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Verständnissfragen zur ebener Welle und Schalldruck
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| lichtgeschwindigkeit :: Schalldämpfung |
| Autor |
Nachricht |
Nord
Anmeldedatum: 02.09.2010
Beiträge: 4
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 Verfasst am: Do Sep 02, 2010 10:14 pm Titel: Verständnissfragen zur ebener Welle und Schalldruck |
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Hallöchen zusammen,
Ich bin durch zufall über das Forum hier gestolpert und würde ganz gerne gleich mit Fragen zu euch stoßen. 
Frage 1: Welche Konsequenzen entstehen bei Messung der Schallintensität in einer ebnen Welle.
Meine Antwort wäre:
Schallphase und Schalldruck sind in Phase. Akustische Schallimpedanz wird zu einer reellen Größe --> Schallintensität wird dann durch multiplikation der Effektivwerte von Schalldruck und Schallschnelle bestimmt. Schalldruck ist in einer ebenen Welle entfernungsunabhängig. --> Schallintensität dann auch.
Frage 2: In einem Raum mit reflektierenden Wänden befindet sich eine Maschine die Lärm emittiert. Nun soll ich den Schalldruck in Abhängigkeit von der Entfernung graphisch skizzieren.
Mein Ansatz wäre:
Im Direktschall (Freifeld) gilt das P = 1/r Abstandsgesetz. Bis zum Hallradius und dann wird sich der Schalldruck dem im Diffusfeld konstant herrschenden Schalldruck nähern.
(Da bin ich mir aber ganz unsicher)
Frage 3: Zu Absorbern. Wie weit muss ein Vorhang von einer Wand entfernt hängen, damit dieser möglichst optimal eine Frequenz absorbiert. Und warum?
Meine Antwort:
Optimaler Abstand = Lambda(Wellenlänge) / 4
Lambda = c/f --> Lambda = 343 m/s / Frequenz
Einsetzen und es ist gelöst...Nur das Warum nicht.
Ich weiß, dass bei diesem Abstand die Schallschnelle ihr Maximum hat und an der Wand Null ist. Nur wie wird absorbiert? Ist es wie beim Resonator, dass eine Feder-Masse-System Schallenergie in kinetische Energie wandelt?
Es wäre also ganz toll, wenn sich hier jemand meine Ansätze anschauen mag. Würde mich sehr freuen. 
Mfg,
Nord |
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Ebs1
Anmeldedatum: 16.09.2009
Beiträge: 117
Wohnort: Berlin
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| Verfasst am: Fr Sep 03, 2010 10:21 am Titel: Re: Verständnisfragen zur ebenen Welle und Schalldruck |
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Deutlich ist zu erkennen, dass hier ein Akustiker oder Physiker fragt, der die Ursache des Schalls feststellen möchte. Leider kann ich nur aus der Sicht eines hörenden Ohrenmenschen antworten, denn Trommelfelle werden direkt vom Schalldruck bewegt (Schallwirkung) und nicht von der Schallschnelle, der Schallleistung oder der Schallintensität (wie auch Mikrofonmembranen); siehe:
"Schalldruck und Schallleistung – Wirkung und Ursache"
http://www.sengpielaudio.com/SchalldruckUndSchallleistung.pdf
| Nord hat Folgendes geschrieben: | Frage 1: Welche Konsequenzen entstehen bei Messung der Schallintensität in einer ebenen Welle.
Meine Antwort wäre:
Schallphase und Schalldruck sind in Phase. Akustische Schallimpedanz wird zu einer reellen Größe --> Schallintensität wird dann durch Multiplikation der Effektivwerte von Schalldruck und Schallschnelle bestimmt. Schalldruck ist in einer ebenen Welle entfernungsunabhängig. --> Schallintensität dann auch. |
Das ist richtig.
| Nord hat Folgendes geschrieben: | Frage 2: In einem Raum mit reflektierenden Wänden befindet sich eine Maschine die Lärm emittiert. Nun soll ich den Schalldruck in Abhängigkeit von der Entfernung graphisch skizzieren.
