Signalanalyse in Python

Mittels Signalanalyse sollen Daten so aufbereitet werden, dass deren sinnvolle Darstellung und Interpretation ermöglicht wird. Das Seminar stellt eine Auswahl grundlegender und zeitgemäßer Verfahren zur Signalanalyse im Zeitbereich, Häufigkeitsbereich und Frequenzbereich vor. Besonderen Raum erhalten dabei die Verfahren zur Transformation in den Frequenzbereich mittels Fouriertransformation. In der Messdatenerfassung fallen zudem oft große Datenmengen an. Zu den Aufgaben der Signalanalyse gehört es, die Datenmenge auf sinnvolle und (langzeit) gebrauchsfähige Merkmale zu reduzieren. Für die praktische Durchführung der Signalanalysen wurde Python gewählt. Der Kursteilnehmer verfügt nach dem Seminar über eine Signalanalyse-Toolbox in Python-Code.

Ziel der Weiterbildung

– Einführung in die Signalanalyse – Darstellung und Interpretation von Mess-Signalen – Verfahren digitaler Signalanalysen, Merkmalsbildung und Datenreduktion in Python – Transformation aus dem Zeitbereich in den Frequenzbereich – Programmierung in Python

Dienstag, 24. September 2024
8.45 bis 12.00 und 13.00 bis 16.15 Uhr

1. Digitalisierung von Signalen (Vortrag)

• Abtasttheorem
• Aliasing
• Impulse

2. Signalanalyse im Zeitbereich (Vortrag und Übung)

• Spitzenwert
• Mittelwert
• Effektivwert
• Pegelmessgerät
• Autokorrelation
• Kreuzkorrelation
• Modulationsgrad
• Scheitel-Faktor
• 1/n-Oktav-Bandpassfilter

3. Zählverfahren und Statistik (Vortrag und Übung)

• Wahrscheinlichkeitsdichte
• mittlere quadratische Abweichung
• Rainflow

4. Grundlagen Fouriertransformation (Vortrag)

• Fouriertransformation DFT und/oder FFT
• Leakage und Fensterung
• Fenstermittelwert, Leistungsmittelwert und effektive Bandbreite
• Genauigkeit der Fouriertransformation
• Überlappung
• Mittelung 

Mittwoch, 25. September 2024
8.45 bis 12.00 und 13.00 bis 16.15 Uhr

5. Das Spektrum an Spektren (Vortrag und Übung)

• Betragsspektrum Sx
• Autopowerspektrum Sxx
• Kreuzleistungsspektrum Sxy
• Leistungsspektrum P(f)
• Spektrale Leistungsdichte Gxx
• Spektrale Energiedichte E(f)
• Übertragungsfunktion / Übertragungsspektrum H(f)
• Kohärenzfunktion / Kohärenzspektrum ?²

6. Drehzahl (Vortrag und Übung)

• Drehzahlbestimmung durch Impulszählen
• Bestimmung der Impulsfrequenz
• zeitsignalbasierte Signalanalyse

7. Ordertracking / Ordnungsanalyse (Vortrag und Übung)

• Was ist Ordnung?
• Transformation von Frequenzspektrum in Ordnungsspektren
• Transformation zeitäquidistantes Signal in drehwinkeläquidistantes Signal
• Fouriertransformation mit drehwinkeläquidistantem Signal