Logging Technik

Analyseprogramm, Mikrofonkapseln, Vibrationssensoren (Geophone) und Step-to-step-Anleitung für Kurz- oder Langzeitmessungen.
yewie56
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Logging Technik

Beitrag von yewie56 »

Offenbar gibt es Bedarf, eine Aufzeichnungstechnik zu diskutieren und Werkzeuge dazu vorzustellen.

Deshalb zunächst hier ein neuer Thread:

1. Sensoren

In diesem Abschnitt geht es insbesondere um Sensoren mit spezifisch guten Niederfrequenzeigenschaften

1.1 Akustisch


1.1.1. Schallschnelle, Druckgradienten-Empfänger, Sound Speed

1.1.1.1. Mikrofone, Microphones
1.1.1.1.1.
Übersicht, welche Typen sind am besten geeignet
1.1.1.1.2.
Abschirmung und Verdrahtung
1.1.1.1.3.
Direktionalität, Richtwirkung
1.1.1.1.4.
Frequenzgang, sonstige Eigenschaften
1.1.1.1.5.
Problematik von Windgeräuschen, Abhilfe
1.1.1.1.6.
Vibrationsdämmung von Mikrofonen
1.1.1.1.7.
Kalibration von Mikrofonen, Frequenzgangkorrektur
1.1.1.1.7.1.
Frequenzgangkorrektur in SpectrumLab
1.1.1.1.7.2.
Schalldruck-Kalibrator für Mikrofone -
Selbstbau, Soundpressure-Calibrator DIY
1.1.1.1.8.
Verwendete Typen
1.1.1.1.9.
Empfohlene Typen, Bezugsquellen
1.1.1.1.10.
Nicht unbedingt empfehlenswerte Mikrofone
1.1.1.1.11.
Umbaumaßnahmen
1.1.1.1.11.1.
Vom Druckgradientenempfänger zum Druckempfänger
1.1.1.2. Hitzdraht Mikrofon, Luftmassensensor


1.1.2. Schalldruck, Druckempfänger, Sound Pressure
1.1.2.1.
Differenzdruckaufnehmer allgemein
1.1.2.2.
1.1.2.2.1.
Komponenten für einen Mikrobarographen
1.1.2.2.2.
Vergleich Mikrofon - Mikrobarograph
1.1.2.2.3.
Mikrobarograph selbstgebaut : Infiltec


1.2 Mechanisch, Vibration Sensors
1.2.1.
Elektrodynamische Systeme, electrodynamic
1.2.1.1.
1.2.1.2.
Lennartz Seismometer
1.2.2.
Piezoelektrische Systeme, piezoelectric
1.2.2.1.
Elektretkapsel (EKK-) Geophon
1.2.2.2.
Piezoscheiben und Verstärker
1.2.2.3.
MEMS Beschleunigungssensoren, Accelerometer
1.2.3.
Magnetooptische Systeme, magnetooptical
1.2.3.1.
Diamagnetisches Seismometer, diamagnetical
1.2.4.
Elektrochemische Sensoren, electrochemical



2. Vorverstärker

In diesem Abschnitt geht es um Vorverstärker, vorzugsweise um Sensoren an eine Soundkarte anzuschliessen
2.1.
Universal-Vorverstärker
2.1.1.
Spezifikationsvorschlag
2.2.
Mikrofon-Vorverstärker
2.3.
Dynamische Systeme-Vorverstärker f. beisp. Geofone
2.4.
Piezo-Vorverstärker


3. Soundkarten

Hier werden verwendete Soundkarten beschrieben - und deren Problematiken
3.1.
Allgemeine Problematik
3.1.1.
Abschirmung
3.1.2.
Warum eine sofortige Umsetzung in USB AM Mikrofon zu empfehlen ist
3.1.2.
Frequenzgang und dessen Verbesserung
3.1.3.
Spannungsversorgung - insbesondere von externen Soundkarten
3.1.4.
3.2.
Interne Soundkarten
3.2.1.
Verdrahtung
3.3.
Externe Soundkarten
3.3.1.
USB-Kabel Verlängerung bis 60 Meter
3.4.
Verwendete Soundkarten
3.5.