Mein Ansatz wäre:
Im Direktschall (Freifeld) gilt das p = 1/r Abstandsgesetz. Bis zum Hallradius und dann wird sich der Schalldruck dem im Diffusfeld konstant herrschenden Schalldruck nähern. Da bin ich mir aber ganz unsicher. |
Hier wird auch einmal vom Wirkung zeigenden Schalldruck gesprochen.
Der Schalldruckpegel in Abhängigkeit von
der Schallquellenentfernung im Raum
D: Direktschallfeld der Kugelquelle
R: Raumschallfeld (Diffusfeld)
rH: Hallradius
Hiermit kannst du dir sicher sein.
| Nord hat Folgendes geschrieben: | Frage 3: Zu Absorbern. Wie weit muss ein Vorhang von einer Wand entfernt hängen, damit dieser möglichst optimal eine Frequenz absorbiert. Und warum?
Meine Antwort:
Optimaler Abstand = λ (Wellenlänge) / 4; λ = c/f --> λ = 343 m/s / Frequenz 1/s; Einsetzen und es ist gelöst... Nur das Warum nicht. Ich weiß, dass bei diesem Abstand die Schallschnelle ihr Maximum hat und an der Wand Null ist. Nur wie wird absorbiert? Ist es wie beim Resonator, dass eine Feder-Masse-System Schallenergie in kinetische Energie wandelt? |
Jetzt geht es zur Schallschnelle. Die Betrachtung des wichtigen Schalldrucks kann man außerdem hier ansehen:
http://www.sengpielaudio.com/StehendeWellen.htm
An der harten Wand gab es bei einer Frequenz ein ungewünschtes Schalldruckmaximum, was zu einer stehenden Welle führt. Jetzt mit dem Vorhang bei λ/4 gibt es ein Schalldruckminimum und damit ist die ehemals sich aufbauende stehende Welle "beruhigt. Diese Fälle sollten besser vom hörbaren Schalldruck aus betrachtet werden.
Viele Grüße ebs
_________________
Forum für Mikrofonaufnahmetechnik
http://www.sengpielaudio.com |
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Nord
Anmeldedatum: 02.09.2010
Beiträge: 4
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| Verfasst am: Fr Sep 03, 2010 12:16 pm Titel: |
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Hallo Ebs,
ein Akustiker/Physiker bin ich nicht ganz, aber ich studiere ein naturwissenschaftliches Fach. Vielen dank für deine Antworten.
Ich habe mir http://www.sengpielaudio.com/SchalldruckUndSchallleistung.pdf
durchgelesen und konnte mir dann eine ungereimtheit erklären.
Habe zum Elektret-Mikrofon gelesen, dass die Schallschnelle die Membran
zum schwingen bringt und da bin ich stutzig worden, da die doch sehr kurze
Schwingung von Luftteilchen um ihre Ruhelage, niemals eine Membran zu
schringen bringt. Ohne Schwingung kein Kapazitätsänderung im Kondensator, ergo keine Spannungsschwankungen.
Das mit der stehenden Welle leuchtet mir auch ein. Wenn man es nachträglich hört, dann leuchtet es einem ja immer gleich ein.
Also vielen dank und lieben Gruß,
Nord |
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Ebs1
Anmeldedatum: 16.09.2009
Beiträge: 117
Wohnort: Berlin
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| Verfasst am: Fr Sep 03, 2010 6:48 pm Titel: Verständnisfragen zur ebenen Welle und Schalldruck |
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| Nord hat Folgendes geschrieben: | | Ich habe zum Elektret-Mikrofon gelesen, dass die Schallschnelle die Membran zum Schwingen bringt und da bin ich stutzig geworden, da die doch sehr kurze Schwingung von Luftteilchen um ihre Ruhelage, niemals eine Membran zu Schwingen bringt. Ohne Schwingung keine Kapazitätsänderung im Kondensator, ergo keine Spannungsschwankungen. |
Das ist gut gesagt: Ein Mikrofon wandelt Schalldruckschwingungen direkt in Audiospannungsschwingungen, ohne dass man hierbei die "Energie" bemühen muss.
