{"id":47414,"date":"2022-08-23T07:52:58","date_gmt":"2022-08-23T07:52:58","guid":{"rendered":"https:\/\/www.dewetron.com\/news\/swetpt-sine-analyse\/"},"modified":"2025-02-03T15:32:35","modified_gmt":"2025-02-03T15:32:35","slug":"swetpt-sine-analyse","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.dewetron.com\/de\/news\/swetpt-sine-analyse\/","title":{"rendered":"Was Sie \u00fcber die Swept-Sine-Analyse wissen sollten"},"content":{"rendered":"
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Egal ob Schall in Innenr\u00e4umen oder das Vibrieren eines Fahrzeugs auf der Stra\u00dfe: Vibrationen und Schwingungen sind \u00fcberall in der Natur und Technik anzutreffen. Genau aus diesem Grund ben\u00f6tigen Ingenieure auch ein effektives und einfaches Werkzeug, um solche Schwingungen und vor allem deren Wirkung auf Objekte zu analysieren. Eine dabei sehr beliebte Methode ist die Swept-Sine-Analyse (auch Sine-Sweep-Analyse genannt). In diesem Blogpost wollen wir Ihnen daher genauer erz\u00e4hlen, was es damit auf sich hat und wo Sie Swept-Sine-Analysen verwenden k\u00f6nnen.<\/p>\n\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n<\/div>\n\n\n

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Was ist ein Sine-Sweep?<\/h2>\n
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Die einfachste Art einer Schwingung, die man sich vorstellen kann, ist eine harmonische Schwingung, also eine Sinusschwingung. Auch wenn reine Sinusschwingungen in der Natur nur selten auftreten, so kann man doch sehr viele Erkenntnisse aus deren Analyse gewinnen.<\/p>\n

Jede Sinusschwingung hat dabei eine Frequenz, welche angibt wie schnell die Schwingung vonstattengeht. Ein praktisches Beispiel sind Schallwellen: Schallwellen mit hoher Frequenz nehmen wir als hohe T\u00f6ne, Schallwellen mit niedriger Frequenz als tiefe T\u00f6ne wahr.<\/p>\n

Bei einer Swept-Sine-Analyse wird nun ein System (z.B. ein mechanisches Bauteil) einer solchen Sinusschwingung ausgesetzt. Dabei h\u00e4lt man die Frequenz jedoch nicht konstant, sondern erh\u00f6ht die Frequenz kontinuierlich von einem minimalen Wert (wie 1 Hz) bis zu einem Maximalwert (beispielsweise 20 kHz). Anschaulich ist dies in der nachfolgenden Abbildung dargestellt.
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\"sine<\/p>\n

Sinussignal (links) und Sine-Sweep (rechts)<\/p>\n

 
\nDiesen Durchgang, von Minimal- zu Maximalfrequenz, nennt man einen Sine-Sweep. Oft werden mehrere solcher Sine-Sweeps hintereinander durchgef\u00fchrt, um die Messgenauigkeit zu erh\u00f6hen.<\/p>\n\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n<\/div>\n\n\n

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Wozu ist ein Sine-Sweep gut?<\/h2>\n
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In der Praxis ist es h\u00e4ufig der Fall, dass Bauteile sensibel auf bestimmte Frequenzen reagieren. Ersichtlich wird dies am Beispiel einer Schaukel: Schubst man eine Schaukel mit der passenden Frequenz an, wird die Schaukel immer h\u00f6her und h\u00f6her schwingen. Schubst man die Schaukel aber mit der falschen Frequenz an, wird die Schaukel kaum Schwingen oder sogar langsamer werden. Dieses Ph\u00e4nomen tritt auch bei mechanischen Bauteilen auf und wird Resonanz<\/em> genannt. Resonanz kann in Autos oder anderen Ger\u00e4ten dazu f\u00fchren, dass einzelne Bauteile besch\u00e4digt oder zerst\u00f6rt werden und ein Sicherheitsrisiko entsteht. Daher ist Resonanz unbedingt zu vermeiden.<\/p>\n

Die Swept-Sine-Analyse ist nun eine einfache Methode auf Resonanzen zu pr\u00fcfen. Bei einer Swept-Sine-Analyse regt man das zu testende System mit einem Sinussignal an. Da ein Sine-Sweep aber viele verschiedene Frequenzen kontinuierlich durchl\u00e4uft, k\u00f6nnen Resonanzen effektiv gefunden werden. Dadurch ist eine Swept-Sine-Analyse ein wichtiges Werkzeug f\u00fcr Strukturanalysen als auch f\u00fcr Belastungstests.<\/p>\n

