Wie kann man Verzerrungen im Betrieb erfassen?

[Farad]

Hallo,

Gibt es ein Programm, das Klirrmessungen (THD+N reicht ja erstmal!) im laufenden Betrieb durchführen kann?

gibt es überhaupt eine Möglichkeit die Verzerrungen im laufenden Betrieb einer Anlage zu erfassen?

Mit Programmen wie SMAART-Live! und EASERA ist es möglich, die Betriebschallpegelkurve (unter vernachlässigung der Phase) im laufenden Betrieb zu erfassen. Man gibt dem Programm hierzu einmal das Referenzsignal direkt aus dem Mischpult und einmal das Signal vom Meßmikrofon, die Differenz ist der Betriebsschallpegelfrequenzgang. Das funktionierit erstaunlich gut! Bei entsprechender Integrationszeit bekommt man auch mit normaler Musik einen erstaunlich guten Frequenzgang der Anlage am Hörplatz.

Kann soetwas prinzipiell auch mit einer Verzerrungsmessung funktionieren? Man müßte zuerste bei geringem Pegeln den Frequenzgang am Mikroort bestimmen und alle weiteren Abweichungen als Klirrfaktor werten. Aber sind die Unterschiede durch den Kirr nicht viel zu gering? Gehen Klirrmessungen überhaupt nur mit Sinussignalen?



gruß, farad

[Cpt.Baseballbatboy]

Moin,

zur Frequenzgangmessung eignet sich erstmal jedes Signal. Sofern es bekannt ist, braucht es auch keine Zweikanalmessung. Es reicht, das wiedergebene Signal aufzuzeichnen und dann eine Entfaltung durchzuführen (komplexe Division der Fouriertransformierten der beiden Signale).

Musik ist ziemlich gut geeignet, weil sie idR ein rosa Spektrum hat und so für eine ordentliche SNR sorgt.

Dabei auch gleichzeitig den Klirr zu messen halte ich für schwierig (auschließen möchte ich es nicht). Ich kann mir nicht vorstellen, wie man die Klirrkomponenten von der Grundwelle im Spektrum untercheiden kann, da das Eingangssignal innerhalb eines Zeitabschnitts zufällig ist. Hier setzen logarithmische Sweeps an, wo die Verzerrungen nach der Entfaltung zu definierten Zeitpunkten erscheinen.

Gruß
Cpt.

[tiki]

Original geschrieben von Cpt.Baseballbatboy
Hier setzen logarithmische Sweeps an, ...[/B]

Da läßt sich doch bestimmt ein Elektronikstück aus den Zeiten der Berliner Schule finden?
Gruß, TD-Gernhörer Timo

[Cpt.Baseballbatboy]

Hmja, das könnte klappen

Ich hätte da allerdings noch eine Idee. Wenn man die Betriebsschallkurve hat, kann man während des Betriebes ständig den Frequenzgang am Hörplatz messen. Rechnet man da die Betriebsschallkurve raus erhält man etwas, was zumindest ein Maß für sämtliche Fehler ist.

Das zu interpretieren überlasse ich aber gerne wem anders.

Gruß
Cpt.

[18TBX46]

Was soll das Ergebnis der Messung sein ?

Ich interpretiere die "Verzerrungen im Bertieb" mal
als "nichtlineare Verzerrungen" also den Klirr THD.

Man müsste das Signal von der Quelle zu bestimmten Samplezeitpunkten spektral-analysieren.

Das Signal vom Mikro auch; alles was beim 2. Spektrum da ist
und beim ersten nicht, ist dann der THD.

Probleme: wie oft und wie lang samplen ?
bei "kurzen" Samples ist keine genaue zeitliche
Zuordnung der beiden Signale möglich (wieviel später muss ich das
Mikrosignal abtasten, damit das Sample das Ergebnis des zuvor
abgetasteten Eingangssignals ist)

bei "langen" Samples sollte es theoretisch gehen (imho)
aber ich vermute mal, dass die "geringen" Klirrkomponenten
untergehen werden.


Man müsste, um die beiden Spektren direkt vergleichen zu können,
das zweite Spektrum mit dem "aktuellen" Freuquenzgang bewerten.


