Eingangsadmittanz von Streichinstrumenten Friedrich Haberl ÖPG 98

Welches Meßsystem? Bestimmung des Klangspektrums eines vom Künstler während eines Konzertes im Konzertsaal gespielten Instrumentes Bestimmung des Klangspektrums eines vom Künstler gespielten Instrumentes im schalltoten Raum Elektromechanische Anregung und Messung der Übertragungsfunktion eines Instrumentes im schalltoten Raum Elektromechanische Anregung und Messung der Eingangsadmittanz eines Instrumentes ohne schalltoten Raum Entwurf legt Konstruktionsmerkmale fest Entwurf sollte auch Fertigungsmöglichkeiten berücksichtigen Entwurf geht von Anforderungen und gewünschten Eigenschaften aus Komplexe Systeme lassen sich oft nur iterativ entwerfen (manuelle Optimierung!) Iterationen können durch Computer-Optimierung eingespart werden Voraussetzung: Mathematisches Modell liefert Eigenschaften als Funktion der Konstruktionsmerkmale (Geometrie) Wenn Geometrie ungenau oder nicht bekannt, Eigenschaften aber meßbar sind, dann kann Originalgeometrie u.U. durch Optimieren rekonstruiert werden. Gemessene und berechnete Eigenschaften werden dabei zur Deckung gebracht, die exakte Geometrie erhält man als Ergebnis Dieses Prinzip kann zur Fehlerdiagnose verwendet werden Beim Neuentwurf lassen sich nicht nur gewünschte Eigenschaften vorgeben sondern z.B. auch Ziele für Materialverbrauch, Fertigungskosten, optische Gestaltungsmerkmale o.ä. Ist das System überbestimmt, dann kann Optimierung den bestmöglichen Kompromiß finden ÖPG 98 Admittanzmessung

Eingangsadmittanz Messung Computeroptimierung setzt voraus, daß Eigenschaften „gut“ und „schlecht“ sehr exakt quantifizierbar sind. Hier passieren die meisten Fehler Der zweite häufige Fehler: Optimierung erhält zu wenige oder zu viele Freiheitsgrade zum Probieren. Extrembeispiel 1: Ausgangspunkt ist Trompete mit schweren Intonationsproblemen, gewünscht wird kompromißlose Idealtrompete, Optimierer darf nur geringfügige Änderungen an einer vom Anwender festgelegten Stelle im Mensurverlauf vornehmen. Extrembeispiel 2: Wesentliche Eigenschaften wurden in der Zielfunktion vergessen, nur für einen einzigen Ton gibt es Spezifikationen. Dafür wurden alle Koordinaten des Mensurverlaufs, die Rohrlänge und alle Umgebungsparameter für die Optimierung uneingeschränkt freigegeben. transportabel einfacher Aufbau unempfindlich billig ÖPG 98 Admittanzmessung

Elektromechanischer Wandler frequenzunabhängige Kraftübertragung keine Veränderung der Instrumenteigenschaften reproduzierbar beschädigungslos keine Störung des abgestrahlten Schalles sinnvolle Messungen ÖPG 98 Admittanzmessung

Geberaufbau ÖPG 98 Admittanzmessung Streng genommen ist Synthese das Erzeugen eines ganzen Systems aus seinen (erwünschten) Eigenschaften. Um das resultierende System eindeutig festlegen zu können, müssen nur seine Systemvariablen mit Werten belegt werden - vorausgesetzt die Struktur des Systems ist bekannt. Der Mensurverlauf (die geometrischen Abmessungen) legen neben einigen anderen Parametern (Material, Bearbeitung, Temperatur...) das Instrument fest. Trompetensynthese: Eigenschaften werden vorgegeben, ein Instrument entsprechend der Vorgabe, charakterisiert hauptsächlich durch seinen Mensurverlauf soll gefunden werden. Das ist nur durch Optimierung möglich, die Berechnung von Intonation, Ansprache usw. aus Mensurverlauf ist kaum umkehrbar. ÖPG 98 Admittanzmessung

Optische Meßwertaufnehmer hohe Empfindlichkeit geringe Ansprechzeit gute geometrische Anpaßfähigkeit einfacher mechanischer Aufbau ÖPG 98 Admittanzmessung

Meßprinzip ÖPG 98 Admittanzmessung

Auswertung Messung mit Sweep Messung mit Multiton Messung mit Pseudo-Zufalls-Rauschen (PZR) ÖPG 98 Admittanzmessung

Meßergebnisse Auslenkung Frequenz ÖPG 98 Admittanzmessung

Meßergebnise Eingangsadmittanz Frequenz ÖPG 98 Admittanzmessung

Übertragungsfunktion ÖPG 98 Admittanzmessung

Projektziel einfaches raumunabhängiges kostengünstiges von Laien bedienbares Meßsystem ÖPG 98 Admittanzmessung

Meßanordnung Geber ÖPG 98 Admittanzmessung

Meßanordnung Positioniereinheit ÖPG 98 Admittanzmessung

Gesamte Meßanordnung ÖPG 98 Admittanzmessung

Elektronik ÖPG 98 Admittanzmessung

Literaturliste R. Ulrich TU-Hamburg-Harburg Faseroptische Sensoren Manuskript eines Vortrags an der TA-Esslingen 1986 R. S. Medlock Review of modulating techniques for fibre optic sensors Measurement & Control /Vol19/Feb 1986/Page 4 H. Dünnwald, J. Meyer, E. Terhard, K. Wogram, W. Krüger, u. A. Qualitätsaspekte bei Musikinstrumenten Moeck Verlag Celle R. Barnert Bericht über die Entwicklung eines neuen Meßverfahrens für die Klangeigenschaften von Streichinstrumenten August 1996 A. Askenfelt Eigenmodes and tone quality of double bass Catgut Society Newsletters No.38, Nov 1982 ÖPG 98 Admittanzmessung