Akustisches Spektrum vom Motor und Propeller verstehen

[Nik Rocky]

Hallo zusammen,

 

ich bin ein Drohnenpilot und beschäftige mich gerade mit einer Experimentieranlage. Diese besteht aus vier Motoren MN2212-18 KV920 mit CFK 10x3.8 Propeller. 
Die Propeller passieren eine Lichtschranke, welche die Drehzahl der Motoren über die Zeit ermittelt. Die Motoren fahren unterschiedliche Szenarios ab. 

Dabei werden akustische Daten aufgezeichnet und mit Spektrogramm/FFT untersucht. 

Mir ist aufgefallen, dass die erste Harmonische stets niedrigere Pegel als die zweite hat. Nach einer Recherche bin ich auf Blattfolgefrequenz (BFF) gestoßen. Diese beschreibt eine "neue" Frequenz, die durch Unter- und Überdruck der einzelnen Propellerblätterentsteht und ist gleich der Anzahl der Propellerblätter * Motordrehzahl. (Disertation Kameier)
Um die Frequenzen durch Motoren und Propeller zu separieren, wurde die Messungen sowohl mit als auch ohne Propeller gemacht. 

Zwei Abbildungen zeigen eine FFT einer Messsetup mit Motorfrequenz von 77 Hz mit Zweiblatt Propeller:

und ohne Propeller:

Was ich verstanden habe:

Im ersten Abb. ist die erwähnte Frequenz BFF am Punkt 2.  Punkt 1 ist die Frequenz einzelnen Blätter und deren Pegel ist abhängig von Pegeldifferenz einzelnen Propellerblätter. Sollen alle Propellerblätter gleiche Impulsstärke aufweisen (was in der Praxis fast nicht möglich ist), so strebt die erste Frequenz dem Nullwert zu.

In unterem Abbildung sieht man das Spektrum des Motors. Der Punkt 1 ist mechanischer Anteil und ist sehr leise (-57 dB). Punkt 2 zeigt die Schwingung des Motors die durch Wirkung vom magnetischen Feld, der auf den Rotor entsteht (hochfrequentes Summen).   

 

Meine Fragen:

1. Habe ich das richtig verstanden? 

2. So wie es aussieht, hat der (Elektro)Motor fast kein Einfluss auf gesamten Geräuschpegel in unteren Frequenzen (ca. unter 1000 Hz) und auch generell – Werte sind unter -60dB? 

3. Erste Abbildung, Punkt 1: Ich nenne diese Frequenz Motor/Rotor Frequenz, kann man diese als 1. Harmonische betrachten? Denn die ist instabil und kann hypothetisch ganz verschwinden, soweit den Pegeln beider Motoren sich ausgleichen?

4. Wie stabil ist der Pegel von BFF? Ist er immer Proportional zu Mittelwert aller Propellerblätter-Pegeln oder wie wird das gerechnet? (bis jetzt habe ich nur einen empirischen Beweis) 

5. Kann sein das die vom Pegel schwächere Motorfrequenz durch Mikrofonfilter gedämpft wird, genauer gesagt kann das der gravierende Grund sein (die Rotorfrequenz liegt bei 77 Hz)? 

 

Ich nutze:

Ich habe bereits unteren Foreneintrag gelesen und fand ihn sehr interessant. Leider wurden diese Besonderheiten mit Pegeln nicht näher betrachtet. Würde mich sehr über euer Antworte freuen. 

 

Viele Grüße

Nik

 

 

 

Bearbeitet 3. Juli 2020 von Nik Rocky
Falsche Frequenz angegeben

[DaMane]

Interessantes Thema. Leider kann ich nichts Nützlicheres dazu beitragen, hoffe aber, was dazuzulernen

 

Gruß

Manfred