schwebung zweier kohärenter Wellenfronten

    Hallo, eine Verständnisfrage bitte.


    Wenn ich eine Schwebung mit zwei punktschallquellen erzeuge, höre ich die beiden Frequenzen mit der Schwebungsfrequenz moduliert.


    Was höre ich, wenn ich bei gleicher Aufgabenstellung eine Schwebung mit zwei kohärenten Wellen erzeuge ?


    Danke !

    Hallo Volker,


    ich möchte eine Schwebung mit 2 kohärenten Wellenfronten erzeugen.


    Wenn ich das gleiche mit 2 Punktschallquellen mache, hört man eben ein auf und ab der Töne, sprich die mit der Schwebung modulierte Amplitude.


    Aber was passiert wenn ich eben keine 2 Punktschallquellen habe, sondern kohärente Schallquellen ?


    ich würde gerne möglichst elegant einen recht kräftigen 3hz Ton erzeugen ( urps, Rotor, ?? ), mit punktschallquellen gehts nicht, kann ich durch kohärente wellen mit einer schwebung diesen hörbar machen ? Ein Kumpel meinte dass müsste in der Theorie gehen, aber ich bin zu blöd es mir vorzustellen


    ich weiss jetzt auch nicht wie ich mich besser ausdrücken kann :? 8)

    Also den Begriff "Schwebung" kenne ich nur im Zusammenhang mit zwei vollständig überlagerten Signalen mit FAST gleicher Frequenz. Dieses FAST erzeugt eine AMPLITUDEN-Modulation mit sehr niedriger Frequenz...


    3Hz-Ton: Braucht kein Mensch.

    Danke für die Antworten,


    aber ist eigentlich nicht so schwierig zu verstehen ?!


    Zitat

    Also den Begriff "Schwebung" kenne ich nur im Zusammenhang mit zwei vollständig überlagerten Signalen mit FAST gleicher Frequenz. Dieses FAST erzeugt eine AMPLITUDEN-Modulation mit sehr niedriger Frequenz...


    ja genau diese Schwebung meine ich. Man kann das sehr schön auf einem Oszi sichtbar machen und auf die Lautsprecher geben. Das ist dann ein ovales Gebilde dass sich dreht.


    Ein potenter Treiber hilft mir leider nichts, ich brauche um die 75dB bei 3Hz. Ein sehr großer Urps mit passenden Chassis könnte es schon schaffen, jedoch wenn es über den Umweg der Schwebung ginge, müssten die Treiber keine 3hz machen, sondern sagen wir 18-19hz. Das wäre natürlich angenehmer, der Strahlungswiderstand steigt auch an und man hätte eine bessere Ankopplung an die Luft.


    Warum und wieso ist eigentlich egal, es geht mir grad ums Verständnis, weil ein recht fähiger Akustiker gemeint hat, man könnte - wenn man eine Schwebung auf dem Oszi eingibt und die beiden annähernd gleichen Frequenzen bei 3hz in der Amplitude durch diese Schwebung moduliert, das ganze auf eine Endstufe gibt, die dann 2 kohärente Schallquellen ansteuert, diese 3hz real erzeugen. Es geht eben NICHT mit sphärischen Quellen, kann auch gar nicht gehen. ABER er meinte es KÖNNTE gehen, mit zeitlich in der Phase konstanten, kohärenten Quellen aus 2 Signalen ( die nichts mit 3hz zu tun haben, darum ja eine Schwebung erzeugen ) 3hz real zu erzeugen.


    Was ist der physikalische Unterschied zwischen einer sphärischen Welle und einer Kohärenten ( Unterschiede in Phase, Nahfeld und Fernfeld Verhalten sind mir klar ! ) dass er auf diese Idee kommt und es auch nach mehrmaligem überlegen immer noch bestätigt hat ? Ich bin zu blöd und kann es mir nicht vorstellen.


    Also nochmal kurz: Was passiert bei einer Schwebung wenn man diese mit kohärenten Quellen hört ?! Das gleiche wie bei sphärischen Quellen, nämlich dass die amplitude der beiden annähernd gleichen frequenzen im 3hz takt auf und abschwingt ? ODER, nach seiner Theorie, tatsächlich 3hz "messbar" entstehen ?

    naja durch einen urps ?! Ein line array strahl ja auch kohärent ab ( sollte es zumindest )

    Zitat von "nuff"

    naja durch einen urps ?! Ein line array strahl ja auch kohärent ab ( sollte es zumindest )


    Wie breit und/oder hoch soll denn der URPS sein?


    Und beim Linearray ist das so eine Sache.


