Es tut mir leid, dass das eine sehr allgemeine Frage ist, die vielleicht auch eher in die Funktechnik gehört, aber ich wollte mich trotzdem mal erkundigen:
Hat schon mal jemand ausprobiert Sprechfunk (am besten auf 8kHz beschränkt, wie altmodisches Telefon?) über ein AM-Ultraschallsignal zu übertragen?
Ich weiß, dass Uboote das mal so was gemacht haben, aber habe absolut garnichts gefunden was es über Luftschall versucht hat.
Daher meine Frage ob mein (zugegeben komplett luftschloss-ähnlicher) Gedanke eines Ultraschall-Walkietalkies überhaupt funktioneren kann?
Es tut mir leid, dass das eine sehr allgemeine Frage ist, die
vielleicht
auch eher in die Funktechnik gehört, aber ich wollte mich trotzdem mal
erkundigen:
Hat schon mal jemand ausprobiert Sprechfunk (am besten auf 8kHz
beschränkt, wie altmodisches Telefon?) über ein AM-Ultraschallsignal zu
übertragen?
Ich weiß, dass Uboote das mal so was gemacht haben, aber habe absolut
garnichts gefunden was es über Luftschall versucht hat.
Daher meine Frage ob mein (zugegeben komplett luftschloss-ähnlicher)
Gedanke eines Ultraschall-Walkietalkies überhaupt funktioneren kann?
Vom Prinzip her wird das funktionieren. Geht aber nur auf Sicht, da Ultraschall schlecht um die Ecke schallt.
Mit wie viel Leistung man da so senden muß für eine bestimmte Entfernung und Bandbreite bei einer bestimmten Mikro-Empfindlichkeit, kann ich nicht sagen (hab's nie probiert), zumal ja auch noch zu klären wäre, wie hoch denn so der Störpegel im US-Bereich wäre. Evtl. wäre auch FM nicht verkehrt ...
am besten auf 8kHz beschränkt, wie altmodisches Telefon?
Das Übertragungsband von klassischen Telefonen lag eher zwischen 300Hz und 3,4kHz.
Ob du die Bandbreite über ein US-Lautsprecher übertragen kannst, hängt von der Bandbreite des Schwingers ab.
Wenn du die Sprache per 2-Seitenband AM auf einen US-Träger modulierst, brauchst du zwei mal die Bandbreite deines Nutzsignales.
Vorteil von US ist, dass sich der Schall viel besser fokussieren lässt.
Vom Prinzip her wird das funktionieren. Geht aber nur auf Sicht, da
Ultraschall schlecht um die Ecke schallt.
Mit wie viel Leistung man da so senden muß für eine bestimmte Entfernung
und Bandbreite bei einer bestimmten Mikro-Empfindlichkeit, kann ich
nicht sagen (hab's nie probiert), zumal ja auch noch zu klären wäre, wie
hoch denn so der Störpegel im US-Bereich wäre. Evtl. wäre auch FM nicht
verkehrt ...
Funktioniert FM denn bei so niedrigen Frequenzen überhaupt gescheit? Bei den typischen 40 kHz ist man ja schon sehr nach am hörbaren Spektrum dran, also weiß ich jetzt leider nicht wie hoch/niedrig da der Frequenzhub überhaupt sein müsste, das hab ich in den über 10 Jahren seit der Ausbildung leider vergessen.
Funktionieren kann das schon, aber mit miserabler Reichweite.
Außerdem wirst du dazu wohl höhere Frequenzen als die üblichen 40 kHz
verwenden müssen. Entsprechende Schallwandler sind selten, daher teuer.
Da hast du definitiv recht.
Ich glaub nicht, dass ich jemals einen "normalen" Ultraschall-sensor für Luftschall gesehen hätte, der nicht bei 40 kHz liegt.
am besten auf 8kHz beschränkt, wie altmodisches Telefon?
Das Übertragungsband von klassischen Telefonen lag eher zwischen 300Hz
und 3,4kHz.
Ob du die Bandbreite über ein US-Lautsprecher übertragen kannst, hängt
von der Bandbreite des Schwingers ab.
Wenn du die Sprache per 2-Seitenband AM auf einen US-Träger modulierst,
brauchst du zwei mal die Bandbreite deines Nutzsignales.
Vorteil von US ist, dass sich der Schall viel besser fokussieren lässt.
Also wäre wenn überhaupt eine Art Richt"funk" besser geeignet für diese Art Anwendung?
Ich gebs ehrlich zu, das war nur ein kurzes Gedankenexperiment das ich hier gepostet habe, aber meine Idee war halt, wenn eine Veranstaltung Breitbandstörsender aufstellt (Weil man Angst vor Drohnen hat) wäre dann eine Reihe an Agenten mit Knopf im Ohr, die über Ultraschall ihren Sprechfunk empfangen überhaupt ansatzweise machbar?
Gedanke eines Ultraschall-Walkietalkies überhaupt funktioneren kann?
