Hallo! Ich versuche mit zwei Messmikrofonen über ein Phasenlaufzeitverfahren den Abstand zwischen zwei Mikrofonen zu bestimmen. Bei den Mikrofonen handelt es sich um folgende: http://www.roga-messtechnik.de/sensorik/messmikrofon-mi-17.html Bei der Auswertung erhalte ich zwar eine konstante Phasenverschiebung, woraus sich der Abstand berechnen lässt.. aber die Verschiebung passt zum einen nicht, und zum anderen ist diese frequenzabhängig. Was mir dabei aufgefallen ist: Verschiebe ich die beiden Mikrofone in Bezug auf die Tonquelle gemeinsam, also deren Abstand bleibt gleich, so ändert sich die gemessene Phasenverschiebung.. Die Frequenz an beiden Mikrofonen ist gleich, die Phase sollte sich ja eigentlich auch nicht verändern. Was könnte diesen Effekt auslösen? Falls noch Daten bezüglich Hardware oder sonstigem benötigt werden, bitte kurz schreiben. Viele Grüße
Man misst doch mit den Mikrophonen nur den Abstand zur Schallquelle, nicht den Abstand der Mikrophone untereinander.
Hallo! Das geht wunderbar, indem man die Kreuzkorrelation der beiden Signale berechnet und schaut, wo das Maximum liegt. Dann lässt sich über die Samplefrequenz und die Schallgeschwindigkeit auf den Abstand schließen. Wunderbar geht das z.B. mit einem Diracimpuls oder mit dekorreliertem Rauschen. Bei Interesse, ich hätte da noch irgendwo ein Octaveskript...
Magnus M. schrieb: > Magnus M. schrieb: >> Stichwort Reflektion. > > Mipft.... sollte natürlich Refexion heißen :) Aller guten Dinge sind drei. Versuch's nochmal, dann klappt's :-)
Hallo zusammen, schon einmal vielen Dank für die vielen Antworten! Die Berechnung mittels Kreuzkorrelation war angedacht, aber die Erzeugung des Impulses war bisher eher das Problem. Die Lautsprechermembran schwingt deutlich nach und die erzeugten Impulse haben sich angehört, als würden sie dem Lautsprecher nicht unbedingt gut tun.. Daher wollte ich die Phasenlaufzeit zweier Sinus-Signale berechnen. Bei der Messung mit zwei Mikrofonen gab es zudem keine Probleme bei der Synchronisation der Signale. Daher würde ich es doch gern auf diese Weise lösen, gern auch mit der Kreuzkorrelation :) Haben die Reflexionen dabei weiterhin einen Einfluss, oder kann es dabei vernachlässigt werden? Grüße
Kolja schrieb: > Magnus M. schrieb: >> Magnus M. schrieb: >>> Stichwort Reflektion. >> >> Mipft.... sollte natürlich Refexion heißen :) > > Aller guten Dinge sind drei. Versuch's nochmal, dann klappt's :-) Hall / Echo :)
Peter T. schrieb: > Phasenlaufzeit zweier Sinus-Signale > berechnen. > Haben die Reflexionen dabei weiterhin einen Einfluss, oder kann es dabei > vernachlässigt werden? Ja was denkst den du?
> Haben die Reflexionen dabei weiterhin einen Einfluss, oder kann es dabei > vernachlässigt werden? Hast du einen leeren Flugzeughangar? ;) Gruß J
Peter T. schrieb: > Bei der Auswertung erhalte ich zwar eine konstante Phasenverschiebung, > woraus sich der Abstand berechnen lässt.. aber die Verschiebung passt > zum einen nicht, und zum anderen ist diese frequenzabhängig. Nun, die ZEITLICHE Verschiebung sollte gleich bleiben, aber bei steigender Frequenz wird damit der Phasenwinkel immer grösser. > Verschiebe ich die beiden Mikrofone in > Bezug auf die Tonquelle gemeinsam, also deren Abstand bleibt gleich, so > ändert sich die gemessene Phasenverschiebung Hmm, Sender(Lautsprecher), Mikro1 und Mikro2 alle auf einer Linie und im Freifeld bzw. schalltoten Raum ?
Hallo, die Messung soll später in einem gasdurchströmten Rohr stattfinden.. :o Sender und beide Empfänger befinden sich dabei auf einer Linie. Wie lässt sich bei dieser Konstellation denn die Zeitverschiebung messen? Viele Grüße
Peter T. schrieb: > die Messung soll später in einem gasdurchströmten Rohr stattfinden.. :o > Sender und beide Empfänger befinden sich dabei auf einer Linie. Und die Position von Sender und Empfängern ist variabel? Oder geht es um die Messung der Strömungsgeschwindigkeit? Beschreibe einfach mal das echte Problem unabhängig von deinem messtechnischen Ansatz, evtl. gar mit einer Skizze des Aufbaus ;-)
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Hallo, es soll tatsächlich die Schallgeschwindigkeit des Gases gemessen werden, da dadurch Rückschlüsse auf die Gaszusammensetzung getroffen werden können. Das soll später in der Regelung eines Verdichters (das Kennfeld ändert sich abhängig vom Gas) berücksichtigt werden. Die Messung ist erst einmal nur ein reiner Versuchsaufbau, daher ist die Anordnung der Mikrofone und des Lautsprechers frei wählbar. Das ganze muss nur in einem an beiden Enden offenen Rohr untergebracht werden, da dieses von Gasen durchströmt werden muss, die teilweise eine geringere Dichte als Luft haben. Eine grobe Skizze habe ich beigefügt. Viele Grüße
Peter T. schrieb: > soll tatsächlich die Schallgeschwindigkeit des Gases gemessen werden UND WARUM SCHREIBST DU DAS NICHT GLEICH??? > Eine grobe Skizze habe ich beigefügt. Informationsgehalt geht gegen Null. Welche Abmessungen? Welche Strömungsgeschwindigkeit? In welchem Bereich beweg sich die Schallgeschwindigkeit in deinem Gas?
