers, also die empfangenen Amplituden nicht mit Gewichten zu versehen, sondern den Eingangsneuronen ungewichtet zuzuleiten. Für die Einggangsneuronen selbst hat sich die Identitätsfunktion (Id) als Transferfunktion (Übergangsfunktion) als geeignet herausgestellt. Die Eingangsneuronen sind sodann vorzugsweise jeweils mit allen Neuronen einer Ausgangsschicht (Ausgangslayer) verbunden, wobei die Anzahl der Neuronen dieser Schicht, also die Anzahl der Ausgangsneuronen vorzugsweise gleich der Anzahl der zu er kennenden Geräusche gewählt wird. Jedes Ausgangsneuron gibt dann vorzugsweise selbst wiederum jeweils ein Ausgangssignal (Klassifikationssignal) aus, welches Aufschluß über die Art des akustischen Signals gibt. Als Übergangsfunktion für die Ausgangsneuronen hat sich dabei die Sigmoid-Fuktion (σ-Funktion) bewährt. Die Verbindungen zwischen den Neuro nen des Eingangslayers und denen des Ausgangslayers sind vorzugsweise mit Gewichten ω_ij (als dem Gewicht der Verbindung vom Neuron Nr. i des Eingangslayers zum Neuron Nr. j des Ausgangslayers) versehen.

Um das Netz nun zu trainieren hat sich folgende Verfahrensweise als recht praktikabel her ausgestellt: Zu Anfang werden die Gewichte ω_ij zufällig entsprechend einer Gauß Vertei lung gewählt. Sodann wird dem Netz über die Eingänge der Eingangsneuronen das Spek trum eines akustischen Signals präsentiert, von dem bekannt ist, welcher Art es ist. Nun werden die von den Ausgangsneuronen erzeugten Klassifikationssignale (IstKlassifikations signale) mit den für dieses akustische Signal erwarten Klassifikationssignalen (SollKlassifika tionssignale) verglichen und aus der Abweichung ein Maß für die Güte der Signalklassifika tion gebildet. Vorzugsweise geschieht dies durch die Verwendung eines Fitness-Maßes wie folgt,

wobei p die Anzahl der erzeugten Klassifikationssignale ist. Diese Fitness ist um so günsti ger, je näher sie an 0 liegt und für den Wert 0 optimal, da dann die SollKlassifikationssigna le nicht mehr von den IstKlassifikationssignalen abweichen. Nun wird ein einzelnes ω_ij (vorzugsweise zufällig) ausgewählt und sein aktueller Wert zufällig (entsprechend einer Gauß Verteilung) verändert. Sodann wird wiederum die Fitness ermittelt. Ist die Fitness des Netzes günstiger geworden, so wird der neue Wert beibehalten und dieser neue Wert für ω_ij wiederum zufällig verändert; dies geschieht solange, bis keine Verbesserung der Fitness mehr eintritt; ein zweckmäßig gewähltes Abbruchkriterien, für das verschiedene Heuristi ken in Frage kommen (etwa ein Abbruch nach einer konstanten Anzahl (vorzugsweise zehn) von Versuchen, die keine Verbesserung mehr ergeben haben) dient dabei der Beendi gung des Verbesserungsvorganges. Sodann wird die Varianz der Gauß Verteilung für die zufällige Veränderung des ausgewählten ω_ij verändert und der Veränderungsprozess für das ω_ij und der zugehörige Überprüfungsprozess der zugehörigen Fitness des Netzes wie vor stehend beschrieben wieder durchlaufen. Kann auch mit einer Veränderung der Varianz keine Fitness-Verbesserung mehr erzielt werden, so wird das nächste Gewicht ω_ij (vorzugs weise zufällig) ausgewählt und dem gleichen Prozess unterzogen, hiernach wiederum das nächste Gewicht und so weiter, bis schließlich alle Gewichte ω_ij auf diese Weise angepaßt wurden. Dies Verfahren führt man für eine Reihe möglichst repräsentativer Vertreter für die verschiedenen Klassen zu erkennender akustischer Signale durch und erhält als Resultat schließlich ein Netz, welches in der Lage ist für ein gegebenes akustisches Signal Klassifika tionssignale zu erzeugen, die Aufschluß über die Art des akustischen Signals geben.

Alternativ zu den vorstehenden Ausführungen eignen sich, wie bereits erwähnt auch un überwachte, evtl. betriebsbegleitende Trainingsmethoden, wie sie etwa im Rahmen der selbstorganisierenden Karten (SOM ≈ self organizing maps) zur Anwendung kommen im Rahmen der Ausführung der vorliegenden Erfindung. Beim Training der selbstorganisie renden Karten wird ein Eingabevektor X = (x₁, . . ., x_n) vorzugsweise parallel mit allen Ge wichtsvektoren W_j = (w_1j, . . ., w_nj) verglichen. Als Metrik zum Vergleich finden dabei vor zugsweise die euklidische Norm oder besonders bevorzugterweise das Skalarprodukt

Verwendung, wobei sich letzteres insbesondere bei normalisierten Vektoren eignet. Das Neuron nun, dessen Gewichte (dessen Gewichtsvektor), im Rahmen der gewählten Metrik, dem Eingabevektor X am nächsten kommt bzw. am ähnlichsten ist, wird nun ausgewählt, um seinen Gewichtsvektor dem Eingangsvektor noch ähnlicher zu machen. Vorzugsweise geschieht dies durch Addition oder Subtraktion eines variablen Bruchteiles des Differenz vektors X - W_j zum Gewichtsvektor W_j.

Zur weiteren Verbesserung der Klassifikationsfähigkeit akustischer Signale kann das neuro nale Netzwerk auch Eingangsneuronen aufweisen, die jeweils zum Empfang der nach der Zeit (zumindest einfach) abgeleiteten Amplitude (bzw. Amplituden) eines bestimmten Fre quenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals oder dessen Absolutbetra ges (bzw. deren Absolutbeträge) vorgesehen sind. Dies trägt der Beobachtung Rechnung, daß akustische Signale nicht nur anhand ihres statischen Frequenzmusters erkannt werden können. Vielmehr wurde gefunden, daß auch der zeitliche Verlauf dieser Musters wieder um Spezifika aufweisen kann, die zu einer Klassifikation und damit auch zu einer Identifi kation des akustischen Signals führen oder doch zumindest beitragen können. Somit wird in dieser Ausführungsform das akustische Signal nicht nur nach seinem Frequenzspektrum, sondern zudem u. U. auch nach dessen zeitlicher Änderung klassifiziert. Entsprechende Muster können auch für die höheren Ableitungen nach der Zeit beobachtet werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akusti schen Signalen nach der vorliegenden Erfindung ist weiterhin eine Vorerkennungseinrich tung vorgesehen, die wiederum Mittel vorsieht, die jeweils zum Empfang der Amplitude eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals die nen, sowie Mittel, die jeweils zum Empfang der nach der Zeit abgeleiteten Amplitude eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals oder deren Absolutbetrages dienen, wobei die Vorerkennungseinrichtung zumindest ein Vorerken nungssignal erzeugt, welches das akustische Signal nach den Kategorien Ton; Pfeifton und Kein-Ton klassifiziert, und so weiteren Aufschluß über die Art des akustischen Signals gibt und das neuronale Netz von zumindest einem der Vorerkennungssignale aktiviert wird, wenn das akustische Signal von der Vorerkennungseinrichtung als ein solches der Kategorie Kein-Ton klassifiziert wurde.

Eine Vorerkennungseinrichtung bietet den Vorteil der Voraberkennung von Tönen und Pfeiftönen aus dem akustischen Signal, was auch für die weitere Geräuscherkennung inso weit wichtig ist, als daß dies der besseren Identifizierung sogenannter tonhaltiger Geräusche dient. Geräusche sind immer dann tonhaltig i. S. der DIN 45 681 (Bestimmung der Tonhal tigkeit von Geräuschen und Ermittlung eines Tonzuschlages für die Beurteilung von Geräu schimissionen), wenn sie einen Ton enthalten, dessen Pegel den Pegel der Geräuschanteile in der Frequenzgruppe um die Tonfrequenz ohne den Ton um weniger als 6 dB unterschrei ten. Derartige Geräuschimmissionen sind i. d. R. für den Menschen besonders unangenehm und bedürfen daher u. U. der Beaufschlagung ihres Pegels durch einen Zuschlag, den soge nannten Tonzuschlag, "der eine Korrekturgröße zum äquivalenten Dauerschallpegel, die bei der Bildung von Beurteilungspegeln zur Berücksichtigung der besonderen Lästigkeit tonhaltiger Geräusche angewandt wird (siehe auch VDI 2058 Blatt 1)" (so: DIN 45 681, S. 3, Pkt. 2.2) ist.

Von der Vorerkennungseinrichtung kann etwa immer dann ein Vorerkennungssignal er zeugt werden, welches das akustische Signal nach der Kategorie Ton klassifiziert, wenn mindestens eine Amplitude eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals oberhalb eines vorgewählten Tonschwellwertes liegt.

Auch kann von der Vorerkennungseinrichtung immer dann ein Vorerkennungssignal er zeugt werden, welches das akustische Signal nach der Kategorie Pfeifton klassifiziert, wenn mindestens eine nach der Zeit abgeleitete Amplitude eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals oder deren Absolutbetrag oberhalb eines vorgewählten Pfeiftonschwellwertes liegt.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach der vorliegenden Erfindung, ist dadurch gekennzeichnet, daß von der Vorerkennungseinrichtung immer dann ein Vorerkennungssignal erzeugt wird, welches das akustische Signal nach der Kategorie Ton klassifiziert, wenn mindestens eine Amplitude eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals oberhalb eines vorgewählten Tonschwellwertes liegt und immer dann ein Vorer kennungssignal erzeugt wird, welches das akustische Signal nach der Kategorie Pfeifton klassifiziert, wenn mindestens eine nach der Zeit abgeleitete Amplitude eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals oder deren Absolutbe trag oberhalb als eines vorgewählten Pfeiftonschwellwertes liegt und immer dann ein Vorerkennungssignal erzeugt wird, welches das akustische Signal nach der Kategorie Kein- Ton klassifiziert, wenn das akustische Signal weder nach der Kategorie Ton noch nach der Kategorie Pfeifton klassifiziert wird.

Als Vorerkennungsvorrichtung kann auch eine Fuzzy-Logic vorgesehen sein, die wiederum Mittel vorsieht, die jeweils zum Empfang der Amplitude eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals dienen, sowie Mittel, die jeweils zum Empfang der nach der Zeit abgeleiteten Amplitude eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals oder deren Absolutbetrages dienen, wobei die so empfangenen Amplituden oder abgeleiteten Amplituden bzw. deren Absolutbeträge jeweils fuzzyfiziert, d. h. entsprechend einer Zugehörigkeitsfunktion auf linguistische Va riable abgebildet werden, und die Fuzzy-Logic mittels einer Inferenzmaschine die so fuz zyfizierten Amplituden und/oder nach der Zeit abgeleiteten Amplituden oder deren Abso lutbetrag mittels in einer Wissensbasis hinterlegter Regeln zu zumindest einem Vorerken nungssignal inferiert, welches das akustische Signal nach den Kategorien Ton, Pfeifton und Kein-Ton klassifiziert, und so Aufschluß über die Art des akustischen Signals gibt.