Hallo,
das funktioniert prinzipiell durchaus. Nur benötigt wie weiter oben bereits erwähnt eine solche Sprachübertragung genügend Bandbreite, um das Sprachspektrum von vielelicht 3 kHz übertragen zu können. Bei FM wird es sogar mehr Bandbreite als bei AM benötigen, wobei nur Schmalband-FM in Frage kommt.
Zudem wird in geschlossenen Räumen Ultraschall sehr stark Reflektiert und führt je nach Abstand zu Auslöschungen, die jede Übertragung unmöglich machen. Ein Effekt, der bei Handy-Funkwellen gerne umgangen wird durch die Spread-Spektrum-Monulationsverfahren. Etwas ähnliches brauchte man dann bei Ultraschall auch, nur müßten passende Wandler zur Verfügung stehen, die das auch können.
Im Freiraum wird eher die große Dämpfung hinderlich sein.
Die üblichen bekannten Ultraschall-Wandler beruhen auf dem Piezo-Effekt und haben eine schmale Resonanz, die kaum Modulation bei höheren Bandbreiten zuläßt.
Als Demonstrationsmodell auf dem Labortisch wird man sicherlich eine Übertragung zustande bringen können. Als Sender könnte man einen Ionen-Hochtöner einsetzen.
Ich gebs ehrlich zu, das war nur ein kurzes Gedankenexperiment das ich
hier gepostet habe, aber meine Idee war halt, wenn eine Veranstaltung
Breitbandstörsender aufstellt (Weil man Angst vor Drohnen hat) wäre dann
eine Reihe an Agenten mit Knopf im Ohr, die über Ultraschall ihren
Sprechfunk empfangen überhaupt ansatzweise machbar?
Der Einsatz von Störsendern ist sehr stark beschränkt. Selbst für die Sicherheitsbehörden ist das etwas was (ausserhalb von Mobilfunk-Störern in Gefängnissen) nicht regulär vorgesehen und nur in absoluten Ausnahmesituationen denkbar ist. Und selbst dann wird es nur bestimmte Bereiche betreffen.
Und eine Breitbandige Störung (nahezu) des gesamten Spektrums ist etwas was höchstens bei Anlässen wie dem Besuch einer Person vom Gefährdungsrang eines US-Präsidenten u.ä. im Nahfeld der Wagenkolonne denkbar ist. Wo dann gleichzeitig auch z.B. kein Flug- und Bahnfunk gebraucht wird weil das sonst eh nichts ziviles im Umkreis der Störreichweite fliegen darf usw.
Aber für den Theoretischen Fall man würde wirklich den Fall haben das eine höchst gefährdete Personengruppe durch komplette unbrauchbarmachung des Funkbereiches vor ferngezündeten Sprengkörpern oder Drohnen schützen wollte und dafür wirklich eine Breitbandige Störung braucht:
Dann könnte man überlegen das eine breitbandige Störung ja nicht gleich eine breitbandige und gleichzeitig 100% Lückenlose Störung sein müsste.
Wenn dieser riesige Ausnahmefall auftritt das doch mal so etwas geschehen soll, dann werden da ja keine Spielzeuge vom Typ eines mit Sägezahn-Modulierten VCO+Verstärker verwendet sondern hochkomplexer Systeme (heute vermutlich auf Basis des SDR Prinzips) mit denen es möglich ist Frequenzbereiche von den Störungen auszunehmen. Das kann dann ein ganzer Frequenzbereich sein wie Flugfunk, oder aber ein winzig schmaler Teil der gerade mal für ein oder zwei Schmalband-Kanäle ausreicht und dessen Lage zufällig gewählt wird und vorher geheim gehalten wird. Ein Kanal so schmal das dieser nur mit viel Aufwand im Störnebel überhaupt gefunden wird.
Dann hätte man schon eine sehr hohe Sicherheit und könnte trotzdem noch kommunizieren.
Kombiniert man jetzt aber diesen kleinen Störungsfreien Bereich nun noch mit einem Zeitfaktor der nach einem geheimen, allen beteiligten Geräten aber vorher einprogrammierten, Pseudozufälligen Muster den Störungsfreien Frequenzbereich im Millisekundentakt wechselt, dann hat man eine scheinbare Breitbandstörung ohne Lücken und trotzdem eine ungestörte Kommunikation der Sicherheitskräfte. Eine Technik dessen Kommunikationsgeräteseitiger Teil (schnelle Pseudozufällige Frequenzwechsel) bereits Anfang der 1940er Jahre Patentiert wurde.
Und selbst mit hoher Komplexität und kürzestens Zeitabschnitten sind wir da erst bei einer Technik die man bereits in den 80er, wenn nicht schon 70ern problemlos beherrschte. Heute ist da noch einiges mehr an Komplexität möglich.
Allerdings gilt der Technikvorteil natürlich auch für die Gegenseite.
