Mini STT im Eigenbau

**Mike T** · 31.08.2004, 17:19

Servus!

Ja, das ganze hört sich recht gut an. Bei gleichem Racket und gleicher
Saite kann man das ganze sicherlich gut verwenden.

Sobald du aber eine andere Saite drinnen hast, kriegst du falsche Werte
raus.

Trotzdem find ich deine Idee klasse, weil durch die Frequenz kannst du
die Spannungshärte bei gleichem Material "auslesen".

**___** · 31.08.2004, 21:03

Ja,

darin würde ich die sinnvollste Hauptanwendung sehen: eigenes Racket,
mit gleichem Saitentyp (z.b. Polyester).

Anhand seines Rackets eicht man dann die Spannungskurve und kann dann
die Spannung der Saite anhand der gemessenen Frequenz überwachen.

Und am eigenen Racket probiert man ja sowieso eher mal wegen der Bespannungshärte
rum, die Kundenrackets werden einem aber eher sporadisch unterkommen.

Aber gerade da die Spannung von so vielen Parametern wie Dichte,Länge
und Durchmesser abhängt, frage ich mich wie ein original Mini STT das
macht. Gut, die Fläche des Schlägers gibt man wohl an (und damit indirekt
grob die Saitenlänge), aber wird auch Saitendicke und Dichte/Art eingegeben
?

Vielleicht werden ja intern Mittelwerte für die einzelnen Parameter verwendet.

Evtl. könnte man versuchen die Funktion direkt auszuwerten, als Besaiter
kennt man ja die Länge der Saite, die Dicke sowie die Dichte (Polyester:
1.38 g/cm3 , Polyamid: 1.14 g/cm3). Man könnte dann soweit gehen und für
jede Schlägerkonfiguration Proportionalitätskonstanten einzuführen, die
tabelliert vorliegen. Z.b. für einen Wilson PS Surge mit Poly drauf. Diese
Konstanten würden dann die Abweichung vom Ideal der isolierten schwingenden
Saite modellieren, da in unserem Fall ja mehrere Saiten, ja sogar Quersaiten
vorliegen. Somit liesse sich dann die Funktion eventuell sinvoll direkt
auswerten.

Mal sehen...

Gruß Marc

**Mike T** · 31.08.2004, 21:15

Dieses Mini STT kann gar nicht richtig anzeigen.

Eine Pro's Pro Flexel hat bei gleicher Bespannhärte eine sehr viel höhere
Frequenz (Klang) als eine Pro's Pro Cyberspin. Wohl gemerkt, bespannt
mit einer elektronischen Maschine.

Das mit der Schlagfläche ist sowieso für'n Hugo, weil nicht jede Schlägerform
gleich ist.

**___** · 31.08.2004, 22:39

Das mit der Schlägerform ist so ne Sache, beispielsweise haben Cross und
Bower im

Sports Engineering Journal publiziert, daß die Frequenz tatsächlich hauptsächlich
von der Schlägerfläche, und weniger von der Kopfform abhängt :

Zitat aus dem Abstract :

The pull tension in a tennis string is always monitored while a racket
is being strung, but it is difficult to measure the string tension in
a racket after it has been strung. In this paper, a simple technique is
described based on measurements of the vibration frequency of the string
plane. The key to this measurement is the fact that the vibration frequency
depends primarily on the area of the string plane and not its shape. It
is shown that there is a small loss in tension with time after a racket
is strung but there is a large decrease in tension during the stringing
process. The tension immediately after stringing is typically about 30%
lower than the pull tension. Additional experiments are described, showing
that the large drop in tension is due to a combination of factors including
stress relaxation, frame distortion and friction between the strings.