    Das Grundproblem bei Schallwellen im Gegensatz zu z.B. Wellen im Wasser ist, daß sie sich nicht zu einer kohärenten Wellenfront verbinden können, sondern transparent gegenüber anderen Schallwellen sind. Kohärenz erreicht man somit nur im Nahfeld vor einem Line-Array. Je tiefer die Frequenz ist, desto kürzer ist das Nahfeld. Wenn Du also mit relativ tiefen Frequenzen arbeitest, brauchst Du ein irre langes Array und/oder kannst die Kohärenz nur in einem sehr eng begrenzten Bereich erreichen.

    Hey Simonstpauli,


    danke für die Antwort, ist mir alles klar. von mir aus wird aus der kohärenten welle sofort wieder eine sphärische solange irgendwie 3hz rauskommen - der ist fest davon überzeugt und der hat normal schon richtig Ahnung von was er redet Es geht wie gesagt nur um die Erzeugung der 3hz, ob die jetzt -3dB oder -6dB abnimmt spielt für mich keine Rolle.


    Ich kann es mir einfach nicht vorstellen... kann es jemand physikalisch begründen bzw. widerlegen ?


    Der Urps kann von mir aus 10x10m werden, ist mir egal. Auch was es kostet ist mir egal. Es muss nur vorher klar sein dass es möglich ist, am liebsten eben über den Trick mit der Schwebung.

    Na da hast Du Dir ja etwas vorgenommen... (Ich frage jetzt nicht nach dem Sinn)
    Ich hatte zuerst 3kHz verstanden und damit die Fragestellung nicht erfasst.


    Warum willst Du das über "Schwebung" erreichen?


    Ist es nicht viel einfacher das mit einem Resonator zu machen?


    Wie Du das Ding dann zum Schwingen bekommst, ist vielfältig im Netz zu finden.

    Ich denke du schmeißt hier ein paar Begrifflichkeiten durcheinander. Eine kohärente Wellenfront ist dann erzeugt, wenn mehrere Quellen interferenzfrei zusammenspielen. Es ist dabei vollkommen egal wie groß oder klein das Array ist. Gerade bei Bässen zeigt sich das gut, dass man selbst mit Abstand (Zahnlücke) noch eine kohärente Wellenfront erreichen kann, obwohl man mit "Punktstrahlern" arbeitet.
    Eine Schwebung ist eine Modulation durch Interferenz zwischen zwei Signalen, die aber keine Kohärenz zueinander haben. Das passiert aber nur, wenn die Frequenzen fast identisch sind, bspw. bei zwei leicht verstimmte Saiten bei einer Gitarre. Eine Schwebung entsteht unabhängig davon ob man die Signale elektrisch oder akustisch zusammenführt. Wenn man bspw. zwei Sinustöne hat, die dich um 1 Hz in ihrer Frequenz unterscheide ist die resultierende Schwebung 1 Hz - was aber nicht heißt, dass du dann 1 Hz hörst, sondern die ursprüngliche Frequenz, die mit 1 Hz lauter und leiser wird. Das ist quasi eine Amplitudenmodulation mit der Schwebefrequenz.
    Klaffen die Frequenzen zu weit auseinander kommen wir zu den Residualtönen. Dann nimmt man tatsächlich den tiefen Ton (Differenz der beiden Frequenzen) wahr, aber nur zusätzlich zu den Ursprungssignalen und auch nur bei ausreichend hoher Frequenz.
    Wenn sich bei kohärenten Signalen Interferenzen bilden (indem man bspw. das eine Signal leicht verzögert) erhält man Phasing bzw. einen Kammfilter.


    Man kann die Schwebung mit einem Tiefpass natürlich isolieren (ähnlich wie bei Class-D-Amps).


    Es lässt sich durch eine Schwebung kein 3-Hz-Ton erzeugen, nur ein amplitudenmoduliertes Signal.


    Mein Tipp wäre ein Körperschallwandler an einer großen (und stabilen) "Membran" (Brett). Alternativ eine Art Motorbass mit Membran (Brett) und Motor. Bei Sinustönen sollte das kein Problem sein. Ob du allerdings die Lautstärke noch zuverlässig erfassen kannst - keine Ahnung.

    Hallo Henry,


    vielen Dank, mir ist soweit alles klar was mit schwebung etc. zusammenhängt, ich dachte auch dass jeder hier weiss was Kohärenz bedeutet und ich bin darum nicht weiter darauf eingegangen.


    aber hiermit hast Du jetzt in die richtige Kerbe geschlagen:


    Zitat

    Es lässt sich durch eine Schwebung kein 3-Hz-Ton erzeugen, nur ein amplitudenmoduliertes Signal.