Spreiztechniken die eine sichere Verbindung selbst bei Pegeln unter der Rauschgrenze ermöglichen haben schon lange in die Consumertechnik einzug gehalten. Solche Signale sind natürlich auch gegen Störungen erheblich robuster als ein AM oder FM moduliertes Funksignal auf fester Frequenz..
Inspiriert durch die Technik von selbstspielenden Pianos.
Toll, wie man früher fachfremd sein konnte und trotzdem sensationelle Erfindungen und Patente zustande bringen konnte. Es war eine Zeit der ungestümen Kreativität.
Man kann die Nichtlinearitaet des Hoerorgans zur "Demodulation"
eines (sehr) starken Ultraschallsignals benutzen.
Ein Traeger und ein Seitenband werden dabei an dieser Nichtlinearitaet
heruntergemischt und unmittelbar hoerbar gemacht.
Nachteil: Es braucht wirklich viel Leistung, und die Gefahr einer
Schaedigung des Gehoers besteht dabei durchaus.
Toll, wie man früher fachfremd sein konnte und trotzdem sensationelle
Erfindungen und Patente zustande bringen konnte.
In Sachen Spektrum ist ein Pianist, insbesonders weil er Noten lesen kann, nicht wirklich fachfremd.
Es war eine Zeit der ungestümen Kreativität.
Naja Musiker als Freiberufler sind von jeher darauf erpicht, sich viele Einkommensquellen zu erschliessen.
Und "fachfremd" heisst nicht "ahnungslos/ungebildet", wie vielleicht manche Hobbyist hoffen mag. Der Kunstgeschichtler Hermann Anschütz-Kaempfe hat sich als Autoditakt ganz schön strecken müßen, um selbst den Kreiselkompass zu konstruieren. Das half ihm dann bei Patentstreitigkeiten Albert Einstein zu überzeugen, das er als Kunsthistoriker wirklich diesen Kompass erfunden und nicht einfach kopiert hat.
Das erkennt man bspw. daran, dass bei einer Open-Air-Musikveranstaltung
in einem Abstand von mehr als 1 km nur noch die niedrigen Frequenzen
hörbar sind.
Für eine große Reichweite der Kommunikation mittels Schallwellen ist
deswegen die Basisbandübertragung die beste Wahl. Basisbandübertragung
per Schall wird durch lautes Sprechen, ggf. unterstützt durch ein
Megafon, realisiert.
Ich gebs ehrlich zu, das war nur ein kurzes Gedankenexperiment das ich
hier gepostet habe, aber meine Idee war halt, wenn eine Veranstaltung
Breitbandstörsender aufstellt (Weil man Angst vor Drohnen hat) wäre dann
eine Reihe an Agenten mit Knopf im Ohr, die über Ultraschall ihren
Sprechfunk empfangen überhaupt ansatzweise machbar?
Falls ja, würden sich die Drohnenfuzzis ebenfalls dieser Technologie
bedienen, und man würde zu deren Abwehr Ultraschallstörsender aufstellen
müssen, die natürlich aucn dein Vorhaben zunichte machen würden.
Die Dämpfung des Schalls in der Luft steigt rapide mit der Frequenz:
Der Dämpfungsverlauf über die Frequenz ist nicht eine Kurve sondern hat viele Frequenzfenster, wo die Dämpfung schwächer, sowie auch stärker ist. Den Verlauf müßte der TO mal messen. Meine Vermutung ist jedoch, dass die Tiere, die Ultraschall nutzen (Fledermäuse) in den Fenstern niedrigerer Dämpfung arbeiten damit die "Kehlköpfe" nicht so belastet werden. Aber Du störst dann damit diese Tiere. Es gibt auch Insekten, die im Ultraschallbereich Töne ausstoßen.
Gibts dafür auch eine Quelle, wo das so beschrieben wird?
Seine Phantasie.
Ja gut, ich meinte aber eine glaubwürdige Quelle ...
Es gibt Milliarden Menschen, die gewisse, ihnen ab der Kindheit eingeimpfte Phantasien für glaubwürdig halten. Manche politischen Parteien und einige Staaten führen das auch im Namen.
Daher meine Frage ob mein (zugegeben komplett luftschloss-ähnlicher)
Gedanke eines Ultraschall-Walkietalkies überhaupt funktioneren kann?
Mit einem Handgerät wird es schon aus Energiegründen sicher schwierig.
Bei Luftschall steigt die Dämpfung sehr stark mit der Frequenz. Wie weit kann man ein Open-Air-Konzert mit seiner Lautsprecher-Anlage im Kilowatt-Bereich hören?
Schon die Vogelkundler arbeiten mit Richtmikrofon-Schüsseln, obwohl die Entfernungen kaum 100 Meter betragen und ein kleiner Singvogel durchaus so laut wie ein 1-Watt-Lautsprecher sein kann.
Hier weiss wohl einer nicht das der Kammerton a gleich 440 Hz ist und
sich die anderen Töne nach einem festen Verhältnis davon ableiten
lassen.
