20. November 2017

Im zweiten Teil dieses Artikels (Teil 1 hier) geht es um die praktischen Anwendungen von Sweep-Messungen an Audio und Akustik-Systemen. Neben der Wahl der optimalen Sweep-Methode ist es ebenso wichtig, die einstellbaren Parameter des Sweeps dem zu testenden Messobjekt anzupassen. Dieser Artikel gibt wertvolle Tipps dafür.

Geräte und Systeme aus der Audio- oder Akustikwelt werden im gesamten hörbaren Bereich und weit darüber hinaus betrieben. Dieser Bereich erstreckt sich über die zwei Dimensionen Frequenz und Pegel. Dementsprechend müssen auch Messungen an Audio- und Akustik-Systemen die relevanten Kenngrössen in diesen Bereichen messtechnisch erfassen und bewerten. Die Grundlage dafür sind Sweep-Messungen.

Für eine aussagekräftige und präzise Messung müssen die Sweep-Parameter auf das zu testende Objekt angepasst werden. Die wichtigsten Parameter sind  der Start- und Stop-Wert von Frequenz oder Amplitude sowie die Anzahl der gewünschten Messpunkte. Wird ein GlideSweep verwendet, muss die Dauer der Messung spezifiziert werden. 

Messungen an akustischen Komponenten
Bei Sweep-Messungen an Lautsprechern sind mehrere Punkte zu beachten, denn ausser dem akustischen Frequenzgang in dBSPL (links) ist möglicherweise auch der Impedanz-Frequenzgang (rechts) interessant. Es muß also sichergestellt sein, dass die Start- und Stopp-Frequenzen so gewählt werden, dass nicht nur die spezifizierte Bandbreite des Lautsprechers abgedeckt wird, sondern dass der Sweep auch weit genug unterhalb der Resonanzfrequenz beginnt.

Die Dauer des GlideSweeps ist von der Startfrequenz abhängig. Je tiefer die Frequenz, desto länger muss das elektromechanische System angeregt werden. In der folgenden Messung eines Mitteltöner-Lautsprechers wurde 1.5 Sekunden Signaldauer für eine Messbandbreite von 20 Hz – 20 kHz verwendet.

Die Messung wurde in nicht Freifeld-Bedingungen durchgeführt. Die dadurch auftretenden Reflektionen zeigen sich im Frequenzgang (grüne Kurve) in Form von Welligkeiten. Diese werden durch eine gleitende Kurvenmittelung (rote Kurve) entfernt. Alternativ können die Reflektionen auch durch die Verwendung eines Zeitfensters eliminiert werden.

Messungen an Wiedergabe-Geräten
Wiedergabe-Geräte kennzeichnet der fehlende geschlossene Signalpfad. Es ist in der Regel nicht möglich, ein vom Audio-Generator erzeugtes Testsignal auf das Gerät zu spielen und das zu analysierende Signal direkt wieder dem Audio-Analysator zuzuführen. Damit fehlt die notwendige zeitliche Synchronisation zwischen Audio-Generator und -Analysator. Typische Beispiele von Wiedergabe-Geräten sind Mobiltelefone oder Tablet Computer, sowie die meisten Geräte mit eingebautem Lautsprecher.

Um die fehlende Synchronisation zwischen Audio- Generator und Analysator wieder herzustellen, wird dem eigentlichen GlideSweep-Testsignal eine kurze Trigger-Sequenz vorangestellt. Dieses Signal wird vom zu testenden Gerät als wav- oder mp3-Datei abgespielt. 
 

 GlideSweep 200 Hz – 20 kHz, 1 Sekunde mit Triggersignal

Erreicht nun die Trigger-Sequenz den Audio-Analysator, wird die Messung automatisch ausgelöst. Da die Dauer des GlideSweeps  bekannt ist, ist der Analysator mit dem abgespielten Testsignal exakt synchronisiert.

Dieses Video zeigt die Messung an einem Smartphone Lautsprecher.

Messungen an Audio Geräten
Dies sind Geräte mit analogen oder digitalen Audio Ein- und Ausgängen wie z.B. Verstärker. Dies erlaubt eine direkte Anbindung an den Audio-Generator und -Analysator. In diesem Beispiel wird eine Mikrofon-Eingangsstufe eines Audio-Mixers gemessen. Amplituden- und Verzerrungsgang werden mit einem 500 ms schnellen GlideSweep von 20 Hz – 20 kHz gemessen. Das Verhalten von Ausgangspegel und Verzerrung in Abhängigkeit des Eingangspegels wird mit einem Amplituden-Sweep im Bereich von -100 dBV bis -20 dBV realisiert.

Besondere Aufmerksamkeit erfordern Systeme mit dynamischem Regelverhalten, wie z.B. automatischer Verstärkungsregelung (AGC), oder Pegel-Begrenzer (Limiter). Hier muss vor der eigentlichen Messung sichergestellt werden, dass sich das zu testende System in einem stabilen Zustand befindet. Dies wird erreicht, indem der Sweep-Messung ein „Pre-Ton“ mit z.B. 1 Sekunde Dauer vorangestellt wird

 GlideSweep 20 Hz - 20 kHz, 0.5 Sekunden mit 1 Sekunde Pre-Ton

Lesen Sie Teil 1 des Artikels.

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