Hallo, das Testrohr hat einen Durchmesser von 160mm und eine Länge von einem Meter. Die Schallgeschwindigkeiten, die zu messen sind, befinden sich alle in einem Bereich von 300-400 m/s, mit einer Ausnahme von 970m/s. Die Strömungsgeschwindigkeit im Versuch wird sehr gering sein und von der Mitte des Rohres in beide Richtungen ausgehen, daher sollte diese vernachlässigt werden können. Viele Grüße
Peter T. schrieb: > Hallo, > > das Testrohr hat einen Durchmesser von 160mm und eine Länge von einem > Meter. Die Schallgeschwindigkeiten, die zu messen sind, befinden sich > alle in einem Bereich von 300-400 m/s, mit einer Ausnahme von 970m/s. Das sind ja nur 1886kn, also Mach 2,9...
Peter T. schrieb: > Die Frequenz an beiden > Mikrofonen ist gleich, die Phase sollte sich ja eigentlich auch nicht > verändern. Was könnte diesen Effekt auslösen? bleibt die gedachte Linie zwischen den Micros senkrecht zur Richtung der Schallquelle? oder sonstwie immer gleich? mal als Hinweis: bei 1kHz hat man eine Wellenlänge von ca. 340mm nicht dass bei Änderung des Abstands der Micros z.B. 10mm angezeigt werden, wenn die Dinger mal auf 350mm aus'nander kommen.
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Die Schallgeschwindigkeit ist je nach Gas sehr hoch, das hat sie so an sich, ja :) Die zu testenden Gase und Umgebungstemperaturen sind bekannt, daher umfasst der zu messende Bereich 300 bis 400 m/s. Die Messhardware hat eine maximale Samplerate von 51200 Hz, die zeitliche Auflösung beläuft sich also auf 19,5µs. Die Mikrofone befinden sich immer ein einer Linie, deren Lage zueinander ist konstant. Die gemessene Phasenverschiebung resultiert wohl aus Interferenzen durch Reflexionen.. Beim Testaufbau auf dem Tisch lässt sich dieser Effekt durch eine Schaumstoffunterlage verringern. Bei der späteren Messung im Rohr wird das aber leider nicht umsetzbar sein. kleine Ergänzung: die Mehrdeutigkeit der Phasenverschiebung wurde natürlich beachtet. Die Wellenlänge beträgt 1760mm und ist somit länger als der Versuchsaufbau. Grüße
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Wie bestimmst du denn die Phasenverschiebung, liegt darin vielleicht der Fehler? Ich kann nur nochmal auf die Kreuzkorrelation hinweisen, damit ist die Messung ziemlich robust. Meine Versuche dazu sind zwar schon etwas her, aber ich hab mir das nochmal angeschaut. Das verwendete Signal ist da nicht sonderlich kritisch, ich habe mich allerdings immer auf einigermaßen nicht periodische konzentriert. Das Bild im Anhang zeigt oben die Kreuzkorrelation der Aufnahme von 2 Mikrofonen in ca. 6 m Abstand. Das Signal war in dem Fall ein Impuls. Zugegeben, die Aufnahme war in einer Studioregie, aber gerade so laut dass man den Puls ohne Anstrengung hören kann. Dabei ist es egal, dass der Lautsprecher nachschwingt, da das ja auch wieder beide Mikros gleichermaßen aufnehmen. Rechts daneben die Ergebnisse der zugehörigen Berechnung. Unten im Bild ist die Korrelation von einem Versuch gerade eben. Dazu habe ich mit einem Octave Skript eine kurze Folge von aufgenommenen Instrumentaltönen (Waldhorn) am Laptoplautsprecher angespielt (ca. 1s) und gleichzeitig am Laptopmikro aufgenommen. Der Lautsprecher zerrt grauenhaft, es zwitschern die Vögel und ein Auto ist vorbeigefahren. Trotzdem ist in der Korrelation deutlich das Delay (akustisch und vom Audiotreiber) zu erkennen! Ansonsten fällt mir für "Beschallung eines Rohres" noch das Kundtsche Rohr ein, da geht es u.a. um die Ausbreitung der Welle im Rohr.
Ich habe bisher eine vorgefertigte Funktion von LabView dafür verwendet. Das mit der Kreuzkorrelation habe ich vorhin getestet. Dafür gibt es ebenfalls eine fertige Funktion... Anders als bei deinem Ergebnis treten dort aber auch große negative Funktionswerte auf und das Peak ist auch nicht so ausgeprägt, wie bei deinem Anhang. Kann das stimmen? So in etwa sieht die Kreuzkorrelation meiner zwei gepulsten Sinus-Signale aus: https://www.mikrocontroller.net/attachment/144814/xcorr.png Ich habe mich noch nicht so viel damit auseinandergesetzt, aber wenn das nicht sein kann, setze ich das ganze händisch um. Grüße
John D. schrieb: > Peter T. schrieb: >> Hallo, >> >> das Testrohr hat einen Durchmesser von 160mm und eine Länge von einem >> Meter. Die Schallgeschwindigkeiten, die zu messen sind, befinden sich >> alle in einem Bereich von 300-400 m/s, mit einer Ausnahme von 970m/s. > > Das sind ja nur 1886kn, also Mach 2,9... Mit Sicherheit nicht Mach 2,9. Die Mach-Zahl ist die Geschwindigkeit in Einheiten der Schallgeschwindigkeit. Und wenn die Schallgeschwindigkeit im Medium 970m/s beträgt, ist das eben eine Mach-Zahl von 1.
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