Forum: Offtopic Position von Infraschallquelle "invers-triangulieren"?


von Simon S. (-schumi-)


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Hallo,

soeben habe ich den Artikel hier gelesen:

http://www.wasserburger-stimme.de/altlandkreis/raetsel-um-seltsames-brummen-in-der-nacht/2015/07/30/

Es geht darum, dass einige Leute messbaren Infraschall (<20Hz) 
wahrnehmen, aber niemand weis woher er kommt.

Wäre es nicht möglich, mit drei Infraschallmikrofonen die in einem 
Abstand von ~20-40m im Dreieck angeordnet sind die Richtung der Quelle 
mithilfe der relativen Phasenverschiebungen herauszufinden?

Wobei es ja vermutlich noch irgendeinen Haken geben muss, wenns so 
einfach wäre wären solche Messungen ja warscheinlich bei der 2k€ teuren 
Untersuchung gemacht worden..

Weis jemand mehr über solche Sachen?

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Die Triangulationsmessung liefert nur dann ein brauchbares Ergebnis,
wenn sich der Schall von einer halbwegs punktförmigen Quelle geradlinig
durch die Luft bewegt.

Schwierig wird es aber dann, wenn der Schall zusätzlich durch den Boden,
Mauerwerk u.ä. transportiert wird, was gerade bei solch niedrigen
Frequenzen oft der Fall ist. Das Ganze verhält sich dann wie eine
riesige Schallquelle, die praktisch überall ist.

von Martin G. (Firma: http://www.gyurma.de) (martin_g)


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Wellenlänge ist auch ganz interessant. Wenn du Phasenverschiebung messen 
willst, mußt du bei 20 Hz minimum 8,25m außeinander stehende Mikrofone 
haben. Das macht Spaß.
Wenn aber jetzt die Ganze Gasleitung im Tal diese Instabilität hat und 
sich durch das Pumppen aufschaukelt, wirst du keine genaue Richtung 
sehen.

Das ist als wenn du die Quelle des Schalls eines Blitzes messen würdest. 
Geht auch nicht, da der ja auch 3 km lang sich über deinem Haus 
ausbreitet.

Die  Ammis kennen da noch komischere Sachen. Mitten im Nirvana haben die 
schon an UFOs gedacht, weils so extrem laute geräusche gab.

Also wenn ich da so Probleme hätte würde ich mal alle 
Tunnellüftungsaanlagen und Gasversorgungspumpwerke untersuchen.

von Lutz H. (luhe)


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Mein Vorschlag:

Zwei Mikrofone an gleich lange Kabel (z.B. 4 m ), diese an den 
Stereoeingang einer Soundkarte anschließen und mit einem Audioprogramm 
(Bandfilter) die Phasenverschiebung messen.
Ein Messfeld (Kreisdiagramm der Richtung) von 200 Punkten ausmessen. 
Erst mal im 2 bis 3 Km Umfeld testen.

Ich denke zu dritt an einem Wochenende zu schaffen.

: Bearbeitet durch User
von Uhu U. (uhu)


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Lutz H. schrieb:
> Ich denke zu dritt an einem Wochenende zu schaffen.

Wenns keine Punktquelle ist, sind die drei Mann hinterher so schlau wie 
vorneweg...

von Michael B. (laberkopp)


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Simon S. schrieb:
> Weis jemand mehr über solche Sachen?

Warum reicht ein Subwoofer der irgendwo hingestellt wird ?

Weil man tiefe Töne nicht orten kann.

Aber man kann sich mit einem MESSGERÄT (Mikrophon für niedrige 
Frequenzen) auf die Suche nach der Stelle machen, an der es am lautesten 
ist.

HÖREN nützt wenig, manche Leute haben einen Tinnitus im Tieftonbereich 
und glauben ständig was zu hören.

von Uhu U. (uhu)


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Michael B. schrieb:
> Weil man tiefe Töne nicht orten kann.

Das kann einem auch mit höheren Tönen passieren: Junge Waldohreulen 
machen sich mit ziemlich rein sinusförmigen Fieptönen bemerkbar - siehe 
Beitrag "blödes Viech." . Die Tonhöhen der 
Nestgeschwister unterscheiden sich minimal. Das machen sie sich zunutze, 
indem sie synchron rufen und so eine Schwebung erzeugen. Der Effekt ist, 
dass man die Rufer akustisch nicht mehr orten kann.

von Karl H. (kbuchegg)


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Michael B. schrieb:
> Simon S. schrieb:
>> Weis jemand mehr über solche Sachen?
>
> Warum reicht ein Subwoofer der irgendwo hingestellt wird ?
>
> Weil man tiefe Töne nicht orten kann.

Menschen können das nicht. Weil die Ohren zu dicht beieinander sind und 
damit die Länge der Basislinie nichts mehr taugt.

Mit entsprechend entfernten Mikrofonen UND irgendwelchen Merkmalen im 
Signal, die mir die Feststellung der Phasenbeziehung erlauben, kann ich 
das aber sehr wohl.

> Wenns keine Punktquelle ist, sind die drei Mann hinterher so schlau wie 
vorneweg...

