Frequenzanalyse

    Hallo zusammen,
    ich arbeite gerade an einer wissenschaftlichen Arbeit, in der es darum geht, eine Frequenzanalyse von Bauteilen durchzuführen.
    Nach langer Suche im Netz bin ich auf Audacity gestoßen, das ja eine Frequenzanalyse anbietet.


    Einige Fragen stellen sich mir aber noch und ich hoffe, wir finden eine Lösung dafür :)


    1.) Wenn ich das Mikro anschließe und auf Rec drücke, gibt es dann eine Möglichkeit, erst ab einer bestimmten Frequenz aufzunehmen?
    Also das heißt, Niederfrequenzen abzuschalten und dass Audacity erst bei einer gewissen Frequenz aufnimmt?


    So das wäre mal meine Anfangsfrage...es werden während der Analyse noch weitere kommen.


    Herzlichen Dank!


    Slamdunker23

    Gegenfrage: was genau soll mit einer Niederfrequenz-Absenkung erreicht werden?


    Wenn es um eine Verminderung des 1/f Rauschens geht, dann gibt im Prinzip nur die Möglichkeit einen externen Mikrofon Vorverstärker zu verwenden, der den Bassbereich unter 80-100Hz absenkt (heisst meist "Trittschallfilter" oder ähnlich), weil die Absenkung *vor* dem A/D-Wandler der Soundkarte erfolgen muss.


    Als Work-around gäbe es dann noch die Möglichkeit nach der Aufnahme den Niederfrequenz-Anteil mit einem Hochpass-Filter abzusenken.


    Mit einer Standard-Soundkarte ist es nicht möglich, den aufgenommenen Frequenzbereich zu verändern, egal mit welcher Software, weil der aufgenommene Frequenzbereich ausschliesslich von der Analog-Hardware *vor* dem A/D-Wandler der Soundkarte abhängt.

    Zitat

    ... Meine Aufnahme soll also erst die Frequenzen ab 5000 Hz aufzeichnen. Ist das möglich?


    Das ist nur durch eine Modifikation der Analog-Hardware vor dem A/D-Wandler (oder auf deutsch: nur mit einem speziellen Mikrofon-Vorverstärker) möglich. Mit Software (egal welches Programm) ist so etwas *nicht* möglich.


    Ich glaube aber trotzdem, dass du einigermassen brauchbare Ergebnisse bekommen wirst, wenn du eine Aufnahme im kompletten Audio-Frequenzband (20Hz bis 20000Hz) machst und anschliessend mit einem Hochpass-Filter (in Audacity oder irgend einem anderen Audio Editor) den Frequenzbereich unterhalb von 5000Hz einfach wegfilterst.

    Genau, denn das ist die "besonderheit" an den Frequenzen.


    Scharfes abschneiden wird in der gesammten Tontechnik
    nur bei 100% unbrauchbarkeit verwendet.


    Unbeliebte Frequenzen werden i.d.R. einfach nur gemildert.


    Möchtest Du alles ab 5kHz dann nimmst Du entweder einen
    Highpassfilter oder den Equalizer und stellst für alles darunter
    auf -unendlich/stumm.


    Das ist das selbe Ergebnis!


    Besser noch, wenn das Bauteil erst ab 5kHz schwingt, ist
    es doch eine gute Probe, ob (auszer Rauschen) auch andere
    Frequenzbereiche "geschwungen" wurden.

    Servus zusammen!
    danke für eure Hilfe.
    Ich werde darauf zurückkommen, wenn ich das Problem mit meinem Mikrofonanschluss behoben habe.
    Vllt könnt ihr mir ja dabei helfen.


    Ich habe mein Mikro per 3,5 Klinke an den Laptop angeschlossen.
    In den Systemsteuerungen werden mir 3 Mikros angezeigt: Zwei Mal Microphone und einmal Line In.
    Meine Frage ist, welches von den dreien ist jetzt das angeschlossene Mikro...denn ich habe noch ein internes Mikro.

    Schau mal nach ob in Audacity unter "Bearbeiten > Einstellungen > Audio E/A > Aufnahmegeräte" im Auswahlmenü beide Mikrofone erscheinen (der Line-In ist ein Hochpegel-Eingang, der dürfte es also wahrscheinlich nicht sein). Wenn du dort unter "Aufnahmegeräte" abwechselnd beide Mikrofone als "Aufnahmegerät" einstellst, mit Audacity eine Aufnahme machst und während die Aufnahme läuft mit den Fingern abwechselnd leicht auf die beiden Mikrofone klopfst, dann findest du recht schnell heraus, welches Mikrofon zu welcher von beiden Einstellungen gehört.