Eine weitere wichtige Anwendung findet die Swept-Sine-Analyse in der Audiotechnik. So kann durch einen Sine-Sweep beispielsweise die Schalld\u00e4mmung von Geb\u00e4uden bez\u00fcglich hoher und niedriger T\u00f6ne gepr\u00fcft werden. Auch um die Raumakustik zu verbessern, nutzt man die Swept-Sine-Analyse. In einem solchen Fall kann man durch mehrere im Raum angebrachte Sensoren den Hall des Sine-Sweeps messen und dadurch andere akustische Werte wie Nachhallzeit oder Klarheit berechnen.<\/p>\n\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n<\/div>\n\n\n

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Was ben\u00f6tigt man f\u00fcr eine Swept-Sine-Analyse?<\/h2>\n
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Eine Swept-Sine-Analyse ist nicht nur einfach erkl\u00e4rt, sie ist auch einfach auszuf\u00fchren. In der Audiotechnik ben\u00f6tigt man dazu nur einen Lautsprecher, der das Sine-Sweep-Signal aussendet und Mikrofone, die den daraus resultierenden Hall aufnehmen.<\/p>\n

F\u00fcr mechanische Analysen ben\u00f6tigt es etwas mehr Equipment. Der Aufbau eines solchen Messsetups ist in der unteren Grafik gezeigt.
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\"test<\/p>\n

Messsetup f\u00fcr eine Swept-Sine-Analyse<\/em><\/p>\n

 
\nEin DUT (Device-Under-Test) wird durch einen Shaker mit einer Schwingung angeregt. Am DUT und am Shaker sind meist Beschleunigungssensoren (sogenannte Accelerometer) angebracht. Diese Sensoren sind wiederum mit einem Messger\u00e4t, wie z.B. unseren DEWETRON DAQ-Systemen, verbunden. Das Accelerometer, welches am Shaker angebracht ist, liefert das Anregungs- bzw. Eingangssignal. Die Accelerometer, welche am DUT angebracht sind, messen die Reaktion des DUT auf die Schwingung.<\/p>\n

M\u00f6glicherweise stellen Sie sich nun aber die Frage: Sie kennen das Eingangssignal (einen Sine-Sweep) und das Ausgangssignal (z.B. Hall). Aber wie k\u00f6nnen Sie daraus nun allgemein g\u00fcltige und f\u00fcr die Praxis relevante Aussagen ableiten? Schlie\u00dflich ist eine Sinuswelle nur eine \u201eideale\u201c Schwingung, welche so in der Natur kaum auftritt.<\/p>\n

\u00dcber diesen Umstand m\u00fcssen Sie sich meist keine Gedanken machen. Fast immer \u00fcbernimmt eine DAQ-Software die Arbeit f\u00fcr Sie. Eine solche DAQ-Software ist die von uns entwickelte OXYGEN-Software<\/a>. Liefert man OXYGEN das Eingangs- und Ausgangssignal, wird \u00fcber eine Reihe von mathematischen Berechnungen (sogenannte Konvolutionen<\/em>) die Transferfunktion<\/em> (vereinfacht: Impulsantwort) berechnet. Diese Transferfunktion gibt Ihnen einen Zusammenhang zwischen Anregung und Antwort des getesteten Systems. Transferfunktionen k\u00f6nnen nun aber f\u00fcr alle m\u00f6glichen Arten von Eingangssignalen verwendet werden und beschr\u00e4nken sich nicht nur auf Sinusfunktionen.<\/p>\n\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n<\/div>\n\n\n

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OXYGEN \u2013 Perfekt zur Swept-Sine-Analyse<\/h2>\n
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OXYGEN<\/a> ist eine von DEWETRON entwickelte DAQ-Software, welche eine Vielzahl an Funktionen bietet \u2013 die Swept-Sine-Analyse ist eine davon. Mit der in OXYGEN optional erh\u00e4ltlichen Sine-Sweep-Analyse k\u00f6nnen Sie Transferfunktionen bestimmen, Bode-Diagramme erstellen und sogar mehrere Eingangsquellen nutzen. Die Analyse ist dabei in einem Bereich von 1 Hz bis 20 kHz m\u00f6glich, was f\u00fcr nahezu alle Anwendungen ausreicht.<\/p>\n

DEWETRON ist ein Hersteller von hochpr\u00e4zisen und modularen Messsystemen<\/a>. Dazu z\u00e4hlen Power Analyzer, All-In-Ones, Mainframes oder Frontends. F\u00fcr jede Anwendung k\u00f6nnen wir das passende DAQ-System f\u00fcr Sie zur Verf\u00fcgung stellen.
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