Einzahlwert-Berechnung in der ArtemiS SUITE

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1 09/15 in der ArtemiS SUITE In verschiedenen Anwendungsfällen kann es sinnvoll sein, die Analyse-Ergebnisse auf einen Einzahlwert zu verdichten, also z. B. den zeitabhängigen Pegelverlauf auf einen einzigen Pegelwert zu reduzieren. Mit Hilfe der Einzahlwerte kann dann ein Ranking der untersuchten Schallsignale erfolgen. Außerdem können Sie ab der ArtemiS SUITE 7.0 auch eine Grenzwertüberprüfung für die berechneten Einzahlwerte durchführen. Dies erlaubt eine einfache Qualitätskontrolle Ihrer Signale. Einzahlwerte können Sie in Diagrammen, als Tabelle oder in einem Report anzeigen lassen. Auch ein direkter Export in eine Excel 1 -Datei ist möglich. Die vorliegende stellt Ihnen zunächst die Möglichkeiten zur Berechnung und Darstellung von Einzahlwerten vor, die Ihnen mit einem Pool-Projekt zur Verfügung stehen. Im letzten Kapitel wird Ihnen ein Überblick gegeben, wie Sie diese Funktionen mit einem Automatisierungs-Projekt verwenden können. Berechnung der Einzahlwerten 1 Einzahlwerte aus 1D-Analysen 1 Einzahlwerte aus 2D-Analysen 2 Einzahlwerte aus 3D-Analysen 4 Ausgabe und Anzeige der Einzahlwerte 4 Anzeige im Diagramm 4 Ausgabe in Tabellenform 5 Ausgabe im Excel-Format 6 mit einem Automatisierungs-Projekt 7 als Element in Verarbeitungsketten 7 Ausgabe und Anzeige der Einzahlwerte 8 Hinweise 8 Berechnung der Einzahlwerte Einzahlwerte aus 1D-Analysen Die ArtemiS SUITE bietet Ihnen spezielle Einzahlwert-Analysen, auch 1D-Analysen genannt, die als Ergebnis keine Kurven, sondern nur die gemittelten Einzahlwerte für das gesamte Zeitsignal bestimmen. Einzahlwert-Analysen können Sie über Neues Element -> Einzahlwerte (engl. Insert -> Single Values) in den Analyse-Pool Ihres Pool-Projektes einfügen. Es stehen Analysen für die Bestimmung des Pegels, der Lautheit und der Schärfe zur Verfügung. Bei der Berechnung des Pegel-Einzahlwertes wird der quadratische Mittelwert gebildet. Bei Luftschallsignalen wird dieser Wert auch äquivalenter Dauerschallpegel L eq genannt. Das Ergebnis dieser Analyse entspricht dem quadratischen Mittelwert der 2D-Analyse Pegel über Zeit. Für die Bestimmung des Lautheits-Einzahlwertes wird zunächst das gemittelte Terzspektrum des Eingangssignals bestimmt. Aus diesem wird dann die Lautheit nach DIN Excel ist ein eingetragenes Warenzeichen der Microsoft Corporation. 09/15 1

2 berechnet. Das Ergebnis der 1D-Lautheits-Analyse kann unter Umständen deutlich von dem Mittelwert 2 der 2D-Analyse Lautheit über Zeit abweichen. Für die 2D-Analyse wird zunächst der Lautheitsverlauf über die Zeit bestimmt und danach erfolgt erst die Mittelung. Durch den unterschiedlichen Zeitpunkt für die Mittelung ergeben sich besonders bei nichtstationären Signalen unterschiedliche Endergebnisse. Für die Bestimmung des Schärfe-Einzahlwertes wird ebenfalls zunächst das gemittelte Terzspektrum des Eingangssignals bestimmt. Aus diesem wird dann die Schärfe nach Aures berechnet. Das Ergebnis der 1D-Schärfe-Analyse kann unter Umständen deutlich von dem Mittelwert der 2D-Analyse Schärfe über Zeit abweichen. Für die 2D-Analyse wird zunächst der Schärfeverlauf über die Zeit bestimmt und danach erfolgt erst die Mittelung. Durch den unterschiedlichen Zeitpunkt für die Mittelung ergeben sich besonders bei nicht-stationären Signalen unterschiedliche Endergebnisse. Die Ergebnisse der 1D-Analysen können nur in Einzahlwert-Tabellen (siehe Abschnitt Ausgabe in Tabellenform ) und nicht in Diagrammen, z. B. im Data Viewer, dargestellt werden. Einzahlwerte aus 2D-Analysen Für 