Oh doch, dass ist mir durchaus bekannt. Dir hingegen ist nicht bekannt, dass das Spektrum eines Klanges dir zeigt, aus welchen Obertönen ein Klang zusammengesetzt ist. Dieser Obertongehalt variert je nach Instrument.
Wenn dein Notenblatt dir also sagt, du sollst ein eingestrichenes a spielen, sagt es dir nur, du sollst den Ton spielen, der den Ton erzeugt, dessen Grundschwingung 440 Hz hat. Über den Obertongehalt des zu spielenden Tones sagt die Note nichts.
Auch wird eine Gitarre nicht wie ein Klavier klingen, nur weil du Noten aus einem Klavierbuch auf ihr spielst.
Ich hoffe, dir ist nun etwas klarer, dass du Unsinn geredet hast.
Und ich musste gleich daran denken wie sich die RAF Terrorischte in den Zellen in Stammheim verständigt haben. Aber das war soweit ich weiß nur ein, bereits vorhandenes, Kupferkabel in den Wänden.
Andreas Baader nutzte dafür einen Lautsprecher und einen Verstärker aus einem handelsüblichen Plattenspieler.
Cool, dann könnte man gleich das breitestbandige Störsignal als Auslöser
für die Bombenzündung nutzen.
Mit dem Risiko der unbeabsichtigten Zündung während man selbst das Ding gerade platziert weil da irgendein Leistungsnetzteil im Nebenhaus gerade Anfängt Amok zu laufen.
Und selbst wenn man das verhindert in dem mindestens eine kombination aus Zeitgesteuerten Scharfschalten und der Störungsdetektion verwendet kann es immer noch jederzeit zufällig hochgehen.
Und selbst wenn man dann eine hochkomplexe Zündung mit Signalanalyse durch DSP und CO einsetzt um wirklich nur auf ein bewusst erzeugtes breitbandiges Störsignal zu reagieren (dessen Charakteristik man vielleicht am Vortag aufschnappen konnte und dessen grobe Eckparameter man dann zur Analyse nimmt, zu genau darf es wegen der Varianz ja nicht sein), dann hat man einen riesen Aufwand getrieben und trifft immer noch nur den einen oder zwei Agenten im vorausfahrenden Technikfahrzeug.
Wobei es natürlich selbst trotz solche harten Störmaßnahmen trotzdem noch genug, von den sonstigen Umständen abhängenge Möglichkeiten für eine Zündung zum passenden ZEitpunkt gibt. (die will ich hier aber nicht Diskutieren)
Deshalb sind ganz andere Maßnahmen zum Schutz der Person sehr viel wichtiger und in der Priorität der Anwendung um Größenordnungen höher eingestuft. Deshalb auch ist dieses breitbandige stören auch so eine absolute Ausnahme. Der Aufwand und vor allem die negativen Folgen stehen nahezu so gut wie nie in einem sinnvollen Verhältnis zum Nutzen.
Wenn tatsächlich mal ernsthaft über den Einsatz von Störsender Diskutiert wird und nicht nur irgendwelche Schreiberlingspraktikanten etwas zum Drucken zusammenschustern, dann geht es meist um selektives Stören bestimmter Frequenzbereich. Im Bereich von Drohnen halt der typischen Fernsteuerbereiche für Spielzeug und Hobbymodellbau weil damit die Nebenfolgen gering sind und schon mal verhindert wird das jemand einfach eine im Laden gekaufte Drohne nimmt.
Die meisten Typen die böses wollen sind Diletanten. Ist einfach so... Deshalb sind dann 95% der möglichen Bedrohungen so ausgeschaltet. Von denen die aber wissen wie sie ein Fernsteursystem einer Drohne so umbauen das es auf einer völlig anderen Frequenz arbeitet ist der Großteil auch in der Lage noch sehr viel komplexere Möglichkeiten zu realisieren wo auch einen Breitbandstörung nichts mehr bringt. Diese Typen muss man sowieso über andere Wege von den Taten abhalten oder hat Pech gehabt.
Da für komplexe Szenarien aber auch sehr viel mehr vorbereitung nötig ist gibt es zumindest eine bessere Chance da im Vorfeld schon drauf aufmerksam zu werden.
Du hast offensichtlich die Argumentation nicht verstanden.
Du redest von Tönen, die in den Tonleitern vorkommen. Die stehen auf den Notenblättern und haben, wenn mehrere zusammenklingen, etwas mit Harmonik zu tun.
Im Kontext "Spektrum" sind Obertöne aber etwas anderes. Sie stehen in keinem Notenblatt. Sie bestimmen nicht die Harmonien/Akkorde, sondern NUR den unterschiedlichen Klang der Instrumente. Kammerton a hat auf dem Klavier exakt dieselbe Tonhöhe wie auf der Geige, aber das Obertonspektrum und damit der Klang ist völlig anders.
Deswegen stimmt deine Aussage nicht, ein Pianist habe Wissen über Spektren, WEIL er Noten lesen könne. Tatsache ist, dass er gar keine konkreten Spektren kennt. Bestenfalls weiß er, was das ist, aber auch dieses Wissen muss er nicht haben, weil es ihm nichts nützt: Er spielt nur die Noten der Tonleiter.