Ich halte es nicht für realistisch (Echtzeit THD Erfassung mit
Musiksignal unter "Praxisbedingungen"), aber vielleicht kann mich
wer eines Besseren belehren.

[Cpt.Baseballbatboy]

Original geschrieben von 18TBX46 Man müsste das Signal von der Quelle zu bestimmten Samplezeitpunkten spektral-analysieren.

Das Signal vom Mikro auch; alles was beim 2. Spektrum da ist
und beim ersten nicht, ist dann der THD.

Nein, das passt nicht. Weil das empfangene Signal noch durch den Lautsprecher und den RAum bewertet wird. Auf diesem Wege ist eine direkte Klirrmessung nur mit logarithmischen Sweeps möglich.

Wie ich schon oben geschrieben habe, könnte man aus dem empfangenen Signal die Betriebsschallkurve herausrechnen. Was dann übrig bleibt, ist der Fehler. Wodurch genau der Fehler dann allerdings hervorgerufen wird, kann man dann nicht beurteilen.

Probleme: wie oft und wie lang samplen ?
bei "kurzen" Samples ist keine genaue zeitliche
Zuordnung der beiden Signale möglich (wieviel später muss ich das
Mikrosignal abtasten, damit das Sample das Ergebnis des zuvor
abgetasteten Eingangssignals ist)

Eine Verzögerung dürfte sich sehr schnell aus einer Kreuzkorrelation ergeben. Die muss auch nur einmal am Anfang gemacht werden, die Laufzeit bleibt ja weitestgehend konstant.

Gruß
Cpt.

[18TBX46]

ja stimmt schon;
deshalb schrieb ich weiter unten:

Man müsste, um die beiden Spektren direkt vergleichen zu
können, das zweite Spektrum mit dem "aktuellen" Freuquenzgang bewerten.

Was meinst du mit den log. Sweeps ?

[Cpt.Baseballbatboy]

Was meinst du mit den log. Sweeps ?

PDF: http://pcfarina.eng.unipr.it/Public/.../134-AES00.PDF

Gruß
Cpt.

[pico]

Hi,

so ähnlich wie in dem Text beschrieben machen wir auch unsere Klirrfakotrmessungen auch, allerdings ohne High-Tech Convolution etc. sondern mit "schnöder" FFT (das Bild zeigt übrigens den Klirrfaktor eines VISATON B200):



Komplettes Datenblatt VISATON B200
So werden Lautsprecherchassis vom HiFi-Selbstbau-Magazin gemessen

Unsere Abonnenten können übrigens mit einen ONLINE-Rechner die Formel ermitteln zur Berechnung eines beliebigen logarithmischen Sinus-Sweeps mit GoldWave (s. Messsignale erzeugen mit Goldwave).

Für solche Messungen braucht man allerdings eine extrem ruhige Umgebung (und muss in im Nahfeld messen), was "während des Betriebs" wohl nicht gegeben sein dürfte ;-)

Die Idee mit der Differenz der Übertragungsfunktion würde bei extrem ruhiger Umgebung vielleicht funktionieren. Für eine Detektierung von 1% Klirrfaktor müsste man allerdings den Unterschied von 20*log10(101%/100%)=0.086 dB reproduzierbar messen können. Da braucht nur jemand zu husten und schon gibt es eine "Fehl"-Messung! Bei 10% Klirrfaktor müsste die Auflösung "nur" 0.83 dB sein (was auch schon schwierig genug ist). Aber auch da muss nur jemand laut rufen oder ein Glas hinfallen und schon meint das Messgerät 10% Klirrfaktor zu "hören". Die ganzen Berechnungen gehen übrigens davon aus, dass der Klirrfaktor während der gesamten Messdauer anliegt. Wenn nur die Impulsspitzen betroffen sind muss man noch feiner auflösen können. Alles in allem also nicht praktikabel.

Wofür sollte denn so was gut sein?

