Digitale Signalverarbeitung in der Messtechnik

Praktisch alle Messgeräte in der Akustik sind heute computergestützt. Eine akustische Messapparatur kann in Form von PC-ferngesteuerter Hardware realisiert werden oder in Form von integrierten Lösungen mit speziellem Speicher und Prozessor. Nach der analogen Vorverarbeitung der vom Mikrofon gelieferten Spannung setzt ein Analog-Digital-Wandler des Schalldrucks in Computerdaten um. Dabei wird eine Abtastung des Schalldruck-Zeitverlaufs durchgeführt sowie eine Quantisierung der Amplituden. Bei der Messung von akustischen Übertragungsstrecken in der Raumakustik, Bauakustik, Lärmimmission, Elektroakustik, usw. werden digital erstellte und empfangsseitig aufgenommene Messsignale sowohl im Zeitbereich als auch im Frequenzbereich ausgewertet, und je nach Anwendung resultieren Impulsantworten (Abklingkurven) oder Übertragungsfunktionen (Spektren). Die Signalverarbeitungsmethoden der digitalen Messtechnik sind Analog-Digital-Wandlung, diskrete schnelle Fouriertransformation, FFT, und ähnliche Techniken zur Analyse der Messdaten. In diesem Beitrag werden Grundlagen der Abtastung und Quantisierung, digitale Filter sowie mehrere digitale Signalverarbeitungsmethoden beschrieben: Echtzeit-Frequenzanalysator, 2-Kanal-FFT-Analysator mit Sweep- oder Rauschanregung und Maximalfolgenmesstechnik. Anwendungen und Fehlerquellen der digitalen Messverfahren werden an Beispielen diskutiert. Der InhaltSignale und SystemeImpulsantwort und ÜbertragungsfunktionFouriertransformationDigitalisierung von MesssignalenDiskrete Fourier-Transformation DFTFast Fourier Transformation FFTDigitale FilterEchtzeit-FrequenzanalyseMessung von Übertragungsfunktionen und Impulsantworten2-Kanal-FFT-TechnikDirekte (aperiodische) EntfaltungMaximalfolgenFehlerquellen der digitalen MesstechnikDer HerausgeberProfessor Dr.-Ing. Michael Möser promovierte 1983 über eine Theorie zur Luftschalldämmung zweischaliger Konstruktionen. Seine Habilitation zur Analyse und Synthese akustischer Spektren erschien 1988 als Fachbuch beim Springer-Verlag. Von 1994 bis 2010 war er Direktor des vormals von Prof. L. Cremer und anschließend von Prof. M. Heckl geleiteten heutigen Instituts für Strömungsmechanik und Technische Akustik der TU Berlin. Auf dem Gebiet der Technischen Akustik gilt Prof. Möser weltweit als ausgewiesener Experte. Die Deutsche Gesellschaft für Akustik hat ihn für sein Lebenswerk mit der Helmholtz-Medaille ausgezeichnet.