    Guten Morgen!
    Also irgendwie kommt mir das ganze komisch vor. Eigentlich sollte es ja ganz einfach sein, ein Mikro an den PC anzuschließen...
    Ich habe jetzt herausgefunden, welche von den beiden Microphone in der Systemsteuerung das interne Mikro ist.
    Ihr habt ja gesagt, dass das Line-In nicht das angeschlossene sein kann oder?


    Somit ist also klar, welches das angeschlossene sein muss.
    Wenn ich das in Audacity auswähle und aufnehme kommt rein gar nichts.
    Komisch ist, dass ich aber in der Aussteuerungsanzeige Eingang einen kleinen Ausschlag habe.
    Somit kann das Mikro ja nicht defekt sein oder?


    Aber warum nimmt es dann nicht auf? Es reagiert auch nicht auf ein Klopfen.


    Viele Grüße
    Slamdunker23

    Ist Playthrough aktiviert?
    Menu Transport->Aufnahme gleichzeitig wiedergeben.


    Wenn Du es nach der Aufnahme abspielst, und es kommt
    nichts, dann versuch mal es zu verstärken.


    Huste mal ganz stark rein, wenn man das ganz ganz leise
    hört, hast Du ein Problem dessen Lösung ich noch nicht
    kenne.


    Habe zB ein elektret Mikrofon, das hat ein zwischenteil für
    die Batterie. Dürfte nur damit laufen. Steck ich das Mikro
    ohne das Zwischenteil in den Mic-In hab ich auch nur ein
    ganz leises Signal, aber zieh ich den Stecker halb raus,
    hab ich ein starkes Signal wie mit Batterie!


    Erklär mir das mal jemand! :)

    Mir war das jetzt zu blöd.
    Ich bin auf das interne Mikro umgestiegen.
    Das ist zwar nicht die eleganteste Lösung, etwas aufzunehmen, aber sie funktioniert.


    Jetzt kommen wir dann zu dem allgemeinen Thema, der Frequenzanalyse.
    Ich erklär euch mal, wie ich vorgehe:


    Ich beginne die Aufnahme und errege das Bauteil mit einem Hammer.
    Das Bauteil beginnt zu schwingen und ich nehme die Schwingungen über das Mikrofon auf. Diese werden mir dann in Audacity angezeigt.
    Das sind ungefähr 0,5 Sekunden.


    Hier sehe ich ja dann optisch das Abklingverhalten über dem Zeitbereich.
    Für die Eigenfrequenzanalyse: Ich will ja wissen, in welcen Frequenzbereich die Eigenfrequenzen liegen.
    Wähle ich dazu den gesamten Abklingbereich aus oder nur eine bestimmte Stelle in dem Ablingvorgang.


    Dann kann ich in der Frequenzanalyse verschiedene Paramter einstellen. Algorithmus, Funktion, Größe, Axis...
    Gibt es da vordefinierte Einstellungen oder muss man das immer auf den Versuch anpassen?


    Danke für eure Hilfe!
    Slamdunker23

    Guten Morgen zusammen,
    da das jetzt mit dem Mikro geklärt ist und ich aus dem Urlaub zurück bin :) können wir uns endlich dem eigentlichen Thema der Frequenzanalyse widmen.
    Der Versuchsaufbau sieht folgendermaßen aus:


    Ich setze ein Bauteil in Schwingung und nehme die Schwingung mit einem Mikrofon auf.
    In Audacity erscheint der Pegel der Schwingung über der Zeitskala.


    Das Bauteil schwingt ungefähr 2 Sekunden, von diesen 2 Sekunden will ich eine Frequenzanalyse machen, also in welchen Frequenzen der Körper schwingt.
    Muss ich dafür den Bereich der Schwingung markieren und dann die Frequenzanalyse anklicken?
    Was muss ich dort für Einstellungen wählen?
    Oder andere Frage, was kann ich mit den Einstellmöglichkeiten ändern?


    Danke für eure Hilfe,
    Slamdunker23

    Die Daten aus der DB Skala solltest Du als Prozentwerte
    in Relation zum Höchsten Punkt nehmen.


