Hallo, ich bin ganz neu hier im Froum und hoffe ihr könnt mir weiterhelfen. Mein Problem ist folgendes, ich soll ein Experiment erstellen in dem ich eine einzelne Schwingung bzw. modulierte Schwingungen im Frequenzbereich darstellen kann. Sprich es soll ein Experiment sein mit dem ich die Fourier-Analyse verdeutlichen kann. Jetzt habe ich gelesen das man zwar mit einem digitalen Oszi den Frequenzbereiche von Schwingungen plotten lassen kann. Nur leider wird dabei ja auch "nur" eine Fast-Fourier-Analyse durchgeführt. Also es wird nicht direkt das Frequenzspektrum dargestellt sondern aus den Schwingungen dieses errechnet. Jetzt meine eigentlich Frage stimmt das und gibt es vielleicht eine andere Möglichkeit das Frequenzspektrum direkt (mit Hardware) zu ermitteln? Was ich auch schon gelesen habe ist, das man wohl mit einem Schwingkreis an dem man die zu betrachtende Schwingung anschließt. Damit erzwingt man Schwingungen im Schwingkreis und kann somit durch die steigende Spannung und die Frequenz des Schwingkreises auf die Frequenz der zu untersuchenden Schwingung zurückschließen. Geht sowas eigentlich nur mit einfachen Schwingungen oder kann man das vielleicht auch mit komplexeren machen und wenn ja wie? Kann man vielleicht einen Schwingkreis aufbauen bei dem man über die Komponenten die Frequenz ändert kann um somit das gesamte Frequenzband abzufahren? Hm, ich hoffe mal ihr könnt mir hier vielleicht weiter helfen. Wäre mir wirklich eine große Hilfe. Danke schon mal.
> Geht sowas eigentlich nur mit einfachen Schwingungen oder kann man das > vielleicht auch mit komplexeren machen und wenn ja wie? Dir ist schon klar, wie "einfache" und "komplexere" Schwingungen zusammenhängen? (Stichwort: Fourierreihe) > Kann man vielleicht einen Schwingkreis aufbauen bei dem man über die > Komponenten die Frequenz ändert kann um somit das gesamte Frequenzband > abzufahren? Ja, das kann man. Guck dir mal die Formeln für einen Schwingkreis an, dann siehst du auch, wie das geht.
Andreas H. wrote: die geballte kraft der theorie schlägt zu ^^ > Jetzt meine eigentlich Frage stimmt das und gibt es vielleicht eine > andere Möglichkeit das Frequenzspektrum direkt (mit Hardware) zu > ermitteln? kannst ja einen spektrum-analyzer nehmen. > Was ich auch schon gelesen habe ist, das man wohl mit einem Schwingkreis > an dem man die zu betrachtende Schwingung anschließt. Damit erzwingt man > Schwingungen im Schwingkreis und kann somit durch die steigende Spannung > und die Frequenz des Schwingkreises auf die Frequenz der zu > untersuchenden Schwingung zurückschließen. ??? > Geht sowas eigentlich nur mit einfachen Schwingungen oder kann man das > vielleicht auch mit komplexeren machen und wenn ja wie? ??? > Kann man vielleicht einen Schwingkreis aufbauen bei dem man über die > Komponenten die Frequenz ändert kann um somit das gesamte Frequenzband > abzufahren? das gesamte frequenzband... schmunzel... breitband vco. oder halt ein freuqenz-generator. da gibts recht nette, die man per gbib oder ethernet, usb, rs232, usw. ansteuern kann > Hm, ich hoffe mal ihr könnt mir hier vielleicht weiter helfen. Wäre mir > wirklich eine große Hilfe. fließt die art der bewältigung nicht irgendwie in die benotung der gestellten aufgabe mit ein? nur so als hinweis: google kommt hier oft vorbei... ich vermute mal, du bist doktorand ohne blassen schimmer von der praxis und musst jetzt ein praktikum betreuen/einrichten - lieg ich damit weit daneben?
Hallo Andreas, (was waren denn das für pampige Antworten auf Deine Frage - kopfschüttel) Es gibt verschiedene Ansätze. Ich gehe mal davon aus, Du hast Schwingungen mit einer Frequenz im Audiobereich 100Hz bis etwa 10kHz. 1. Möglichkeit. Du baust sehr viele Filter, die nur eine gewisses Frequenzband durchlassen. Mißt danach die Effektivspannung. Zb ein Filter von 100Hz bis 200Hz, eins von 200Hz bis 300Hz .. usw. So wurden früher die Frequenzanzeigen von HiFi Anlagen realisiert. Oder auch die 3-Kanal Lichtorgel funktioniert so. Weil man hier für jedes Frequenzband ein spezielles Filter braucht, wird es bei einer hohen Auflösung sehr komplex. Deshalb: 2. Möglichkeit. Du baust nur noch EIN Filter. Ein Bandpass. Zb von 9.9kHz bis 10.1kHz. Weil Du aber nicht 10kHz, sondern zb 1kHz messen willst, musst Du noch die 9kHz "dazuaddieren". Das geht mit einem Mischer. Ein Mischer ist nichts anderes, als ein analoger Multiplizier. Gibt es fertig als IC. Hat 2 Eingänge. Am einen schließt Du dein zu messendes Signal (A) an. Die 1kHz. Am anderen ein variables Sinus Signal (B) von 0Hz bis 10kHz. Ein Mischer erzeugt 2 Ausgangsfrequenzen: (A) + (B) und (A) - (B) Wenn Du also 1kHz Schwingung hast mischst das mit 9KHz, bekommst Du ein 8 und ein 10kHz Signal. Und genau das 10kHz Signal kannst Du dann benutzen, um zu sehen, wie hoch der Frequenzanzeit bei 1kHz ist. Also: 0-10kHz Frequenzgenerator. Auf Eingang Mischer. 2. Eingang an Deine Schwingung. Den 0-10kHz Frequenzgenerator steuerst Du mit einem Sägezahnsignal an. Sägezahn auf X-Achse des Oszis. Ausgang des Mischers auf 10kHz Bandpass and auf Y-Achse des Oszis.