Ich denke, zumindest Richtungen könnte man schon ausschliessen.
Wenn ich nachweisen kann, dass ein 'Feature' im Signal am Mikrofon 2 
eindeutig später auftritt als im Mikrofon 1, dann kann die Schallwelle 
schon mal nicht in Richtung Mikrofon 2 -> Mikrofon 1 gelaufen sein. In 
der Tat kann ich damit aus dem 360° Horizontkreis schon mal 180° 
ausschliessen, aus dieser Richtung die Welle nicht gekommen sein kann.

Wenn ich das an ein paar Standorten machen kann, dann hab ich zumindest 
schon mal eine einigermassen eingegrenzte Richtung, aus der die Welle 
kommt. Und dann schaun wir mal. Ich brauch ja keinen auf 3 Zentimeter 
genau definierten Punkt.

Bei einem absolut gleichmässigen Brummen hab ich so allerdings Pech. 
Aber wo gibt es in der Natur schon einen perfekten Sinus.

: Bearbeitet durch User
von Simon S. (-schumi-)


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Danke für die tollen Antworten! Vielleicht versuche ich mich wirklich 
mal an ein paar Messungen. Was mir auch noch eingefallen ist: Wenn die 
Geräusche tatsächlich aus dem Wald kommen wird das Echo die 
Lokalisierung wahrscheinlich noch erschweren, spätestens wenn man da 
drin steht und es ordentlich hallt.

Karl H. schrieb:
> UND irgendwelchen Merkmalen im
> Signal, die mir die Feststellung der Phasenbeziehung erlauben, kann ich
> das aber sehr wohl.

Warum ist so ein Merkmal notwendig? Wenn die Frequenz und 
Ausbreitungsgeschwindigkeit (330m/s) bekannt sind kann man doch die 
beiden Mikrofone in einem Abstand so montieren, dass die 
Phasenverschiebung maximal deutlich kleiner als T/2 sein kann. Damit 
dürfte es ja keine Zuordungsschwierigkeiten (welche Periode gehört zu 
welcher?) mehr geben, oder?


Eigentlich müsste man sich mit ein paar OPs recht einfach eine Schaltung 
bauen können die die Phasenverschiebung zwischen 2 Signalen Anzeigen 
kann: 2 Mikrofone mit Tiefpass (a,b), dann Differenzverstärker zwischen 
a und b, dann muss man nur noch jenachdem ob das Tonsignal gerade 
fällt/steigt das Vorzeichen Umdrehen. Um eine klare Tendenz ablesen zu 
können kann man das ganze noch integrieren.

int( (a-b)*sign( (a+b)' ) )dt

Wenn man den Kondensator vom Integrator dann noch mit einem Widerstand 
belastet (so dass man den Kondensator nicht jedes mal entladen muss wenn 
man neu misst) könnte man ein mehr oder weniger handliches Gerät bauen, 
mit dem man einfach umherlaufen und in eine Richtung zeigen kann und 
sofort die Phasenverschiebung sieht.

von Jan H. (jan_m_h)


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Du hast aber leider immer noch das Problem, das Infraschall sehr gut 
durch den Boden und andere feste Objekte übertragen wird, und dass 
deutlich schneller als in Luft. Somit kannst du gar keine Quelle 
ausmachen, da der Schal wirklich von fast überall kommt

von P. M. (o-o)


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Martin G. schrieb:
> Wellenlänge ist auch ganz interessant. Wenn du Phasenverschiebung messen
> willst, mußt du bei 20 Hz minimum 8,25m außeinander stehende Mikrofone
> haben. Das macht Spaß.

Das ist doch falsch. Ich kann die Mikrofone so nahe aneinander haben wie 
ich will, nur muss ich dann schneller Sampeln und werde anfälliger gegen 
lokale Störungen. Ein prinzipielles Problem gibt es da aber nicht.

von Mac G. (macgyver0815)


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Jan H. schrieb:
> Du hast aber leider immer noch das Problem, das Infraschall sehr
> gut
> durch den Boden und andere feste Objekte übertragen wird, und dass
> deutlich schneller als in Luft.


Evtl. könnte man die Mikrofone auf den Boden drücken oder sogar im Boden 
eingraben...?

von Tom K. (ez81)


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Simon S. schrieb:
> Ausbreitungsgeschwindigkeit (330m/s) bekannt

Das ist sie nicht.
https://de.wikipedia.org/wiki/Schallausbreitung#Brechung_.28Refraktion.29

Dazu noch Berge, Täler, Wald, dann ist eine erfolgreiche Messung so 
realistisch, wie nachts zwei Finger in den See zu halten und aus den so 
gemessenen Wellengängen die Position des Schwimmers zu berechnen.

von Asko B. (dg2brs)


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Tom K. schrieb:
> ...dann ist eine erfolgreiche Messung so
> realistisch, wie nachts zwei Finger in den See zu halten und aus den so
> gemessenen Wellengängen die Position des Schwimmers zu berechnen.

