Laufzeitmessungen mit Soundkarten

Hallo,

ich bin bei einer Kalibrierungmessung für LCR-Messungen mit der Soundkarte auf eine kleine, lineare Phasenabweichung zwischen linkem und rechten Kanal gestoßen. Eine quantitative Analyse hat gezeigt, dass der Zeitversatz nur knapp 12ns beträgt (ca. 6 Bogenminuten bei 24kHz). Jetzt bin ich einigermaßen platt, dass mit einer Zykluszeit von ca. 20µs (48kHz Samplingfrequenz) eine derart genaue Messung gelingt. Es war auch noch ein billiges Onboard-Device und vielleicht 10 Sekunden Messzeit.

Mich würde jetzt mal interessieren, wodurch hier eigentlich die Grenzen gesetzt werden. Ich meine, wie weit unterhalb der Zykluszeit der Samplingfrequenz kann man noch messen? Das sind ja jetzt schon über drei Größenordnungen. Und der Phasengang lässt durchaus erkennen, dass man mit einem linearen Fit nochmal eine Dekade hätte holen können.

Wenn die Dinger wirklich so genau sind, müsste man doch auch Kabellängen damit ungefähr bestimmen können, oder sogar das Echo einer unterminierten Unterputz-Koax-Leitung sehen können. Das fände ich einen durchaus unerwarteten Einsatzzweck.

Marcel

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Marcel Müller
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Das habe ich noch nicht ausprobiert, aber andere Sachen: Kunde liess mich wegen seltsamem aber nicht richtig auffindbarem Stoersignal anruecken, drei Stunden Autobahn. Laptop mit einfacher 18-Bit Karte gezueckt, einen "Hubbel" zwischen 6Hz und 8Hz gesehen, Ursache rausgefunden, behoben, alles wieder eingepackt. Die haben sich ziemlich geaergert dass deren Audio-Analyzer fuer rund $10000 von Stanford Research aber auch nicht die Bohne davon angezeigt hatte. Und dass sie nicht sofort angerufen hatten ...

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Gruesse, Joerg

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Joerg

Wie immer Rauschen! Und zwar Rauschen der Amplitude (thermisches Rauschen, Digitalisierungsfehler und Dithering sowie Rauschen der Position der Abtast-Pulse (=Jitter).

Die Genauigkeit hat mit der Samplingfrequenz wenig zu tun. Sowohl das Tiefpassfilter bzw. Bandpassfilter vor dem bzw. im A/D-Wandler als auch das Rekonstruktionsfilter im D/A-Wandler sorgen dafür, dass Du in der Auswertung sauber interpolieren kannst. Selbst eine billige Soundkarte hat ca. 80 dB S/N, so dass Du damit Zeitmessungen mit einer Genauigkeit 1:10.000, also 100 ppm, realisieren kannst. Natürlich gibt es auch bessere SK, 110 dB S/N einer 24-Bit-Karte ist realistisch, also 3 ppm Fehler. Rauschen und Störungen in der Strecke vor dem A/D-Wandler kann diese Genauigkeit verschlechtern...

Norbert

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Norbert Hahn

ah, das kommt ungefähr hin. Wobei ich natürlich durch eine längere Messzeit das Rauschen nochmal mit Wurzel n drücken kann. Das habe ich ja letztlich bei der Auswertung der ca. 600kSamples schon getan. Das Onboard-Teil bringt aber eher keine 80dB. Ich habe eher etwas von

12-13 signifikanten Bits in Erinnerung.

Marcel

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Marcel Müller

Joerg :

Was nimmsten da als FFT Programm?

M.

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Matthias Weingart

Hi Marcel,

In dem Moment, wo Du dich auf eine einzelne frequenz beschränkst und die anderen Frequenzanteile geeignet herausrechnest interessiert Dich deren Rauschen eigentlich auch gar nicht mehr so sehr.

auf welches Frequenzspektrum betrachtet muss man hier dazu sagen.

Auch hier muss man vorsichtig sein. Wenn man einen einzelnen Abtastpunkt betrachtet vielleicht.

Marte

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Marte Schwarz

Full Range, also alles, wo die Übertragungsfunktion der Karte signifikant von 0 verschieden ist. Ich glaube ich habe einfach zyklisches weißes Rauschen genommen. Also ein diskretes, aber gleichverteiltes Spekturm bis zur Nyquist-Frequenz.

Ich habe einfach die Amplitude des Rauschsignals ohne Input genommen. Natürlich, wenn ich auf eine einzelne Frequenz blicke, wird es sehr viel besser. Da ist ja letztlich das gleiche, wie mit längerer Messzeit. Es ist nur der Wert für den einzelnen Abtastpunkt.

Aber wenn man mal voraussetzt, das nahezu 100% der Bandbreite einer Soundkarte auch potentielles Nutzsignal ist, liegt man damit schon recht nahe an der Realität.

Marcel

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Marcel Müller

Hi Marcel,

IMHO wollte der OP eine Frequenz ausgegeben haben und die Antwort davon auswerten. Das ganze dürfte sich also in einer sehr engen Bandbreite abspielen.

Marte

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Marte Schwarz

Kann mich nicht mehr erinnern was ich damals benutzt hatte. Ich habe ein halbes Dutzend ausprobiert und sie waren alle recht brauchbar aber inzwischen kristallisiert sich dieses Programm als das IMHO beste heraus:

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Du kannst die Spektrumanzeige groesser machen. Der Wasserfall ist trotzdem recht sinnvoll. "Moment, vor 2-3 Sekunden war da doch was auf

4.3kHz ..."
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Gruesse, Joerg

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Joerg

Für solche Zwecke gibt es die Spektralansicht in Audacity. Zeit, Frequenz und Intensität auf einen Blick. Wasserfall sieht zwar aus, wie nie zuvor, aber bietet letztlich eine weniger übersichtliche Ansicht.

Allerdings bekommt Audacity (zumindest die Version, die ich habe) das nicht in Realtime hin. Deshalb nehme ich letztlich die gleiche Funktion in meinem MP3-Player-Programm mit Recording-Plug-In. Da ist die Ansicht auf Wunsch sogar doppelt logarithmisch (Frequenz und Intensität), nur die Zeit ist linear.

Marcel

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Marcel Müller

Der Wasserfal ist echt praktisch, wenn Du z.B. sehen willst ob eine Stoerung in einem bestimmten Rhythmus auftritt.

Realtime muss das schon sein, jedenfalls fuer Stoerungsdiagnosen.

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Gruesse, Joerg

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Joerg

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