Technische Akustik - Ausgewählte Kapitel

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1 Technische Akustik - Ausgewählte Kapitel Grundlagen, aktuelle Probleme und Meßtechnik Dipl.-Ing. B. C. Günther Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 5., aktualisierte Auflage Mit 268 Bildern ^ Kontakt & Studium Band 18 Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. Wilfried J. Bartz Technische Akademie Esslingen Weiterbildungszentrum DI Elmar Wippler expert verlag expertlqyl vertag

2 Inhaltsverzeichnis Herausgeber-Vorwort 1 Schall, Schallfeld, Schallfeldgrößen Schall Ton, Klang und Geräusch Schallfeld, Schallfeldgrößen Die Wellengleichung Reflexion und Beugung Stehende Wellen Reflexionsfreier Raum Hallraum 27 2 Messung der Schallfeldgrößen Rayleigh-Scheibe Schnellemikrofon und Druckmikrofon Druckmikrofon mit endlichen Abmessungen Kalibrieren der Mikrofone Kalibrieren mit dem akustischen Kalibrator Kalibrieren mit dem Pistonphon Kalibrieren mit elektrostatischem Eichgitter Reziprozitätskalibrierung Kalibrieren mit besonders hohem Schalldruck Gerichteter Schall, freies Schallfeld Kundt'sches Rohr Diffuser Schall 52 Aufbau, Funktion, Eigenschaften und audiometrische Prüfung unseres Gehörs Definition Aufbau und Funktion des Ohres 53 53

3 3.3 Hörschwelle und Schmerzempfindungsschwelle Lautstärke und Lautheit Gerade noch wahrnehmbare Frequenzänderungen von Tönen durch unser Gehör Tonhöhenempfindung und Tonheit Audiometrische Prüfung des Gehörs Tonaudiometrie Überschwellige Audiometrie Sprachaudiometrie Objektive Audiometrie 70 4 Objektive Lautstärkemessung Bewertete Schallpegel Lautstärkebeurteilungsmethoden Lautstärkeberechnung nach Zwicker Lautheitsberechnung nach Stevens Lärmbeurteilung von Flugzeuggeräuschen nach Kryter Bewertung der Gefahr von Gehörschäden mit Geräuschbeurteilungszahlen Bewertung der Gefahr von Gehörschäden aus A-Schallpegeln Lautstärke von Schallimpulsen Energieäquivalenter Dauerschallpegel, Lärmdosis Statistische Pegelmessung, Überschreitungspegel 94 5 Subminiatur-Mikrofone Akustisch-elektrische Energieumwandlung Das elektromagnetische Mikrofon Das Keramik-Mikrofon Das Elektret-Kondensatormikrofon Praktische Ausführung von Subminiatur-Mikrofonen 111 Körperschall-Auslenkung, Schnelle, Beschleunigung 114 B. C. Günther Definition Messung des Körperschalls

4 6.3 Wandlertypen Piezoelektrische Beschleunigungsaufnehmer Kenngrößen der Beschleunigungsaufnehmer Übertragungsfaktor Frequenzgang Dynamikbereich Richtungsfaktor Umwelteinflüsse Temperatur Verformung der Montagefläche Luftschall Feuchtigkeit Magnetfelder Radioaktive Strahlung Ankopplung am Meßobjekt Konstruktive Faktoren Ankopplungsarten Kabelbewegungen Erdschleifen Vorverstärker Kalibrierung Anhang Frequenzanalyse Einleitung Beschreibungsmethoden für den Verlauf von Zeitfunktionen Anwendungsprinzip der Frequenzdarstellung Frequenzanalysatoren Ein mechanischer Analysator Eigenschaften von Frequenzfiltern Wirkung der Filterbandbreite bei Analysen Analysatoren mit Abstimm-oder Schrittfiltern Überlagerungs-Analysatoren Echtzeit-Analysatoren FFT-Analysatoren Synthetische Bandbreiten Zwei-und Mehrkanalanalyse mit FFT Cepstrumanalyse 172

5 7.5 Ausführung von Frequenzanalysen Auswahl der Methode Wahl der unveränderlichen Einstellung am Analysator Deutung der Spektren Korrelationsmeßtechnik in der Akustik Einleitung Korrelationsfunktion Korrelationsspektrum Cepstrum Beispiele aus der Praxis für die Anwendung der Korrelationsmeßtechnik in der Akustik Die Korrelationsmeßtechnik in der Raumakustik Die Korrelationsmeßtechnik in der Schallortung Lärm-Meßtechnik 191 B. C. Günther 9.1 Definition des Begriffes Lärm" Lärmmessungen warum? Lärmvorschriften Meßgeräte-Normen Technik der Lärmmessungen Möglichkeiten zur Messung einer Lärmquelle Ortung von Lärmquellen Erfahrungen aus der Praxis Grundsätzliches zu Schallschutzmaßnahmen Schallabstrahlung von Maschinen und Apparaten Einleitung Typische Schallquellen an Maschinen Übertragungswege für Schwingungen Spektrumerzeugung durch Maschinen Periodische Vorgänge Stochastische Vorgänge Impulsvorgänge 218