Ich dachte eigentlich, so machen es "die Angler" immer.
;-)

Gruss Asko.

von Lutz H. (luhe)


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Simon S. schrieb:
> Eigentlich müsste man sich mit ein paar OPs recht einfach eine Schaltung
> bauen können die die Phasenverschiebung zwischen 2 Signalen Anzeigen
> kann: 2 Mikrofone mit Tiefpass (a,b), dann Differenzverstärker zwischen
> a und b

Hier eine Skizze  wie die Richtung bestimmt werden könnte. In einigem 
Abstand von der Schallquelle wird  das Minimum der Differenz der Signale 
bestimmt die Schallquelle ist im Rechten Winkel dazu. Mit einigen 
Messungen könnte so die Quelle geortet werden, auch eine Rohrleitung im 
Boden.

von René S. (thebit)


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Michael B. schrieb:
> Warum reicht ein Subwoofer der irgendwo hingestellt wird ?
>
> Weil man tiefe Töne nicht orten kann.

Nur mal so als Anmerkung

Ein Basslautsprecher ist im Prinzip eine Punktschallquelle mit 
kugelförmiger Abstrahlung. Das bedeutet, das Wellenfeld ist durch 
Reflexionen derartig diffus das keine Ortung möglich ist. Der Grund 
dafür ist recht einfach. Lautsprecher können nur die Frequenzen 
gerichtet abgeben deren Wellenlänge nicht länger als der Durchmesser der 
Membran ist. Frequenzen mit Wellenlängen großer des Membrandurchmessers 
werden Kugelförmig abgestrahlt. Das gilt übrigens nicht nur für 
Subbässe.

Kleiner Denkanstoß:

Wellenlängen: (Schallgeschwindigkeit in Luft bei 20°c ca. 340m/s)

10Hz 34m
100Hz 3,40m
200Hz 1,70m
500Hz 0,68m
1kHz 0,34m

Wenn man z.B bedenkt das die meisten Regalboxen einen 8" (20,32cm) oder 
6" (15,24cm) Bass-Mitten Lautsprecher haben kann man schnell erkennen 
das die Richtwirkung bei 1,5 - 2,5 kHz einsetzt.

Bei diesem Infraschall, um den es in diesem Thread geht, kommt noch das 
Reflexverhalten bei Körperschall dazu. Diese reflektierten Wellen 
überlagern sich. Damit ist es unmöglich über Pegel und Laufzeiten die 
Quelle zu finden. Zumal wenn man die Startzeit der Schwingung nicht 
kennt. Selbst wenn man die kennen würde ist bei diesen Frequenzen keine 
exakte Positionsbestimmung möglich. Das geht nicht mal bei Frequenzen 
zwischen 35 und 150 Hz.

Wer mal einen Audio System Techniker beim Einmessen der PA beobachten 
kann wird sehen das zum Phase Alignment bei Linearrays und Subs auf dem 
Sub immer eine Mitten-Hochton Box als Messhilfe steht. Diese dient dem 
Messsystem als Positionsreferenz des Subs um die Delayzeiten in Bezug 
auf das Linearray zu ermitteln. Würde man dies nicht tun hätte man beim 
Frequenzmäßigen Ankoppeln der Subs ans Linearray plötzlich ein Loch bei 
80 bis 150 Hz... wir erinnern uns 100Hz 3,40m 150Hz 2,27m, das ist 
ungefähr die Abstand zwischen den am Kran hängenden Linearrays und der 
Bassreihe entlang der Bühnenkante. Lamda/2 sind dann genau die 
Frequenzen die Probleme machen, also ändert man die Delays der Bässe so 
das Lamda/2 > 3,4m ist. Die untere Grenzfrequenz eines Linearrays liegt 
etwa bei 100Hz


Gruß René

von Lutz H. (luhe)


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René S. schrieb:
> Damit ist es unmöglich über Pegel und Laufzeiten die
> Quelle zu finden

Wenn ich 10 Kilometer von der Schallquelle  weg bin, ist  der Pegel 
immer noch genau so hoch, wie am Lautsprecher. Interessante Idee.

von René S. (thebit)


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Lutz H. schrieb:
> Wenn ich 10 Kilometer von der Schallquelle  weg bin, ist  der Pegel
> immer noch genau so hoch, wie am Lautsprecher. Interessante Idee.

Bei einem Lautsprecher sicherlich nicht. Bei dem Infraschall, der sich 
offenbar hauptsächlich als Körperschall ausbreitet, kann es aber 
durchaus sein das du auch sehr weit weg von eigentlichen Ausgangspunkt 
noch Pegel hast die durchaus noch dem Ausgangspegel entsprechen. Bei 
Körperschall gelten die Ausbreitungsgesetze nicht wie in der Luft.


Es kann auch passieren das sich Körperschallwellen die durch Reflexion 
im Körper entstehen mit der Ausgangswelle überlagern und der Pegel dann 
insgesamt sogar höher ist. Eine Infraschallübertragung die rein in der 
Luft passiert und dann noch Körperschall in einem großen Umkreis erzeugt 
würden die Leute am Ausgangspunkt richtig kräftig spüren.


Gruß René

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