Vorzugsweise sind bei der Fuzzy-Logic Mittel vorgesehen, die zum Empfang der maxima len Amplitude und solche die zum Empfang der zweitgrößten Amplitude jeweils aus einer Vielzahl von, zu bestimmten Frequenzbändern gehörigen Amplituden aus dem Frequenz spektrum des akustischen Signals dienen, sowie Mittel, zum Empfang der maximalen nach der Zeit abgeleiteten Amplitude oder deren Absolutbetrags aus einer Vielzahl von, zu be stimmten Frequenzbändern gehörigen abgeleiten Amplituden oder deren Absolutbeträge aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals, wobei die so empfangenen Amplituden oder abgeleiteten Amplituden bzw. deren Absolutbeträge jeweils fuzzyfiziert, d. h. entspre chend einer Zugehörigkeitsfunktion auf linguistische Variable abgebildet werden.

Die vorstehenden erfindungsgemäßen Ausführungsformen einer Vorrichtung zur Geräu scherkennung in akustischen Signalen, die sich einer Fuzzy-Logic als Vorerkennungsein richtung bedienen, haben sich dabei in Versuchen besonders bewährt. Sie ermöglichten aufgrund der leicht änderbaren Zuordnungsfunktionen der Eingangswerte zu den verwen deten linguistischen Variablen und der gleichfalls leicht änder- und ergänzbaren Regelbasis für die Fuzzy-Logic-Inferenzmaschine eine besonders flexible Anpassung der Vorerken nungseinrichtung auf den jeweiligen Anwendungsfall. Wegen des näheren Verständnisses sei im weiteren auf das zu Fig. 2 besprochene Ausführungsbeispiel verwiesen.

Bei einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Geräu scherkennung in akustischen Signalen ist eine Differenzierungseinrichtung vorgesehen, die wiederum Mittel vorsieht, die jeweils zum Empfang der Amplitude eines bestimmten Fre quenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals dienen, sowie Mittel, die diese Amplitude oder Amplituden nach der Zeit zumindest einfach ableitet oder ableiten und weiterhin Ausgabemittel, die die so nach der Zeit abgeleitete Amplitude oder abgeleite ten Amplituden eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akusti schen Signals ausgeben. Eine solche Differenzierungseinrichtung dient dabei in einigen Aus führungsformen der vorliegenden Erfindung der Versorgung der zentralen Auswertungs vorrichtungen, wie etwa Vorerkennungseinrichtung und künstliches neuronales Netz mit den nach der Zeit abgeleiteten Werten des Frequenzspektrums des zu klassifizierenden aku stischen Signals.

Vorzugsweise weist die Differenzierungseinrichtung weiterhin Mittel auf, die aus der nach der Zeit abgeleiteten Amplitude oder den nach der Zeit abgeleiteten Amplituden den jewei ligen Absolutbetrag (ohne negatives Vorzeichen) ermitteln und diesen oder diese ausgibt.

Auch kann die Differenzierungseinrichtung im Taktbetrieb arbeiten und die Amplitude oder Amplituden eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akusti schen Signals taktweise empfangen, wobei die Mittel zur Ableitung der Amplitude oder Amplituden nach der Zeit dabei einen Puffer aufweisen, der jeweils die Amplitude oder Amplituden des vorhergehenden Taktes enthält und hiermit die Ableitung nach der Zeit durch Subtraktion der aktuellen von der vorhergehenden Amplitude oder Amplituden taktweise gebildet wird. Eine solche taktweise mittels einfacher Subtraktion arbeitende Dif ferenzierungseinrichtung stellt dabei eine besonders leicht zu realisierende erfindungsgemä ße Variante dar.

Weiterhin kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen eine Renormierungseinrichtung aufweisen, welche Mittel vorsieht, die jeweils zum Empfang der Amplitude eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals dienen und Mittel, die diese Amplitude oder Amplituden so renormie ren, daß die Summe aller Amplituden nach der Renormierung gleich 1 ist und die Ampli tuden je paarweise vor der Renormierung im gleichen Verhältnis zueinander stehen wie nach der Renormierung, wobei weiterhin Ausgabemittel vorgesehen sind, die die so renormierte Amplitude oder renormierten Amplituden eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals ausgeben. Es wurde nämlich gefunden, daß es in bestimmten Fällen auch ausreicht, ja sogar vorteilhaft ist, wenn nicht die Pegel der einzelnen Frequenzen des betrachteten Frequenzbandes als Amplituden ausgewertet wer den, sondern als Amplituden nur noch ihre Intensitäten als Ausdruck ihrer relativen Ver hältnisse zueinander verwendet werden. Dies wird durch die Verwendung einer Renormie rungseinrichtung erreicht, die die Verhältnisse der Amplituden zueinander wahrt, die Summe aller jedoch auf 1 renormiert.

Auch kann die Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach der vor liegenden Erfindung im weiteren eine Hintergrundgeräusch-Eliminationseinrichtung auf weisen, die Mittel vorsieht, die jeweils zum Empfang der Amplitude eines bestimmten Fre quenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals dienen, und Mittel, die jeweils zum Empfang der Hintergrundgeräusch-Amplitude eines bestimmten Frequenz bandes aus dem Frequenzspektrum des zum akustischen Signal gehörigen jeweiligen Hin tergrundgeräusches dienen, sowie Mittel, die von der jeweiligen Amplitude eines bestimm ten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals die Amplitude des entsprechenden Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des zum akustischen Signal gehörigen jeweiligen Hintergrundgeräusches zum Abzug bringen, und weiterhin Ausgabe mittel, die die vom Hintergrundgeräusch solchermaßen befreite Amplitude oder befreiten Amplituden eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals ausgeben.

Dabei kann die Hintergrundgeräusch-Eliminationseinrichtung im Taktbetrieb arbeiten, wobei die die jeweiligen einander entsprechenden Amplituden taktweise empfängt und taktweise voneinander abzieht.

Vorzugsweise empfängt die Hintergrundgeräusch-Eliminationseinrichtung die zum Hinter grundgeräusch gehörigen Signale dabei von einer Vorrichtung zur Hintergrundgeräu schermittlung. Dabei verbessert diese die Qualität der Arbeit der erfindungsgemäßen Vor richtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen noch einmal erheblich, da sie das beinahe jeder realistisch gewählten akustischen Umgebung zueigene Hintergrundrauschen ermittelt, um es dann von der Hintergrundgeräusch-Eliminationseinrichtung ausblenden zu lassen, womit die Vorrichtung zur Hintergrundgeräuschermittlung zur Lösung des Pro blems der automatischen Geräuscherkennung in akustischen Signalen in erheblichem Maße beiträgt.

Die Hintergrundgeräusch-Eliminationseinrichtung ist dabei auf eine gute Ermittlung des Hintergrundgeräusches angewiesen, um diese für die Geräuscherkennung unangenehme Störung möglichst wirkungsvoll aus dem akustischen Signal zu entfernen. Somit ist es Auf gabe der hierzu dienlichen Vorrichtung zur Hintergrundgeräuschermittlung eine möglichst leistungsfähige Hintergrundgeräuschermittlung zur Verfügung zu stellen.

Dies wird durch eine Vorrichtung zur Hintergrundgeräuschermittlung in akustischen Si gnalen erreicht, die jeweils die Amplitude eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Fre quenzspektrum des zum akustischen Signal gehörigen jeweiligen Hintergrundgeräusches ermittelt, wobei sie Mittel aufweist, die jeweils zum Empfang der jeweils aktuell gemesse nen Amplitude eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akusti schen Signals dienen, und die Hintergrundgeräuschermittlung ausgehend von einer zu Be triebsbeginn hoch gewählten fiktiven Start-Hintergrundgeräusch-Amplitude derart ge schieht, daß die jeweilige Hintergrundgeräusch-Amplitude jeweils nach einer von Zeit zu Zeit erfolgenden Messung der aktuell herrschenden Amplitude des zugehörigen Frequenz bandes immer dann auf den letzten Meßwert korrigiert wird, wenn dieser Meßwert kleiner als der Wert der bis zu diesem Zeitpunkt solchermaßen ermittelten Hintergrundgeräusch- Amplitude, vorzugsweise zuzüglich eines bestimmten konstanten Aufschlages, war und weiterhin Ausgabemittel vorgesehen sind, die die ermittelten Hintergrundgeräusch- Amplituden eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals ausgeben.

Vorzugsweise erhöht die Vorrichtung hierbei vor jeder von Zeit zu Zeit erfolgenden Mes sung der aktuell herrschenden Amplitude die jeweilige bis zu diesem Zeitpunkt ermittelte Hintergrundgeräusch-Amplitude um einen bestimmten festen Zuschlag.

In einer bevorzugten Ausführungsform arbeitet die Hintergrundgeräuschermittlungsein richtung im Taktbetrieb und gibt die jeweilige Hintergrundgeräusch-Amplitude oder die jeweiligen Hintergrundgeräusch-Amplituden taktweise aus.

Alle vorstehenden Ausführungsformen einer Hintergrundgeräuschermittlungseinrichtung vermögen es schnell und zuverlässig das Hintergrundgeräusch des jeweiligen akustischen Signals zu ermitteln. Die Vorrichtung beginnt dabei für den Fall, daß sie tatsächlich Pegel und nicht nur Intensitäten empfängt die Ermittlung des Hintergrundgeräusches ausgehend von der Annahme eines recht hohen fiktiven Startwertes von vorzugsweise 200 dB, der dann schnell auf die dann tatsächlich gemessenen minimalen Pegel des empfangenen akusti schen Signals absinkt. Bei der Ermittlung des bis zu einem bestimmten Zeitpunkt gemesse nen minimalen Hintergrundgeräusches ist es u. U. hilfreich den bis dato gemessenen mini malen Pegel (bzw. allgemeiner: Amplitude) nur dann durch einen neuen Minimalpegel (bzw. allgemeiner: Minimalamplitude) als neuen Hintergrundgeräuschpegels (bzw. allge meiner: Hintergrundgeräuschamplitude) zu ersetzen, wenn der neue Minimalpegel (bzw. allgemeiner: Minimalamplitude) den bis dahin gültigen Hintergrundgeräuschpegel (bzw. allgemeiner: Hintergrundgeräuschamplitude) zumindest um ein gewisses Maß (etwa eine Konstante), vorzugsweise um 0,5 dB, unterschreitet, um kurzfristige kleinere Unterschrei tungen unberücksichtigt zu lassen.

Weiterhin ist es sinnvoll die Vorrichtung so auzugestalten, daß die jeweils aktuell ermittelte Hintergrundgeräusch-Amplitude von der Vorrichtung von Zeit zu Zeit um ein bestimmtes Maß erhöht wird, um die Vorrichtung so in die Lage zu versetzen auch ein sich wieder er höhendes Hintergrundgeräusch zu registrieren. Der von Zeit zu Zeit erfolgende Zuschlag sorgt nämlich dafür, daß der festgestellte Hintergrundgeräuschpegel nach und nach aus ei nem einmal erreichten Tal gleichsam wieder herausklettert, sofern es im Hintergrund lau ter geworden ist.