6 Mechanismen der Schallabstrahlung Schallentwicklung von Kugelstrahlern Schallstrahlung einer eben schwingenden Wand Schallabstrahlung durch Biegewellen Beschreibung der Schallabstrahlung durch die Schalleistung Berechnung der Schalleistung aus Schalldruckmessungen im freien Halbraum Berechnung der Schalleistung aus Schalldruckmessungen im Hallraum Berechnung der Schalleistung aus Messungen in beliebigen Räumen Ermittlung der Hallraumkorrekturen mit Hilfe einer Normalschallquelle Ermittlung der Schalleistung mit einer regelbaren Zusatzquelle Schallvorgänge in flüssigkeitsgefüllten Rohren Die Wellengleichung und ihre Lösungen Grenzfälle: Schallhart und schallweich berandete Flüssigkeitssäule Schallhart berandete Flüssigkeitssäule mit Kreisquerschnitt Schallweich berandete Flüssigkeitssäule mit Kreisquerschnitt Schallausbreitung in einer federnd berandeten Flüssigkeitssäule mit Kreisquerschnitt Erzeugung ebener Schallwellen in flüssigkeitsgefüllten Rohren Schalldruck und Schallschnelle Strahlungsimpedanz und Schalleistung Aufbau von Schallsendern zur Erzeugung ebener Rohrschallwellen Verzerrungsmessungen an Schallübertragungssystemen 248 B. C. Günther Definition 248 Der elektro-akustische Übertragungsfaktor, das elektro-akustische Übertragungs-Maß 250

7 12.3 Messungen von Frequenzgängen Der Amplitudenfrequenzgang Im freien Schallfeld / reflexionsfreien Raum Im Anwenderraum Amplitudenfrequenzgang von Mikrofonen Der Phasenfrequenzgang Messungen von Verzerrungen Die harmonische Verzerrung (Klirrfaktor) Die Intermodulationsverzerrung Die Differenzfrequenzverzerrung Die Transiente Intermodulationsverzerrung (TIM) Flüssigkeitsschall 277 War Veit 13.1 Gegenüberstellung: Luft-, Flüssigkeits- und Körperschall Quellen für Flüssigkeitsschall Kaviation und Kavitationsgeräusche Akustische Eigenschaften des Meeres Wasserschallwandler Wasserschallsender Magnetostriktive Wasserschallsender Piezoelektrische Wasserschallsender Wasserschallempfänger (Hydrofone) Magnetostriktive Hydrofone Piezoelektrische Hydrofone Kalibrierung Hydroakustische Meßtechnik Wissenswertes aus der Raum- und Bauakustik Allgemeines Schalldämmung Trittschall, Trittschalldämmung und Trittschallschutzmaß Schallschutz in der Raum- und Bauakustik Schallschutz bei Wänden Schallschutz bei Decken Schallschutz bei Fenstern 309

8 Schallschutz bei Türen Schallschutz mittels Schallschlucker Poröse Schallschlucker Resonanz-Schallschlucker Schalleistungsmessung Einleitung Grundlagen der Messung Praktische Messung Messung im freien Schallfeld Wichtige Bedingungen der Freifeidmessung Messung im Hallraum Nachhallzeit Wichtige Bedingungen der Hallraummessung Sonderhallraum-Verfahren Messungen am Aufstellungsort Hilfsschallquellen zur Korrekturermittlung Raumunempfindliches Meßverfahren Abwägung der Vor- und Nachteile verschiedener Verfahren der Schalleistungsmessung Mikrofone für Luft- und Wasserschall Allgemeines Luftschallmikrofone Elektrodynamische Mikrofone Elektrostatische Mikrofone Praktische Ausführungsarten von Mikrofonen Interessante Varianten piezoelektrischer Mikrofone Der Helmholtz-Resonator ein nützliches Hilfsmittel zur Veränderung von Mikrofon-Frequenzgängen Wasserschallmikrofone (Hydrofone) 354 Literaturverzeichnis 355 Sachregister 363 Autorenverzeichnis 370