    Auch falls es möglich wäre, psychoakustische Effekte wie Residualtöne zu erzeugen, bringt es mir leider nicht viel.


    Dass ich hier vorenthalten habe um was es geht war Absicht, damit nicht wild rumdiskutiert wird und die Frage ausgeblendet, was ja teilweise eh schon geschehen ist.


    Mit Deinem folgenden Satz kommen wir zur eigentlichen Problematik:


    Zitat

    Ob du allerdings die Lautstärke noch zuverlässig erfassen kannst - keine Ahnung.


    Es geht darum eine zuverlässige Messreferenz zu schaffen. Es soll Infraschall gemessen werden... da ich mir noch nicht ganz sicher bin wie das wiederum gehen soll, da man hier auf die verschiedensten Problematiken im Gegensatz zu "normalen" Frequenzen trifft, würde es nicht schaden eine definitive Quelle zu haben bei der man weiss wass passiert.


    Da es mit Schwebungen und 3hz zwar für´s Hirn hinhauen könnte, aber natürlich auch nicht hörbar sein wird, und in der Messrealität keine Chance besteht, ist meine Frage hiermit beantwortet.


    Ich werde jetzt wohl erst einmal die Frage der zuverlässigen Messbarkeit abklären, irgendwie sollte es schon funktionieren, mit welchem Equipment auch immer. Dann wird man sehen wie man eine Mess-Referenz umsetzen kann, seien es Servomotoren und Bretter ( ließen sich ja schon gut ansteuern und das Umlenkspiel würde auch ideal digital kompensiert werden können ) oder Resonatr, betoniertes Riesenhorn oder urps wird man auch sehen. Ich würde am liebsten einen urps bauen, da ich gerade jede menge geeignete chassis hier liegen habe.


    Vielen Dank und Grüße an alle

    Zitat

    Es geht darum eine zuverlässige Messreferenz zu schaffen. Es soll Infraschall gemessen werden... da ich mir noch nicht ganz sicher bin wie das wiederum gehen soll, da man hier auf die verschiedensten Problematiken im Gegensatz zu "normalen" Frequenzen trifft, würde es nicht schaden eine definitive Quelle zu haben bei der man weiss wass passiert.


    Aha, wäre vielleicht hilfreich gewesen, direkt zu beschreiben, was du eigentlich machen willst.
    Die Lösung mit der Schwebung halte ich nicht für zielführend, da die Quelle, die dir vorschwebt für eine ebene Welle (die meinst du wahrscheinlich mit kohärenter Welle) einfach riesig wird. Line Arrays sind nur in einer Dimension kohärent (nach deiner Definition), das nennt man dann Linienstrahler. Eine Quelle für eine ebene Welle müsste auch in der zweiten Dimension wie ein Line Array arbeiten, das wird also ein Flächenstrahler. Dieser hat typischerweise die Größe einer Wellenlänge, was bei 3Hz zu einer Fläche von 100m x 100m führt. Kann man bauen, würde ich aber lieber nicht tun...


    Ich hätte folgende Vorschlag für dich: Bau dir eine Druckkammer aus einem potenten Subwooferchassi (15 oder 18 Zoll) und einem geschlosenen Gehäuse, in dem es nur eine Öffnung gibt, in die du dein Messmikrofon luftdicht (!!!) einführen kannst. Mit einem 1"-Mikrofon von B&K bist du gut dabei, ein 4144 zum Beispiel hat einen Frequenzbereich von 2,6Hz bis 8kHz.


    Jetzt erzeugst du elektrisch ein Signal mit 3Hz, verstärkst es mit einem Amp ohne störenden Hochpass und gibst es so laut auf den Lautsprecher, dass du die 3Hz zwar nicht hören, aber deutlich sehen kannst. Eine Amplitude von +- 1cm tut den Chassis normalerweise nicht weh. Jetzt hast du in der Druckkammer einen enormen Schalldruck bei 3Hz, den du mit dem Mikrofon messen kannst. Du kannst auch aus der Membranfläche und der Amplitude die Volumenänderung und daraus die Druckänderung im Inneren abschätzen. Wechseldruck=Schalldruck.

    Da es um den Aufbau einer Druckkammer als "Vergleichsnormal" geht - kennst du schon diese ARTA AP?
    http://www.artalabs.hr/appnote…romesskammer-rev03ger.pdf


    Wie zuvor schon geschrieben wurde ist der wirklich luftdichte Aufbau besonders wichtig.
    Ein satt schließender O-Ring an der Mikrofonkapsel ist da noch das geringste Problem - Screenshot aus der AP:



    Vor Beginn der akustischen Messungen würde ich mit einer Ersatzkapazität messen, um sicher zu gehen, dass nicht doch ein (ggf. nicht dokumentiertes!) Hochpassfilter im Weg ist.