Die Hintergrundgeräuschermittlungsvorrichtung arbeitet vorzugsweise parallel zu den an deren Komponenten der Geräuscherkennungsvorrichtung. Dies bedeutet, daß die Geräu scherkennungsvorrichtung erst nach einer gewissen Anlaufphase von der Hintergrundge räuschermittlungsvorrichtung mit korrekten Daten über das Hintergrundgeräusch versorgt wird. Erfahrungsgemäß braucht dies etwa 5 Minuten Zeit. Danach kann sie weiter parallel arbeiten und die Geräuscherkennung derweil immer mit jeweils aktualisierten Daten über das anstehende Hintergrundgeräusch versorgen.

In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Geräuscher kennung in akustischen Signalen ist eine Spektrumanalyse-Einrichtung vorgesehen, die wiederum Mittel zum Empfang einer einzigen über die Zeit verlaufenden Amplitude eines akustischen Signals vorsieht und weitere Mittel aufweist, um diese einzige über die Zeit verlaufenden Amplitude eines akustischen Signals in jeweils über die Zeit verlaufende Am plituden bestimmter Frequenzbänder aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals zu zerlegen und auszugeben. Vorzugsweise wird hierzu eine Fast-Fourier- Transformationsneinrichtung (FFT-Einrichtung) verwendet, die eine solche Zerlegung be sonders effektiv ermöglicht. Die Zerlegungseinrichtung dient dabei der Zerlegung des aku stischen Signals in eine bestimmte Anzahl von Frequenzbändern, die, wie bereits eingangs erwähnt wurde, ihrer Anzahl und Frequenzbreite nach auf die jeweiligen Verhältnisse des zu identifizierenden akustischen Signals abzustimmen sind.

Auch kann weiterhin ein Filter, vorzugsweise einen Bandpass-Filter in der erfindungsge mäßen Geräuscherkennungsvorrichtung verwendet werden, der Mittel zum Empfang einer einzigen über die Zeit verlaufenden Amplitude eines akustischen Signals vorsieht und diese einzige über die Zeit verlaufende Amplitude nur insoweit wieder ausgibt, als daß sie dem akustischen Signal im wesentlichen nur innerhalb eines bestimmten Frequenzbandes vor zugsweise in einem Bereich von etwa 16 Hz bis 20 KHz, besonders bevorzugt in einem Bereich von etwa 16 Hz bis 16 KHz entspricht. Hierdurch ist es beispielsweise möglich die Auswertung des akustischen Signals auf den hörbaren Bereich zu beschränken.

Auch kann ein Filter eingesetzt werden, der zusätzlich eine dezibel-Bewertung, vorzugs weise eine A-Bewertung, der empfangenen Amplitude durchführt und die so gewichtete Amplitude wieder ausgibt. Solche Filter sind als sogenannte A-Filter im Handel erhältlich und tragen durch ihre A-Bewertung dem unterschiedlich empfindlichen menschlichen Hör empfinden bei verschiedenen Frequenzen Rechnung.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen ist dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin eine Umklassifizie rungsvorrichtung aufweist, welche Mittel zum Empfang des Klassifikationssignals und/oder des Vorerkennungssignals aufweist, wobei die Umklassifizierungsvorrichtung zumindest ein Geräuschklassensignal hieraus erzeugt und ausgibt, welches das akustische Signal einer oder mehreren Geräuschkategorien zuordnet. Eine solche Umklassifizeirungs vorrichtung ist immer dann von Vorteil, wenn es mehrere klassifizierte Signale gibt, die ihrerseits wieder zu Gruppen zusammengefasst werden sollen, etwa nach ihrer Herkunft, ohne aber, daß sich diese Gruppen von vorneherein nach akustischen Kriterien klassifizie ren ließen.

So sind etwa im Rahmen von Lärmgutachten Gruppen akustischer Signale aufgrund jeweils einschlägiger gesetzlicher Regelungen wie folgt von Belang:

- Straßen- und Schienenlärm aufgrund der Regelungen in der 16. Verordnung zum Bundesimmissionsschutzgesetz
- Fluglärm aufgrund des Fluglärmschutzgesetzes
- Gewerbelärm aufgrund der TA Lärm
- Sportlärm aufgrund der Regelungen in der 18. Verordnung zum Bundesim missionsschutzgesetz
- Freizeitlärm aufgrund länderrechtlicher Regelungen, (vgl. etwa die Muster Verwaltungs Verordnung zur TA Lärm)
- Geräusche aus der Natur, die Fremdgeräusche i. S. der vorstehend angeführ ten Regelungen darstellen

Hier müssen somit verschiedene jeweils einzeln klassifizierte Geräusche den vorstehenden Kategorien zugeordnet werden, die technisch allein aufgrund ihrer akustischen Struktur nicht als solche klassifizierbar sind. Beispielsweise handelt es sich bei dem von Automobi len, Motorrädern oder Schienenfahrzeugen ausgehenden Schallimmissionen allesamt um Straßen- und Schienengeräusche, sie weisen jedoch jeweils ein eigenes akustisches Muster auf, welches jedes für sich gesehen erkannt werden kann. In ihrer Gesamtheit weisen diese Kategorien jedoch i. d. R. keine ausreichenden akustischen Gemeinsamkeiten auf, um als Straßen- und Schienenlärm direkt identifiziert werden zu können. Dies ist jedoch mittels der erfindungsgemäßen Umklassifizierungseinrichtung möglich, die es erlaubt einzeln klas sifizierte Signale auf neue Klassen, also insbesondere auch Obergruppen abzubilden und so das gewünschte Klassifikationsergebnis zu erhalten.

Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Geräuscher kennung in akustischen Signalen nach der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekenn zeichnet, daß die Vorrichtung weiterhin eine Markierungsvorrichtung aufweist, die die einzige über die Zeit verlaufende, womöglich frequenz-gefilterte und/oder A-bewertete Amplitude entsprechend dem zeitlich jeweils zugehörigen Geräuschklassensignal und/oder Vorerkennungssignal, vorzugsweise mittels einer dem jeweiligen Signal zugehörigen Farbe in einer graphischen Darstellung des zeitlichen Verlaufes der Amplitude markiert, sowie Mittel zur Ausgabe des so markierten Signals vorgesehen sind. Hierdurch kann der Signal verlauf entsprechend der Art des akustischen Signals z. B. in einem Kurvenschrieb über die Zeit farbig kenntlich gemacht werden. Der Farbe der Kurve kann dann entnommen wer den, welchen Ursprungs das Signal an den so markierten (gefärbten) Punkten ist, was für den Betrachter höchst anschaulich und informativ ist.

Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akusti schen Signalen auch eine Impulserkennungsvorrichtung auf, welche Mittel zum Empfang der einzigen über die Zeit verlaufenden, womöglich frequenz-gefilterten und/oder A- bewerteten Amplitude vorsieht und dieses Signal auf einen Impuls hin überwacht, wobei die Impulserkennungsvorrichtung zumindest ein Impulserkennungssignal erzeugt, solange die einzige über die Zeit verlaufende und womöglich frequenz-gefilterte und/oder A- bewertete Amplitude einen Impuls aufweist, wobei vorzugsweise die Überschreitung eines Grenzwertes durch die zeitliche Ableitung oder ihren Absolutbetrag der einzigen über die Zeit verlaufenden, womöglich frequenz-gefilterten und/oder A-bewerteten Amplitude zur Impulserkennung benutzt wird. Dabei kann im Falle der Verwendung einer Markierungs vorrichtung die einzige über die Zeit verlaufende, womöglich frequenz-gefilterte und/oder A-bewertete Amplitude entsprechend dem zeitlich jeweils zugehörigen Impulserkennungs signal mit Vorrang gegenüber dem jeweils zugehörigen Geräuschklassensignal oder Vorer kennungssignal, vorzugsweise mittels einer dem Impulserkennungssignal zugehörigen Far be in einer graphischen Darstellung des zeitlichen Verlaufes der Amplitude markiert wer den. Die Impulserkennung dient der Identifikation impulsartiger Verläufe des akustischen Signals, die von akustischen Signalen anderer Art getrennt werden und auch als Impuls signale erkannt werden sollen.

Auch kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Si gnalen eine Signalanalysevorrichtung aufweisen, welche wiederum Mittel zum Empfang der markierten einzigen über die Zeit verlaufenden, womöglich frequenz-gefilterten und/oder A-bewerteten Amplitude aufweist, wobei die Signalanalysevorrichtung die mit dem Ge räuschklassenerkennungssignal oder Impulserkennungssignal markierte Amplitude weiter auf zu erkennende Muster analysiert. Dabei kann die Signalanalysevorrichtung insbesonde re als Fuzzy-Logic, als neuronales Netz oder als eine Kombination hieraus realisiert sein. Eine, solche zusätzliche Analysevorrichtung erlaubt es auch komplexere Verläufe akusti scher Signale über die Zeit hinweg zu identifizieren, wie etwa ein periodisch auftretendes Geräusch.

Allgemein ist zu den vorgenannten erfindungsgemäßen Vorrichtungen noch anzumerken, daß sie sich selbstverständlich auch besonders gut auf einem entsprechend ausgestatteten Computer durch eine geeignete meß- und regelungstechnische Software realisieren lassen. In diesem Falle werden die einzelnen Vorrichtungen dann auf einer programmgesteuerten Maschine als technisches Verfahren, gesteuert durch das jeweilige Programm realisiert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Geräuscherkennung bietet in jedem Falle eine Viel zahl von Vorteilen in ihrer Anwendung auf dem Gebiet der technischen Akustik. Sie ist überall da einzusetzen, wo es nicht nur auf das Ausmaß einer Schallimmission, sondern auch auf die Feststellung ihrer Ursachen ankommt. Insbesondere ermöglicht sie aber auch eine Zuordnung des Ausmaßes einer Schallimmission zu der ihr zugehörigen Quelle. In diesem Zusammenhang soll einem besonders wichtigen Anwendungsgebiet der vorliegen den Erfindung nachfolgend die besondere Aufmerksamkeit gelten:
Den Betreibern von Windkraftanlagen weht in jüngster Vergangenheit nicht nur der von ihnen gewünschte Wind in ihre Anlagen sondern auch der der zunehmenden Ablehnung der Anlieger solcher Anlagen ins Gesicht, da sich diese von den von diesen Anlagen ausge henden Schallimmissionen belästigt fühlen. Entsprechend wurden die Verwaltungsvor schriften zum Bundesimmissionsschutzgesetz (vgl. § 48 BImSchG) in der Sechsten allge meinen Verwaltungsvorschrift hierzu (Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm - TA Lärm, GMBI 1998, 503ff.) so gefaßt, daß auch den schutzwürdigen Interessen der Anlieger solcher Anlagen Rechnung getragen wird. Nach Pkt. 6.8 der vorgenannten TA Lärm wird dabei der, die Betriebsdauer einer solchen Anlage maßgeblich beeinflussende Beurtei lungspegel entsprechend ihrem Anhang: Ermittlung der Geräuschimmissionen zur TA Lärm (vgl. GMBI 1998, 510ff.) gebildet, wobei nach dem dortigen Pkt. A2 eine Ermitt lung durch Prognose zugelassen ist. Diese Verfahrensweise (Prognose) stellt heute nach dem Stand der Technik den Regelfall dar, da für ein Meßverfahren, das die TA Lärm nach Pkt. 6.9 mit einem pauschalen Abschlag für den Beurteilungspegel von 3 dB(A) belohnt, die technischen Voraussetzungen meist fehlen.

