Modalanalyse einer Coca-Cola Flasche

Ich habe mir heute in der Mittagspause eine Cola in einem mehr oder minder namhaften Supermarkt gekauft. Dabei habe ich festgestellt, dass diese auf eine äußere Anregung mit einer sehr definierten Systemantwort reagiert. Also habe ich kurzentschlossen eine kleine Modalanalyse dieser Cola-Flasche durchgeführt.

Die Möglichkeiten für eine derartige Analyse waren vorhanden, also schnell die Vorbereitungen gemacht. Zuerst habe ich ein kleines Stückchen aus dem Etikett herausgeschnitten, Sekundenkleber auf die Fläche aufgetragen und den 3-Achs-Beschleunigungsaufnehmer aufgeklebt.

Sensormontage an der Cola-Flasche

Danach gings ab ins Prüfgehäuse. Das Mikrofon zur Aufnahme der Geräusche ist im Hintergrund zu erkennen. Die Flasche habe ich an der Decke aufgehängt um ein möglichst freischwingendes System zu erhalten.

Prüfungsaufbau

Die Messung führte ich mit einer einfachen FFT-Analyse durch. Zunächst über einen großen Frequenzbereich um die relevanten Pegel zu ermitteln. Da der Ausschlag des Systems ist nur im niederfrequenten Bereich bis ca. 2kHz zu spüren ist, habe ich den Bereich anschließend eingegrenzt und die Messung durchgeführt. Das nachfolgende Schaubild zeigt die Systemantwort einer unter Druck stehenden Coca-Cola Flasche

Systemantwort Coca-Cola unter Druck

Es lassen sich hier eindeutige Peaks erkennen die bei den Frequenzen 192Hz, 362Hz, 400Hz, 562Hz, 786Hz und einigen weiteren auftauchen.

Anschließend erfolgte die Modalanalyse der druckfreien Flasche. Dazu wurde der Deckel geöffnet bis alle Kohlensäure entwichen war. Man beachte die unterschiedliche Skalierung der Frequenzachse:

Systemantwort der druckfreien Coca-Cola

Die Systemantwort der neuen strukturellen Gegebenheiten lässt eine Beziehung zwischen den beiden Funktionen entdecken. Das Verhältnis der Frequenzen scheint proportional zu dem in der Flasche herrschenden Druck zu sein. Es lassen sich Pegel finden zwischen denen ein festes Verhältnis besteht. Dies müsste allerdings durch eine Vielzahl von Messungen, auch bei unterschiedlichen Druckverhältnissen, genauer bestätigt werden.

Ich bin mir auch noch nicht schlüssig, was ich mit dieser Erkenntnis anfangen kann. Vielleicht mag das ja jemand in Form eines Kommentars erläutern