Interferometrische Tonaufnahme mit einem Glasfenster

Diese Application Note untersucht den Einsatz des PICOSCALE Interferometers von SmarAct zur Audioerfassung durch Messung von Verschiebungen auf einer Glasoberfläche und bietet damit ein berührungsfreies Verfahren zur Tonaufnahme. Die Fähigkeit des Interferometers, kleinste Schwingungen auf einem Glassubstrat zu detektieren, wird genutzt, um Ton mit hoher Präzision aufzuzeichnen. Dies demonstriert die Anpassungsfähigkeit des PICOSCALE für innovative Anwendungen in der Audio- und Schwingungsanalyse.

Problem: Die Tonaufnahme mit unkonventionellen Verfahren wie der Interferometrie stellt Herausforderungen bei der Detektion und genauen Erfassung subtiler Verschiebungen dar, die durch Schallwellen verursacht werden, insbesondere auf Oberflächen mit geringer Reflektivität wie Glas. Herkömmliche Mikrofone erfassen Schall über direkte Luftdruckschwankungen, während berührungsfreie optische Verfahren eine empfindliche Detektion von Oberflächenbewegungen erfordern, die durch schallinduzierte Schwingungen verursacht werden.

Lösung: Das PICOSCALE Interferometer ermöglicht mithilfe des Michelson-Interferometer-Prinzips Wegmessungen auf Glasoberflächen, ohne dass eine hohe Reflektivität erforderlich ist. Durch die Positionierung eines PICOSCALE Fokussiersensorkopfs auf einen Objektträger erfasst das System Verschiebungen, die durch akustische Wellen erzeugt werden, und wandelt diese in ein Audiosignal um.

Implementierung:

1. Aufbau: Ein PICOSCALE Fokussiersensorkopf (PS-SH-F01-10) wurde auf einen 1 mm dicken Objektträger ausgerichtet.
2. Datenerfassung: Verschiebungsdaten von der Glasoberfläche wurden mit einer Framerate von 39 kHz aufgezeichnet, wobei Schwingungen von Tönen erfasst wurden, die von in der Nähe befindlichen Laptop-Lautsprechern ausgesendet wurden.
3. Signalverarbeitung: Ein Python-Programm wurde verwendet, um die Daten mit Hochpass- (400 Hz) und Tiefpass-Butterworth-Filtern (4 kHz) zu verarbeiten und relevante Schallfrequenzen zu isolieren.
4. Audiorekonstruktion: Die verarbeiteten Daten wurden in eine .wav-Datei konvertiert, wodurch die Wiedergabe des aufgezeichneten Tons ermöglicht wurde.

Ergebnisse: Der interferometrische Aufbau erfasste und reproduzierte erfolgreich ein hörbares Audiosignal aus den Verschiebungen einer Glasoberfläche als Reaktion auf Schallwellen. Dieses Experiment demonstriert die hohe Empfindlichkeit und Wirksamkeit des PICOSCALE bei der Audioerfassung durch berührungsfreie interferometrische Messung und eröffnet potenzielle Anwendungen in schwingungsempfindlichen Umgebungen oder für unkonventionelle Aufnahmeaufbauten.