Hallöchen, ich möchte ein Lasermikrophon bauen (ähnlich wie Laser-Vibrometer). Abstand zwischen Laser/Photodiode und Fenster sollen 30-50 Meter sein. Ich habe vor einen Laser(He-Ne oder Infrarot) bis maximal 100 KHz zu zerhacken. Es gibt nun unterschiedliche Möglichkeiten das vom Fenster reflektierte Signal zu empfangen und zu demodulieren. Ich würde es gerne mit einem PLL probieren. Die ankommenden Laserpulse sind also frequenz- bzw phasenmoduliert. Kann ein PLL sowas leisten? Bei einer Auslenkung von 1 mm ist die Phasendifferenz zweier aufeinanderfolgender Laserpulse bei maximal 10^-6 Radiant. Wobei 1mm schon zu viel ist. Die Photodiode muss Zeitunterschiede im Pikosekundenbereich messen (Rekombinationszeit von Elektronen/Löcher im Nanosekundenbereich). Könnt ihr euch dafür einen Aufbau vorstellen ? Wie trägt der PLL zum Rauschfiltern bei und welche weiteren Filter könnte man einbauen? Viele Grüße aus Hamburg
noch was: was denkt ihr wie hoch die Laserpulsfrequenz sein muss damit ich eine Fensterschwingung bis max 3000Hz detektieren kann? Es gibt ja das Abtasttheorem fmod=2*fsign also 6000 Hz aber ob das hier gilt?! Gruß
> Ich habe vor einen Laser(He-Ne oder Infrarot) bis maximal 100 KHz zu > zerhacken. Wie du schon erkannt hast ist die Frequenz zu niedrig für praktischen Einsatz. Geht höchstens für einen Demonstrator bei dem man die Fensterscheibe manuell hin und her bewegt.
dödelbär schrieb: > Könnt ihr euch dafür einen Aufbau vorstellen ? Ein Interferometer (z.B. ESPI) ist dir zu empfindlich?
Bastler schrieb: > Ein Interferometer (z.B. ESPI) ist dir zu empfindlich? Wohl eher zu teuer; oder kennst Du eine günstige Quelle für Laser mit einer Kohärenzlänge von 100 Metern? Oder soll er eine ähnlich lange (Glasfaser als) Referenzstrecke nutzen (und passend kürzen)? @dödelbär: -die einfachste Variante funktioniert ohne Träger, allein durch Intensitätsunterschiede auf dem Detektor aufgrund der schwingenden Reflektionsfläche (Fenster), die den Strahl unterschiedlich ablenkt Bestehst Du auf der Verwendung eines Trägers? Als Optik für Empfänger eignet sich übrigens z.B. das Zielfernrohr eines Luftgewehrs (günstig) oder natürlich ein Teleobjektiv (z.B. Russentonne) Gruß flipsi
1mm Auslenkung der Scheibe ist ( für die angstrebte Anwendung ) extrem viel. Die Versuche würde ich auch erstmal ohne Trägerfrequenz starten. Man kann Laserdioden oder LEDs aber auch durchaus mit z.B. 15 MHz als Trägerfrequenz modulieren ( Gurgel Suche : Laser ATV ) Wenn du dann Empfängerseitig nur die Intensitätsschwankungen des 15 MHz Trägers auswertest hättest du schon ein recht Störsicheres System.
1 mm Auslenkung kann man bei einer "nackten", dünnen Glasscheibe im Abstand von einem Meter, zu einem 100-Köpfigen Orchester oder von Presslufthammer-Bernhard erwarten. Infraschall mal ausgenommen.
Bei 100m Entfernung zu einem Fenster gehe ich erstmal von eine "Abhöranlage" aus. Sowas sehe ich als moralisch und ethisch unangemessen an und ist eventuell sogar strafbar. So gesehen wäre ich erstmal an einer Erklärung deines Vorhabens interessiert...