Fragt man ihn, was das Wort "Spektrum" bedeutet, kann es sein, dass er "Ist das nicht eine Wissenschaftszeitschrift?" sagt.
Ja gut, ich meinte aber eine glaubwürdige Quelle ...
Der Effekt ist seit mindestens achtzig Jahren bekannt.
Bild aus dem Journal: Helvetica Physica Acta von 1945.
Ja gut, das ist die f-Abhängigkeit der Schallgeschwindigkeit. Über welche Frequenzen sprechen wir denn da hierbei, wo dieser Effekt überhaupt eine Rolle spielt? Wikipedia erwähnt diesen Effekt auch, aber nur bei vielen vielen MHz'en ...
Und eine Breitbandige Störung (nahezu) des gesamten Spektrums ist etwas
was höchstens bei Anlässen wie dem Besuch einer Person vom
Gefährdungsrang eines US-Präsidenten u.ä. im Nahfeld der Wagenkolonne
denkbar ist.
Wobei dann die Frage ist, ob ein so bestrahltes Auto mit seiner inneren Elektronik überhaupt noch fahrfähig wäre.
Über welche Frequenzen sprechen wir denn da hierbei, ...
Ultraschall ist Schall mit einer Frequenz oberhalb von 20 kHz bis zu 1 GHz, andere schreiben 10 GHz.
Zum Beispiel höhere relative Luftfeuchtigkeit hat einen höhreren Absorptionskoeffizienten und besitzt für Frequenzen ab 30 kHz eine größere Dämpfung.
In dem Bereich bis zu einigen hunderten von kHz liegt die Bandbreite der spektralen Dämpfungssschwankungen durch physikalischen Effekte im Bereich der Schwankungen des obigen Beispiels.
Vermutlich habe ich zu hohe Erwartungen geweckt an die Einflüsse durch die Frequenzabhängigkeit der Dämpfung im Bereich bis zu einigen hundert Kilohertz.
In den 60er und 70er Jahren wurden wir bei jedem Kinobesuch "bestrahlt".
Die ersten Übertragungsysteme für Hörgeräte basierten auf kräftigen NF Induktionsschleifen im Fußboden oder an der Decke/Wand mit einigen 10Watt Leistung deren Signale von den Hörhilfen mit Telefonfunktion empfangen werden konnten. Auch die ersten "drahtlosen" Dolmetschersysteme nutzten noch diese Technik, natürlich nur für eine Sprache.
Das war offensichtlich eine "legale" Bestrahlung ;-))
Stimmt, sie hat aber erkannt das man mit den Walzen die sonst für den Anschlag der Töne in richtiger Reihenfolge und Zeit benutzt werden auch zur Umschaltung der Frequenzen nutzen kann.
Obwohl dieses Prinzip schon bei Spieluhren bekannt war, kam eben doch keiner vorher darauf.
Für wirklich Interessierte ein paar kleine, aber notwendige Korrekturen des bisher Gesagten:
"...alle Schallwandler beruhen auf dem Piezoeffekt, sind schmalbandig".
Nein, zeitlich etwas früher als die Infrarot-Fernbedienung der TV-Geräte wurde Ultraschall benutzt, die Schallgeber, wie auch die Mikrofone, waren sämtlich rein kapazitiv aufgebaut: Eine leitfähige, geprägte oder gespannte Metallmembrane vor einer feststehenden Gegenelektrode, Polarisationsspannung mittels hochohmig zugeführter Gleichspannung. Der Consumermarkt war durchdrungen davon, mit den gleichen Kapseln gab es "Radarwarner" als Einparkhilfe in der heimischen Garage sowie stationäre "Bewegungsmelder"-Alarmanlagen fürs Wohnzimmerregal (Dopplereffekt).
Als Seitenlautsprecher und zusätzliche Hochtöner gab es kapazitive Lautsprecher in sehr vielen Röhrenradios, die notwendige Polarisationsspannung war sowieso vorhanden: Die Anodenspannungsversorgung der Röhren. Jene kapazitiven Lautsprecher reichten vom "oberste Mitten bis kompletter, hörbarer Hochtonbereich" - eine Schmalbandigkeit ist also nicht zwingend gegeben.
Mittlerweile billig sind die Piezowandler für die Einparkhilfen in den Stoßstangen heutiger Autos.
Vom Prinzip her wird das funktionieren. Geht aber nur auf Sicht, da
Ultraschall schlecht um die Ecke schallt.
Nein, der ultraschall-fernbediente TV im Wohnzimmer liess sich auch aus anderen Räumen umschalten. Es schallt (reflektiert natürlich) sehr wohl um die Ecke. Infrarot konnte das nicht.