4. Software
4.1.
Analysatoren
4.1.1.
SpectrumLab
4.1.1.1.
SpectrumLab - Bedienungsanleitung, User Manual
4.1.1.2.
SpectrumLab Konfigurationen
4.1.1.2.1.
Die Erste
4.1.1.2.2.
Terz-Analyser in dB, NICHT dBA
4.1.1.3.
SpectrumLab Tricks
4.1.1.3.1
Gain und Offset im Plot
4.2.
Hilfsprogramme und Tools
4.2.1.
VU-Meter zur Kontrolle des Mikrofones
4.2.2.
4.2.3.
Wenn Windows Audio Settings abhanden kommen: Quick Mixer
4.2.4.
Quellen-Lokalisation Audio-Vectorscope (nicht sehr erfolgreich)
4.3.
Werkzeuge zur Präsentation und Bildschirm-Capturen
4.4.
Sonstige Werkzeuge
4.4.1.
Auffinden verlorener Webseiten, das Internet Archive



5. Messverfahren
5.1.
Raummoden, stehende Wellen in Räumen
5.1.1.
Experimentelle Modalanalyse
Zuletzt geändert von yewie56 am 13.09.2012, insgesamt 43-mal geändert.
yewie56
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Dynamisches Mikrofon oder Kondensator Mikrofon

Beitrag von yewie56 »

Da es darum geht, vor allem den Frequenzbereich 0..100Hz aufzuzeichnen, wäre es nicht von Vorteil, wenn man sich bei der Aufzeichnung einen dann genau in der Mitte liegenden 50Hz Brumm einfangen würde.
Dieser würde möglicherweise genau das Nutzsignal überdecken.

Spulensysteme, welche sich in dynamischen Mikrofonen befinden, neigen durch induktive Koppelung dazu, elektromagnetische Störungen aufzunehmen. Aufwändige Abschirmmaßnahmen können helfen, verteuern aber ein solches Mikro sehr.

Auch andere induktive Aufnehmer, wie etwa ein reverse betriebener Lautsprecher hat erst recht mit diesem Problem zu kämpfen. Wobei seine Abschirmung, da wesentlich größer, erst recht aufwändig und teuer würde.

Sollten also dynamische / induktive Aufnehmer / Mikrofone gewählt werden, ist auf eine kompromisslos symmetrische Leitungsführung zu achten. Da normale Soundkarten in der Regel nicht über einen symmetrischen Eingang verfügen, ist dieser extern nachzurüsten.

Abschirmprobleme lassen sich leichter umgehen, sofern Kondensatormikrofone verwendet werden. Eine Eingangssymmetrierung der Soundkarte ist auch hier von Vorteil.
yewie56
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Großmembran- oder Kleinmembran Kondensatormikrofon

Beitrag von yewie56 »

Da es sich bei den aufzuzeichnenden Signalen um relativ niedrige Pegel handelt, sollte von einem Mikrofon eine hohe Sensitivität erwartet werden. Dies könnte jedoch auch mit einem zusätzlichen rauscharmen Vorverstärker verbessert werden.


"Einen gewichtigen Vorteil hat das Großmembranmikrofon aber gegenüber dem Kleinmembranmikrofon: Es ist rauschärmer. Durch die größere Membranfläche hat das Großmembranmikrofon ein stärkeres Nutzsignal und damit den besseren Rauschabstand. Gerade bei leisen Signalen ist das Rauschverhalten ein entscheidender Faktor.
Thomann-Info GMK"

"große Membranen [haben] ein minimal schlechteres Impulsverhalten als kleine Membranen
Thomann-Info GMK"
Dies wirkt sich aber eher auf Verzerrungseigenschaften und höhere
Frequenzbereiche aus.