2D-Analysen aktivieren Sie die auf der Eigenschaften-Seite der jeweiligen Analyse im Abschnitt Einzahlwerte aus 2D-Ergebnis (engl. Single Values from 2D, siehe Abbildung 1). Abbildung 1: Konfiguration der auf der Eigenschaften-Seite einer 2D-Analyse Die folgenden Parameter können Sie auf der Eigenschaften-Seite definieren: Ergebnis nur als Einzahlwert (eng. Only single values as Result): Durch die Aktivierung dieser Option werden lediglich die nachfolgend ausgewählten Einzahlwerte als Ergebnis ausgegeben. Die Analyse-Ergebnisse können dann wie bei den 1D-Analysen nur in Einzahlwert-Tabellen und nicht in Diagrammen ausgegeben werden. 2 Für die Analyse Lautheit über Zeit wird in der Standard-Einstellung der N5-Wert berechnet, nicht der Mittelwert. Der N5-Wert ist besonders bei nicht-stationären Signalen deutlich höher als der Mittelwert. 09/15 2

3 Abszissen-Grenzen (engl. Abscissa Range): Über die beiden Eingabefelder können Sie den Abszissen-Bereich spezifizieren, der der Berechnung zugrunde liegen soll. Außerhalb davon liegende Daten werden nicht berücksichtigt. Dies bezieht sich allerdings nicht auf die Ergebnisse der Standard-Einzahlwerte (s.u.), diese werden immer für den gesamten Datensatz bestimmt. Standard (engl. Default): Mit der Standard-Option berechnen Sie (abhängig von der Analyse) den Mittelwert bzw. die Summe Ihrer Analyse-Daten. Die ermittelten Einzahlwerte entsprechen denen, die auch in ArtemiS Classic berechnet wurden. Erweitert (engl. Advanced): Nach einem Klick auf das Plus-Zeichen vor Erweitert werden Ihnen zusätzliche Auswahlfelder angezeigt, über die Sie gezielt die Berechnung des Mittelwerts und/oder der Summe aktivieren und genauer spezifizieren können (z. B. arithmetische oder quadratische Mittelung). Minimum (engl. Min): Bestimmung des minimalen Wertes Maximum (engl. Max): Bestimmung des maximalen Wertes Perzentile (engl. Percentile): Sobald Sie diese Funktion aktivieren, öffnet sich eine Tabelle, in der Sie die gewünschten Perzentil-Werte (von 1-99) eingeben können. Die Berechnung der Perzentil-Werte ist eine statistische Auswertung, bei der die Werte-Verteilung der Analyse-Ergebnisse untersucht wird. Geben Sie in die Tabelle den Wert 10 ein, gibt die ArtemiS SUITE als Ergebnis den Wert aus, der von 10% der Analyse-Ergebnisse überschritten wird usw. Beispiel: Bei zeitabhängigen Analysen ist der 5%-Perzentil-Wert der Wert, der während des ausgewerteten Zeitraums in 5% der Zeit überschritten wird. Grenzwerte (engl. Limits): In diesem Abschnitt können Sie für jeden aktivierten Einzahlwert individuelle Grenzwerte definieren. Dazu klicken Sie zunächst auf das Pluszeichen und geben dann die Physikalische Größe (engl. Quantity) und die physikalische Einheit (engl. Unit) des Grenzwertes passend zu der Analyse an. 3 Anschließend können Sie in der darunter angezeigten Tabelle die gewünschten Grenzwerte definieren. Nach einem Doppelklick in eine Zeile können Sie die Vorgaben anpassen. Dabei ist pro Zeile die Auswahl eines der aktivierten Einzahlwerte als Typ möglich sowie eine individuelle Benennung über die Spalte Name. Sie können den für diesen Einzahlwert zulässigen Wertebereich mittels Obergrenze und Untergrenze festlegen, wobei Sie nicht zwingend beide Grenzen angeben müssen. Wenn Sie in einem Pool-Projekt mehrere Analysen zusammen selektiert haben, können Sie deren Einzahlwert gemeinsam konfigurieren. Bei einer Mehrfachselektion können Sie allerdings nicht Perzentile oder Grenzwerte definieren. Diese müssen für jede Analyse separat angegeben werden. 3 Wenn die passende Physikalische Einheit nicht in der List angeboten wird, können Sie diese über Werkzeuge -> Einstellungen -> Physikalische Größen -> Physikalische Größen für die Ordinate anzeigen lassen (engl. Tools -> Options -> Quantities and Units -> Physical Quantities for Ordinates). 09/15 3