Hierzu wäre es nämlich erforderlich, den von den Schallquellen der Windkraftanlage, also insbesondere den Windrädern ausgehenden Schall von den Hintergrund- und Störgeräu schen zu trennen. Als wesentliches Störgeräusch ist dabei vor allem das Geräusch des auf das Meßmikrofon auftreffenden Windes zu nennen, welches ein ganz beachtliches Ausmaß annehmen kann. Der Wind verursacht hier bei geringeren Geschwindigkeiten ein tieferfre quentes oft tonartiges Geräusch und im Falle hoher Windgeschwindigkeiten ein hochfre quentes störendes Pfeifen. Will man nun statt eines Prognoseverfahrens ein Meßverfahren zur Überwachung der Schallimmissionen einer Windkraftanlage einsetzen und so in den Genuß des pauschalen 3 dB(A) Abschlages vom Beurteilungspegel kommen, so muß man sicherstellen nicht die Windgeräusche zu messen, sondern die Schallimmissionen der Windkraftanlage. Somit müssen die Windgeräusche also für die Messung ausgeblendet wer den.

Nach dem Stand der Technik existieren hierzu zwei Möglichkeiten:
Die erste besteht darin, ähnlich wie es bei Rundfunk- und Fernsehübertragungen im Au ßenbereich üblich ist, einen sogenannten Windball aus feinporigem Schaumstoff über das Mikrofon zu stülpen, um so das Geräusch des auf das Mikro auftreffenden Windes zu dämpfen. Diese Methode ist bis zu einer gewissen Windgeschwindigkeit (etwa 3 Meter pro Sekunde) auch wirksam, versagt jedoch leider bei höheren Geschwindigkeiten, wo die Stör geräusche dann besonders unangenehm werden.

Alternativ oder auch zusätzlich kann der Wind mittels eines Geräuschpausenverfahrens weggeblendet werden, bei dem das akustische Signal vom Mikrofon immer nur dann für die Messung berücksichtigt wird, wenn die gleichfalls gemessene Windgeschwindigkeit un terhalb eines bestimmten Wertes liegt. Dieses Verfahren ist jedoch nur für böigen Wind geeignet, der die Höchstmeßgeschwindigkeit, bei der die Vorrichtung zur Messung noch brauchbare Meßergebnisse liefert zumindest von Zeit zu Zeit unterschreitet. Bei konstan tem Wind höherer Geschwindigkeit, also schon ab 3 Meter pro Sekunde, wo der Windball schon nichts mehr ausrichtet, versagt auch dieses Verfahren.

Da sich nun für die Überwachung einer Windkraftanlage, die ja gerade viel und möglichst konstanten Wind ab einer gewissen Geschwindigkeit zu ihrem wirtschaftlichen Betrieb voraussetzt die voranstehenden Meßverfahren als ungeeignet erwiesen haben, bedarf es hier einer neuen Lösung, nämlich einer Meßvorrichtung, die auch noch bei höheren konstanten Windgeschwindigkeiten in der Lage ist, den von der Windkraftanlage ausgehenden Schallpegel unter Ausblendung der Windauftreffgeräusche zu messen.

Dies wird erreicht durch eine Vorrichtung zur Messung des Schallpegels von Windkraftan lagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen aufweist, welche ein der Umgebung von Windkraftanlagen entstam mendes akustisches Signal auswertet und so klassifiziert, daß die Geräuscherkennungsvor richtung über die Art des der Umgebung von Windkraftanlagen entstammenden akusti schen Signals zumindest insoweit Aufschluß gibt, als daß das akustische Signal zumindest nach den Kategorien Windkraftanlagen-Schall einerseits und Kein-Windkraftanlagen-Schall andererseits klassifiziert wird, wobei das akustische Signal nur insoweit zur Messung des Schallpegels berücksichtigt wird, als es von der Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen als Windkraftanlagen-Schall klassifiziert wird.

Bevorzugterweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Messung des Schallpegels von Windkraftanlagen dabei dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vorrichtung zur Geräu scherkennung in akustischen Signalen nach der hier vorliegenden Erfindung aufweist, wel che ein der Umgebung von Windkraftanlagen entstammendes akustisches Signal auswertet und deren Ausgangsneuronen zumindest ein Klassifikations-Signal erzeugen, welches oder welche über die Art des der Umgebung von Windkraftanlagen entstammenden akustischen Signals zumindest insoweit Aufschluß gibt oder geben, als daß das akustische Signal zumin dest nach den Kategorien Windkraftanlagen-Schall einerseits und Kein-Windkraftanlagen- Schall andererseits klassifiziert wird, wobei das akustische Signal nur insoweit zur Messung des Schallpegels berücksichtigt wird, als es von der Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen als Windkraftanlagen-Schall klassifiziert wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung klassifi ziert dabei die Vorrichtung zur Messung des Schallpegels von Windkraftanlagen die vom Wind herrührenden Geräusche auch ihrer näheren Art nach als Wind-Schall-Tieffrequent und Wind-Schall-Hochfrequent.

Bei Einsatz einer Vorerkennungseinrichtung in der erfindungsgemäßen Geräuscherken nungseinrichtung kann diese das in der Umgebung der Windkraftanlage aufgenommene akustische Signal auch vorzugsweise bereits nach den Kategorien Ton, vorzugsweise Wind- Ton, Pfeifton, vorzugsweise Wind-Pfeifton, und Kein-Ton klassifizieren.

Ebenso ist es natürlich möglich zur Entscheidung, ob das akustische Signal zur Messung berücksichtigt werden soll, das Geräuschklassensignal einer womöglich verwendeten Um klassifzierungsvorrichtung zu benutzen.

Das tatsächlich dann gemessene und berücksichtigte Signal wird vorzugsweise mittels einer Mittelungsvorrichtung gemittelt, vorzugsweise langfristig gemittelt, wobei diese Mittelung besonders bevorzugterweise gleitend erfolgt.

Der so gebildete Mittelwert kann dann von einer Überwachungseinrichtung auf die Über schreitung eines Grenzwertes hin überwacht werden.

Mit der vorstehend beschriebenen Vorrichtung zur Messung des Schallpegels von Wind kraftanlagen kann damit eine TA Lärm konforme Überwachungsmessung erfolgen, die nicht von Windstörgeräuschen beeinträchtigt wird.

Dies hilft, ohne den Willfährnissen einer im Einzelfall womöglich unzutreffenden Progno serechnung ausgeliefert zu sein eine Windkraftanlage wirtschaftlich betreiben zu können.

Vorteilhafterweise kann der Beurteilungspegel für eine solche Anlage zudem um einen pau schalen Abschlag von 3 dB(A) vermindert werden, was ihre Stillstandzeiten weiter vermin dern hilft und so gleichfalls zu ihrer Wirtschaftlichkeit beiträgt.

Weiterhin ermöglicht die vorliegende Erfindung durch die Bereitstellung ihrer Vorrichtun gen aber auch noch weitere erfindungsgemäße Verfahren, die dem besseren Betrieb von Windkraftanalgen dienen. So ist es beispielsweise wünschenswert den Schallpegel am Ort der Belästigung, üblicherweise also an bebauten Orten zu erfassen, um so eine exakte Aus sage über die dort tatsächlich auftretende Belästigung machen zu können.

Dies könnte man dadurch erreichen, daß man an all diesen Orten Meßeinrichtungen nach der vorliegenden Erfindung aufstellt und hiermit den dort auftretenden Pegel mißt. Dies scheitert jedoch i. d. R. an den hierdurch verursachten hohen Kosten für die Vielzahl der dann notwendigen Meßstationen.

Unter Berücksichtigung des Standes der Technik, etwa der VDI 2714 (Schallausbreitung im Freien) und auch der DE 197 40 783 A1, EP 0 831 310 A2 (jeweils Verfahren und Vorrich tungen zur Bestimmung meteorologischer Zusatzdämpfungen der Schallausbreitung) ist es jedoch möglich unter Verwendung der hier vorgestellten erfindungsgemäßen Meßeinrich tungen an nur einem Ort in der Umgebung zu messen und dennoch für alle anderen Orte den Schallpegel exakt zu bestimmen.

Dies geschieht erfindungsgemäß durch Verfahren zur Bestimmung des von Schallquellen einer Windkraftanlage ausgehenden Schallpegels an einem frei wählbaren ersten Ort (Be stimmungsort) mittels Messung des Schallpegels an einem zweiten Ort (Meßort) mit einer Vorrichtung zur Messung des Schallpegels von Windkraftanlagen nach der vorliegenden Erfindung, wobei der Abstand zwischen der jeweiligen Schallquelle und dem Meßort, der Abstand zwischen der jeweiligen Schallquelle und dem Bestimmungsort, die Höhe der je weiligen Schallquelle, die Höhe des Meßorts, die Höhe des Bestimmungsortes, die Windge schwindigkeit, die Windrichtung, die Luftfeuchte, die Temperatur, der Winkel zwischen der Windrichtung und der direkten Verbindungsstrecke von der jeweiligen Schallquelle zum Meßort, der Winkel zwischen der Windrichtung und der direkten Verbindungsstrecke von der jeweiligen Schallquelle zum Bestimmungsort, der Stabilitätsfaktor und der meteo rologische Temperaturgradient bestimmt werden und hieraus dann der Schallpegel am Be stimmungsort bestimmt wird.

Hinsichtlich dieses Verfahrens bedürfen die neben den allgemein bekannten Größen auftre tenden Werte Stabilitätsfaktor und der meteorologische Temperaturgradient (auch Tempe raturfaktor genannt) der Erläuterung:
Der Stabilitätsfaktor auch mit dem Buchstaben m bezeichnet, ist eine Konstante, die von der atmosphärischen Stabilität abhängt. Nach TA Luft nimmt sie die folgenden Werte an:

Tabelle 1 Stabilitätsklassen nach TA Luft und der Stabilitätsfaktor m

Die Häufigkeit, in der die Windrichtung und Windgeschwindigkeit in den 6 Stabilitätsklas sen auftreten, stehen für ein Raster von 30 × 30 km für Deutschland beim Deutschen Wet terdienst abrufbar zur Verfügung. Ähnliche Modelle stehen in ganz Europa, so in Frank reich mit den Pasquill-Klassen oder in Großbrittanien mit den sogenannten Turner Klassen zur Verfügung. Das hier vorliegende erfindungsgemäße Verfahren ist somit in seiner An wendung nicht auf Deutschland beschränkt, sondern kann überall dort, wo ein System ähn lich der TA Luft erstellt ist verwendet werden. Dies ist für Europa zur Zeit bereits gegeben. Die Stabilitätsklassen I und II beschreiben stabile Wetterlagen mit Bodeninversionen, die Klassen IV und V labile Wetterlagen mit erwärmten Boden, d. h. bei Sonneneinstrahlung. Die Klassen III.1 und III.2 beschreiben den Übergang zwischen stabilen und labilen Wetter lagen.

