
Themen für Diplom- und Studienarbeiten im Fachbereich
Im Fachbereich "Schall" der PTB besteht die Möglichkeit der Durchführung von Studien- und Diplomarbeiten für Studentinnen und Studenten der Bereiche angewandte Physik, Physiktechnik, Maschinenbau, Elektrotechnik und Medizintechnik.
Die unten aufgeführten Themen gliedern sich in die Arbeitsgebiete und Aufgaben des Fachbereichs ein und ermöglichen und erfordern eine selbständige Bearbeitung einer Teilaufgabe im aktuellen Forschungsgebiet.
Hörschall
Bestimmung der Druck- und Temperaturkoeffizienten von Mikrofonen
Die Übertragungskoeffizienten von für Präzisions-Messzwecke verwendeten Mikrofonen hängen von den Umgebungsbedingungen, insbesondere vom statischen Druck und von der Temperatur, ab. Bei der Kalibrierung von Messmikrofonen werden deshalb die Übertragungskoeffizienten auf Bezugs-Umgebungsbedingungen umgerechnet angegeben. Für neuere Mikrofontypen sollen diese Umrechnungskoeffizienten experimentell bestimmt werden. Kontakt
Einflüsse der Abtastrate des D/A-Wandlers und der Bandbegrenzung der Verstärkerkette auf die Hörschwellen und den Lautheitsanstieg von Kurzzeitsignalen bei hochwertigen Audiometrie-Hörern
In kommerziell erhältlichen Audiometern werden oft Abtastraten für die digital erzeugten Testsignale verwendet, die den Frequenzbereich und das zeitliche Einschwingverhalten einschränken. Außerdem ist ggf. der Verstärker für den Hörer frequenzbandbegrenzt. In Hörversuchen soll untersucht werden, wie dies die Hörschwellen und den Lautheitsanstieg beeinflusst. Kontakt
Untersuchung des Lautheitsanstiegs audiometrischer Kurzzeitsignale
Moderne Kurzzeitsignale (Chirps) für die objektive Hörprüfung erzeugen eine größere objektive physiologische Reaktion (Gehirnpotentiale, OAE-Amplituden) als herkömmliche (Klicks), auch wenn erstere mit demselben Hörpegel dargeboten werden wie letztere. Es ist in Hörversuchen zu prüfen, inwiefern die größere Wirkung der Chirps auf einer größeren Lautheit bei gleichem Hörpegel beruht.
Arbeit 1: Prüfung für das Signalpaar "Bezugs-Impuls 100 µs" und "Chirp"
Arbeit 2: Prüfung für andere Signalpaare, die dafür gesondert mit paarweise identischem Amplitudenspektrum hergestellt werden sollen
Untersuchung der Hörschwellen audiometrischer Kurzzeitsignale mit gleichem Amplitudenspektrum
Die Hörschwellen verschiedener älterer (Klicks) und neu entwickelter (Chirps) audiometrischer Kurzzeitsignale sind im Wesentlichen gleich, sofern ihr Amplitudenspektrum identisch ist, und sich nur ihr Nullphasenwinkelspektrum unterscheidet. Dies wurde allerdings bislang nur an einigen ausgewählten Klicks (z. B. "Bezugs-Impuls 100 µs" und "Chirp") erprobt. Es sollen weitere Signale mit paarweise identischem Amplitudenspektrum hergestellt und in Hörversuchen auf die Eigenschaft der paarweisen Hörschwellengleichheit geprüft werden. Kontakt
Ultraschall
Der Arbeitsbereich befasst sich vor allem mit der Vermessung von Ultraschallfeldern, wie sie von medizinischen und technischen Ultraschallgeräten emittiert werden, vor dem Hintergrund der Sicherheit für Patienten und der Qualitätssicherung. Grundlegende metrologische Aufgaben in diesem Zusammenhang sind die Kalibrierung von Messsensoren, die Entwicklung von neuen Messverfahren und Sensoren und die Durchführung von Prüfmessungen im Kundenauftrag. Kontakt
Beschreibung der Reinigungswirkung von Hochleistungsultraschall
Zur Messung und Beschreibung der Reinigungswirkung von Ultraschallbädern werden in der Praxis verschiedene Verfahren eingesetzt. Die Bestimmung des Masseabtrages an Probekörpern zählt zu den aussagekräftigsten Verfahren - ist aber auch sehr aufwändig und schwer handhabbar. Mit Hilfe einer neuen Sensortechnik, die speziell beschichtete Quarzplättchen als Probekörper nutzt, können on-line direkte Werte bestimmt werden. Dafür muss ein neues Auswerteverfahren entwickelt werden, dass einen breiteren Wertebereich als bisher verarbeiten kann. Es beruht auf einer breitbandigen Frequenzabtastung, die kleinste Impedanzänderungen messen kann. Kontakt
Aufbau eines automatisierten Messplatzes zur Bestimmung akustischer Materialeigenschaften