Sports Engineering

Volume 4 Issue 4 Page 235 - November 2001

doi:10.1046/j.1460-2687.2001.00235.x

Hab leider bisher nur das Abstract , ich muss mir diesen Artikel dringend
mal beschaffen, wenn ich ihn online kaufen möchte, muss ich 36 Dollar
zahlen

Gruß Marc

**___** · 31.08.2004, 23:02

Das mit der Flexel und der Cyberspin würde ich mir so erklären:

Die Flexel ist zwar etwas dicker (0.03 mm), aber dieser Dickenunterschied
scheint verschwindend gering. Das heisst der Unterscheid muss in der Dichte
liegen, da die Dichte sogar nur "gewurzelt" in den Nenner der Frequenzformel
eingeht. Und zwar muss die Flexel (Synthetic gut) dann wohl ne niedrigere
Dichte haben als die Cyberspin (5 verdrillte monofile Polyester-Stränge),
um die Flexel bei gleicher Spannung höher klingen zu lassen.

Natürlich unter der Annahme, daß beide Saiten auf dem selben Schlägermodell
gespannt sind (also Länge und Schlägerfläche gleich sind).

**___** · 01.09.2004, 02:25

Hab den Artikel aus dem obigen Journal nun besorgt und durchgelesen.

Fazit:

- Wenn ich mein Racket mit bspw. 28 kg bespanne sind 15 min nach Ende
der Bespannprozedur noch effektiv grob 23 kg drauf.

Dies ist die 1. Aussage der Autoren: die real anliegende Spannung auf
den Saiten ist nach dem Bespannvorgang um ~30 % niedriger.

- Um den graduellen Spannungsverlauf der Saite zu verfolgen hilft einem
das damals auf der Bespannmaschine eingestellte Gewicht relativ wenig
als Referenz, da ja bereits Minuten nach dem Bespannvorgang eine deutlich
niedrigere Spannung angenommen wurde. Daher sollte man lieber direkt nach
dem spannen anhand der Vibrations-Frequenz der Saite messen was für eine
reale physikalische Spannung sich eingestellt hat und diese dann als Referenzpunkt
nehmen um den weiteren Verlauf der Saitenspannung zu überwachen.

Beispiel:

Ich bespanne meinen Schläger mit 28 kg Zuggewicht, kurz danach hat er
noch 23 kg reale Spannung gemessen mit der Frequenzmethode. Nach 2 Woche
hat er dann noch 21 kg gemessen mit der Frequenzmethode, ich sehe also
einen Spannungsabfall um 2kg in 2 Wochen (und eben nicht um 7 kg, wenn
ich das Zuggewicht beim Bespannen als Referenzpunkt nehme würde).

- Mein/Deren ganzes Gelaber würde nun nix nützen wenn die nicht in ihrem
Artikel nicht auch noch einen Weg angegeben hätten um anhand der Frequenz
die reale Spannung der Saite zu messen, und zwar in Abhängigkeit von der
Schlägerkopfgrösse (!!!). Es ergibt sich nach einer Modifikation meinerseits
(die Konstante im Nenner) folgende Formel :

Die Schlägerfläche A ist bekannt, die Massedichte der Saite kann man auch
bestimmen (einfach feststellen was 1 m Saite wiegt) und die Vibrations-Frequenz
mit Mikrofon und Audacity in max. 2 min selber bestimmen.

Zum Abschluß möchte ich noch aus dem Artikel zitieren welche Frequenzen
und damit effektive Spannungen nach verschiedenen Bespannungsarbeiten
gemessen wurden :

Die Schlägerfläche A ist bekannt, die Massedichte der Saite kann man auch
bestimmen (einfach feststellen was 1 m Saite wiegt) und die Vibrations-Frequenz
mit Mikrofon und Audacity in max. 2 min selber bestimmen.

Zum Abschluß möchte ich noch aus dem Artikel zitieren welche Frequenzen
und damit effektive Spannungen nach verschiedenen Bespannungsarbeiten
gemessen wurden :

Zuggewicht(kg) / Frequenz(Hz) / reale Spannung(kg)

18 / 504 / 12.1

21 / 549 / 14.4

23 / 565 / 15.2

25 / 599 / 17.1

28 / 645 / 19.8

Schläger: Völkl Pro Comp 630 cm2 Massedichte der Saite = 1.8 g/m

Hier findet ihr wie gesagt ein kleines (ausbaufähiges) Tutorial um die
Frequenz der schwingende Saite zu bestimmen.