Nach einer Veröffentlichung von G. Manier, "Ausbreitungsklassen und Temperaturgradien ten", Meteorologische Rundschau 28, 6-11 (März 75) zur TA Luft kann zusätzlich anhand der Stabilitätsklasse der Temperaturgradient (bezeichnet mit dtm) angegeben werden, der in der Regel als Temperaturänderung zwischen 0 und 100 m angegeben wird und der der fol genden Tabelle entnommen werden kann:

Tabelle 2 Stabilitätsklassen nach TA Luft und der Temperaturgradient dtm

Betreffend der weiteren Einzelheiten, die eine Bestimmung des Schallpegels in einer be stimmten Entfernung von einer Schallquelle insbesondere unter Berücksichtigung der me teorologischen Gegebenheiten ermöglichen sei der Fachmann zum einen auf die VDI 2714 und zum anderen auf die DE 197 40 783 A1 und die EP 0 831 310 A2 (jeweils Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung meteorologischer Zusatzdämpfungen der Schallaus breitung) verwiesen.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Messung des Schallpegels von Windkraftanla gen ermöglichen es zunächst den Schallpegel der jeweils betrachteten Schallquelle ohne Stör- und Hintergrundgeräusche am Meßort zu bestimmen. Unter Berücksichtigung der zuvor bestimmten geometrischen und meteorologischen Gegebenheiten kann dann bei spielsweise mittels der zuvor erwähnten Verfahren nach VDI 2714 und/oder DE 197 40 783 A1 bzw. EP 0 831 310 A2 auf den von der Schallquelle ausgehenden Schallpegel geschlossen werden. Damit ist es sodann möglich (wiederum beispielsweise mit tels der zuvor erwähnten Verfahren nach VDI 2714 und/oder DE 197 40 783 A1 bzw. EP 0 831 310 A2) den Schallpegel am Bestimmungsort zu bestimmen, ohne daß es dort ei ner eigenen Messung bedarf.

Auch ermöglicht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Prognose des von einer Windkraftanlage herrührenden gemittelten, vorzugsweise langfristig gemittelten Schallpe gels an einem frei wählbaren Prognose-Ort während eines Prognosezeitraumes, wobei dies auf der Grundlage einer Messung des Schallpegels an einem zweiten Ort (Meßort) mit einer Vorrichtung zur Messung des Schallpegels von Windkraftanlagen nach der vorliegenden Erfindung und einem Prognosemodell mit Annahmen über die Entwicklung von Windge schwindigkeit, Windrichtung, Luftfeuchte, Temperatur, Stabilitätsfaktor und meteorologi schen Temperaturgradienten während des Prognosezeitraumes geschieht, indem über den Prognosezeitraum hinweg der zeitliche Verlauf des am Prognose-Ort zu erwartenden ge mittelten, vorzugsweise langfristig gemittelten Schallpegels nach dem vorstehend beschrie benen Verfahren ermittelt wird, wobei die dortigen zu bestimmenden Größen für Windge schwindigkeit, Windrichtung, Luftfeuchte, Temperatur, Stabilitätsfaktor und meteorologi schen Temperaturgradienten nicht bestimmt, sondern stattdessen dem Prognosemodell für den Prognosezeitraum entnommen werden.

Ein solches Prognoseverfahren wiederum ermöglicht ein Verfahren zur Optimierung des Betriebes einer Windkraftanlage, wobei für einen oder mehrere frei wählbare Orte (Pro gnose-Orte) eine oder mehrere Annahmen über Betriebszeiträume der einzelnen Schallquel len der Windkraftanlage (Windräder) während des Prognosezeitraumes gemacht werden und basierend hierauf die jeweils zu erwartende gemittelte, vorzugsweise langfristig gemit telte Entwicklung des Schallpegels an den Prognose-Orten nach dem vorstehend beschrie benen Verfahren prognostiziert werden, und dann schließlich die Betriebszeiträume der einzelnen Schallquellen der Windkraftanlage (Windräder) für den tatsächlichen Betrieb während des Prognosezeitraumes festgelegt werden, welche bei größtmöglicher Energie produktion durch die Windkraftanlage noch unterhalb eines nicht zu überschreitenden Grenzwertes für den gemittelten, vorzugsweise langfristig gemittelten Schallpegels an den jeweiligen Prognose-Orten liegen.

Hierdurch kann der Betrieb einer Windkraftanlage unter wirtschaftlichen Gesichtpunkten weiter optimiert werden, indem die Stillstandzeiten der Anlage oder einzelner Windräder dieser auf ein Minimum optimiert werden, ohne dabei die schutzwürdigen Interessen der Anwohner solcher Anlagen zu tangieren.

Auch ermöglicht die vorliegende Erfindung die Lärmüberwachung bestimmter Gebiete, in denen Geräuschquellen befindlich sind (z. B. Gewerbelärmgebiete) derart, daß der Lärm im in Frage kommenden Immissionsbereich (z. B. im Bereich angrenzender Wohnbebauung) identifiziert wird und die so gemessenen Geräusche anhand parallel hierzu erfolgender Emissionsmessungen in dem Gebiet, in dem der Lärm erzeugt wird, den entsprechenden Verursachern zugeordnet wird. Die Verfahren und Vorrichtungen nach der vorliegenden Erfindung erlauben dabei eine ausreichend sichere Trennung der zu identifizierenden Ge räusche von sonstigen Geräuschen, etwa denen des öffentlichen Straßenverkehrs.

Hierzu ist eine zentrale Auswerteeinheit vorgesehen, die, vorzugsweise online, mit den Emissions- und Immissions(außen)meßstellen verbunden ist.

Werden nun Geräusche identifiziert, deren Pegelhöhe aufgrund der jeweiligen vorherr schenden Ausbreitungsbedingungen erwarten läßt, daß es zu einer Überschreitung des Im missionsrichtwertes kommen kann - oder ist dieser gar bereits eingetreten -, werden auto matisch entsprechende Alarmmeldungen an den Lärmverursacher abgegeben, die vorzugs weise die folgenden definierten Hinweise oder Teile davon enthalten:

- Wahrscheinlichste Geräuschquelle
- Position der Quelle
- Pegelhöhe der Schallimmission
- Datum und Uhrzeit
- einen Alarmtext

Die zu alarmierenden Stellen werden dabei vorzugsweise von den jeweiligen Betreibern der Lärmquellen vorgegeben. Sie sollten dabei jederzeit erreichbar sein. Nach Eingang einer Meldung können dann Gegenmaßnahmen, etwa organisatorische oder technische Maß nahmen getroffen werden, um eine Lärmminderung zu erreichen.

Vorzugsweise erscheinen die Alarmmeldungen in einer Zentrale, etwa bei einem Schichtlei ter. Sie können aber auch per Telefax oder e-mail abgesetzt werden oder auch unmittelbar zur Einwirkung auf Steuerungen oder Regelungen, wie etwa zur Schaltung von Licht- oder Signalzeichen verwendet werden, die eine Lärmminderung ermöglichen.

Eine solche Lärmüberwachung (oder lärmmindernde Beeinflussung) eignet sich vorzugs weise zur Überwachung größerer Gewerbegebiete mit einer Vielzahl von gewerblichen Geräuschquellen (Lärmquellen), wobei hier die Überwachung von Hafenanlagen mit den Umschlaganlagen als Lärmquellen ein besonders bevorzugtes Einsatzgebiet ist.

Im folgenden werden nicht einschränkend zu verstehende Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung besprochen. In dieser zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Geräuscherkennung im Blockschaltbild,

Fig. 2 eine Vorerkennungseinrichtung als Fuzzy-Logic ausgeführt gleichfalls im Block schaltbild,

Fig. 3 eine schematische Übersichtsdarstellung einer Windkraftanlage mit umgebender Wohnbebauung, und

Fig. 4 den Aufbau eines erfindungsgemäßen Lärmüberwachungssystems in schematischer Übersicht.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Geräuscherkennung 1 im Blockschalt bild. In dieser Darstellung sind verschiedene Geräuschquellen, so ein Auto 2, eine Lokomo tive 3 und ein zwitschernder Vogel 4 zu sehen.

Das von all diesen Geräuschqellen mittels eines Mikrofons 5 aufgenommene akustische Signal wird dabei in der Vorrichtung 1 zunächst einem sogenannten A-Filter 6 zugeleitet, der zum einen aus dem Frequenzspektrum des Signals nur den hörbaren Bereich von vor zugsweise 16 Hz-16 KHz passieren läßt und dabei das Signal einer sogenannten A- Bewertung unterzieht, die es entsprechend dem unterschiedlichen subjektiven menschli chen Wahrnehmungsvermögen für verschiedene Frequenzen bewertet. Das so bewertete Signal verläßt dann den A-Filter 6 wieder.

Vom A-Filter 6 wird das Signal nun einer Spektrumanalyseeinrichtung 7 zugeleitet, die das Signal mittels einer Fast Fourier Transformation in eine Anzahl n verschiedener Pegel (P) 8 für die n Frequenzbänder zerlegt.

Diese n verschiedenen Pegel (P) 8 werden nun zum einen einer Hintergrundgeräusch- Eliminationseinrichtung (HEL) 9 zugeführt und zum anderen einer Hintergrundgeräu schermittlungsvorrichtung (HEM) 10, die für die Pegel (P) 8 jeweils die Hintergrundge räuschpegel (H) 11 ermittelt, welche ebenfalls der Hintergrundgeräusch-Elimi nationseinrichtung (HEL) 9 zugeführt werden. Die Hintergrundgeräusch-Eliminati onseinrichtung (HEL) 9 zieht nun von den Pegeln (P) 8 die Hintergrundgeräuschpegel (H) 9 ab und gibt das Ergebnis als korrigierte Pegel (K) 12 wieder aus.

Die korrigierten Pegel (K) 12 werden der Renormierungseinrichtung (REN) 13 zugeführt, die sie renormiert und als renormierte Intensitäten (R) 14 wieder ausgibt.

Die renormierten Intensitäten (R) 14 werden wiederum einer Differenzierungseinrichtung (DIFF) 15 zugeführt, die sie nach der Zeit ableitet und dann von dem Ergebnis jeweils den Absolutbetrag bildet. Das hieraus erhaltene Ergebnis differenzierter renormierter Intensitä ten (dR) wird sodann wieder ausgegeben und bildet zusammen mit den renormierten Inten sitäten (R) den Signalvektor 16.

Der Signalvektor 16 dient sodann sowohl der Vorerkennungeinrichtung (VOR) 17, wie auch dem neuronalen Netz (NNN) zur Signalklassifikation 18 als Eingangsgröße.