Die Bestimmung der akustischen Materialeigenschaften ist eine immer wiederkehrende Messaufgabe, die insbesondere bei der Materialauswahl zur Herstellung von Schallabsorbern und gewebeähnlichen Phantomen notwendig wird. Die schnelle, zuverlässige und reproduzierbare Messung der akustischen Impedanz, der Schallgeschwindigkeit, des Reflexions- und Transmissionsfaktor sowie der frequenzabhängigen Dämpfung an einem weitgehend automatisierten Messplatz unterstützt dabei laufende Forschungsaufgaben und die Bearbeitung von Kundenaufträgen. Im Rahmen des Themas soll ein computergestützter Messaufbau realisiert und erprobt werden, der die geforderten Parameter an Probekörpern (und -flüssigkeiten) innerhalb des diagnostisch relevanten Frequenzbereichs von 1 MHz bis 15 MHz bestimmt. Im Rahmen des Themas sollen weiterhin spezielle Materialien (Absorber, gewebeähnliche Materialien) realisiert werden, deren Eigenschaften dann mit dem neuen Messaufbau bestimmt werden. Kontakt
Aufbau eines neuen automatisierten Messplatzes zur Messung akustischer Ausgangsleistungen
Die von einem Ultraschallwandler im Zeitmittel insgesamt abgestrahlte akustische Leistung ist eine wesentliche und sicherheitsrelevante Kenngröße, deren Angabe im Fall medizinischer Ultraschallgeräte von diversen Normen gefordert wird. Die Messmethode der Wahl ist dabei die Schallstrahlungskraftmethode. Der an der PTB dazu vorhandene Messplatz bedarf einer Erneuerung. Hard- und Software dafür sind bereits größtenteils vorhanden. Die Aufgaben umfassen daher vor allem die Anpassung der Delphi-Software an aktuelle Bedürfnisse und eine anschließende Validierung des neuen Messplatzes durch Vergleichsmessungen mit dem vorhandenen Messplatz. Kontakt
Geräuschmesstechnik
Entwicklung einer automatischen visuellen Messwertabfrage
Bei der Prüfung von Messgeräten, insbesondere bei der Bauartprüfung von Schallpegelmessern, werden in langen Prüfreihen automatisiert Messwerte vom Prüfling abgefragt. Üblicherweise geschieht dies über eine drahtgebundene Schnittstelle, wie USB oder Ethernet, und eine vom Messgerätehersteller zur Verfügung gestellte Steuerungssoftware. Der Einsatz der Schnittstelle ist jedoch eine besondere Prüfkonfiguration und wird im normalen Messbetrieb nicht verwendet. Bei manchen Prüfungen, wie der EMV-Immissionsprüfung, können Messergebnisse durch unzulässige Beeinflussung der Schnittstelle verfälscht werden, wodurch dem Prüfling fälschlicherweise eine Abweichung angelastet wird.
Daher wird nach einem alternativen rechnergestützten Ablesemechanismus gesucht, der auch auf Entfernung rückwirkungsfrei und fehlerfrei Messwerte von einem Messgerätedisplay abliest und dem PC verfügbar macht. Die Grundidee besteht im Abfotografieren der Messwertanzeige und der Bildanalyse mit Hilfe einer OCR-Software.
Die Arbeit umfasst die Zusammenstellung geeigneter Hardware- und Softwarekomponenten, die Untersuchung der Machbarkeit und Zuverlässigkeit des Ablesemechanismus, und die Erstellung eines in der Prüfpraxis einfach anzuwendenden Aufbaus und einer zugehörigen Softwarekomponente. Kontakt
Bestimmung der Wellenfronten verschiedener Schallstrahler ( bei Frequenzen bis 100 kHz) im Freifeld
Bei der Sekundärkalibrierung von Mikrofonen im Freifeld werden zur Anregung ebene Schallwellen vorausgesetzt. Die Eignung verschiedener Lautsprechersysteme insbesondere auch im Ultraschallfrequenzbereich bis 100 kHz soll untersucht werden. Hierzu sollen verschiedene Verfahren zur Abtastung des Schallfeldes untersucht und verglichen werden. Kontakt
Untersuchung der Wirksamkeit von Windschirmen für Mikrofone der Messtechnik und Studiotechnik
Bei akustischen Messungen und Tonaufnahmen im Außenbereich müssen zur Vermeidung von Störungen durch Windgeräusch Windschirme eingesetzt werden, deren Wirkung unter reproduzierbaren Bedingungen quantitativ erfasst werden sollen. Weiterhin sollte auch der Einfluss klimatisch bedingter Störungen (Regen, Schmutz, Alterung) untersucht werden. Ziel ist die Entwicklung eines normfähigen Messverfahrens. Kontakt