Lärmsensor - seltsame Werte im Vergleich zu geeichten Peaktech 8005

[sscheib]

Hallo zusammen,

Ich bin seit heute stolzer Besitzer eines Air Q Science und fange gerade an mit ihm zu experimentieren.
Allerdings scheine ich den Lärmsensor nicht zu verstehen. Um ganz sicher zu gehen, habe ich meinen geeichten Peaktech 8005 als Gegenprobe genommen und folgende Werte ermittelt:

• Peaktech 8005: ~45 db
• Air Q Science: ~17 db (nicht der Durchschnitt, letzter Wert!)

Einige wenige db hätte ich als Messetoleranz interpretiert, bei einem Unterschied von fast 30 db bin ich nun allerdings stutzig.

Mache ich etwas falsch, oder bzw. was kann zu so einem enormen Unterschied des Air Q zu einem geeichten Sound Level Meter wie dem Peaktech 8005 führen?

Vielen lieben Dank.

Steffen

[Daniel [air-Q]]

Hallo @sscheib,
es gibt hier zwei Herausforderungen für den sehr niedrigen Messbereich:

• Im air-Q läuft der Feinstaubsensor mit Lüfter, der selbst etwas Geräuschpegel erzeugt
• Durch die digitalen Komponenten hat die Grundspannung am Lautsprecher kleine Schwankungen im Millivolt-Bereich. Da es sich um eine logarithmische Skala handelt, wirken sich diese winzigen Schwankungen im leisen Bereich aber spürbar aus.

Daher gibt es einen Millivolt-Offset-Wert, der abgezogen wird, um das zu kompensieren. Wir geben für den air-Q einen Messbereich von 40 dB bis 109 dB an. Die Aufzeichnung niedrigerer Werte ist aber dennoch sinnvoll, denn man kann trotzdem im Mittelwert sehr gut leise Geräuschquellen erkennen, auch wenn der absolute Messwert von einem geeichten Gerät abweichen würde.

[sscheib]

Danke für die Antwort.
Das verstehe ich auch so weit und mir ist die Limitierung bzw. der angegeben Messbereich durchaus bekannt, allerdings habe ich quasi immer über 40 db (aufgrund von Lüftergeräuschen), da das aber in den Messbereich fällt hätte ich erwartet, dass die Messung 'einigermaßen' genau ist. Das Werte unter 40 db ungenau sind, kein Problem. Ich habe beispielsweise vorhin zum Test laut Musik gehört, der max Sensor liefert auch den Wert 80db allerdings fällt die Messung nach dem Musik hören wieder signifikant (<20 db).

Werden ggf. monotone Geräusche Software-seitig gefiltert und das führt zu der ungenauen Messung?

[Daniel [air-Q]]

Ich bin nicht sicher, ob ich es verstehe: Nach dem Musikhören wird es wieder leise. Aber ist das nicht zu erwarten?
Die <20 dB sind der Mittelwert? Oder der Max-Wert? In beiden Fällen wäre das tatsächlich nicht in Ordnung. Momentan-Werte, die alle 2 Sekunden aktualisiert werden, können das kurz anzeigen, das wäre OK.

Die Messung erfolgt rein in Hardware, wie bei dem Peaktech-Gerät. Software-Filter sind da nicht einsetzbar.

[sscheib]

Ja, das der db Wert fällt ist natürlich zu erwarten. Wie gesagt, ich habe kontinuierlich über 40 db in diesem Raum, daher macht es für mich keinen Sinn, wenn der Wert wieder unter 20 db fällt - nicht mal für den Bruchteil einer Sekunde, da dauerhaft über 40 db anliegen.
Der Peaktech misst alle 125ms, dort habe ich keinen einzigen Messwert unter ~42 db.

Wenn sich in der Region auch der air Q aufhalten würde wäre das ja gar kein Problem, allerdings ist der Durchschnittswert dauerhaft (außer beim Musik hören) unter 20 db. Wenn ich spreche, geht der letzte gelesene Wert natürlich nach oben, aber eben nur, wenn anderweitige Geräusche (neben dem Surren der Lüfter) auftauchen - und genau das macht mich stutzig.
Ich hoffe ich konnte das etwas genauer beleuchten.

[sscheib]

Da ich ja die Science Version habe, habe habe ich mir anhand der Dokumentation folgendes kleines Script gebastelt, was die Werte für Sound alle zwei Sekunden abfrägt:

import base64
import requests
from Crypto.Cipher import AES
from pprint import pprint
import json
import time

########################
airqpass = '<password>'
#########################

def unpad(data):
  return data[:-ord(data[-1])]


def decodeMessage(msgb64):
  msg = base64.b64decode(msgb64)

  key = airqpass.encode('utf-8')
  if len(key) < 32:
    for i in range(32-len(key)):
      key += b'0'
  elif len(key) > 32:
    key = key[:32]

  cipher = AES.new(key=key, mode=AES.MODE_CBC, IV=msg[:16])
  return unpad(cipher.decrypt(msg[16:]).decode('utf-8'))

def get_request(url):
  r = requests.get(url)
  msg = json.loads(decodeMessage(r.json()['content']))
  print(msg['sound'])

while True:
  get_request('http://air-q.example.com/data')
  time.sleep(2)