4 Einzahlwerte aus 3D-Analysen Aus 3D-Analysen können Sie ebenfalls Einzahlwerte extrahieren. Dazu müssen Sie zunächst die Funktion Analysen-Schnitte (engl. Cuts) auf der Eigenschaften- Seite der 3D-Analyse aktivieren. So werden als erstes aus der 3D-Analyse zweidimensionale Kurven herausgeschnitten. Sobald Sie die Analysen-Schnitte aktiviert haben, wird Ihnen zusätzlich der Abschnitt Einzahlwerte aus 2D-Ergebnis (engl. Single Values from 2D) in der Eigenschaften-Seite angezeigt. In diesem Abschnitt konfigurieren Sie nun die Berechnung des Einzahlwerts inkl. der Grenzwert- Überprüfung wie im vorherigen Kapitel beschrieben. In Abbildung 2 ist ein Ausschnitt der Eigenschaften- Seite der Analyse Ordnungsspektrum über Drehzahl mit aktivierter Schnitt-Funktion dargestellt. Abbildung 2: Eigenschaften-Seite der Analyse Ordnungsspektrum über Drehzahl mit aktivierter Schnitt-Funktion Ausgabe und Anzeige der Einzahlwerte In einem Pool-Projekt der ArtemiS SUITE stehen Ihnen mehrere Möglichkeiten zur Verfügung, sich die berechneten Einzahlwerte ausgeben bzw. anzeigen zu lassen. Entsprechend Ihres individuellen Anwendungsfalles können Sie die Ergebnis in einem Diagramm zusätzlich zu der Kurve anzeigen oder in Form eine Tabelle ausgeben lassen. Außerdem ist auch ein direkter Export in eine Excel-Datei möglich. Anzeige im Diagramm Nach der Aktivierung der gewünschten Einzahlwerte auf der Eigenschaften-Seite der Analyse können Sie diese zusätzlich zu der Kurve in einem Diagramm (z. B. im Data Viewer oder Marken-Analysator) anzeigen lassen. Dazu geben Sie auf der Eigenschaften-Seite des Diagramms im Bereich Aufbau der Überschrift oder Legende (engl. Title, Legend) den Einzahlwert als Textbaustein ein. Diese Angabe können Sie im Vorfeld einer Berechnung definieren, in dem Sie auf der Eigenschaften-Seite des Ziel-Pool-Element den gewünschten Einzahlwert definieren. Sie können die Anzeige aber auch nach der Berechnung auf der Eigenschaften-Seite des/der aktive(n) Diagramm(e) konfigurieren. Abbildung 3 zeigt ein Beispiel der Eigenschaften-Seite eines Data Viewers, für den die Anzeige der Einzahlwerte in der Legende festgelegt wurde. Bei einem neu-eingefügten Data-Viewer-Element oder Marken-Analysator-Element ist die Anzeige der Einzahlwerte in der Legende standardmäßig aktiviert. 09/15 4

5 Abbildung 3: Ausschnitt der Eigenschaften-Seite des Data Viewer Bei der Auswahl Einzahlwert (linear) erhalten Sie die Einzahlwerte als lineare Größe angezeigt, bei der Auswahl Einzahlwert (db) als db-wert und bei der Auswahl Einzahlwert (autom.) wird der Einzahlwert von Pegel-Größen (z. B. Pegel über der Zeit) in db und bei anderen Größen, wie psychoakustische oder Energie-Größen linear angezeigt. Außerdem können Sie die Ausgabe der Grenzwerteüberprüfung einstellen, z. B. Einzahlwert (autom.) + Grenzwerte (engl. Single Values (Auto) + Limits). Ausgabe in Tabellenform Mit dem Ziel-Pool-Element Einzahlwert-Tabelle (engl. Single Values Table) können Sie sich die Einzahlwerte in tabellarischer Form ausgeben lassen. Dies eignet sich besonders gut, um die Einzahlwerte mehrerer Signale übersichtlich und vergleichbar darzustellen. Auf der Eigenschaften-Seite können Sie festlegen, welche Spalten und in welcher Reihenfolge diese angezeigt werden sollen. Über das grüne Plus-Symbol können Sie weitere Spalten hinzufügen, bzw. über das rote Kreuz-Symbol