[Cpt.Baseballbatboy]

Moin,

Original geschrieben von pico
so ähnlich wie in dem Text beschrieben machen wir auch unsere Klirrfakotrmessungen auch, allerdings ohne High-Tech Convolution etc. sondern mit "schnöder" FFT (das Bild zeigt übrigens den Klirrfaktor eines VISATON B200):

nunja, es ist schon ein Unterschied, ob man nun 23+X Sekunden für eine Messung und Auswertung benötigt oder ob man mit einem 2 Sekunden langen Sweep und simpler Entfaltung das Ergebnis in 10s auf dem Tisch hat. Nebenbei erhält man auch für die Klirrkomponenten einen komplexen Frequenzgang, also Amplitude und Phase, inkl. aller dazugehörigen Darstellungsoptionen, wie z. B. ein Wasserfall.

Für solche Messungen braucht man allerdings eine extrem ruhige Umgebung (und muss in im Nahfeld messen), was "während des Betriebs" wohl nicht gegeben sein dürfte ;-)

Also eigentlich sollte ein so langer Sweep eine ziemlich hohe SNR haben. Zumindest stinkt jede MLS dagegen ab (dafür ist die an Geschwindigkeit nicht zu überbieten). Ich habe schon Testmessungen mit lautem Fernseher (hatte den glatt vergessen) gemacht und ordentliche Ergebnisse erzielt. Ein anderes von mir entworfenes System zur Endkontrolle von Lautsprechern kommt in einer lauten Lagerhalle auf -60dB runter. Kleinere Werte gehen im Lärm unter.

Ganz nebenbei solltet Ihr vielleicht noch erwähnen, dass der logarithmische Sweep ein rosa Spektrum besitzt und somit der Referenzpegel eigentlich Essig ist. Außerdem gibts im Hochtonbereich zu geringe Klirrwerte. Im Grunde ist das alles nicht so schlimm, weil auch Musik normalerweise pink gefärbt ist und es somit schon irgendwie der Realität entspricht. Um Vergleiche mit den Messungen von HH und K&T durchzuführen ist das aber nichts.

Gruß
Cpt.

[pico]

Hi Cpt.Baseballbatboy

Also eigentlich sollte ein so langer Sweep eine ziemlich hohe SNR haben. Zumindest stinkt jede MLS dagegen ab (dafür ist die an Geschwindigkeit nicht zu überbieten). Ich habe schon Testmessungen mit lautem Fernseher (hatte den glatt vergessen) gemacht und ordentliche Ergebnisse erzielt. Ein anderes von mir entworfenes System zur Endkontrolle von Lautsprechern kommt in einer lauten Lagerhalle auf -60dB runter. Kleinere Werte gehen im Lärm unter.

Da wir den kompletten Sweep zeigen würde eine Kontamination mit Hintergrundgeräusch die "optische" Auswertung erschweren. Rein technisch dürfte das kein Problem sein, da man ja nur bei bestimmten frequenzen nach Klirrfaktor guckt und den Rest "wegschmeisst". Wenn's schön ruhig ist können wir aber bis 0.01% (-80 dB) runter messen :-)

Ganz nebenbei solltet Ihr vielleicht noch erwähnen, dass der logarithmische Sweep ein rosa Spektrum besitzt und somit der Referenzpegel eigentlich Essig ist. Außerdem gibts im Hochtonbereich zu geringe Klirrwerte. Im Grunde ist das alles nicht so schlimm, weil auch Musik normalerweise pink gefärbt ist und es somit schon irgendwie der Realität entspricht. Um Vergleiche mit den Messungen von HH und K&T durchzuführen ist das aber nichts.

Das Spektrum über den gesamten Sweep ist natürlich rosa. Aber zu jedem Zeitpunkt beträgt die Anregungsamplitude z.B. 5 Vrms. Damit ist sehr wohl der Referenzpegel gewährleistet und das Ergebnis mit einer "statischen" Anregung von 5 Vrms vergleichbar. Durch den Sweep wird quasi automatisch z.B. über eine 1/12 Oktave gemittelt statt nur bei EINER Frequenz im Abstand von z.B. 1/24 Oktave zu messen. Dadurch ergibt sich ein gewisser Unterschied, wobei ich die gemittelte Methode für praxisgerechter halte (wer hört schon Sinus-Dauertöne). Eine "klassische, stationäre" Klirrmessung dauert übrigens noch wesentlich länger als 24 Sekunden von 20 bis 20 kHz.