Die Vorerkennungeinrichtung (VOR) 17 ermittelt nun hieraus ob es sich um einen Pfeif ton, einen Ton oder keinen Ton handelt und gibt entsprechend die Vorerkennungsignale Ton 19, Pfeifton 20 oder Kein-Ton 21 aus.

Das neuronale Netz (NNN) zur Signalklassifikation 18 klassifiziert das akustische Signal mit Hilfe des Signalvektors 16 und erzeugt verschiedene Klassifikationssignale 22, die das akustische Signal entsprechend seinem Frequenzspektrum und/oder dessen zeitlicher Än derung klassifizieren.

Die Klassifikationssignale 22 werden einer Umklassifizierungsvorrichtung (UMK) 23 zuge führt, die sie zu drei Gruppen von Geräuschklassen zusammenfaßt und entsprechend der Zugehörigkeit eines Klassifikationssignals zu diesen Gruppen, eines von drei Geräuschklas sensignalen 24 erzeugt.

Die Geräuschklassensignale 24, werden ebenso wie die Vorerkennungssignale 19, 20 einer Markierungsvorrichtung (MAR) 25 zugeführt, die damit den vom A-Filter 6 empfangenen Pegel entsprechend diesen Signalen 19, 20, 24 markiert. Diese Markierung kann dann z. B. als jeweils unterschiedliche farbige Darstellung des A-bewerteten Pegels, der den A-Filter 6 verlassen hat dargestellt werden.

Vor der Markierungsvorrichtung (MAR) 25 ist noch eine Impulserkennungsvorrichtung (IDET) 26 angeordnet, die gleichfalls den vom A-Filter 6 ausgegebenen Pegel empfängt und auf das Vorliegen eines Impulses hin testet. Liegt ein solcher Impuls an, so gibt sie für diese Zeit ein Impulserkennungssignal 27 aus, das ebenfalls der Markierungsvorrichtung (MAR) 25 zugeführt wird. Die Markierungsvorrichtung (MAR) 25 markiert damit den vom A-Filter 6 empfangenen Pegel vorrangig vor den durch die Geräuschklassensignale 24 oder Vorerkennungssignale 19, 20 hervorgerufenen Markierungen.

Das markierte Pegelsignal 28 wird schließlich von der Markierungsvorrichtung (MAR) 25 ausgegeben und kann dann beispielsweise auf einer Anzeige 29 entsprechend der Amplitude seines jeweiligen Pegels und seiner Markierung dargestellt werden.

Fig. 2 zeigt eine Vorerkennungseinrichtung 17 als Fuzzy-Logic ausgeführt gleichfalls im Blockschaltbild. Der sich aus Amplituden 31 und aus Absolutbeträgen nach der Zeit abge leiteter Amplituden 32 zusammensetzende Signalvektor 16 wird in seinem Amplitudenteil 31 durch eine erste Maximum-Ermittlungsvorrichtung 34 analysiert, wobei diese Ermitt lunsgvorrichtung 34 sowohl die maximale Amplitude als auch die zweitgrößte Amplitude der n Amplituden (A₁. . .A_n) 31 jeweils als Ausgabesignal erzeugt. Eine zweite Maximum- Ermittlungsvorrichtung 33 analysiert die Absolutbeträge der nach der Zeit abgeleiteten n Amplituden (dA₁. . .dA_n) 32 und gibt deren Maximum aus.

Die so ermittelten Maxima werden nun der Vorerkennungseinrichtung 17, die vorliegend als Fuzzy-Logic ausgestaltet ist zugeführt, wobei die maximale Amplitude aus der Vielzahl von Amplituden 32 einer ersten Fuzzifizierungseinrichtung (Fuzzy Max_A1) 30 als einem Empfangsmittel der Vorrichtung 17 zugeführt wird. Die zweitgrößte Amplitude aus der Vielzahl von Amplituden 31 wird einer zweiten Fuzzifizierungseinrichtung (Fuzzy Ma x_A2) 35 als Empfangsmittel zugeführt. Schließlich wird der Absolutbetrag der maximalen nach der Zeit abgeleiteten Amplitude aus der Vielzahl von nach der Zeit abgeleiteten n Amplituden (dA₁. . .dA_n) 32 einer dritten Fuzzifizierungseinrichtung (Fuzzy Max_dA) 36 als Empfangsmittel zugeleitet.

Die Fuzzyfizierungseinrichtungen bilden die empfangenen Amplituden bzw. den empfan genen Absolutbetrag einer nach der Zeit abgeleiteten Amplitude mittels Zugehörigkeits funktionen entsprechend dem Grad ihrer Zugehörigkeit zu einer bestimmten Fuzzy-Menge auf linguistische Variable 37 ab. Dabei ist die Wahl des Verlaufes der entsprechenden Zuge hörigkeitsfunktionen entsprechend der jeweiligen Aufgabe experimentell zu ermitteln.

Diese linguistischen nun mit Zugehörigkeitsgradwerten besetzten Variablen 37 werden von der Fuzzy-Logic mit ihrer Inferenzmaschine entsprechend den in einer Regelbasis 38 hin terlegten Regeln verarbeitet (inferiert). Als Ergebnis dieses Inferierens werden sodann Er gebnisse erhalten, die in einem Defuzzyfizietungsmodul 38a defuzzyfiziert werden und dieses dann als Vorerkennungssignale 19, 20, 21 verlassen, die die Vorerkennungseinrich tung schließlich ausgibt.

Fig. 3 zeigt eine schematische Übersichtsdarstellung einer Windkraftanlage mit umgebender Wohnbebauung 39. Die Windkraftanlage besteht aus Windrädern 40, die die Schallquellen der Windkraftanlage darstellen, sowie aus einer Meßstation an einem Meßort 41, hier mit tels eines Mikrofons dargestellt, mit dem am Meßort 41 gemessen wird. Das Meßsignal wird einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung des Schallpegels von Windkraftan lagen 42 zugeführt, die es nun ermöglicht zunächst den Schallpegel der jeweils betrachteten Schallquelle 40 ohne Stör- und Hintergrundgeräusche am Meßort 41 zu bestimmen. Unter Berücksichtigung der zuvor bestimmten geometrischen und meteorologischen Gegebenhei ten kann dann beispielsweise mittels der Verfahren nach VDI 2714 und/oder DE 197 40 783 A1 bzw. EP 0 831 310 A2 auf den von den Schallquellen 40 jeweils ausge henden Schallpegel geschlossen werden. Damit ist es sodann möglich (wiederum beispiels weise mittels der zuvor erwähnten Verfahren nach VDI 2714 und/oder DE 197 40 783 A1 bzw. EP 0 831 310 A2) denn Schallpegel an den Wohnbebauungsorten als Bestimmungsor ten 39 zu bestimmen, ohne daß es dort einer eigenen Messung bedarf.

Fig. 4 zeigt den Aufbau eines erfindungsgemäßen Lärmüberwachungssystems, wie es sich etwa zur Überwachung von Hafenanlagen eignet, in schematischer Übersicht. Es basiert dabei auf einer Vernetzung von sogenannten Emmissions- und Immissionsmeßeinheiten.

Claims

1. Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen (1) mit zumindest einem neuronalen Netzwerk (18) mit

Eingangsneuronen, Ausgangsneuronen und mit Gewichten versehenen Verbin dungen zwischen den Neuronen,
wobei die Eingangsneuronen jeweils zum Empfang der Amplitude (31) eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Si gnals vorgesehen sind, und
die Ausgangsneuronen zumindest ein Klassifikations-Signal (22) erzeugen, wel ches das akustische Signal entsprechend seinem Frequenzspektrum klassifiziert,

wobei das Klassifikationssignal oder die Klassifikationssignale Aufschluß über die Art des akustischen Signals gibt oder geben.

2. Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das neuronale Netzwerk (18) auch Eingangsneuronen aufweist, die jeweils zum Empfang der nach der Zeit abgeleiteten Amplitude (32) eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals oder dessen jeweili gen Absolutbetrages vorgesehen sind.

3. Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin eine Vorerkennungseinrichtung (17) aufweist,
die wiederum Mittel vorsieht, die jeweils zum Empfang der Amplitude (31) eines be stimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals dienen,
sowie Mittel, die jeweils zum Empfang der nach der Zeit abgeleiteten Amplitude (32) ei nes bestimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals oder deren Absolutbetrages dienen,
wobei die Vorerkennungseinrichtung zumindest ein Vorerkennungssignal (19, 20, 21) er zeugt, welches das akustische Signal nach den Kategorien Ton (19), Pfeifton (20) und Kein-Ton (21) klassifiziert, und so weiteren Aufschluß über die Art des akustischen Si gnals gibt,
und das neuronale Netz von zumindest einem der Vorerkennungssignale aktiviert wird, wenn das akustische Signal von der Vorerkennungseinrichtung als ein solches der Katego rie Kein-Ton (21) klassifiziert wurde.

4. Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von der Vorerkennungseinrichtung immer dann ein Vorerkennungs signal erzeugt wird, welches das akustische Signal nach der Kategorie Ton (19) klassifi ziert, wenn mindestens eine Amplitude eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Fre quenzspektrum des akustischen Signals oberhalb eines vorgewählten Tonschwellwertes liegt.

5. Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß von der Vorerkennungseinrichtung immer dann ein Vorer kennungssignal erzeugt wird, welches das akustische Signal nach der Kategorie Pfeifton (20) klassifiziert, wenn mindestens eine nach der Zeit abgeleitete Amplitude eines be stimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals oder deren Absolutbetrag oberhalb eines vorgewählten Pfeiftonschwellwertes liegt.

6. Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von der Vorerkennungseinrichtung immer dann ein Vorerkennungs signal erzeugt wird, welches das akustische Signal nach der Kategorie Ton (19) klassifi ziert, wenn mindestens eine Amplitude eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Fre quenzspektrum des akustischen Signals oberhalb eines vorgewählten Tonschwellwertes liegt
und immer dann ein Vorerkennungssignal erzeugt wird, welches das akustische Signal nach der Kategorie Pfeifton (20) klassifiziert, wenn mindestens eine nach der Zeit abgelei tete Amplitude eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akusti schen Signals oder deren Absolutbetrag oberhalb als eines vorgewählten Pfeiftonschwell wertes liegt
und immer dann ein Vorerkennungssignal erzeugt wird, welches das akustische Signal nach der Kategorie Kein-Ton (21) klassifiziert, wenn das akustische Signal weder nach der Kategorie Ton noch nach der Kategorie Pfeifton klassifiziert wird.

7. Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorerkennungsvorrichtung (17) eine Fuzzy-Logic vorgesehen ist, die
wiederum Mittel (30, 35) vorsieht, die jeweils zum Empfang der Amplitude eines be stimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals dienen,
sowie Mittel (36), die jeweils zum Empfang der nach der Zeit abgeleiteten Amplitude ei nes bestimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals oder deren Absolutbetrages dienen,
wobei die so empfangenen Amplituden (31) oder abgeleiteten Amplituden bzw. deren Absolutbeträge (32) jeweils fuzzyfiziert, d. h. entsprechend einer Zugehörigkeitsfunktion auf linguistische Variable (37) abgebildet werden, und
die Fuzzy-Logic mittels einer Inferenzmaschine die so fuzzyfizierten Amplituden (31) und/oder nach der Zeit abgeleiteten Amplituden (32) oder deren Absolutbetrag mittels in einer Wissensbasis hinterlegter Regeln (38) zu zumindest einem Vorerkennungssignal (19, 20, 21) inferiert, welches oder welche das akustische Signal nach den Kategorien Ton, Pfeifton und Kein-Ton klassifiziert oder klassifizieren, und so Aufschluß über die Art des akustischen Signals gibt oder geben.

8. Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorerkennungsvorrichtung (17) eine Fuzzy-Logic vorgesehen ist, die
wiederum Mittel (30, 35) vorsieht, die zum Empfang der maximalen Amplitude aus einer Vielzahl von, zu bestimmten Frequenzbändern gehörigen Amplituden aus dem Fre quenzspektrum des akustischen Signals dienen, und
weiterhin zum Empfang der zweitgrößten Amplitude aus einer Vielzahl von, zu be stimmten Frequenzbändern gehörigen, Amplituden aus dem Frequenzspektrum des aku stischen Signals dienen,
sowie Mittel (36), die zum Empfang der maximalen nach der Zeit abgeleiteten Amplitude oder deren Absolutbetrags aus einer Vielzahl von, zu bestimmten Frequenzbändern gehö rigen abgeleiten Amplituden oder deren Absolutbeträge aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals dienen,
wobei die so empfangenen Amplituden (31) oder abgeleiteten Amplituden (32) bzw. de ren Absolutbeträge jeweils fuzzyfiziert, d. h. entsprechend einer Zugehörigkeitsfunktion auf linguistische Variable (37) abgebildet werden, und
die Fuzzy-Logic mittels einer Inferenzmaschine die so fuzzyfizierten Amplituden und/oder nach der Zeit abgeleiteten Amplituden (32) oder deren Absolutbetrag mittels in einer Wissensbasis hinterlegter Regeln (38) zu zumindest einem Vorerkennungssignal (19, 20, 21) inferiert, welches oder welche das akustische Signal nach den Kategorien Ton, Pfeifton und Kein-Ton klassifiziert oder klassifizieren, und so Aufschluß über die Art des akustischen Signals gibt oder geben.

9. Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach einem der Ansprü che 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin eine Differenzierungseinrich tung (15) aufweist,
die wiederum Mittel vorsieht, die jeweils zum Empfang der Amplitude (31) eines be stimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals dienen,
sowie Mittel, die diese Amplitude oder Amplituden (31) nach der Zeit zumindest einfach ableitet oder ableiten und
weiterhin Ausgabemittel, die die so nach der Zeit abgeleitete Amplitude oder abgeleiteten Amplituden (32) eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des aku stischen Signals ausgeben.

10. Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzierungseinrichtung weiterhin Mittel aufweist, die aus der nach der Zeit abgeleiteten Amplitude oder den nach der Zeit abgeleiteten Amplituden den jeweiligen Absolutbetrag (ohne negatives Vorzeichen) ermitteln und diesen oder diese ausgibt.

11. Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzierungseinrichtung im Taktbetrieb arbeitet und die Amplitude oder Amplituden eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Fre quenzspektrum des akustischen Signals taktweise empfängt
und das die Mittel zur Ableitung der Amplitude oder Amplituden nach der Zeit einen Puffer aufweisen, der jeweils die Amplitude oder Amplituden des vorhergehenden Taktes enthält und hiermit die Ableitung nach der Zeit durch Subtraktion der aktuellen von der vorhergehenden Amplitude oder Amplituden taktweise gebildet wird.

12. Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach einem der Ansprü che 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin eine Renormierungseinrich tung (13) aufweist,
die Mittel vorsieht, die jeweils zum Empfang der Amplitude (31) eines bestimmten Fre quenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals dienen,
sowie Mittel, die diese Amplitude oder Amplituden (31) so renormieren, daß die Summe aller Amplituden (31) nach der Renormierung gleich 1 ist und die Amplituden (31) je paarweise vor der Renormierung im gleichen Verhältnis zueinander stehen wie nach der Renormierung und
weiterhin Ausgabemittel, die die so renormierte Amplitude oder renormierten Amplitu den eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Si gnals ausgeben.

13. Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach einem der Ansprü che 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin eine Hintergrundgeräusch- Eliminationseinrichtung (9) aufweist,
die wiederum Mittel vorsieht, die jeweils zum Empfang der Amplitude (31) eines be stimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals dienen,
sowie Mittel, die jeweils zum Empfang der Hintergrundgeräusch-Amplitude (11) eines be stimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des zum akustischen Signal gehö rigen jeweiligen Hintergrundgeräusches dienen,
und Mittel, die von der jeweiligen Amplitude (31) eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals die Hintergrundgeräusch-Amplitude (11) des entsprechenden Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des zum akustischen Si gnal gehörigen jeweiligen Hintergrundgeräusches zum Abzug bringen,
weiterhin Ausgabemittel, die die vom Hintergrundgeräusch solchermaßen befreite Am plitude oder befreiten Amplituden eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Frequenz spektrum des akustischen Signals ausgeben.

14. Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Hintergrundgeräusch-Eliminationseinrichtung im Taktbetrieb arbeitet und die jeweiligen einander entsprechenden Amplituden taktweise empfängt und taktweise voneinander abzieht.

15. Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung weiterhin eine Vorrichtung zur Hinter grundgeräuschermittlung (10) nach Anspruch 30 bis 33 aufweist.

16. Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach einem der Ansprü che 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin eine Spektrumanalyse- Einrichtung (7) aufweist, die
Mittel zum Empfang einer einzigen über die Zeit verlaufenden Amplitude eines akusti schen Signals vorsieht
und weitere Mittel, um diese einzige über die Zeit verlaufenden Amplitude eines akusti schen Signals in jeweils über die Zeit verlaufende Amplituden (31) bestimmter Frequenz bänder aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals zu zerlegen und auszugeben.

17. Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zu Zerlegung einer einzigen über die Zeit verlaufenden Amplitude in jeweils die über die Zeit verlaufende Amplituden (31) bestimmter Fre quenzbänder eine Fast-Fourier-Transformationsneinrichtung (FFT-Einrichtung) (7) ver wendet wird.

18. Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach einem der Ansprü che 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin einen Filter (6), vorzugsweise einen Bandpass-Filter (6) aufweist, der Mittel zum Empfang einer einzigen über die Zeit verlaufenden Amplitude eines akustischen Signals vorsieht und diese einzige über die Zeit verlaufende Amplitude nur insoweit wieder ausgibt, als daß sie dem akustischen Signal im wesentlichen nur innerhalb eines bestimmten Frequenzbandes entspricht.

19. Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (6) die Amplitude des empfangenen akustischen Signals im wesentlichen nur in einem Bereich von etwa 16 Hz bis 20 KHz wieder ausgibt.

20. Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (6) zusätzlich eine dezibel-Bewertung, vorzugs weise eine A-Bewertung (A-Filter) (6), der empfangenen Amplitude durchführt und die so gewichtete Amplitude wieder ausgibt.

21. Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach einem der Ansprü che 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin eine Umklassifizierungsvorrich tung (23) aufweist, welche Mittel zum Empfang der jeweiligen Klassifikationssignale (22) und/oder jeweiligen Vorerkennungssignale aufweist, wobei die Umklassifizierungsvor richtung (23) zumindest ein Geräuschklassensignal (24) hieraus erzeugt und ausgibt, wel ches das akustische Signal einer oder mehreren Geräuschkategorien zuordnet.

22. Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach Anspruch 21, insoweit dieser auf einen der Ansprüche 16 bis 20 rückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung weiterhin eine Markierungsvorrichtung (25) aufweist, die die einzige über die Zeit verlaufende, womöglich frequenz-gefilterte und/oder A-bewertete Amplitu de entsprechend dem zeitlich jeweils zugehörigen Geräuschklassensignal (24) und/oder Vorerkennungssignal (19, 20), vorzugsweise mittels einer dem jeweiligen Signal zugehöri gen Farbe in einer graphischen Darstellung des zeitlichen Verlaufes der Amplitude, mar kiert, sowie Mittel zur Ausgabe des so markierten Signals vorgesehen sind.

23. Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach einem der Ansprü che 16 bis 20 oder Anspruch 22 oder Anspruch 21 insoweit, als dieser auf einen der An sprüche 16 bis 20 rückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin eine Im pulserkennungsvorrichtung (26) aufweist, welche Mittel zum Empfang der einzigen über die Zeit verlaufenden, womöglich frequenz-gefilterten und/oder A-bewerteten Amplitude vorsieht und dieses Signal auf einen Impuls hin überwacht, wobei die Impulserkennungs vorrichtung zumindest ein Impulserkennungssignal (27) erzeugt, solange die einzige über die Zeit verlaufende und womöglich frequenz-gefilterte und/oder A-bewertete Amplitude einen Impuls aufweist.

24. Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulserkennungsvorrichtung (26) Mittel zur Impulserkennung aufweist, die die zeitliche Ableitung oder ihren Absolutbetrag der einzigen über die Zeit verlaufenden, womöglich frequenz-gefilterten und/oder A-bewerteten Amplitude auf die Überschreitung eines Grenzwertes hin überwachen und die im Falle einer solchen Über schreitung das Impulserkennungssignal (27) erzeugen, sowie Mittel zur Ausgabe dieses Si gnals vorgesehen sind.

25. Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach Anspruch 23 oder 24, insoweit diese auf den Anspruch 22 rückbezogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungsvorrichtung (25) die einzige über die Zeit verlaufende, womöglich frequenz gefilterte und/oder A-bewertete Amplitude entsprechend dem zeitlich jeweils zugehöri gen Impulserkennungssignal (27) mit Vorrang gegenüber dem jeweils zugehörigen Ge räuschklassensignal (24) und/oder Vorerkennungssignal (19, 20), vorzugsweise mittels ei ner dem Impulserkennungssignal zugehörigen Farbe in einer graphischen Darstellung des zeitlichen Verlaufes der Amplitude, markiert.

26. Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach einem der Ansprü che 23 bis 25 insoweit diese auf den Anspruch 22 rückbezogen sind, dadurch gekenn zeichnet, daß sie weiterhin eine Signalanalysevorrichtung aufweist, welche Mittel zum Empfang der markierten einzigen über die Zeit verlaufenden, womöglich frequenz gefilterten und/oder A-bewerteten Amplitude aufweist, wobei die Signalanalysevorrich tung die mit dem Geräuschklassenerkennungssignal oder Impulserkennungssignal mar kierte Amplitude (28) weiter auf zu erkennende Muster analysiert.

27. Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalanalysevorrichtung als Fuzzy-Logic realisiert ist.

28. Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalanalysevorrichtung als neuronales Netz realisiert ist.

29. Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalanalysevorrichtung als eine Kombination einer Fuzzy- Logic mit einem neuronalen Netz realisiert ist.