Wie schwierig das Verstehen der Schallgrößen sein kann, zeigt eine Mail vom Mikrofon-Guru Hibbing: "Schallschnelle, Druckgradient und Mikrofone"
http://www.sengpielaudio.com/SchallschnelleDruckgradientMikrofone-HibbingMails.pdf
Einen großen Sprung nach vorn im Verständnis der vielen Schallgrößen habe ich erst gemacht, nachdem ich diese sorgfältig in Schallfeldgrößen und Schallenergiegrößen trennen konnte; siehe: "Zusammenhang der akustischen Größen (Schallgrößen)"; siehe:
http://www.sengpielaudio.com/ZusammenhangDerAkustischenGroessen.pdf
Achtung: Weiße Abgaben sind Schallfeldgrößen, graue Angaben sind Schallenergiegrößen. Das sind schon zwei unterschiedliche Welten: I ~ p².
Selbst Lehrkräfte setzen häufig unrichtig Schallintensität, Schallleistung und Schalldruck oder deren Pegel gleich und dann ergibt sich so etwas:
"Falsche Abnahme vom Schalldruck mit der Entfernung zur Schallquelle"
http://www.sengpielaudio.com/FalscheAbnahmeDesSchalldrucksMitEntfernung.pdf
Viele Grüße ebs
_________________
Forum für Mikrofonaufnahmetechnik
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Nord
Anmeldedatum: 02.09.2010
Beiträge: 4
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| Verfasst am: Fr Sep 03, 2010 8:20 pm Titel: Re: Verständnisfragen zur ebenen Welle und Schalldruck |
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Bei mir hat der Professor nicht diesen Fehler gemacht. Aber es ist sehr interessant, wie schnell und wie lange sich solche Fehler im Netz/in den Köpfen der Menschen halten.
Und die Formelsammlung ist gar nicht schlecht. So kristallisieren sich am besten die Zusammenhänge!
Fehler passieren leider auch da, wo sie viele erreichen. Ausschnitt aus einer größeren Zeitung von 2007:
,,[...] Vorher-nachher Messungen ergaben: Schallschutzdecken ließen den Pegel um bis zu 13 dB sinken. Drei Dezibel weniger bedeutet eine Halbierung des Schallpegels.''
Was so leider nicht richtig ist 
Aber was ist nun richtig? Ich habe gelernt, dass 3 dB weniger eine Halbierung der Schallintensität bedeutet. Viele schreiben aber, dass die Schallenergie um 1/2 weniger wird.
Was würdest du denn sagen?
Mfg,
Nord |
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Ebs1
Anmeldedatum: 16.09.2009
Beiträge: 117
Wohnort: Berlin
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| Verfasst am: Fr Sep 03, 2010 8:51 pm Titel: Re: Verständnisfragen zur ebenen Welle und Schalldruck |
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| Nord hat Folgendes geschrieben: | | Drei Dezibel weniger bedeutet eine Halbierung des Schallpegels.'' Was so leider nicht richtig ist |
Dazu muss die Frage kommen: Welchen Schallpegel denn?
Eine Schallfeldgröße oder eine Schalldruckgröße? Schalldruckpegel oder Schallintensitätspegel? Siehe dazu:
http://www.sengpielaudio.com/Rechner-schallgroessen.htm
Sicher nehme ich bei dem Wort Schallpegel automatisch an, dass nur der Schalldruckpegel gemeint sein kann, denn Schalldruckpegel SPL = sound pressure level wird mit den weitverbreiteten Schallpegelmessern gemessen.
Halbierung = −6dB. Das wird aber nicht immer so gesehen.
| Nord hat Folgendes geschrieben: | Aber was ist nun richtig? Ich habe gelernt, dass 3 dB weniger eine Halbierung der Schallintensität bedeutet. Viele schreiben aber, dass die Schallenergie um 1/2 weniger wird.
Was würdest du denn sagen? |
Schallintensität und Schallleistung gehören beide in die Kiste der "Schallenergiegrößen".
Darum gilt für beide: Halbierung = -3dB.
Ist der Ausgangsspannungspegel 0 dB, also 100%, dann ist
−3 dB entsprechend 70,7% und −6 dB entsprechend 50%
anfänglichen Ausgangsspannung (bzw. auch Schalldruck).
Das gilt für alle Feldgrößen.