[Cpt.Baseballbatboy]

Moin,

Original geschrieben von pico
Wenn's schön ruhig ist können wir aber bis 0.01% (-80 dB) runter messen :-)

Ich wollt doch wohl meinen. Mehr ist mit Soundkarten meiner Erfahrung nach auch nicht drin.

Das Spektrum über den gesamten Sweep ist natürlich rosa. Aber zu jedem Zeitpunkt beträgt die Anregungsamplitude z.B. 5 Vrms.

Das ist Schnulle. Denn jede aktuelle Frequenz des Sweeps wird mit einer niedrigeren Amplitude angeregt als die vorhergehende. Das entspricht einer Einzelsinusmessung mit kontinuierlich abfallendem Pegel.

Ich habe aber nicht an die FFT in Eurer Messmethode gedacht. Ich vermute, dass ihr mit einer konstanten FFT-Länge arbeitet. Dann enthält jeder dem Sweep entnommene Abschnitt die gleich Energie, also ist auch tatsächlich der Vergleich mit dem Referenzpegel gewährleistet. Mea culpa.

Jetzt muss ich mir das mal bei der Entfaltungsmethode anschauen. Eigentlich dürfte das da nicht so sein.

Gruß
Cpt.

[pico]

Hi Cpt,

Zu jedem Zeitpunkt beträgt die Amplitude der gerade angeregten Sinusfrequenz z.B. 5 Vrms. Die "rosa" Färbung passiert spektral nur dadurch, dass man "unten rum" die Frequenz langsam erhöht, "oben rum" aber schneller. Ein idealer Lautsprecher würde dabei tatsächlich ständig einen Schalldruckpegel von 95 dB erzeugen.

Nix mit Schnulle . . .

[Cpt.Baseballbatboy]

Wie soll das gehen?

Eben weil die abgegebene Leistung pro relativer Bandbreite konstant ist, muss die Amplitude mit steigender Frequenz abnehmen.

Ich erzeuge logarithmische Sweeps im Frequenzbereich, wenn ich da jeder Stützstelle die gleiche Amplitude gebe (also ein weißes Spektrum) hat der Sweep eine völlig andere Form.

Überleg mal so: während eines Nulldurchgangs des Sweeps existiert auch gerade eine Frequenz. Die aber nie wieder. Welche Amplitude hat die?

Oder: mach eine Einzelsinusmessung, wobei die einzelnen Töne in ihrer Amplitude gemäß dem rosa Spektrum abfallen. Du wirst nicht bestreiten wollen, dass dann die hohen Frequenzen mit geringerer Lautstärke gemessen werden, als die tiefen. Und nun benutze immer mehr Frequenzen, bis der Abstand zwischen den einzelnen Tönen infinitesimal klein wird. Und die zeitliche Abfolge wählst Du logarithmisch. Du erhälst einen logarithmischen Sweep. Wählst Du eine lineare zeitliche Verteilung, dann gibt das einen linearen Sweep - mit rosa Spektrum.

Eure Messungen sind jedoch richtig, weil Ihr über eine konstante Zeitspanne mittelt. Innerhalb einer konstant Zeitspanne hat ein logarithmischer immer den gleichen Energieanteil. Deswegen ergibt sich ein scheinbar gleichgroßer Pegel für alle Frequenzen.

Macht Ihr eigentlich die Auswertung in Echtzeit oder erst hinterher? In Echtzeit fände ich das interessant, schnell genug dürfte das gehen.

Gruß
Cpt.

[pico]

Hi Cpt.,

wo ist Deine Denkblockade? Im ZEITbereich ist immer die gleiche Amplitude vorhanden (z.B. 5 Vrms)!!!



Das Bild zeigt einen Ausschnitt des Anregungssignals (20 bis 200 Hz, logarithmischer Sweep). Die "rosa" Färbung sieht man erst, wenn man das ganze SPEKTRAL betrachtet!

Das interessiert das Chassis in dem Moment aber nicht, da es in dem Moment immer z.B. 5Vrms abbekommt und daher immer dieselbe Lautstärke daraus macht (wenn es einen linearen Frequenzgang hat).

Gut jetzt?