    Du willst Doch das Frequenzspektrum.


    Wollte das vorher schon Posten, aber das Board war
    irgendwie nicht erreichbar.


    Mach einmal eine Aufnahme ohne etwas eingesteckt
    zu haben und einmal mir Mikro/Schallabnehmer und
    mach damit eine Frequenzanalyse. Das musst Du
    ja berücksichtigen, gehört ja nicht zum Spektrum
    deiner Schwingenden etwas.


    Danach machst Du was Du schon gemacht hast
    und notierst innerhalb welcher Frequenzen Du über
    den DB Wert hinaus bist, den Du ohne Mikro bzw.
    ohne Das schwingende Objekt hattest.


    Diesen Bereich setzt Du in Relation zu sich selbst.


    Nimm den höchsten Punkt, notier seinen DB Wert
    und notier die anderen Frequenzbereiche als Prozentsatz
    zu diesem max Wert.


    So sind die DB Werte egal, die sind sowieso nicht ganz
    genau, wenn ich mich nicht irre. Denn wenn man die
    Mikrofonsensibilität auf max Stufe setzt, wird ja alles
    lauter aufgezeichnet, obwohl es so laut war wie wo es
    leise aufgenommen wurde. Und sind auszerdem durch
    das Mikrofon begrenzt.

    Ich habe hier ein anderes Bild von einem Programm:


    [Blockierte Grafik: http://img192.imageshack.us/img192/2730/testlnv.th.png]


    Das Bild zeigt die Frequenzanalyse von dem gleichen Bauteil, das ich auch mit Audacity getestet habe.
    Wie man sieht ist der Ausschlag bei ~2600 Hz bei beiden Programmen gleich.


    Nehmen wir mal den Frequenzbereich bis zu diesem Peak.
    Der Hauptunterschied beider Programme ist, dass laut Audacity das Bauteil in allen Frequenzen schwingt, also von 0 - ~ 2600 Hz.


    Nach meinem technischen Verständnis schwingt ein Bauteil nach einer Anregung in seiner / seinen Eigenfrequenzen und nicht in jeder Frequenz eines Frequenzspektrums.


    Gerade kommt mir eine Idee, ich glaube das war auch das was du (saint.itch) gemeint hast, wenn ich eine Frequenzanalyse mache von den Hintergrundgeräuschen, dann sieht das Bild folgendermaßen aus:


    [Blockierte Grafik: http://img188.imageshack.us/img188/995/hintergrundgerusch.jpg]



    Wenn man das Bild von dem Bild aus meinem Post von gestern abzieht, dann hätte man nur die Schwingungen, die das Bauteil von sich gibt.
    Sehe ich das so richtig??


    Damit wären wir wieder bei meiner Anfangsfrage: Die Bilder optisch voneinander abziehen wird nicht leicht :)
    Wie kann ich von der Tonspur die Hintergrundgeräusche wegnehmen?
    Anders formuliert: Gibt es eine Möglichkeit, nur die Schwingungen des Bauteils aufzunehmen?


    Danke für eure Hilfe!


    Slamdunker23

    Zitat

    Wenn man das Bild von dem Bild aus meinem Post von gestern abzieht, dann hätte man nur die Schwingungen, die das Bauteil von sich gibt. Sehe ich das so richtig?


    Nein, das funktioniert nicht.


    @ Slamdunker23 + saint.itch


    Ein Rauschen kann nicht durch Subtraktion eines anderen Rauschens entfernt werden, weil es sich um ein statistisches Signal handelt. Das Rauschen in der Aufnahme besteht nach dem A/D-Wandler der Soundkarte aus einer Folge von Zufallszahlen, die auch bei ein und dem selben Verstärker zu verschiedenen Zeitpunkten niemals exakt die gleiche Reihenfolge haben.