Frequenzgang
"Das häufigste technische Argument, dass damit tiefe Frequenzen besser aufgenommen werden können, ist falsch.
Es genügt, dass ein Mikrofon mit Kugelcharakteristik verwandt wird, damit sogar sehr kleine Kondensatormikrofone tiefste Frequenzen perfekt übertragen.

Wuttke Mikrofontechnik"

http://www.cms.ingwu.de/index.php?optio ... &Itemid=72

Noch etwas zum Frequenzgang:
Ich würde in gar keinem Fall ein Mikro kaufen, bei dem ich nicht
ein Datenblatt mit einem Frequenzgang finden kann.
Hier interessiert uns natürlich der untere Frequenzgang.
Wenn der Frequenzgang nur bis beispielsweise 20Hz aufgetragen ist, aber im unteren Bereich sehr linear ist, kann man davon ausgehen (sofern es keinen eingebauten Hum-Filter hat), dass es noch um einiges tiefer aufzeichnen kann.

Ein gewichtiger Nachteil von Großmembranmikrofonen (GMKs) sollte aber nicht verschwiegen werden:
Verursacht durch die höhere Sensitivität kann einem GMK auch eine höhere Körperschall-Sensitivität bescheinigt werden.

Vibrationen würde es eher mit aufnehmen, und sollte deshalb in einer Gummispinne aufgehängt sein.

Fazit:
GMKs ersparen einen eventuell notwendigen rauscharmen Vorverstärker
GMKs sollten vibrationsgeschützt aufgehängt werden

Kleinmembran Kondensator Mikrofone (KMKs)
sollten nur mit Kugelcharakteristik verwendet werden
KMKs könnten einen rauscharmen Vorverstärker benötigen.

Für beide gilt:
Der Frequenzgang sollte im unteren Bereich gut linear sein.

Ich hänge hier noch eine von mir erstellte Materialsammlung Groß/Klein an:
Du hast keine ausreichende Berechtigung, um die Dateianhänge dieses Beitrags anzusehen.
yewie56
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Die Versorgung des Impedanzwandlers in einem Kondensator-Mikrofon

Beitrag von yewie56 »

Besonderes Augenmerk sollte auf die Versorgung des Impedanzwandlers in einem Kondensatormikrofon genommen werden.

Soundkarten verfügen bei ihrem Mikrofon-Eingang über die Möglichkeit, angeschlossene Kondensator Mikros phantom zu speisen.

Von der Verwendung rate ich dringend ab.
An dieser Stelle koppelt man sich ganz gewiss den meisten Mist ein.

Empfehlenswert ist es hier, die Phantomspeisung mit einer externen Batterie vorzunehmen. Vielfach gibt es auch Kondensatormikros, welche bereits in ihrem Korpus über ein Batteriefach verfügen.
Die Batterie hält lange, da nur ca. 1mA oder weniger entnommen wird.
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Der Signalweg

Beitrag von yewie56 »

Es ist empfehlenswert, nicht mit einer eingebauten Soundkarte zu arbeiten, sondern ein externes USB-Modell zu verwenden.
Damit ist es möglich, über einen extern versorgten USB-Hub diese externe Soundkarte auch über eine Batterie zu betreiben.

Alles in allem:
Der Signalweg von der Mikrofonkapsel bis zum digitalen Signal sollte so kurz als möglich und wenn möglich batterieversorgt sein.

Folgende Konfiguration könnte interessant sein:

Kondensatormikro mit eingebauter Batterie-Speisung und
XLR-Stecker

Direkt auf den XLR-Stecker aufgesteckter USB-Wandler
Beispiel hier:
- USB Interface 29,- Euro - http://www.thomann.de/de/the_tbone_micplug_usb.htm
(Von mir noch nicht getestet!)