wieder entfernen und über die Pfeiltasten die Reihenfolge verändern. Die Spalten und deren Reihenfolgen können Sie vor einer Berechnung auf der Eigenschaften-Seite des Ziel-Pool-Elements definieren, aber auch noch nach einer Berechnung auf der Eigenschaften-Seite einer bereits bestehenden Einzahlwert-Tabelle. Da eine berechnete Einzahlwert-Tabelle bereits Werte enthält, zeigt deren Eigenschaften- Seite mehr Elemente an als die des Ziel-Pool-Elements (siehe Abbildung 4). Die zusätzlichen Elemente repräsentieren die berechneten Einzahlwerte, z. B. Default und Max. Für die Darstellung einiger dieser Elemente können Sie neben sichtbar und nicht sichtbar noch die Einstellung verkürzt wählen. In der verkürzten Form werden nur die wichtigsten Informationen angezeigt. 09/15 5

6 Abbildung 4: Eigenschaften-Seite einer berechnete Einzahlwert-Tabelle und des Ziel-Pool-Elements Die Sortierung einer Tabelle können Sie durch einen Klick auf einen Spaltenkopf ändern. Nach einem Klick z. B. auf Analysis Name werden die Zeilen entsprechend des Analyse- Namens sortiert. Durch Anklicken eines weiteren Spaltenkopfs mit gedrückter STRG-Taste können Sie eine mehrstufige Sortierung erreichen. Neben der Anzeige einer Einzahlwert-Tabelle als separates Dokument in der Benutzeroberfläche der ArtemiS SUITE können Sie diese auch in einem Report, z. B. zusätzlich zu den Diagrammen, anzeigen lassen. Nach dem Öffnen eines Reports fügen Sie dazu einfach über den Button Einzahlwert-Tabelle (engl. Single Values Table) eine Tabelle an die gewünschte Position in Ihrem Report. Wenn die Tabelle im Report ausgewählt ist, können Sie auf der Eigenschaften-Seite die oben beschriebenen Konfigurationen an der Tabelle vornehmen. Außerdem führen Sie auf der Eigenschaften- Seite die Datenbindung durch, mit der Sie festlegen von welchen Analyse-Ergebnissen die Einzahlwerte angezeigt werden sollen. Ausgabe im Excel-Format Im Ziel-Pool eines Pool-Projekts können Sie auf über Neues Element -> Andere Formate das Element Einzahlwert in Excel auswählen (engl. Insert -> Other Files -> Excel Single Values). Dieses Element verwenden Sie, wenn Sie die Einzahlwerte direkt als Excel-Tabelle ausgegeben möchten 4, z. B. um sie mit Excel weiterzuverarbeiten. Die Eigenschaften-Seite dieser Tabelle ist ähnlich wie die eines Data Viewers gestaltet. Statt wie im Data Viewer, wo die Analyse-Ergebnisse auf die verschiedenen Diagramme verteilt werden, können hier die Einzahlwerte auf die verschiedenen Tabellenblätter, -spalten und -zeilen verteilt werden (siehe Abbildung 5). Abbildung 5: Auschnitt der Eigenschaften-Seite des Elements Einzahlwert in Excel 4 Für diese Funktionalität benötigen Sie keine Excel-Installation auf Ihrem Computer. 09/15 6

7 Wenn Sie zum Beispiel Einzahlwerte für mehrere Marken und mehrere Analyse gleichzeitig berechnen, können Sie diese alle in eine Datei (Eine Datei für Alles, engl. One File for Everything) schreiben lassen. Wobei jeweils ein Tabellenblatt pro Marke angelegt wird, auf dem die Ergebnisse der einzelnen Analyse auf mehrere Spalten verteilt werden (Eine Tabelle pro Marke/Gruppe und Eine Spaltengruppe pro Analyse, engl. One Sheet for each Mark/Group) und Main Column for each Analysis). Über das Feld In db umrechnen (engl. Convert to db) legen Sie fest, ob die Einzahlwerte als db-wert oder linear dargestellt werden sollen. Außerdem können Sie eine bereits erstellte Excel-Datei als Vorlage verwenden (Excel-Vorlage verwenden, engl. Use Excel Template). Eine detaillierte Beschreibung der auf der Eigenschaften-Seite angebotenen Konfigurationsmöglichkeiten finden Sie in der