    Hallo zusammen,
    als Physiker einfach noch ein paar Anmerkungen zur Kohärenz: Kohärenz ist eigentlich ein Begriff, der beschreibt, ob zwei (oder mehr) Signale - vereinfacht gesprochen - etwas miteinander zu tun haben. Kohärenz ist die Voraussetzung, dass sich zwei Signale konstruktiv oder destruktiv überlagern können und wieder ein sinnvolles Signal entsteht (und nicht nur Rauschen). In der praktischen Akustik wird dies automatisch dadurch sichergestellt, dass z.B. Basslautsprecher das selbe Ursprungssignal erhalten und durch ein elektronisches Delay oder eine passende Aufstellung einen festen, zeitlich konstanten(!) Phasenversatz haben. Davon (und in Verbindung mit konstruktiver oder destruktiver Interferenz) leiten sich dann alle bekannten Richtcharakteristiken und Aufstellungsvarianten für Bassarrays ab.
    Habe ich einen zeitlich konstanten(!) Phasenversatz aber eine unterschiedliche Frequenz, so entsteht eine Schwebung. Durch den festen Phasenbezug sind auch diese beiden Signale trotz unterschiedlicher Frequenz kohärent.


    Von daher ist der Begriff der Kohärenz in dem Zusammenhang nicht der Knackpunkt. Kohärenz ist lediglich notwendige Voraussetzung dass zwei Signale sinnvoll interferieren.


    Ich hoffe, dass ich mit der Anmerkung nicht langweile und sie ist auch nicht besserwisserisch gemeint. Im Gegenteil - ich finde die Diskussionen interessant.


    Mein Ansatz wäre jetzt gewesen den Schalldruck rechnerisch auf eine Luftdruckänderung zurückzuführen und mit einem einfachen Drucksensor zu messen. Warum denn ein Mikrofon? 3Hz sollten für käufliche Drucksensoren kein Problem sein. Dann könnte man die Kalibrierung auf eine leichter machbare Absolutdruckkalibrierung zurückführen und muss nicht auf eine Schalldruckmessung bei 3Hz zurückgreifen.

    Zitat von "mslr"

    Ich hoffe, dass ich mit der Anmerkung nicht langweile


    Nö..., im Gegenteil , Du bringst es auf den Punkt .


    Ich denke , solch tieffrequente Luftschwingungen lassen sich ohnehin
    nur in unmittelbarer Nähe eines realisierbaren Erzeugers überhaupt nachweisen ...

    Gleichschritt funktioniert mit mir nicht

    Zitat von "mslr"

    Habe ich einen zeitlich konstanten(!) Phasenversatz aber eine unterschiedliche Frequenz, so entsteht eine Schwebung. Durch den festen Phasenbezug sind auch diese beiden Signale trotz unterschiedlicher Frequenz kohärent.
    Von daher ist der Begriff der Kohärenz in dem Zusammenhang nicht der Knackpunkt. Kohärenz ist lediglich notwendige Voraussetzung dass zwei Signale sinnvoll interferieren.


    Ist das nicht ein Widerspruch? Zwei Signale unterschiedlicher Frequenz können doch keinen zeitlich konstanten Phasenversatz haben, da sich die Phasendifferenz ständig ändert. Genau das ist ja die Schwebung.
    Oder soll fester Phasenbezug heißen, dass ich die Phasendifferenz mathematisch beschreiben kann als Funktion der Zeit, im Gegensatz zu einem zufälligen Phasenbezug wie bei zwei unabhängigen Lärmquellen (Beispiel: zwei PKWs)?

    Zitat von "hp"

    Ich denke , solch tieffrequente Luftschwingungen lassen sich ohnehin
    nur in unmittelbarer Nähe eines realisierbaren Erzeugers überhaupt nachweisen ...


    Da sollte man sich mal nicht dadurch täuschen lassen, dass das menschliche Gehör die Schwingungen nicht mehr wahrnehmen kann. Infraschall verhält sich physikalisch ganz genau wie hörbarer Schall auch, mit Wellenausbreitung, Beugung, Reflexionen, 6dB-Abfall pro Entfernungsverdopplung bei sphärischer Ausbreitung und so weiter. Die Beschallungsindustrie hat allerdings wegen der fehlenden Wahrnehmbarkeit keine Lautsprecher entwickelt, die diesen tieffrequenten Schall effizient erzeugen können. Technisch machbar wäre das allemal, die Apparate wären nur etwas unhandlich. Und die Ausbreitung endet auch nicht außerhalb des Nahfeldes.