Mehrfrequenzverfahren

Mehrfrequenzverfahren bezeichnet eine Mess- oder Auswertemethode, bei der ein System mit einem Signal angeregt wird, das mehrere Frequenzen gleichzeitig oder in kurzer Folge enthält. Ziel ist es, frequenzabhängige Eigenschaften wie Transferfunktionen, Impedanzen oder Materialparameter effizient zu erfassen.

Typische Umsetzung erfolgt durch ein Mehrfrequenz- oder Multitone-Signal, das aus mehreren Sinuskomponenten besteht oder durch ein Breitbandsignal wie Sweep, Chirp oder eine pseudozufällige Sequenz erzeugt wird. Die Systemantwort wird gemessen und mittels Frequenzanalyse, beispielsweise der Fourier-Transformation, in Beiträge der einzelnen Frequenzen zerlegt. Je nach Anwendung können Signale kontinuierlich oder diskret zeitlich geschaltet sein.

Vorteile bestehen in einer schnelleren Abdeckung des Frequenzspektrums und einer reduzierten Messzeit gegenüber sequentiellen Einzel-Frequenzmessungen. Durch koordinierte Signale lassen sich oft bessere Vergleichbarkeit und SNR erreichen. Zudem ermöglichen Mehrfrequenzverfahren eine direkte Erfassung von Zusammenhängen über den Frequenzverlauf.

Herausforderungen ergeben sich vor allem aus Nichtlinearitäten im untersuchten System, die Intermodulationsprodukte erzeugen und die Extraktion einzelner Frequenzanteile erschweren. Weitere Schwierigkeiten betreffen Kalibrierung, Phasen- und Amplitudenkontrollen sowie die Notwendigkeit, zeitliche Veränderungen des Messobjekts während der Aufnahme zu berücksichtigen.

Anwendung finden Mehrfrequenzverfahren in der Elektroimpedanzspektroskopie, der Material- und Werkstoffprüfung, Struktur- und Maschinenüberwachung, Akustik sowie in der Telekommunikation beim Kanal-Sounding. Sie dienen der effizienten Charakterisierung frequenzabhängiger Phänomene.