Schon die Vogelkundler arbeiten mit Richtmikrofon-Schüsseln, obwohl die
Entfernungen kaum 100 Meter betragen und ein kleiner Singvogel durchaus
so laut wie ein 1-Watt-Lautsprecher sein kann
Das wird aber gemacht um aus den vielen verschiedenen Vogelstimmen in den Baumkronen möglichst einen einzelnen herauszuhören, nicht aber weil der ankommende Schalldruck am Boden so niedrig wäre - sonst würdest Du den Vogel ja auch nicht hören.
Über welche Frequenzen sprechen wir denn da hierbei, ...
Ultraschall ist Schall mit einer Frequenz oberhalb von 20 kHz bis zu 1
GHz, andere schreiben 10 GHz.
Zum Beispiel höhere relative Luftfeuchtigkeit hat einen höhreren
Absorptionskoeffizienten und besitzt für Frequenzen ab 30 kHz eine
größere Dämpfung.
In dem Bereich bis zu einigen hunderten von kHz liegt die Bandbreite der
spektralen Dämpfungssschwankungen durch physikalischen Effekte im
Bereich der Schwankungen des obigen Beispiels.
Vermutlich habe ich zu hohe Erwartungen geweckt an die Einflüsse durch
die Frequenzabhängigkeit der Dämpfung im Bereich bis zu einigen hundert
Kilohertz.
---> Screenshot_2024-04-13_15-04-06.jpg
Du lenkst ab. Du hast von Frequenzfenstern gesprochen, bei denen die Dämpfung schwächer wird als bei kleineren Frequenzen (also Anstieg negativ)? Bis jetzt gab es noch keinen Beleg von Dir, und der historische Auszug und Dein Diagramm belegen das ja auch nicht.
Du lenkst ab. Du hast von Frequenzfenstern gesprochen, bei denen die
Dämpfung schwächer wird als bei kleineren Frequenzen ...
In der gerundeten Kurve wären bei feinerer Auflösung einige kleinere Welligkeiten, selten auch eine schwache negative Steigung zu erkennen.
Wenn mit ganz empfindlichen Mikrofonen und Verstärkern das Spektrum des Hintergrundrauschens im Ultraschallbereich aufgenommen wird, dann sind dort Bereiche mit höheren und niedrigeren (Stör-)Pegeln.
Die Frequenzbereichen, wo beide Effekte günstig korrelieren, sind die Fenster. Bei den Fenstern im höheren Frequenzbereich steht allerdings eine hohe erreichbare Datenrate im Vordergrund, also weniger die Reichweite.
Daher meine Frage ob mein (zugegeben komplett luftschloss-ähnlicher)
Gedanke eines Ultraschall-Walkietalkies überhaupt funktioneren kann?
Ohne jetzt den kompletten Thread gelesen zu haben, fallen mir da neben der genannten zu bevorzugenden Sichtverbindung ein oder zwei weitere ziemliche Nachteile bei Luft (ggü Wasser) ein:
Die Signallaufzeit in Luft ist grottig. 1s Verzögerung pro 300m Strecke ist heftig und für Sprachkommunikation schon sehr nervig. Bei Wasser mit fast 3facher Geschwindigkeit ist das nicht so bitter, zumal auch die Entfernung zum Empfänger selten über 500m gehen dürfte. Zumindest wenn es um die übliche militärische Kommunikation U-Boot <-> Überwasserfahrzeug an geht.
Störfestigkeit bei Luft ist schlecht, da reichen schon ein paar Bäume in der Nähe des Signalwegs wo der Wind durchpfeift, dass da ein breitbandiger Störnebel mit viel Leistung (gemessen an der Schallkapsel) enstehen dürfte.
Wind generell verbiegt den Signalweg.
Wobei (Ultra-)Schall eigentlich auch eine Wellenförmige Ausbreitung hat. Es wird also auch möglich sein, ohne Sichtverbindung zu arbeiten, da werden Reflexionen und Auslöschungen aber sehr nervig.
"Das Prinzip dieser Schallwandleranordnung ist, dass durch den Ultraschall (40 kHz) die der Mensch nicht hören kann, der Schall gezielt auf eine kleine Fläche fokussiert wird. Die Person hört den Schall trotzdem, weil zusätzlich Töne, Sprache, Musik aufmoduliert sind und dadurch „Interferenzen“ entstehen."
Diese Interferenzen entstehen durch nicht Nichtlinearitäten am Körper des Menschen bei genügend Ultraschallstärke und ausgelenkten Trommelfellen. Viele Musikinstrumente haben auch Schallausstrahlungen im Ultraschallbereich. Echtere Goldöhrchen sind hier nichtlinearer als die Durchschnittsbevölkerung und hören daher mehr Interferenzen als der Normalhörer. Die sind daher immer mit den MusikKonserven unzufrieden.
Die frühere analoge Übertragungstechnik auf die Schallplatte war auf solche Interferenzen empfindlicher als die digitale Aufnahmetechnik für die CD. Daher sind dort Interferenzprodukte im hörbaren Bereich über die Hintertür mit enthalten. Für rein digitale Aufnahmen wird dafür ein Mikrofon benötigt, das im hörbaren Bereich linear, aber im Ultraschallbereich so nichtliear wie das menschnlichen Hörens ist um diese Interfenzen auch in die digitalen Konserve zu bekommen.