Dabei erhalte ich folgende Ausgabe:

[13.0, 20.0]
[13.0, 20.0]
[13.0, 20.0]
[68.4, 2.0]
[63.6, 2.1]
[44.2, 4.2]
[48.7, 3.3]
[57.5, 2.4]
[60.0, 2.3]
[43.0, 4.5]
[75.8, 1.9]
[75.8, 1.9]
[70.0, 2.0]
[13.0, 20.0]
[13.0, 20.0]

Anmerkung: Die Aussschläge auf >13 db sind Momente in denen ich Klatsche, um eine Änderung zu provozieren.

Wenn ich die Dokumentation bzgl. Messwerte in Klammern [1] korrekt deute, sollte der erste Wert den gemessenen Wert darstellen und der zweite Wert die Toleranz in Prozent. Folge ich diesem Beispiel, würde also der gemessene Wert (13 db) um 20% abweichen (±), was entweder einem maximalen Wert von 15,6 db oder einem minimalen Wert von 10,4 db entsprechen würde.
Wie ich bereits erwähnt habe, habe ich dauerhaft ~40 db, mal ein paar db mehr, mal weniger. Zum Zeitpunkt der Messung habe ich auch mit meinem Peaktech im ungefähr selben Winkel und derselben Mikrofonausrichtung [2] gemessen und hatte bei jeder Messung um die 40 db, mal etwas mehr, mal etwas weniger. In keinem Fall kann also ein Wert zwischen 10,4 db und 15,6 db ein realistischer Wert sein.
Mir ist durchaus bewusst, dass der Sensor ab 40 db angegeben ist, aber dauerhaft so ein niedriger Wert scheint mir schlicht falsch zu sein, zumal ich ja um die 40 db sein sollte.
Ist das so "vorgesehen" (natürlich nicht absichtlich, sondern schlicht ggf. eine Limitierung des Sensors) oder ist der Sensor als defekt zu bewerten?
Eine andere Erklärung wäre für mich eine Abweichung in db, anstatt in %, dann wäre der reelle Wert der niedrigen Messung ~33 db, was ich (fast) noch als Messtoleranz bewerten würde, bei einem Sensor der mit 40 db bis 109 db angegeben wird.

Da du auch das Thema Strom-Schwankungen ansprichst: Der Air Q hängt bei mir an einer Online-USV, die gefilterten Strom (ohne große Schwankungen) an das Gerät weitergibt. Zusätzlich monitore ich auch die USV und kann sehr geringen Schwankungen verifizieren: Zum Zeitpunkt der Messung gab es eine Schwankung zwischen 233.533 Volt und 233.554 Volt (ausgehend, sprich an den Air Q), eingehend (sprich von der Steckdose) sind die Schwankungen teilweise >1 Volt (je nach Auslastung des Stromnetzes nehme ich an; beim Zeitpunkt der Messung gab es eine Schwankung von 233.4 zu 233.55 ), dies sollte aber zuverlässig durch die USV gefiltert bzw. ausgeglichen werden.

Könntet ihr ggf. mal überprüfen, ob in einer relativ ruhigen Umgebung das Problem reproduzierbar ist? Ansonsten würde ich gerne versuchen entweder den Sensor oder das Gerät zu tauschen, um zu schauen ob das einfach nur ein Defekt des Boards/Sensors ist.

Vielen lieben Dank vorab.

[1]: Zitat aus der Dokumentation

"Messwerte in Klammern geben dabei den Wert und seinen dynamisch berechneten Größtfehler an. "oxygen": [20.865, 0.85] bedeutet also, dass Sauerstoff eine Volumen-Konzentration von 20.865 ± 0.85 % aufweist."

[2]: Beitrag bzgl. Mikrofonposition und -ausrichtung.
https://forum.air-q.com/topic/40/lärm-sensor/2?_=1668297212796

[Micha]

Hallo @sscheib,

Wenn ich die Dokumentation bzgl. Messwerte in Klammern [1] korrekt deute, sollte der erste Wert den gemessenen Wert darstellen und der zweite Wert die Toleranz in Prozent.

Das könnte man so verstehen, insbesondere legt es das angegebene Beispiel im technischen Handbuch auch nahe. Aber das angegebene Beispiel bezieht sich auf den Sauerstoffgehalt und dieser wird selbst in % angegeben.

Tatsächlich ist es aber so, dass dieser Wert in der Einheit des Sensors also absolut ausgegeben wird. Ich hatte dies auch in meinen Anwendungen zuerst falsch genutzt. Ich wurde dann stutzig als ich extreme Abweichungen bei TVOC über mehrere 100% bekam. Man hatte mich dann auf diese Fehlinterpretation hingewiesen.

[sscheib]

Danke! Das macht nun tatsächlich viel mehr Sinn.