Ist der Ausgangsleistungspegel 0 dB, also 100%, dann ist
−3 dB entsprechend 50% und −6 dB entsprechend 25%
dieser anfänglichen Ausgangsleistung (bzw. auch Schallintensität).
Das gilt für alle Energiegrößen.
50 % ist eine Halbierung. Man muss nur aufpassen, ob dabei eine Feldgröße oder eine Energiegröße gemeint ist.
Hier geht's ans Eingemachte (Nicht einfach zu verstehen - Aber da steht alles, was immer unklar ist):
"Subjektiv empfundene Lautstärke (Lautheit), objektiv gemessener Schalldruck (Spannung) und theoretisch berechnete Schallintensität (Schallleistung)"
http://www.sengpielaudio.com/Rechner-pegelaenderung.htm
Viele Grüße ebs
_________________
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Nord
Anmeldedatum: 02.09.2010
Beiträge: 4
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| Verfasst am: Fr Sep 03, 2010 9:09 pm Titel: |
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Ja genau, ich habe auch gleich angenommen, dass der Schalldruckpegel gemeint ist. Darum kam mir das auch spanisch vor. Da aber 3 dB eine Halbierung entsprechen (Also im Text) hätte ich gleich auf Energiegrößen setzen müssen. Es ist aber trotzdem nicht wirklich aussagekräftig ohne
bestimmtes Hintergrundwissen 
Die Zusammenhänge sind wirklich interessant. |
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Ebs1
Anmeldedatum: 16.09.2009
Beiträge: 117
Wohnort: Berlin
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| Verfasst am: Mo Sep 06, 2010 11:40 am Titel: Die unterschiedlichen Schallgrößen - Schall und die Pegel |
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| Nord hat Folgendes geschrieben: | | Die Zusammenhänge sind wirklich interessant. |
Das finde ich auch. Nur meint man häufig, den Schalldruck, die Schallleistung, die Schallintensität und den "Schallpegel" nicht in Schallfeldgrößen und Schallenergiegrößen unterscheiden zu müssen. Oft hört man in den Foren die unrichtige lockere Meinung: "Das sei egal, denn das ist doch alles das Gleiche".
Die Schallleistung beschreibt die Quellstärke eines Schallerzeugers und nicht das Schallfeld. Bei der Emissionsmessung ist die Schallleistung für Akustiker eine wichtige Schallenergiegröße zur Bewertung einer Schallquelle, da die Schallleistung einer Schallquelle im Gegensatz zum Schalldruck, der Schallschnelle und der Schallintensität unabhängig (!) vom Ort der Quelle bzw. des Empfängers ist. Bei der Angabe vom Schalleistungspegel wird keine Entfernung von der Schallquelle benötigt.
Die Schallleistung nimmt eben nicht im Geringsten mit der Entfernung ab.
Die Schallintensität (=Schallleistung durch Fläche) nimmt bei einer Kugelschallquelle mit dem Abstand 1/r² (!) ab.
Der Schalldruck beschreibt das Schallfeld des Schallerzeugers. In einem geschlossenen Raum wird das Schallfeld je nach akustischer Raumbeschaffenheit eingeteilt in Direktfeld (Freifeld) und in Raumschallfeld (Diffusfeld). Beim Schalldruckpegel wird unbedingt die Angabe der Entfernung r von der Schallquelle benötigt. Ohne Entfernungsangabe zur Schallquelle ist die Angabe eines Schalldrucks oder eines Schalldruckpegels sinnlos. Der Schalldruck nimmt bei einer Kugelschallquelle mit der Distanz schlicht mit 1/r (!) ab. Hierbei wird oft Schalldruck (Schallfeldgröße) und Schallintensität (Schallenergiegröße) verwechselt oder gar gleichgesetzt, denn es wird mit voller Überzeugung falsch behauptet, dass der Schalldruck mit 1/r², also mit dem Quadrat der Entfernung abnimmt. Wann hört dieser Unsinn endlich auf?
Viele Grüße ebs
PS: Dieses schreibe ich hier nicht speziell für "Nord", sondern besonders für alle die anderen Suchenden, die vorbeikommen, weil sie durch die vielen Begriffe rund um den Schall angelockt werden.
_________________
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