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Forum: Digitale Signalverarbeitung / DSP Interferenz im Spektrogramm (akustik)


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Autor: Bastian J. (bastianjuelich)
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Hallo zusammen!

Ich hätte da eine Frage bezüglich des Spektrogramms und des zugehörigen 
PSD-Spektrums.
Worum gehts: Audioquelle in kleinem Raum (70*26*20 cm³ L*B*H), die 
Schallquelle sendet, wie man dem Spektrum entnehmen kann ein 
breitbandiges Audiosignal aus. Nach Filterung des Signals (10-750 kHz, 
Butterworth-Filter) erstelle ich daraus ein Spektrogramm und ein 
PSD-Spektrum (Welch).
Die Quelle ist ca. 130 mm vom Empfänger entfernt, an der gegenüber 
liegenden Seite der Kammer befindet sich eine annähernd schallharte 
Begrenzung (wie auch an der übrigen Berandung der Kammer).

Meine Frage ist nun, wie kann ich die "dunklen" Streifen im Spektrogramm 
erklären? Analog dazu erkennt man einen Signalabfall im PSD-Spektrum.

Könnte dies aufgrund destruktiver Interferenz erklärt werden?
In der ersten Überschlagsrechnung würde dies bei einem Gangunterschied 
von 130 mm und einer Schallgeschwindigkeit von 319 m/s (Argon, RT, 
vernachlässigbare Fluidfeuchte, Umgebungsdruck, schallharte 
Begrenzungen...),
bei einer Frequenz von 200 kHz einem Minimum 81. Ordnung entsprechen. 
Dies erscheint mir doch etwas komisch.
Leider bin ich kein Akustiker.

Gibt es ansonsten noch andere Erklärungen die diese "Minima" im 
spektrogramm erklären könnten?

Ich bin dankbar für jeden Tipp!!!

Beste Grüße
Bastian

Autor: Raymund Hofmann (Gast)
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Minima widerholen sich scheinbar mit ca. 50e3 Hz also etwa 7 mm 
Wellenlänge akustisch.

Da würde ich nach etwas um 3-4 mm suchen, zuerst am Empfänger / Sender.

Oder reflektierende Grenzflächen des Raums um 3-4mm Abstand herum.

Ist die "schallharte" Begrenzung so dick?

Oder ist diese flexibel und nicht dämpfend genug und gerät in Schwinung?

Autor: Bastian J. (bastianjuelich)
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Hallo Raymund,

danke für deine Antwort. Ich habe zum besseren Verständnis eine (quick 
and dirty) Skizze des Raumes angefügt. Zudem die Skizze der 
"Schutzkapsel" des Empfängers (Zylinderförmiger "Käfig" mit 4 im 90 
Winkel angeordneten Öffnungen, hoffe das ist halbwegs verständlich :-)

Die Begrenzungen sind 10 mm dick. Das ganze wird Prozessbedingt 
schwingen, diese Schwingungen befinden sich aber in Größenordnungen von 
einigen 10 µm.

Ansonsten fällt mir gerade nichts mit diesem Abstand ein.

Beste Grüße!!

Autor: Christoph db1uq K. (christoph_kessler)
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Ein simpler 50Hz-Brumm, der irgendwo einstreut kann es nicht sein?
Schon lustig, akustische Fraunhofer-Linien.
https://de.wikipedia.org/wiki/Fraunhoferlinie

Autor: A-Freak (Gast)
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Nur so ein Gedanke zu
> Minima widerholen sich scheinbar mit ca. 50e3 Hz also etwa 7 mm
Wellenlänge akustisch.

Auf der Zeichnung hat die "Schutzkapel" einen Durchmesser von 7,8mm und 
ist 13mm von der Wand entfernt, da dürfte es schon viele Möglichkeiten 
geben daß ein Kammfiltereffekt entsteht.

Mach doch mal einen Versuch mit etwas Schaumgummi zwischen Kapsel und 
Rückwand.

Autor: Raymund Hofmann (Gast)
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Wenn die Hauptquelle für die ungewollte Frequenzgangfärbung ausgemacht 
ist, stellt sich eine  wesentlichere Frage: was soll erreicht werden?

Ohne das zu wissen ist es schwer noch sinnvolles zu sagen.

In so einem Aufbau wird sich definitiv ein kompliziertes muster an 
Druckamplituden über den breiten Frequenzbereich ergeben.

Bei den hohen Frequenzen wohl um den Empfänger in der Kapsel herum.

Autor: Bastian J. (bastianjuelich)
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Hallo zusammen,

super! Vielen Dank, dass hört sich alles super interessant an. Ich 
versuche das mal überschlagsweise zu berechnen.

@A-Freak: Leider konnten wir nur einen "Messtag" buchen und werten nun 
die Daten aus. Da der Tag recht teuer war, kann ich das spontan nicht 
ausprobieren. Wird aber für den nächsten notiert, besten Dank!!!

Autor: nachtmix (Gast)
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Bastian J. schrieb:
> Könnte dies aufgrund destruktiver Interferenz erklärt werden?

Bestimmt, aber das 3-dimensionale Wellenfeld in dem grossen Kasten ist 
sehr komplex. Ausserdem ist das Mikrofon für solche Frequenzen zu groß 
und hat vermutlich auch schon einen sehr welligen Frequenzgang und durch 
die Bohrungen starke Richtcharakteristik.
Der Verdacht liegt nahe, dass dies auch für den Lautsprecher gilt.

Deshalb solltest du einmal den Frequenzgang im Freifeld aufnehmen, bevor 
du die Teile zusammen in die Kiste sperrst.
Mit diesen Messwerten kannst du dann dein Spektrum korrigieren.




Bastian J. schrieb:
> Die Begrenzungen sind 10 mm dick. Das ganze wird Prozessbedingt
> schwingen, diese Schwingungen befinden sich aber in Größenordnungen von
> einigen 10 µm.

Das muß ja ein Höllenkrach in der Kiste sein, wenn sich eine 10mm starke 
Aluplatte bei solchen Frequenzen 10µm weit durchbiegt.
Bei solchen Schalldrucken wirst du auch nicht mehr von einem linearen 
Verhalten Gases ausgehen können.  Rudolf Diesel lässt grüßen. 
https://de.wikipedia.org/wiki/Isentropenexponent

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