    Beispiel:


    [m]Zahlen:-3 -2 -1 0 1 2 3 (Beispiel)


    Rauschen_1:-2 0 1 -3 2 -1 3 (Rauschen zum Zeitpunkt_1)
    Rauschen_2:1 -3 2 -1 3 0 -2 (Rauschen zum Zeitpunkt_2)


    Addition:3 -3 3 -4 5 -1 1 (Rauschen_1 + Rauschen_2)


    Subtraktion_1:-3 3 -1 -2 -1 -1 5 (Rauschen_1 - Rauschen_2)
    Subtraktion_2:3 -3 1 2 1 1 -5 (Rauschen_2 - Rauschen_1)[/m]


    [m]Rauschen_1[/m] = Rauschen eines elektrischen Verstärkers zum Zeitpunkt_1
    [m]Rauschen_2[/m] = Rauschen des gleichen Verstärkers zu einem anderen Zeitpunkt_2


    "Rauschen_1" und "Rauschen_2" sind akustisch identisch (statistisch gleich), weil in beiden Signalen genau die gleichen Zahlen, nur in anderer Reihenfolge vorhanden sind.


    Wenn ich die beiden Rauschsignale "Rauschen_1" und "Rauschen_2" voneinender subtrahiere (egal in welcher Reihenfolge) erhalte ich wiederum ein Rauschsignal, weil die Reihenfolge der Zahlen in den beiden Signalen "Rauschen_1" und "Rauschen_2" nicht gleich ist.


    Damit der Subtraktions-Trick funktioniert würde exakt die gleiche Reihenfolge an Zufallszahlen gebraucht, wie sie vom Verstärker exakt zum Zeitpunkt der Aufnahme produziert wurde. Das Rauschen des gleichen Verstärkers zu einem anderen Zeitpunkt produziert eine andere Reihenfolge von Zufallszahlen.


    Wenn das Rauschsignal des gleichen Verstärkers, das zu einem anderen Zeitpunkt aufgenommen wurde, (oder das Rauschsignal des zweiten Kanals bei einer Stereo-Aufnahme) vom Aufnahmesignal subtrahiert wird entsteht in jedem Fall wieder ein neues Rauschsignal, weil nur die statistische Verteilung der Zufallszahlen, aber nicht die exakte Reihenfolge der Zufallszahlen gleich ist.


    @ Slamdunker23


    Geh in Audacity mal im Audacity "Effekt" Menü auf "Nyquist Prompt" (oder "Nyquist Eingabeaufforderung", je nach Audacity Version). Es erscheint ein Fenster mit einem grossen Texteingabefeld. Dort kopierst du folgende Zeile hinein:


    [m](bandpass2 s 5000 10)[/m]


    Wenn du auf "OK" klickst sollte anschliessend nur noch der Bereich um 5000Hz in deiner Aufnahme übrig geblieben sein. Wenn du jetzt nochmal eine Frequenanalyse machst sollte dieser "Rauschberg" links im Bild verschwunden und nur noch der Bereich um 5000Hz herum zu sehen sein.


    Die [m](bandpass2[/m] ... [m])[/m] Parameter sind folgende:


    * s - der Audacity Sound


    * 5000 - die Mittenfrequenz des Filters. Alles was höher oder tiefer als diese Frequenz ist sollte anschliessend wesentlich leiser geworden sein.


    * 10 - die "Güte" des Filters. Je höher die Zahl ist, desto schmaler wird der "übriggebliebene" Teil des Frequenzbandes. Sinnvolle Werte liegen zwischen 1 und 100.


    Du kannst mal mit den "Mittenfrequenz" und "Güte" Parametern experimentieren, bis ein für deine Zwecke brauchbares Signal herauskommt.

    Ok, bei den Hintergrundgeräuschen gestaltet sich das echt
    schwierig. Ich hatte mit einem Rauschen gerechnet, das
    durchschnittlich 3db laut ist.


    In der Frequenzanalyse kann man dann genau sehen, wie laut.


    Aber bei dem Störgeräuschanteil und vor allem so unliniar...


    Klar ist, mit abziehen ist kein Term gemeint, sondern dass man
    berücksichtigen muss, dass wenn dieses Teil schwingt und es
    stärker als 3db schwingt, es eine Schwingung von diesem Bauteil
    ist. Aber bei diesem unliniarem Störgeräuschanteil ist es besser
    wenn Du machst was Edgar sagt. Der ganze Frequenzband davor
    ist ja unbrauchbar.


    Wie zeichnest Du eigentlich auf? Piezzo? Das teil direkt mit den
    Dräten zur Soundkarte verbunden? :)


    Was mich auch mal interessieren würde, wie messe ich die lautstärke
    so wie sie bestanden hat, als ich aufgenommen habe?
    Wenn ich die empfindlichkeit steigere wird es ja lauter obwohl
    die Signalquelle gleichlaut geblieben ist.