Angeschlossen an einem batterieversorgten USB-Hub
(Vorsicht: meist müssen die Hubs mit 5,1Volt versorgt verden. Da es eine solche Batterie nicht gibt, muss noch ein Spannungsregler vorgeschaltet werden. Bei einem LDO (LowDropOut) - Regler wäre dann eine Batteriespannung von 6Volt ansonsten 9Volt notwendig.
Dabei sollten dann aber schon mindestens AA Zellen oder größer verwendet werden.)

Das USB-Kabel darf und sollte dann auch ca. 2Mtr lang sein, um eine gewisse Distanz zum Notebook zu gewährleisten (Lüftergeräusche)
yewie56
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Aufnahmen außer Haus, Wind

Beitrag von yewie56 »

Windgeräusche sind ein Problem, besonders bei GMKs

Natürlich sollte man die Aufzeichnung linear machen und nicht schon im Vorfeld auf einen Frequenzbereich einengen.

Später dann sollte man sie über einen 100Hz Lowpass laufen lassen. Die dazu benötigte Software später...

Dabei fiel uns bei unseren lowpassgefilterten Aufnahmen mit einem GMK auf, dass leichtere Windgeräusche nur noch als kurze Klicks gut erkennbar waren, obwohl wir keine "tote Katze" vor unser Mikro gehängt hatten.

Eine andere Variante der Aufzeichnung war auch sehr erfolgreich:
Wir stellten fest, dass wir den BT bei geschlossenen Fenstern im Auto genausogut wahrnahmen. Also haben wir das Mic einfach auf einen gepolsterten Sitz gestellt - und den Notebook nach außen auf die Kühlerhaube, damit Lüftergeräusche nicht mit aufgezeichnet wurden. Somit windgeschützt.
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Re: Logging Technik

Beitrag von obod0002 »

hast Du schon einmal über die GaussMaster / Geophone Sache aus dem Web (u.a. bei youtube) nachgedacht?
Wäre das ein möglicher Ansatz?
Audio per Mikrofon aufzeichnen, Vibrationen mit der obigen Kombi und dann ein lautes Signal um nachträglich Ton und Ausschläge miteinander zeitlich vergleichbar zu machen.
Schön wäre es natürlich wenn man die Vibrationen gleich mit dem Rechner aufzeichnen könnte der gerade die Audiodaten aufnimmt...
obod0002
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Re: Logging Technik

Beitrag von obod0002 »

Angeschlossen an einem batterieversorgten USB-Hub
(Vorsicht: meist müssen die Hubs mit 5,1Volt versorgt verden
reicht nicht auch der Strom der vom Note-/Netbook an USB bereitgestellt wird und dann ein etwas längeres USB-Kabel?
yewie56
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Re: Logging Technik

Beitrag von yewie56 »

reicht nicht auch der Strom der vom Note-/Netbook an USB bereitgestellt wird
Ja natürlich, wenn der aber einen Brumm von sich aus drauf hat, wäre eine Batterieversorgung eine nutzbare Option.
yewie56
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Vibrationsdämmung von Mikrofonen

Beitrag von yewie56 »

Oftmals scheint es so zu sein, dass neben dem Brummton auch eine Bodenvibration zu vernehmen ist.
Um eine Differentialdiagnose vornehmen zu können, ist das Mikrofon davon irgendwie zu isolieren:

Ich las in einer von mir noch zu findenden Publikation, dass neben Gummilagerung sehr gut auch pudrige Substanzen als Absorber geeignet sind - eben zum Beispiel Mehl. Allerdings muss man die ab und zu aufschütteln.

Also Mikro in eine Spinne
Thomann, THE T.BONE SSM6, 7,40 Euro

http://www.thomann.de/de/the_tbone_ssm6.htm

die Spinne auf ein Stück Holzbrett stellen, das Holzbrett in eine Schale mit ein paar Kilo aufgeschütteltes Mehl stellen - keine Hefe dazugeben :-)), backen höchsten bei 20 Grad Celsius :-)))
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