Der Brummton

Versuch der messtechnischen Annäherung an ein Phänomen



  Will man, über die gemessenen und aufgezeichneten Signale, mehr erfahren, muss man die Signale analysieren. Dazu benötigt man ein leistungsfähiges Mathematikprogramm.
  Die Mathematikprogramme sind meist sehr teuer, aber auch hierfür gibt es eine Lösung. Im Netz findet man ein Open Source Mathematikprogramm namens Scilab das völlig
  kostenlos aus dem Netz herunter geladen werden kann.
  Das Mathematikprogramm Scilab wird auf dieser Internetseite vorgestellt. SCILAB.ORG Auf meinem Rechner habe ich die Version Scilab 6.0.0 für 64bit Systeme
  installiert, und das Programm läuft gut. Man soll nur darauf achten das nicht zu große Datenmengen anfallen, die das Programm überfordern würden.
  Schallsignale oder Signale von einem Beschleunigungssensor werden auf einem mobilen Recorder von Sony (PCM-M10) aufgezeichnet. Das Aufzeichnungsformat ist 24-bit mit
  einer Samplerate von 48000. Vor der Berechnung mit dem Mathematikprogramm werden die WAV Dateien in Audacity geladen und Sequenzen von etwa 2 Minuten Länge werden
  separat abgespeichert.
  Die WAV Dateien können nun mit dem Mathematik Programm Scilab (Version 6.0.0) analysiert werden.
  Die folgenden Rechenroutinen zeigen die Rechenergebnisse in 2D Darstellung.
  Wav-Analyse-2d-v2
  Wav-Analyse-2d-v4-01 (neue überarbeitete Version)

  Um das Hören des Brummtones zu veranschaulichen sind in dem folgenden Programm die Hörschwelle nach DIN P50 und die biologische Hörschwelle P1 eingezeichnet.
  Nun kann das Ergebnis der FFT Analyse direkt mit den Hörschwellen P50 und P1 verglichen werden. Um das zu ermöglichen muss ihr Recorder geeicht werden.
  Sie müssen also ermitteln wie groß das Schallsignal sein muss um eine Vollaussteuerung auf dem Recorder zu haben. Zunächst wird der Recorder auf höchste
  Empfindlichkeit eingestellt. Dann nehmen Sie eine Schallquelle mit einem Sinuston von 1000Hz, bringen den Recorder in ausreichendem Abstand zur Schallquelle in Position.
  Nun muss das Schallsignal so weit verstärkt werden bis der Recorder zu 100% ausgesteuert ist, also Maximalpegel. Nun nehmen Sie einen Schallpegelmesser und messen
  den Schallpegel unmittelbar an dem Mikrofon des Recorders.
  Der so gefundene Kalibrierwert wird in dem Programm auf Zeile 6 eingegeben. Dort steht normalerweise 'z.kalibrierwert=70', nun schreiben Sie an die Stelle der Zahl 70
  Ihren mit dem Schallpegelmesser ermittelten Wert ein. Nun ist das Programm auf ihren Recorder kalibriert.
  Diese Art der Kalibrierung liefert nur einen groben ungenauen Wert, um aber zu Veranschaulichung wie wir den Brummton hören reicht das aus.
  Sie können nun in der Grafik sehen wo bei welcher Frequenz der Schall die Hörschwellen überschreitet.   FFT-P1-P50.txt

  Die folgenden Rechenroutinen zeigen die Rechenergebnisse in 3D Darstellung.
  3d-WAV-Analyse 20-1


  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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