30. Vorrichtung zur Hintergrundgeräuschermittlung (10) in akustischen Signalen, die jeweils die Hintergrundgeräusch-Amplitude (11) eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Fre quenzspektrum des zum akustischen Signal gehörigen jeweiligen Hintergrundgeräusches ermittelt, wobei sie
Mittel aufweist, die jeweils zum Empfang der jeweils aktuell gemessenen Amplitude (31) eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals dienen, und
die Hintergrundgeräuschermittlung ausgehend von einer zu Betriebsbeginn hoch gewähl ten fiktiven Start-Hintergrundgeräusch-Amplitude derart geschieht, daß die jeweilige Hintergrundgeräusch-Amplitude (11) jeweils nach einer von Zeit zu Zeit erfolgenden Messung der aktuell herrschenden Amplitude (31) des zugehörigen Frequenzbandes im mer dann auf den letzten Meßwert korrigiert wird, wenn dieser Meßwert kleiner als der Wert der bis zu diesem Zeitpunkt solchermaßen ermittelten Hintergrundgeräusch- Amplitude (11) war, und
weiterhin Ausgabemittel vorgesehen sind, die die ermittelten Hintergrundgeräusch- Amplituden (11) eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des aku stischen Signals ausgeben.

31. Vorrichtung zur Hintergrundgeräuschermittlung (10) in akustischen Signalen, die jeweils die Hintergrundgeräusch-Amplitude (11) eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Fre quenzspektrum des zum akustischen Signal gehörigen jeweiligen Hintergrundgeräusches ermittelt, wobei sie
Mittel aufweist, die jeweils zum Empfang der jeweils aktuell gemessenen Amplitude (31) eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des akustischen Signals dienen, und
die Hintergrundgeräuschermittlung ausgehend von einer zu Betriebsbeginn hoch gewähl ten fiktiven Start-Hintergrundgeräusch-Amplitude derart geschieht, daß die jeweilige Hintergrundgeräusch-Amplitude (11) jeweils nach einer von Zeit zu Zeit erfolgenden Messung der aktuell herrschenden Amplitude (31) des zugehörigen Frequenzbandes im mer dann auf den letzten Meßwert korrigiert wird, wenn dieser Meßwert kleiner als der Wert der bis zu diesem Zeitpunkt ermittelten Hintergrundgeräusch-Amplitude (11) zu züglich eines bestimmten konstanten Aufschlages war, und
weiterhin Ausgabemittel vorgesehen sind, die ermittelten Hintergrundgeräusch- Amplituden (11) eines bestimmten Frequenzbandes aus dem Frequenzspektrum des aku stischen Signals ausgeben.

32. Vorrichtung zur Hintergrundgeräuschermittlung (10) in akustischen Signalen nach An spruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung vor jeder von Zeit zu Zeit erfolgenden Messung der aktuell herrschenden Amplitude (31) die jeweilige bis zu diesem Zeitpunkt ermittelte Hintergrundgeräusch-Amplitude (11) um einen bestimmten festen Zuschlag erhöht.

33. Vorrichtung zur Hintergrundgeräuschermittlung (10) in akustischen Signalen nach einem der Ansprüche 30 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Hintergrundgeräuschermitt lungsvorrichtung (10) im Taktbetrieb arbeitet und die jeweilige Hintergrundgeräusch- Amplitude (11) oder die jeweiligen Hintergrundgeräusch-Amplituden (11) taktweise aus gibt.

34. Vorrichtung zur Messung des Schallpegels von Windkraftanlagen (42), dadurch gekenn zeichnet, daß diese eine Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 29 aufweist, welche ein der Umgebung von Windkraftan lagen entstammendes akustisches Signal auswertet und deren Ausgangsneuronen zumin dest ein Klassifikations-Signal (22) erzeugen, welches oder welche über die Art des der Umgebung von Windkraftanlagen entstammenden akustischen Signals zumindest inso weit Aufschluß gibt oder geben, als daß das akustische Signal zumindest nach den Katego rien Windkraftanlagen-Schall einerseits und Kein-Windkraftanlagen-Schall andererseits klassifiziert wird, wobei das akustische Signal nur insoweit zur Messung des Schallpegels berücksichtigt wird, als es von der Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen als Windkraftanlagen-Schall klassifiziert wird.

35. Vorrichtung zur Messung des Schallpegels von Windkraftanlagen (42) nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsneuronen zumindest ein Klassifikations- Signal (22) erzeugen, welches oder welche über die Art des der Umgebung von Wind kraftanlagen entstammenden akustischen Signals zumindest insoweit Aufschluß gibt oder geben, als daß das akustische Signal zumindest nach den Kategorien Windkraftanlagen- Schall einerseits und Wind-Schall-Tieffrequent oder Wind-Schall-Hochfrequent anderer seits klassifiziert wird, wobei das akustische Signal nur insoweit zur Messung des Schallpegels berücksichtigt wird, als es von der Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen als Windkraftanlagen-Schall klassifiziert wird.

36. Vorrichtung zur Messung des Schallpegels von Windkraftanlagen (42) nach Anspruch 34, insoweit dieser auf Ansprüche rückbezogen ist, nach denen die Vorrichtung zur Messung des Geräuschpegels von Windkraftanlagen eine Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach Anspruch 3 oder einem hierauf rückbezogenen Anspruch auf weist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsneuronen zumindest ein Klassifikations- Signal (22) erzeugen, welches oder welche über die Art des der Umgebung von Wind kraftanlagen entstammenden akustischen Signals insoweit Aufschluß gibt oder geben, als daß das akustische Signal zumindest nach den Kategorien Windkraftanlagen-Schall einer seits und Kein-Windkraftanlagen-Schall andererseits klassifiziert wird und die Vorerken nungsvorrichtung zumindest ein Vorerkennungssignal (19, 20, 21) erzeugt, welches das akustische Signal nach den Kategorien Ton, vorzugsweise Wind-Ton, Pfeifton, vorzugs weise Wind-Pfeifton, und Kein-Ton klassifiziert, wobei das akustische Signal nur insoweit zur Messung des Schallpegels berücksichtigt wird, als es von der Vorrichtung zur Geräu scherkennung in akustischen Signalen als Windkraftanlagen-Schall klassifiziert wird.

37. Vorrichtung zur Messung des Schallpegels von Windkraftanlagen (42), dadurch gekenn zeichnet, daß diese eine Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen nach Anspruch 21 oder einem hierauf rückbezogenen Anspruch aufweist, wobei diese Vorrichtung ein der Umgebung von Windkraftanlagen entstammendes akustisches Signal auswertet und die Umklassifizierungsvorrichtung zumindest ein Geräuschklassensi gnal (24) hieraus erzeugt, welches oder welche das akustische Signal zumindest als Wind kraftanlagen-Schall oder Kein-Windkraftanlagen-Schall klassifiziert oder klassifizieren, wobei das akustische Signal nur insoweit zur Messung des Schallpegels berücksichtigt wird, als es von der Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen als Windkraftanlagen-Schall klassifiziert wird.

38. Vorrichtung zur Messung des Schallpegels von Windkraftanlagen (42) nach einem der Ansprüche 34 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mittelungsvorrichtung zur Mitte lung, vorzugsweise langfristigen Mittelung des während des Betriebes der Windkraftanla ge gemessenen Geräuschpegels vorgesehen ist, wobei nur solche während des Betriebes der Windkraftanlage gemessenen Pegel von der Mittelungsvorrichtung zur Bildung des Mittels berücksichtigt werden, die von einem akustischen Signal herrühren, welches von der Vorrichtung zur Geräuscherkennung in akustischen Signalen als Windkraftanklagen- Schall klassifiziert wurde.

39. Vorrichtung zur Messung des Schallpegels von Windkraftanlagen (42) nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine Überwachungsvorrichtung vorgesehen ist, die die gleitende Mittelung des während des Betriebes der Windkraftanlage gemessenen Schallpegels auf die Überschreitung eines Grenzwertes hin überwacht.

40. Verfahren zur Bestimmung des von Schallquellen (40) einer Windkraftanlage ausgehen den Schallpegels an einem frei wählbaren ersten Ort (Bestimmungsort) (39) mittels Mes sung des Schallpegels an einem zweiten Ort (Meßort) (41) mit einer Vorrichtung (42) nach einem der Ansprüche 34 bis 39, wobei der Abstand zwischen der jeweiligen Schall quelle (40) und dem Meßort (41), der Abstand zwischen der jeweiligen Schallquelle (40) und dem Bestimmungsort (39), die Höhe der jeweiligen Schallquelle (40), die Höhe des Meßorts(41), die Höhe des Bestimmungsortes (39), die Windgeschwindigkeit, die Wind richtung, die Luftfeuchte, die Temperatur, der Winkel zwischen der Windrichtung und der direkten Verbindungsstrecke von der jeweiligen Schallquelle (40) zum Meßort (41), der Winkel zwischen der Windrichtung und der direkten Verbindungsstrecke von der jeweiligen Schallquelle (40) zum Bestimmungsort (39), der Stabilitätsfaktor und der me teorologische Temperaturgradient bestimmt werden und hieraus dann der Schallpegel am Bestimmungsort (39) bestimmt wird.

41. Verfahren zur Prognose des von einer Windkraftanlage herrührenden gemittelten, vor zugsweise langfristig gemittelten Schallpegels an einem frei wählbaren Prognose-Ort (39) während eines Prognosezeitraumes, wobei dies auf der Grundlage einer Messung des Schallpegels an einem zweiten Ort (Meßort) (41) mit einer Vorrichtung (42) nach einem der Ansprüche 34 bis 39 und einem Prognosemodell mit Annahmen über die Entwick lung von Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Luftfeuchte, Temperatur, Stabilitätsfaktor und meteorologischen Temperaturgradienten während des Prognosezeitraumes geschieht, indem über den Prognosezeitraum hinweg der zeitliche Verlauf des am Prognose-Ort (39) zu erwartenden gemittelten, vorzugsweise langfristig gemittelten Schallpegels nach dem Verfahren nach Anspruch 40 ermittelt wird, wobei die dortigen zu bestimmenden Grö ßen für Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Luftfeuchte, Temperatur, Stabilitätsfaktor und meteorologischen Temperaturgradienten nicht bestimmt, sondern stattdessen dem Prognosemodell für den Prognosezeitraum entnommen werden.

42. Verfahren zur Optimierung des Betriebes einer Windkraftanlage, wobei für einen oder mehrere frei wählbare Orte (Prognose-Orte) (39) eine oder mehrere Annahmen über Be triebszeiträume der einzelnen Schallquellen (40) der Windkraftanlage (Windräder) wäh rend des Prognosezeitraumes gemacht werden und basierend hierauf die jeweils zu erwar tende gemittelte, vorzugsweise langfristig gemittelte Entwicklung des Schallpegels an den Prognose-Orten (39) nach dem Verfahren nach Anspruch 41 prognostiziert werden, und dann schließlich die Betriebszeiträume der einzelnen Schallquellen (40) der Windkraftan lage (Windräder) für den tatsächlichen Betrieb während des Prognosezeitraumes festgelegt werden, welche bei größtmöglicher Energieproduktion durch die Windkraftanlage noch unterhalb eines nicht zu überschreitenden Grenzwertes für den gemittelten, vorzugsweise langfristig gemittelten Schallpegels an den jeweiligen Prognose-Orten (39) liegen.