Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ultraschall Testsignale, Funktionsgenerator


von Patrick P. (patrick4)


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Hallo zusammen,

ich bereite gerade meine Bachelorarbeit im Bereich akustische 
Fledermauserfassung vor.

Gleich vorweg: Ich komme fachlich aus dem Umwelt-/Ökologiebereich und 
nicht aus der Elektrotechnik. Ich versuche mich gerade in das Thema 
Signalerzeugung, Ultraschallwandler und Verstärker/Treiber 
einzuarbeiten, habe hier aber definitiv noch wenig praktische Erfahrung. 
Entschuldigt daher bitte den etwas längeren Text und mögliche 
Ungenauigkeiten.

Für meine Bachelorarbeit möchte ich mit AudioMoth-Recordern 
standardisierte Ultraschall-Testsignale aufnehmen. Die AudioMoths werden 
normalerweise zur Fledermauserfassung eingesetzt. Damit ich nicht von 
echter Fledermausaktivität abhängig bin, brauche ich eine 
reproduzierbare Signalquelle, die definierte Ultraschallsignale im 
Bereich von ungefähr 20–60 kHz ausgeben kann. Genau diese Signalquelle 
fehlt mir aktuell noch.

Nach meinem bisherigen Verständnis wäre die sauberste Lösung vermutlich 
ein Funktionsgenerator bzw. Arbitrary Waveform Generator, an den ein 
geeigneter Ultraschallwandler oder Ultraschalllautsprecher angeschlossen 
wird. Je nach Ausgangsleistung des Generators und verwendetem Wandler 
wäre vermutlich zusätzlich ein Treiber oder Verstärker nötig.

Falls jemand weiß, wo man im Umkreis von ca. 200 km um Nürnberg einen 
passenden Funktionsgenerator zeitweise nutzen oder ausleihen könnte, 
wäre mir damit sehr geholfen. Falls jemand selbst so ein Gerät hat und 
grundsätzlich bereit wäre, mich bei der Bachelorarbeit zu unterstützen, 
würde ich mich natürlich ebenfalls sehr freuen.

Alternativ überlege ich einen Low-Budget-Selbstbau. Meine bisherige Idee 
wäre ungefähr folgender Aufbau:

Teensy 4.0 und einem PJRC Teensy Audio Adapter Board Rev D mit 
vorgelöteten Pins. Als Schallwandler hatte ich den Kemo L010 
Ultraschall-Piezo-Lautsprecher im Blick. Mir ist aber unklar, ob dieser 
Aufbau für reproduzierbare Testsignale im Bereich von ca. 20–60 kHz 
geeignet ist. Es geht ausdrücklich nicht um Entfernungsmessung oder 
einen HC-SR04-Aufbau, sondern um definierte Ultraschall-Testsignale.

Falls jemand bereit wäre, mich mit einem Funktionsgenerator aktiv zu 
unterstützen, kann man selbstverständlich auch über einen Obolus 
sprechen. Ich erwarte nicht, dass jemand kostenlos Zeit, Wissen und 
Technik für meine Bachelorarbeit opfert.

Auch für allgemeine Tipps wäre ich sehr dankbar.

Vielen Dank schon mal für jede Einschätzung.

Viele Grüße

Patrick
von Wolfgang D. (blitz_f)


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Moin Patrick,
gibt es an eurer Hochschule nicht einen Fachbereich Elektrotechnik?
Die haben im Labor mit Sicherheit Arb.-Fkt.-Generatoren. Vielleicht 
bekommst Du dort von Labormitarbeitern noch Unterstützung.
Gruß, W.
von Vanye R. (vanye_rijan)


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Warum redest du mit uns? Eigentlich solltest du mit deinem Betreuer 
darueber reden und der sagt dir dann wo bei euch so eine Kiste steht und 
loest so dein Problem.

Vanye
von Patrick P. (patrick4)


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Danke Vanye, den Betreuer Fragen. Mensch wäre ich da mal selber drauf 
gekommen...
von Jörg K. (joergk)


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Vanye R. schrieb:
> Warum redest du mit uns? Eigentlich solltest du mit deinem Betreuer
> darueber reden und der sagt dir dann wo bei euch so eine Kiste steht und
> loest so dein Problem.
>
> Vanye

Der VOM TO besuchte Fachbereich zeichnet sich meist nicht durch 
übermäßig große Nähe zum Fachbereich Elektrotechnik aus...
von Wolfgang D. (blitz_f)


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Moin,

Jörg K. schrieb:
> Der VOM TO besuchte Fachbereich zeichnet sich meist nicht durch
> übermäßig große Nähe zum Fachbereich Elektrotechnik aus...