Die Triangulationsvariante werde ich tatsächlich zu realisieren versuchen, wenn sich die PLL(Phasenregelschleife) als unfunktional herausstellt. um noch einmal den PLL aufzugreifen: lasst uns mal eine maximal Auslenkung von 0,2 mm annehmen, bei einem Laserdiodenbetrieb von 15 MHz(Rechteckpuls) und einem Signal(Fensterschwingung) zwischen 300-3000Hz (relevanter Frequenzbereich für menschliche Stimme). Die Photodiode müsste Laufzeitunterschiede im Bereich 0,2mm/c = 0,7 ps registrieren. Dabei ist die Betriebsfrequenz der Photodiode erst mal unswesentlich für die Auflösung der Photodiode bzw. des PLLs. Der PLL wird dann als FM-Demodulator verwendet. Könnte sowas an sich funktionieren? gruß dödel @HF-Werkler: Die Konstruktion: strafbar, nein. ethisch, moralisch unangemessen: eine Frage der Ethik und Moral. Die Verwendung: strafbar, unethisch, unmoralisch Mein Beweggrund: Bachelorarbeit an einer Universität (ethisch,moralisch,legal)
also mit einem normalen zerhacker bringst du das nicht hin.... mit einem rechteckgenerator sollte eine schnelle laserdiode bis 15 MHz zu pulsen sein. wie das mit der photodiode hinhaut... keine ahnung.
Die Texte und Lösungen scheinen mal wieder total "overcandeedled" zu sein. Simple is beautiful...! ;-)) http://www.tippsundtricks24.de/technik/geraete/anleitung-ein-laser-mikrofon-selber-bauen/
Ja. Man benoetigt einen gepulsten Laser. Mal schauen wieviel Dampf man da braucht. Ich wuerd wahrscheinlich einen modengelockten 100MHz Laser nehmen, weil ich weiss, dass es mit dem sicher geht. Die akustischen Frequenzen wird man als Seitenband erhalten. Dh dann also wieder mit den 100MHz runtermischen und gut ist.
@HF-Werkler Schon im kalten Krieg ein probates Mittel in Ost und West. Die Usanesen haben soweit bekannt schon früh mit Laser gearbeitet. Die Russen haben relativ lange mit Mikrowellen (beim Absender und Empfänger bestand Krebsgefahr) gearbeitet. Natürlich nur zur Erhaltung des Friedens.
Würde sich die Fensterscheibe nur eine Viertel Wellenlänge bewegen (durch Hin- und Rücklauf wird daraus eine halbe Wellenlänge Wegunterschied) dann wären wir mit reiner Intensitätsmessung im einigermaßen linearen Bereich des Demodulators. Die Wellenlänge liegt aber unter 1/1000 mm, wahrscheinlich ist die Auslenkung größer. Durch Auslöschung/Verstärkung der hin- und rücklaufenden Welle ergibt sich wie beim Doppler-Bewegungsmelder eine Dopplerfrequenz. "Bessere" Bewegungsmelder haben zwei um 90° versetzte Detektordioden, damit kann man die Bewegungsrichtung erkennen (zum Melder hin/weg davon). Dasselbe könnte man sich auch für den Laser vorstellen, nur sind die Abmessungen viel kleiner. Damit könnte man dann unter Berücksichtigung der Richtung die Anzahl der Schwingungen abzählen, und die Schwingung rekonstruieren.
@ kessler: Da könntest du Recht haben Christoph. Bei einem Aufbau der den Laser über einen Weg von 20-100 Meter schickt habe ich allerdings große bedenken, dass man mit der Technologie zu Potte kommt. Kleinste Schwingunen stören den Interferrometer-Aufbau und verzerren das Signal zu einem unbrauchbaren Rauschen?! Deswegen bin ich kein Freund von dieser Überlagerungstechnik. Die PLL Technologie würde mir sehr gut gefallen. Den Flaschenhals sehe ich dabei bei der Photodiode. Wie ich oben schon beschrieben habe gibt es bei einer Auslenkung von 0,2mm maximale Laufzeitunterschiede von 0,7 ps. Ich glaube das ist zu schnell...
> 0,2mm maximale Laufzeitunterschiede von 0,7 ps.
Das wäre die Maximalauslenkung, (wenn jemand gegen die Scheibe schreit)
Da sich bei normaler Sprache im Raum die Scheibe deutlich weniger
bewegen wird, liegst du bei deinen Abschätzungen mit Größenordnungen
daneben.
Ich schätze mal dass sich bei normaler Sprache die Scheibe im 1µm Berech
bewegen wird, was dann Laufzeitunterschiede im ns Berech ergibt.
Durch Luftflimmern bzw. sich bewegende Luftmassen wirst du dir wohl auch
noch zusätzliche Störungen einfangen.
Gruß
Roland
@viktor N deine Idee beinhaltet zur Demodulation wohl auch einen Interferometrieaufbau oder? @roland Auslenkungen um mikrometer = 10^-6 meter ergeben licht-laufzeitunterschiede im fs-bereich (nicht im ns-bereich) meinst du wohl ?
dödelbär schrieb: > Mein Beweggrund: > Bachelorarbeit an einer Universität (ethisch,moralisch,legal) LOL.
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