Die frühere analoge Übertragungstechnik auf die Schallplatte war auf
solche Interferenzen empfindlicher als die digitale Aufnahmetechnik für
die CD.
So ein Unsinn. Auf dem entscheidenden Teil der Strecke (Schallquelle-Mikrofon) arbeitet auch der "digitale Produktionsprozess" noch vollständig analog.
verwerfen hochlineare Mikrofone mit integriertem Digitalwandler für die Studioaufnahme solche Effekte.
Bei der üblichen Musik, die im Radio rauf und runter gedudelt wird, spielt das aber keine Rolle. Da kommt sowieso fast alles aus dem Synthesizer und das ist ohne Ultraschallanteile.
verwerfen hochlineare Mikrofone mit integriertem Digitalwandler für die
Studioaufnahme solche Effekte.
Der entscheidende Teil der Strecke ist beim Mikrofon zuende. Genauer: bei dessen Schallwandler. Ob die Digitalisierung direkt im Mikro erfolgt oder erst in irgendwelchen nachfolgenden Gedöhns, spielt keinerlei Rolle.
Ich dachte, wir sind inzwischen alle alt genug, diesen Blödsinn der 90er
Jahre nicht mehr ernst zu nehmen.
Wie geschrieben, ist doch nicht alles Blödsinn der früheren Jahre. Mit dem heutigen Wissen darüber kann das an der Schnittstelle zur Digitaltechnik mit Digitaltechnik in besserer Qualität umgesetzt werden.
Es gibt daher Audio digitalisiert bis zu 768kHz von linearen Mikrofonen. Der interessierende Ultraschallbereich geht eigentlich nur bis ca. 100kHz. Die Interferenzen analog zum Gehör werden digital berechnet und zu den digitalen Audiosignalen (unter 20kHz) digital hinzugemischt. Diese Güte erreicht keine Analogverarbeitung bis zum analoger Audioträger.
Das gab es aber in den 90ern noch nicht als die CDs kamen und populär wurden, sowie MP3 gab es auch noch nicht.
Welche Kurbelsirenen besonders unangenehm klingen, war mal eine Frage. Die Tonaufnahmen klangen nicht unangenehm und gaben bei der Auswertung ganz andere Ergebnisse. Erst eine Messung des Spektrums bis in den Ultraschallbereich brachte etwas Licht in die Dunkelheit.
Das Thema mal aus anderer Sicht betrachtet: Wer heute noch eine militärische Drohne baut, die für ihren Einsatz auf eine permanente Funkverbindung angewiesen ist, hat sowieso den den falschen Job.
Bei ausreichend hohen Schallsignalpegel wäre es möglich die Übertragung durch den dort genannten Effekt ohne Hilfsmittel zu hören und zu verstehen oder zumindest zu merken, da ist irgendwas.
Wenn verhindert werden soll, dass der Ton über den Effekt verstanden wird, dann muss das Signal als Halb-Seitenbandmodulation mit unterdrückten Träger über Ultraschall ausgestrahlt werden.
Eine Frage an die Runde:
Wofür könnte diese Technik denn spirituell verwendet werden?
Ultraschallsender/Empfänger auf Piezobasis haben normalerweise eine Bandbreite von etwa 50%. Da lässt sich also schon einiges aufmodulieren. Die Dämpfung im Wasser ist minimal, hier beträgt die Schallgeschwindigkeit 1480m/s, und Frequenzen bis zu mehreren MHz sind kein Problem. Die Dämpfung in Luft ist hoch, deswegen muss man niedrige Frequenzen wählen. Die Schallgeschwindigkeit in Luft beträgt etwa 300m/s, da kann die Laufzeit also schon merkliche Verzögerungen bringen.
In Metallen - war hier nicht gefragt, ist aber trotzdem interessant - beträgt die Schallgeschwindigkeit etwa 6000m/s, in Festkörpern können ausserdem Scherkräfte übertragen werden, so dass hier auch Transversalwellen möglich sind, die in rein akustischen Medien (Luft, Flüssigkeiten) nicht vorkommen. Als Faustregel beträgt die Geschwindigkeit der Transversalwellen etwa die Hälfte der Geschwindigkeit für longitudinal polarisierte Wellen. In Festkörpern hängt die Dämpfung von der Korngrösse ab, und hier wird es dann kompliziert; in manchen Festkörpern ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit auch nicht unabhängig von der Ausbreitungsrichtung. Das führt aber zu weit.
Ein wichtigerer Aspekt ist die Fokussierung: Wenn der Sender klein ist im Vergleich zur Wellenlänge, haben wir es mit Punktquellen zu tun, die Kugelwellen ausstrahlen. Ist der Piezo dagegen gross im Vergleich zur Wellenlänge, kann man auch fokussieren, also gezielt in eine Richtung abstrahlen (oder hören). Bei den 40kHz Sendern für die Parkhilfe in Autos sendet man eher Kugelwellen, während medizinischer Ultraschall im MHz-Bereich stark fokussieren kann.
