Der Brummton
Versuch der messtechnischen Annäherung an ein Phänomen
Um mehr über die aufgezeichneten Schallsignale oder Schwingungssignale zu erfahren, muss man diese Analysieren. Dazu benötigt man ein leistungsfähiges
Mathematikprogramm. Im Netz findet man ein leistungsfähiges Open Source Mathematikprogramm das kostenlos aus dem Netz herunter geladen werden kann.
Das Mathematikprogramm nennt sich Scilab und wird auf dieser Internetseite vorgestellt, SCILAB.ORG
Auf meinem Rechner habe ich die neuste Version 6.1.1 für 64bit installiert, und das Analyseprogramm WAV-2D-Analyse-10Sk.sce zur Analyse der Schallsignale programmiert.
Schallsignale oder Signale von einem Beschleunigungssensor habe ich mit einem digitalen mobilen Recorder aufgenommen, mit einer Samplerate von 48000 Hz und 24 bit
Auflösung. Ich verwende den mobilen Sony Recorder PCM-M10. Dieser Recorder wird leider nicht mehr hergestellt, es kann aber auch jeder andere mobile Recorder
mit den entsprechenden Eigenschaften verwendet werden. Vermutlich erfüllen alle Recorder die CD-Norm, die einen Frequenzbereich von 5 Hz bis 20 kHz vorsieht.
Somit können wir den Tieftonbereich, der uns interessiert, von 5 Hz an analysieren.
Die Funktion:
Von dem Eingangssignal, das im oberen Fenster angezeigt wird, wird das FFT Spektrum und das Power Spekrtrum berechnet und im unteren Fenster angezeigt.
Mit einem Bandpassfilter wird das Eingangssignal gefiltert und das Ergebnis im oberen Fenster als Ausgangssignal angezeigt.
Die einstellbaren Eckfrequenzen, des Bandpassfilters, sind als senkrechte Linien im unteren Fenster sichtbar.
Analyse-2d-10Sekunden-V-220824.sce
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Die 3D Analyse:
WAV-3d-Analyse-25_1.11.2021.txt
Auf dem Screenshot sind die Bedienelemente mit gelb unterlegten Nummern von 1 bis 22 versehen.
Die Funktion:
1. Anzeige: Die Laufzeit der Datei in Sekunden.
2. Anzeige: Die Kanalzahl der Datei.
3. Anzeige: Die Position in Sekunden, von der an die Analyse berechnet wurde.
4. Schaltelement: Die neue Position, von der an die Analyse berechnet werden soll.
5. Anzeige und Schaltelement: Anzeige und neue Kanaleinstellung.
6. Anzeige und Schaltelement: Anzeige und neue Einstellung der Verstärkung.
7. Anzeige und Schaltelement: Anzeige und neue Einstellung der Überdeckung.
Bei der FFT Berechnung werden die Daten einer ganzen Sekunde = 48000 Werte eingelesen und berechnet.Für die folgende Berechnung wird die Adresse nur
um 1500 Werte versetzt und die Daten eingelesen und berechnet. Das wird so fortgesetzt bis 480 Berechnungen durchgeführt wurden. Auf diese Weise
werden mit einem Rechendurchgang 480 FFT's berechnet die einer Laufzeit von 15 Sekunden entsprechen. Das entspricht einer Überdeckung von 96,875 %
Hier kann nun die Überdeckung eingestellt werden:
1500_________96,875 %_______15 s
3000_________93,75 %________30 s
6000_________87,5 %_________60 s
12000_________75 %__________120 s
24000_________50 %__________240 s
48000__________0 %__________480 s
8. Schaltelement: Die vorgewählten Einstellungen von 4, 5, 6, 7 werden übernommen und erneut berechnet.
9. Schaltelement: Es wird eine neue Datei ausgewählt.
10. Schaltelement: Das Programm beenden.
11. Schaltelement: Umschalten der Grafik FFT Spektrum / Power Spektrum.
12. Schaltelement: Zoomen der Frequenzachse.
13. Schaltelement: Die Grafik wird als GIF Datei abgespeichert.
14. Schaltelement: Auswahl einer Position für Play.
15. Schaltelement: Von der Position ab, Punkt 14, wird die Datei für 10 Sekunden abgespielt.
16. Schaltelement: Auswahl einer Farbpalette.
17. Anzeige: Hinweis, es können nur WAV Dateien mit 48 kHz Samplefrequenz bearbeitet werden.
18. Anzeige: Speicherort und Name der Datei.
19. Anzeige: Die eingestellte Verstärkung, Punkt 6.
20. Anzeige: Die Zeitachse der Grafik.
21. Anzeige: Die Frequenzachse der Grafik.
22. Anzeige: Der Name der Wav Datei als Titel der Grafik.
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Eine neue Version: WAV-3D-Analyse-40.
WAV-3D-Analyse-40.sce
Ein Tipp zu den Messungen:
Bei der Aufnahme überdecken allgemeine Umweltgeräusche den Brummton und das Aufnahmegerät wird von den Umweltgeräuschen übersteuert.
Daher ist es Sinnvoll die Aufnahmen dann zu machen wenn die Umweltgeräusche nicht mehr so stark sind und alles zur Ruhe gekommen ist, z.B. 2-3 Uhr nachts.
Eine andere Methode ist das Aufnahmegerät da zu platzieren wo die Umweltgeräusche schon stark reduziert sind. Dazu nutze ich einen kleinen Raum,
der sich im Zentrum des Hause befindet und durch umgebende Räume weitgehend von der Umwelt abgeschieden ist.
Oder einen Kellerraum der keine Fenster hat.
Das umgebende Gebäude wirkt wie ein akustisches Filter das nur noch den Brummton durchlässt.
Nun kann der Aufnahmepegel maximal aufgedreht werden und das aufgezeichnete Signal hat einen ausreichend großen Pegel der weitere Analysen zulässt.
Eine weitere Methode könnte sein das Mikrofon in einem kleinen Styroporblock schalldicht einzuschließen. Dadurch werden die allgemeinen Umweltgeräusche reduziert
und nur der akustische Bereich der den Brummton beinhaltet wird durchgelassen. Das ist nur eine Überlegung, das habe ich selbst noch nicht getestet.
Am 08.11.2016 habe ich mit einem einfachen Sony Recorder (PCM-M10), einen sehr starken BT aufgezeichnet. Die anschließende Analyse mit Scilab ergab folgende Grafiken. Das erste Bild der FFT zeigt die Gesamtaufnahme, das zweite Bild einen Auszug. Sehr schön sieht man zwischen 20 und 30 Hz eine Schlangenlinie. Diese Schlangenlinie spiegelt sich bei 50 bis 60 Hz sowie unterhalb von 100 HZ und auch im Bereich 120 und 140 Hz. Das ist ein BT, der von einer Klimaanlage erzeugt wird.
Die Fast Fourier Transformation eines starken BT.
Der gleiche Messort, gleiche Bedingungen aber schwacher BT. Vergleiche die Bilder.
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