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FH D Fachhochschule Düsseldorf University of Applied Sciences Czeckay 02-2014 Seite 1 Kalibrierung eines Mikrofones unter DASYLab Kalibrierung eines Mikrofons.

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1 FH D Fachhochschule Düsseldorf University of Applied Sciences Czeckay Seite 1 Kalibrierung eines Mikrofones unter DASYLab Kalibrierung eines Mikrofons unter DASYLab FH Düsseldorf, 26. Februar 2014 Pasquale Czeckay ¼ ICP Mikrofon ROGA Plug.n.DAQ USB- Karte mit ICP und Aliasing-Tiefpassfilter Kalibrator 94 dB

2 FH D Fachhochschule Düsseldorf University of Applied Sciences Czeckay Seite 2 Kalibrierung eines Mikrofones unter DASYLab 1.ROGA-Karte per USB an PC anschließen 2.Mikrofon an in-Eingang der ROGA-Karte anschließen 3.Stromversorgung* (IEPE) an der ROGA-Karte einschalten * (Die zusätzliche Stromversorgung wird ausschließlich bei Messgeräten, bspw. Mikrofonen, ohne eigene Stromversorgung verwendet) 4.DASYLab starten Vorbereitung

3 FH D Fachhochschule Düsseldorf University of Applied Sciences Czeckay Seite 3 Kalibrierung eines Mikrofones unter DASYLab Für die Kalibrierung des Mikrofons sollte das folgende Schaltbild aus den beschriebenen Modulen aufgebaut werden: Schaltbild in DASYLab Ein-/Ausgänge - Treiber - Analog-Eingang - auf 2-Kanal (stereo) stellen Ein-/Ausgänge - Treiber - Analog-Eingang - auf 2-Kanal (stereo) stellen Mathematik - Formelinterpreter Visualisierung - Y/t-Grafik Statistik - Statistische Werte Visualisierung - Digitalinstrument Visualisierung - Liste

4 FH D Fachhochschule Düsseldorf University of Applied Sciences Czeckay Seite 4 Kalibrierung eines Mikrofones unter DASYLab In dem Modul Analog-Eingang muss ein weiterer Eingang zugeschaltet werden, da eine Soundkarte immer Stereo angeschlossen sein sollte. Das erste Formel-Modul ist zur Kalibrierung des Mikrofons. Darin wird der Eingang IN(0) durch 1 dividiert. Der Kanalname wird auf p gestellt. Die Einheit kann auf Pa gestellt werden. Die Y/t-Grafik gibt das Signal in einem gesondertem Fenster wieder. Die Autoskalierung sollte zunächst aktiviert werden. Im Statistik-Modul wird der RMS-Wert des eintretenden Signals berechnet und ausgegeben. Dazu wird der Kennwert auf Effektivwert gestellt. Im zweiten Formel-Modul wird der Schalldruckpegel berechnet. Dazu wird die Formel 20*log(IN(0)/2e-5) in das Formelfenster eingegeben. Der Kanalname wird in Lp geändert, die dazugehörige Einheit ist dB. Die Digitalanzeige muss auf zwei Eingänge erweitert werden. Eingang0 gibt den Schalldruck wieder, Eingang1 gibt den Schalldruckpegel wieder. Die Liste muss auf zwei Eingänge erweitert werden in denen Schalldruck und Schalldruckpegel geschrieben werden. Beschreibung der einzelnen Module

5 FH D Fachhochschule Düsseldorf University of Applied Sciences Czeckay Seite 5 Kalibrierung eines Mikrofones unter DASYLab Durch Klicken auf in der oberen Symbolleiste lassen sich die Messeinstellungen verändern. Meist müssen hier die Abtastrate und die Blockgröße angepasst werden. Die Abtastrate/Sampling Rate sollte immer etwas über dem zweifachen der maximal zu messenden Frequenz liegen. Bei der Maximal zu hörenden Frequenz des menschlichen Gehörs von 20kHz liegt die Sampling Rate bei 44100Hz. Durch die Hardware der Soundkarte vorgegeben, ist nur ein vielfaches dieser Frequenz (44100Hz) als Sampling Rate wählbar (Bspw Hz, 11025Hz,…). Selber ausprobieren, wie viele Stützstellen für einen Sinus benötigt werden. Die Blockgröße gibt an, wie viele Stützstellen zu einem Block zusammengefasst werden. Diese Einstellung kann zunächst auf Automatisch bestimmen gesetzt werden. Samplingrate und Blockgröße einstellen

6 FH D Fachhochschule Düsseldorf University of Applied Sciences Czeckay Seite 6 Kalibrierung eines Mikrofones unter DASYLab Nun sind alle Vorbereitungen getroffen und die Kalibrierung kann mit Klick auf gestartet werden. Das Mikrofon wird in den Kalibrator gehalten und dieser auf 94dB eingestellt. Die Zahl in dem Digitalmodul, welche den Schalldruck wiedergibt, wird nun an Stelle der 1 in dem ersten Formelmodul in die Formel eingetragen. Damit ist das Mikrofon kalibriert und kann für Messungen verwendet werden. Kalibrierung

7 FH D Fachhochschule Düsseldorf University of Applied Sciences Czeckay Seite 7 Kalibrierung eines Mikrofones unter DASYLab Zur Bestimmung der Frequenzen von periodischen Signalen bedient man sich der FFT-Analyse. Die Funktion wird im Folgenden erläutert. Jedes periodische Signal lässt sich mittels überlagerter Sinusschwingungen darstellen. Die FFT gibt die Frequenzen an, aus denen sich das Signal zusammensetzt. Eine FFT ist nur bei periodischen Signalen möglich, wie bei einem Sinus. Chaotische Schwingungen, wie fast jedes Geräusch, sind nicht periodisch. Für eine FFT muss demnach ein Geräusch gestückelt werden (in Blöcke unterteilt). Dafür wird jeweils ein Block des Geräuschs vielfach hintereinandergelegt, wobei ein periodisches Signal entsteht, welches sich mit jedem Block wiederholt. Das neue Signal kann nun mittels FFT analysiert werden und der Anteil jeder Frequenz, aus der sich das Geräusch zusammensetzt, wird ausgegeben. Frequenzmessung mittels Fast-Fourier- Transformation Sinus mit 100Hz Sinus mit 10Hz Addition der Sinussignale Die FFT zeigt die Frequenzen an aus denen sich das komplexe Sinussignal zusammensetzt FFT

8 FH D Fachhochschule Düsseldorf University of Applied Sciences Czeckay Seite 8 Kalibrierung eines Mikrofones unter DASYLab Für die Messung einer Frequenz unter DASYLab bedient man sich der FFT-Analyse. Der vorige Aufbau des Schaltbildes kann wie folgt erweitert werden. Das Fenster der Y/t-Grafik hinter dem FFT-Modul gibt nun direkt die Frequenz wieder. Frequenzmessung unter DASYLab Signalverarbeitung - FFT Signalverarbeitung - FFT


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