Online-Hilfe der ArtemiS SUITE. mit einem Automatisierungs-Projekt Auch für die Analysen mit einem Automation-Projekt stehen Ihnen unterschiedliche en und Ausgabeformen zur Verfügung. als Element in Verarbeitungsketten Über Neue Verarbeitungskette -> Neues Element -> Einzahlwert (engl. Insert Sequence -> Insert Process -> Single Values) können Sie die bereits vorgestellten 1D-Analysen für Ihre automatisierte Berechnung auswählen. Die Berechnung erfolgt wie im ersten Kapitel beschrieben. Wie bei einem Pool-Projekt kann die Ausgabe von Ergebnisse von 1D- Analysen nur in Tabellenform erfolgen. Für die Berechnung von Einzahlwerten aus 2D-Analysen fügen Sie zunächst die gewünschte 2D-Analyse (z. B. FFT(gemittelt ) in die Verarbeitungskette ein. Direkt dahinter platzieren Sie das Element Einzahlwert aus 2D-Ergebnis (Neues Element -> Einzahlwert, engl. Insert Process -> Single Values -> Singles Values from 2D). Die Eigenschaften-Seite dieses Elements entspricht der im Kapitel Einzahlwerte aus 2D-Analysen gezeigten und ermöglicht Ihnen, die gewünschte zu konfigurieren sowie die Grenzwerte für diese Einzahlwerte festzulegen. Die Ergebnisse der aus 2D-Analysen können in Diagrammen und in Tabellenform ausgegeben werden. Für 3D-Analysen benötigen Sie die folgenden drei Elemente hintereinander in einer Verarbeitungskette: 3D-Analyse, Analysen-Schnitte (Neues Element -> Verschiedenes) und Einzahlwert aus 2D-Ergebnis (Neues Element -> Einzahlwert). Mit diesen drei Elementen wird von der ArtemiS SUITE zunächst eine 3D-Analyse berechnet, mit Hilfe des Elements Analysen-Schnitte werden hieraus Schnitte an den auf der Eigenschaften-Seite definierten Stellen extrahiert und mittels des Elements Einzahlwert aus 2D-Ergebnis auf einen Einzahlwert reduziert. In Abbildung 6 ist ein Beispiel für eine solche Verarbeitungskette dargestellt (3D-Analyse: Ordnungsspektrum über Drehzahl (engl. Order Spectrum vs RPM); Analysen-Schnitte (engl. Cut 2D from 3D): Schnitt bei der zweiten Ordnung; Einzahlwert aus 2D-Ergebnis (engl. Singles Values from 2D): Mittelwertberechnung; das Element Mark by time wird benötigt, um den Drehzahlkanal für die Ordnungsberechnung zu definieren). 09/15 7

8 Abbildung 6: Verarbeitungskette zur Berechnung eines Einzahlwertes aus der Analyse Ordnungsspektrum über Drehzahl Ausgabe und Anzeige der Einzahlwerte Für die Ausgabe der Einzahlwerte stehen zwei Möglichkeiten zur Verfügung: Die Ergebnis können in einem Diagramm zusätzlich zu der Kurve angezeigt oder in Form einer Einzahlwert-Tabelle ausgegeben werden. Für die Anzeige der Einzahlwerte in einem Diagramm (z. B. in einem Data Viewer oder in einem Report) fügen Sie ein entsprechendes Element in den Ziel-Pool des Automatisierungs-Projektes ein und konfigurieren die Darstellung wie im Kapitel Anzeige im Diagramm beschrieben. Für die Darstellung aller berechneten Einzahlwerte zusammen in einer Tabelle fügen Sie das Element Einzahlwert-Tabelle (engl. Single Values Table) in den Ziel-Pool des Automatisierungs-Projektes ein. Die Konfiguration entspricht den im Kapitel Ausgabe in Tabellenform beschriebenen Möglichkeiten. Eine solche Einzahlwert-Tabelle können Sie natürlich auch mit einem Automatisierungs-Projekt über eine entsprechend konfigurierte Report-Vorlage in einem Report ausgeben. Hinweise Für die in dieser vorgestellten Anwendungen benötigen Sie die folgenden ArtemiS SUITE Module: ASM 00 Basic Framework (Code 5000), ASM 01 Basic Analysis Module (Code 5001) und ASM 02 Basic Report Module (Code 5002). Haben Sie Fragen an den Autor? Schreiben Sie uns an: Wir freuen uns auf Ihre Rückmeldung! 09/15 8