Tagesreise? Oder beißen die E-Techniker?
von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Ein Funktionsgenerator scheint mir nicht die geeignete Quelle zu sein, 
der produziert normalerweise nur Sinusschwingungen einer einstellbaren 
Frequenz.

https://nrw.nabu.de/tiere-und-pflanzen/saeugetiere/fledermaeuse/batpi/index.html

Ein Raspbery Pi als Fledermausdetektor erzeugt nicht die Geräusche, 
sondern setzt nur die echten Fledermauslaute in hörbare Schwingungen um.
Man findet im Web vor allem solche umgesetzten Laute:
https://elevenlabs.io/de/sound-effects/bat
https://www.epidemicsound.com/de/sound-effects/categories/animals/bat/
: Bearbeitet durch User
von Christoph M. (mchris)


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Patrick P. schrieb:
> Als Schallwandler hatte ich den Kemo L010
> Ultraschall-Piezo-Lautsprecher im Blick.

Der Frequenzgang scheint tatsächlich relativ breit, aber mit einigen 
Unebenheiten:

Beitrag "Re: Kemo L010 piezo Lautsprecher Anpassung"

Die Frage ist, wie die biologische Fledermaus dieses technische 
Konstrukt empfindet.
von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Die "biologische Fledermaus" soll es ja nicht hören, sondern der 
Umsetzer.

Der gesuchte Generator heißt üblicherweise Arbitrary waveform generator
https://de.wikipedia.org/wiki/Arbitr%C3%A4rgenerator
das ist schon ein spezielleres (teureres) Gerät.
von H. H. (hhinz)


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Wolfgang D. schrieb:
> Oder beißen die E-Techniker?

Die werden ihn blitzdingsen!
von Hugo H. (hugo_hu)


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Damit

https://www.instructables.com/How-to-Use-Arduino-DDS-Frequency-Signal-Generator-/

kannst Du Signale in beliebiger Frequenz (bis 40 MHz oder so ...) sehr 
einfach und relativ preiswert erzeugen.

Den DDS mit Adapterboard kannst Du für ca. 25 - 30 € kaufen. Arduino ... 
ist auch nicht gerade selten.

Geeignete Hochtöner bekommst Du für schmales Geld z.B. hier

https://www.amazon.de/dp/B08721F9GW

(ohne dafür Werbung machen zu wollen).
von Schorsch M. (schorschm)


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Christoph db1uq K. schrieb:
> Ein Funktionsgenerator scheint mir nicht die geeignete Quelle zu sein,
> der produziert normalerweise nur Sinusschwingungen einer einstellbaren
> Frequenz.

Käse, die meisten FGs, die nicht gerade aus dem letzten Jahrhundert 
stammen, sind arbitrary FG.

Gibt es schon für kleines Geld, z.B.
https://www.amazon.de/FeelTech-Dual-Channel-Wellenform-Pulsfrequenz-25M/dp/B0CTTV9ST2
von Hugo H. (hugo_hu)


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Das geht natürlich auch ohne Visuino - es gibt etliche Bibliotheken und 
Beispielcode ... z.B. "AD9850 Arduino" googlen ...
von Dieter S. (ds1)


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Schorsch M. schrieb:
>
> Gibt es schon für kleines Geld, z.B.
> 
https://www.amazon.de/FeelTech-Dual-Channel-Wellenform-Pulsfrequenz-25M/dp/B0CTTV9ST2

Der hat 2048 * 12bits für die Arbitrary Waveform.

Der AudioMoth zeichnet mit bis zu 384 kHz Abtastrate (vermutlich) 16-Bit 
PCM auf. Der TO has sich bisher nicht zur maximalen Länge der 
Aufzeichnung geäußert, 2048 Abtastwerte dürften aber wohl nicht reichen.
: Bearbeitet durch User
von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


Angehängte Dateien:

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Aber das sind noch keine beliebigen Geräusche, sondern nur periodische 
Schwingungen.

Mein Vorschlag wäre, die verlinkten Geräusche (als mp3 downloadbar) mit 
einem Sinusgenerator auf die Originalfrequenz hochzusetzen.

Dafür reicht im einfachsten Fall ein amplitudenmodulierbarer 
Sinusgenerator. Der produziert allerdings zwei Seitenbänder, daher wäre 
ein Einseitenbandmodulator besser, der eines der beiden Seitenbänder 
unterdrückt.

Zahlenbeispiel: Die originale Umsetzfrequenz war 60 kHz und die hörbare 
sei um 2 kHz herum. Wenn man einen 58kHz-Sinus mit den 2 kHz moduliert, 
bekommt man zwei Schwingungen bei 56 und 60 kHz, wovon die 56 kHz 
unterdrückt werden müssen, damit das Original um 60 kHz herauskommt.

Das Beispielbild oben ist mit Audacity wiedergegeben, wie man sieht ist 
es in Stereo aufgezeichnet. Die sollten sich mit dem Kopfhörer auch mit 
Richtungsinformation anhören lassen.

Die digitalen Töne könnte man natürlich auch digital bearbeiten und in 
das originale Signal zurück wandeln.

Hier ein Beispiel für eine digitale Einseitenband-Erzeugung:
https://dl0tz.de/polar/index_en.html
: Bearbeitet durch User
Beitrag #8068741 wurde vom Autor gelöscht.
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