Das ganze Thema habe ich auch noch in meiner "to do Liste".
Ultraschall bei 40kHz hat eine recht kurze Wellenlänge.
Einen typischen Schallwandler (Metalltöpfchen mit Maschengitter vorne) habe ich mal in eine 1m Parabolschüssel montiert.
Das war schon sehr beeindruckend.
Es ermutigt auf jeden Fall, modulierten US auch mal auf einige Entfernung zu übertragen.
Interessant dürfte die (gegenüber HF) lange Signallaufzeit sein, und ob es irgendwelche unlinearen Effekte gibt etc.
Es ist immer gut, noch eine unerledigte Bastelidee im Ärmel zu haben.
Der Dämpfungsverlauf über die Frequenz ist nicht eine Kurve sondern hat
viele Frequenzfenster, wo die Dämpfung schwächer, sowie auch stärker
ist.
"Fenster" suggeriert unzweifelhaft scharfe Abgrenzungen, und
nicht etwa partiell negative Steigungsverläufe.
Persönliche Kenntnis von sowas nur bzgl. Betriebsfrequenzen
div. Entladungslampen (EVG): Gibt "GUT nutzbare" Fenster wo
die Dämpfung stark/Resonanz schwach genug, und halt genauso
umgekehrt "(nahezu) NICHT nutzbare" Abschnitte. Und je nach
Lampe ganz unterschiedlich, da ja auch aus dem präzisen mech.
Aufbau resultierend.
Wie würde so ein Effekt (und von mir aus auch nur ansatzweise)
nun aber in Luft entstehen können? Bitte völlig unspirituell,
sowie für Dummies (ang. mit nur Mittlerer Reife + Ausbildung).
Einen typischen Schallwandler (Metalltöpfchen mit Maschengitter vorne)
habe ich mal in eine 1m Parabolschüssel montiert.
Das war schon sehr beeindruckend.
Es ermutigt auf jeden Fall, modulierten US auch mal auf einige
Entfernung zu übertragen.
So etwas habe ich auch mal getestet - mit einer handlichen SAT Schüssel von 40 cm Durchmesser. Den 40 kHz Schallwandler habe ich etwas oberhalb seiner Spezifikationen bei ca. 30-40Vpp betrieben und mit Musik amplitudenmoduliert. Auf 8 Meter Entfernung ergab das einen Bereich von nicht viel mehr als einen halben Meter Breite in dem die Musik hörbar war, bewegte man den Kopf etwas heraus, dann war die Musik weg. Das war schon beeindruckend! Es war kein HiFi Klang, aber gut hörbar.
40 kHz entspricht etwa 8mm Wellenlänge, da macht so eine Parabolschüssel einen enormen Antennengewinn. Das ist die gleiche Wellenlänge wie bei ca. 36 GHz elektromagnetisch, d.h. die Schüssel bündelt stärker als bei den 10-12 GHz für die sie gedacht ist.
40 kHz entspricht etwa 8mm Wellenlänge, da macht so eine Parabolschüssel
einen enormen Antennengewinn. Das ist die gleiche Wellenlänge wie bei
ca. 36 GHz elektromagnetisch, d.h. die Schüssel bündelt stärker als bei
den 10-12 GHz für die sie gedacht ist.
Berechnet hatte ich das auch mal, konnte mich aber nicht mehr an die genauen Werte erinnern. Darum habe ich es nicht erwähnt.
Die Größenordnung war aber ähnlich.
Alle Komponenten sind noch vorhanden. Das wird sicherlich eins meiner nächsten Bastelprojekte.
"Fenster" suggeriert unzweifelhaft scharfe Abgrenzungen, und
nicht etwa partiell negative Steigungsverläufe.
Sollte auch nur ein kurzer EinWurf eines Aspekts sein.
Im Bereich von hohen Frequenzen wird die Wellenlänge auch sehr klein und es gibt Herausforderungen durch Interferenzen bei der Wandlung. Wenn die Wellenlänge im Bereich der freien Weglänge der Atome liegt, treten noch andere physikalischen Effekte auf. Zum Beispiel bei ca. 5GHz (Schallgeschwindigkeit durch freie Weglänge) sind die Luftteilchen zu langsam um den Bewegungen der Membrane eines Ultraschallerzeugers noch zu folgen und damit wird faktisch die Reichweite des Ultraschalls zu Null.
D.h. tendenziell nimmt daher die Reichweite mit steigender Frequenz ab, im Detail mit etwas rumpeligen Kurvenverlauf. Der kann dann zur Gaszusammensetzungsbestimmung herangezogen werden, wobei zum Beispiel die Effekte, Resonanz, Laufzeit und Absorption hauptsächlich ausgenutzt werden.