Die Autoren schreiben ebenfalls, daß Geräte wie das Tecnifibre ERT 700
oder Gamma EST auch über Frequenzen messen und ihre erhaltenen Spannungswerte
dann mittels empirischen Proportionalitätskonstanten in Zuggewichtspannungen
umwandeln, die dem Endanwender "mehr" sagen und ihm geläufiger sind.

Ebenso zeigen sie dass die Schlägerform keinen sehr grossen Einfluss auf
das Messergebnis hat und der Fehler bei ~1% (!!) liegt.

Gruß Marc

Quelle :

Sports Engineering

Cross,Bower

Volume 4 Issue 4 Page 235 - November 2001

doi:10.1046/j.1460-2687.2001.00235.x

**Jens** · 01.09.2004, 08:23

@MarcR

Das ist mal ein Thread ganz nach meinem Geschmack!

Danke MarcR für Deine informativen Beiträge!

Werde das mit der Fourier-Analyse auch mal ausprobieren.

Was evtl. kritisch ist, ist die Dichte der Saite. Natürlich kann man Volumen
und Masse bestimmen und dann die Dichte ausrechnen, aber da spielt sicher
auch der innere Aufbau der Saite eine Rolle (z.B. Nylonkern mit zweifacher
Umwickelung; Multifilamentkonstruktion mit Polyurethan; Nylonkern mit
Polyester-Umwickelung etc.). Die verschiedenen Materialien würden dadurch
"gemittelt" werden. Zulässig? Zusätzlich könnte die Schwingungsfrequenz
durch den Aufbau beeinflußt werden.

**___** · 01.09.2004, 19:14

Ein paar Tips zur Mikrofonaufnahme :

- den Aufnahmepegel des Mikrofons nicht zu hoch stellen sonst wird zuviel
Rauschen aufgenommen und das Spektrum wird etwas bergiger (den 1. Peak
sollte man aber trozdem erkennen können).

- falls doch Rauschen drin(z.b. auch das Störgeräusch des CPU-Lüfters)
ist kann man das mit Audacity vor der Fourier-Analyse entfernen. Einfach
ein Stück markieren in dem nur das Rauschen zu hören ist, dann unter "Effect"
auf "Noise Removal".

Nun "Get Noise Profile" anwählen so daß Audacity eine Signatur vom den
Störgeräusch erstellen kann. Dann den Aufnahmebereich markieren wo man
die schwingende Saite hört und nun unter Effect > Noise Removal die Taste
"Remove Noise" klicken.

Nun kann man das ganze in die Fourier-Analyse per "Plot Spectrum" stecken
und erhält das gesäuberte Spektrum.

Ich werd in Zukunft von allen frisch bespannten Rackets die Frequenz bestimmen
und tabellieren. Dies würde dann so aussehen wie bei der obigen Frequenztabelle
beim Völkl Pro Comp, der hatte übrigens ne Nylon Saite drauf. So eine
DB wäre sicherlich interessant, da sie ja nur von der Schlägerfläche abhängt.

@Jens

Wie genau der Saitentyp Einfluss nimmt werde ich noch versuchen heraus
zufinden. Vielleicht soviel : die Autoren sagen, daß eine Stahl-"Saite"
und eine Nylon-Saite dieselbe Vibrations-Frequenz haben, wenn sie die
gleiche Spannung, Länge und MasseDichte besitzen. Da die Massedichte ja
explizit in die Formel eingeht und Nylon sicherlich eine andere Feinstruktur
besitzt als Stahl, ist also der Typ der Saite für obige Formel ziemlich
vernachlässigbar. Die Autoren behandeln die Saitenfläche insgesamt

als schwingene Membran und haben sich bereits von der reinen Saiten-"Ebene"
gelöst. So argumentieren sie auch, daß das Besaitungsmuster (Anz. Crosses/Mains)
egal ist, selbiges läßt sich dann evtl. auch von der Dicke der Saite behaupten.

