Akustikmessung: Pegelmessung und Frequenzanalyse

Hallo zusammen,

wie an anderer Stelle schon beschrieben arbeite ich an einem Projekt, bei dem es um die Nutzung der akustischen Emissionen zur automatisierten Positionierung des Laserfokus auf der Materialoberfläche geht. Der vorherige Thread ist dieser:

http://www.labviewforum.de/Thread-Wie-am...etektieren

Der Prozess soll in zwei Stufen ablaufen. Diese sind in dieser Abbildung veranschaulicht.
   

1. Ein grobes "Antasten" zum Auffinden der ungefähren Lage der Materialoberfläche. Hierzu wird der Laserfokus inkrementell in Richtung der Oberfläche verfahren. Nach jedem Verfahren wird der Lasershutter kurz geöffnet und es soll der Schallpegel (soundlevel) bestimmt werden. Der Kurvenabfall nach Erreichen des Peaks dient hierbei als Abbruchkriterium.

2. Nachdem die Lage der Oberfläche im ersten Schritt ermittelt wurde soll von diesem Punkt ausgehend eine genaue "Fokussuche" durchgeführt werden. Hierzu werden kleinere Verfahrinkremente gewählt. Außerdem soll nicht nur eine Schallpegelmessung durchgeführt werden, sondern eine Frequenzanalyse, da insbesondere die Schallemission eines bestimmten Peaks (17kHz) die abgebildete "schöne" charakteristische Kurve ergibt. Der kleine Einbruch dieser Kurve im Peak korelliert mit der gesuchten Fokuslage; dessen Ermittlung ist also Ziel des ganzen Unterfangens.

Die beiden Prozessstufen sind in meinem Programm (zugehöriges VI lautet AutoFokussuche.vi)in den beiden cases "akustik1" bzw. "akustik2" wiederzufinden und werden so auch aus dem CNC-Programm aufgerufen. Akustik1 wird dabei nach jedem verfahrenen Inkrement neu aufgerufen und soll jeweils einen Wert an die CNC-Steuerung zurückgeben, welche die Logik bzgl. des Abbruchkriteriums beinhaltet. Akustik2 wird dagegen nur einmalig aufgerufen; soll also eine von der CNC-Steuerung definierte Anzahl von Messungen durchführen, die ermittelten Messwerte auswerten (Ermittlung des Einbruchs) und schließlich die entsprechende Fokuslage bzw. deren Zustellung an die CNC-Steuerung zurückgeben.

Ich hoffe diese Darstellung erklärt ausreichend worum es geht.

Ich baue mit meinem Vorhaben auf einer vorherigen Diplomarbeit (zugehöriges VI lautet "vorherigeDA.vi") auf. In der Arbeit wurden Parameterstudien durchgeführt und die akustischen Emissionen aufgezeichnet. Eine Auswertung der Daten zur Prozessautomatisierung fand nicht statt.

An der Hardware sind seither keine Änderungen vorgenommen worden. Der vollständigkeit halber will ich sie kurz aufzählen:
- Mikrofon: Brüel & Kjaer Typ 4189
- Konditionierverstärker: Brüel & Kjaer Nexus 2693
- Messkarte: NI PCI 6251


Nun zu meinen Problemen, die sich bisher auf den ersten Prozessschritt des "Antastens" beziehen.

1. Nutzt man die Programme zum "Hinhören" während eines Abtragsprozesses so zeigen die jeweiligen Powerspektren verschiedene Messwerte an. Dies kann ich mir nicht erklären, da die Messtasks in den beiden Programmen genau gleich aufgebaut sind. kann mir da jemand weiterhelfen? Mir scheint es so, als sei die Abtastrate bzw. die Rate mit der die Werte dargestellt werden verschieden. Aber egal wieviel ich herumklicke und die Einstullungen vergleiche; ich finde keinen Unterschied. Kann es sein, dass das 'Drumherum', was in beiden Programmen verschieden ist zu dem Unterschied führt? In folgendem Bild sind einmal die Powespektren für beide Programme gezeigt; einmal das Hintergrundrauschen und einmal die Emissionen des Laserprozesses.
   

2. Das weit größere Problem ist aber, dass ich mit meinem akutellen Programm die akustischen Emissionen nicht vom Hintergrundrauschen unterscheiden kann. Die während der Laseremssion ermittelten Werte streuen um den Wert des Rauschens. Die Zu- und Abnahme der Prozessemissionen ist aber schon mit dem Ohr vernehmbar. Inwieweit dies mit dem in 1. geschilderten Problem zusammenhängt weiß ich nicht.
Ich habe auch schon eine Reihe weitere Funktionen (z.B. das sound level Express VI) des Sound&Vibrations Kits ausprobiert, zu einem Erfolg hat mir bisher aber nichts verholfen.


Über jegliche Tips wär ich mehr als dankbar, gerne auch Tips wo ich weitere Infos finden könnte. Habe bisher im Forum und auch viel auf der NI-Seite selbst gelesen.

Vielen Dank im Voraus! Gruß