Danke euch allen. Habt mir erstmal ein paar Denkanstöße gegeben mit denen ich weiter arbeiten kann.
Gerd B. wrote: > Hallo Andreas, > > (was waren denn das für pampige Antworten auf Deine Frage - > kopfschüttel) > > Es gibt verschiedene Ansätze. Ich gehe mal davon aus, Du hast > Schwingungen mit einer Frequenz im Audiobereich 100Hz bis etwa 10kHz. > > 1. Möglichkeit. Du baust sehr viele Filter, die nur eine gewisses > Frequenzband durchlassen. Mißt danach die Effektivspannung. Zb ein > Filter von 100Hz bis 200Hz, eins von 200Hz bis 300Hz .. usw. So wurden > früher die Frequenzanzeigen von HiFi Anlagen realisiert. Oder auch die > 3-Kanal Lichtorgel funktioniert so. > > > Weil man hier für jedes Frequenzband ein spezielles Filter braucht, wird > es bei einer hohen Auflösung sehr komplex. Deshalb: > > 2. Möglichkeit. Du baust nur noch EIN Filter. Ein Bandpass. Zb von > 9.9kHz bis 10.1kHz. Weil Du aber nicht 10kHz, sondern zb 1kHz messen > willst, musst Du noch die 9kHz "dazuaddieren". Das geht mit einem > Mischer. Ein Mischer ist nichts anderes, als ein analoger Multiplizier. > Gibt es fertig als IC. Hat 2 Eingänge. Am einen schließt Du dein zu > messendes Signal (A) an. Die 1kHz. Am anderen ein variables Sinus Signal > (B) von 0Hz bis 10kHz. > > Ein Mischer erzeugt 2 Ausgangsfrequenzen: (A) + (B) und (A) - (B) > > Wenn Du also 1kHz Schwingung hast mischst das mit 9KHz, bekommst Du ein > 8 und ein 10kHz Signal. Und genau das 10kHz Signal kannst Du dann > benutzen, um zu sehen, wie hoch der Frequenzanzeit bei 1kHz ist. > > > Also: 0-10kHz Frequenzgenerator. Auf Eingang Mischer. 2. Eingang an > Deine Schwingung. Den 0-10kHz Frequenzgenerator steuerst Du mit einem > Sägezahnsignal an. Sägezahn auf X-Achse des Oszis. Ausgang des Mischers > auf 10kHz Bandpass and auf Y-Achse des Oszis. 3. Möglichkeit: Soundkarte am PC/Laptop und Spektrumanalysator-Freeware nutzen. 4. Möglichkeit kommerzieller Spektrumanalysator (so eine Idee hatte Michael ja auch bereis geäußert.) 5. Möglichkeit Suchtonverfahren (Wikipedia findet das unter "akustishces Spektrum") 6. und weitere: Nun ja, wenn der OP noch a bisserl mehr was zum gewünschten Frequenzereich, etc. schreibt können wir hier auch mehr Details organisieren ,-) hth, Andrew
Danke für das Angebot, aber mir ging es eher darum das ich nicht in ne falsche Richtung laufe die dann nicht funktioniert. Habt mir so schon sehr weiter geholfen.
Mal ne Anmerkung/Frage dazu: Eigentlich liefern die genannten Geräte wie Spektrumanalysator etc. doch keine Fouriertrafo, sondern nur eine gefensterte Trafo, bzw. sie falten (implizit) mit einem bestimmten Kern. Das kann man zB daran erkennen, daß die Ausgabe eines f-Analysators zeitabhängig ist, in einer Fourier-Trafo die Zeit aber nicht mehr auftaucht. Also die Frage: Was macht so ein Spektrumanalysator? Im Endeffekt ist's doch ne bestimmte Wavelet-Trafo wie Gabor-Trafo oder so. Nur auf diese Art kann überhaupt Zeitabhängigkeit in die Transformation kommen. Wenn die Fourier-Transformation etwa durch Fenstern über ein Intervall berechnet wird, d.h. man faltet nicht mit sin sondern nur mit sin-Paketen, verliert die Transformation viele schöne mathematische Eigenschaften, wird dadurch aber erst praxistauglich bzw. überhaupt implementierbar (man kann nicht in die Zukunft schauen, für ne echte Fourier-Trafo muss man aber die Funktion über die komplette Zeitachse kennen).
..und interessant wäre natürlich auch, wie der Faltungskern denn genau aussieht :-)
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