Gruß Marc

**FedEx** · 01.09.2004, 19:29

Kann mich dem Kommentar von Jens nur anschliessen, denke sobald man nicht
Poly verwendet, wird es schwierig (Zusammensetzung der Saite ist wahrscheinlich
auch ein Stück weit Geschäftsgeheimnis. Auch der Aufbau macht wahrscheinlich
etwas aus....).

Misst das ERT300 auch mit dieser Methode? Habe leider noch nie eines näher
betrachten können....

**Mike T** · 01.09.2004, 19:53

Solange es immer die gleiche Saite ist, denk ich mal, dürft die G'schicht
funktionieren.

**___** · 01.09.2004, 20:31

Vielleicht noch ein paar Infos zu einem der Autoren des Artikels, Rod
Cross :

Infos zu Rod Cross gibts hier.

Er hat u.a. folgende Bücher verfasst / mitverfasst :

- The Physics and Technology of Tennis, H. Brody, R. Cross and C. Lindsey,
Racquet Tech Publications, (2002). Amazon-Link

- R. Cross, Materials and Tennis Strings, Chapter 8 in Materials in sports
equipment, Ed M. Jenkins, Woodhead, Cambridge, (2003).

Scheint also auf dem Gebiet sehr bewandert zu sein. Spielt selber seit
vielen Jahren Tennis und ist Doktor der Physik.

Gruß Marc

**Jens** · 02.09.2004, 10:27

@MarcR

The Physics and Technology of Tennis habe ich auch. Geiles Buch.

Bist Du Sportwissenschaftler oder Physiker?

**sebbo** · 02.09.2004, 13:03

sau starker thread!

da scheint ja das kind im manne (nicht an "manne" explizit gerichtet

) herauszukommen, wenn es darum geht den macgyver in sich herauszufordern!

ist mir dann aber doch etwas zu viel arbeit, auch wenn ich das wirklich
interessant finde.

viel spaß beim basteln!

**___** · 02.09.2004, 14:25

@Jens

Weder Physiker noch Sportwissenschaftler, ich studiere Bioinformatik =)

Hatte aber ausgiebigst mit Fourier-Analyse zu tun daher lag die Idee nahe
die Mikrofonaufnahme der Saite mal zu analysieren, denn das "Anhören"
der Saite scheint ja ein Ur-Trieb eines jeden Tennispielers zu sein =)

Als ich dann im WWW fündig wurde (zuerst über den Umweg in Form eines
Traktats über eine schwingende Gitarrensaite ) und den Artikel von R.
Cross gefunden habe, war ich echt froh nun endlich eine sinnvolle Methode
gefunden zu haben, die Spannungsgüte meiner Saite zu beurteilen und zwar
anhand eines einfachen und schnellen Vorgangs (max. 2 min ).

Den Artikel hab ich über meinen Uni-Bib Onlinezugang erhalten, welch ein
Glücksfall =)

Ja, das Buch "Physics and Technology of Tennis" klingt vom Inhalt her
sehr interessant.

@sebbo

Wenn der Vorgang zu kompliziert ist (für das Preis/Leistungs-Verhältnis
kaum vorstellbar ) muss ich wohl doch noch nen Programm schreiben, dass
man sich aufs Handy laden kann und die Messung dann durchführt.

Meine momentane Motivation liegt wohl daran dass ich gerade im Tennisfieber
bin. Bei uns hier um die Ecke findet gerade ein ATP Challenger Turnier
Link statt und da war ich dieses Woche 2mal, echt super wie die spielen
!! Gestern hab ich die beiden dt. DavisCup Spieler Alexander Waske und
Tomas Behrend gegeinander spielen sehen (2. Runde). Waske spielt echt
ein technisch sehr schönes Tennis und hat auch klar mit 6:2, 7:5 gewonnen.
Wenn jemand Videos von den Schlägen möchte (Vorhand,Rückhand, die analysiere
ich nämlich auch ) ich kann die gerne mal auf meine HP uploaden.

Gruß Marc