Neulermer Goiselknaller
  Akustik
 
Hier sind einige Akustische Messungen die ich in unserer FH in Aalen machen konnte. Das Messgerät war ein spezieller Kopfhörer, der zwei Mikrofone an den Ohrhörern hat, um das "Hörbild" des Menschen nachzuahmen. Leider ist dieses Gerät "nur" bis 124dB ausgelegt und somit konnte der eigentliche Knall nicht erfasst werden, da es viel lauter war. Die Aufnahme ist aber nicht ganz umsonst. Aus den Schaubildern kann man trotzdem einige Informationen entnehmen, aber mehr dazu unten.

Auf den Diagrammen sieht man 2 Kurven, die jeweils 1 Mikro darstellen (hellblau=links, violett=rechts, die Überlagerung beider gelb). Ich habe mit einer 4-Strick Goisel geknallt. Die Pegel sind unterschiedlich, je nach dem in welche Richtung der Knall ging.

Das erste Diagramm zeigt den Druckunterschied in Pascal an (1Pa=1N/m²) hierbei sind Spitzenwerte bis 75Pa (bzw -87Pa) gemessen worden. Der berechnete Spitzenwert für 75 Pa sind 131 dB (133dB), jedoch ist dieser Wert nicht als genau anzunehmen, da das Messgerät übersteuert wurde.

www.sengpielaudio.com/TabelleDerSchallpegel.htm

Das 2. Diagramm zeigt die Lautstärkepegel, die mit einer Bewertungskurve berechnet sind. Da das menschliche Ohr nicht alle Frequenzen exakt gleich laut empfindet, wurden verschiedene Bewertungskurven durch subjektive Hörproben ermittelt, diese werden in A, B, C, oder D Bewertungen genormt. In den normalen Fällen wird die A Bewertung genutzt, für Düsenlärm, bei dem das Leistungsspektrum in den hohen Frequenzen enorm ist, wird die D Bewertung benutzt.
 

Im 3. Diagramm ist die Lautstärke in Phon angegeben, dies ist auch eine Lautstärkebewertungsgrundlage, jedoch liegt hier eine Komplexere Bewertung zugrunde, da hier auch Überlagerungen verschiedener Frequenzen im Bezug auf die "Mechanik" des Innenohrs besser berücksichtigt werden. Nimmt man es genau, ist dies die richtige Bewertungsgrundlage, da der Knall kein Ton, sondern ein breitbandiges Geräusch ist, in dem alle Frequenzen mehr oder weniger gleich laut vorhanden sind und sich somit Überlagerungs- und Auslöschungseffekte ergeben. Im Grunde kann man es mit den dB(A) Werten vergleichen.  

Das 4. Diagramm Zeichnet das Leistungsdichtespektrum über der Frequenz ab, d.h. hier wird angezeigt bei welchen Frequenzen es wie laut ist. Hierbei zeichnet sich ein Maximum zwischen 1000Hz und 2000Hz ab, also genau in dem Bereich in dem der Mensch am besten hört. Der Anstieg unter 200Hz ist dadurch zu erklären, dass das Messgerät übersteuert wurde, ebenso ist der Pegelabfall über 2500Hz mit der Dynamik des Mikrofons zu erklären.

Durch Umrechnung der gemessenen Größen bekommt man auch die Schallleistung von 14Watt. Dies erscheint zunächst klein gegenüber einer Stereoanlage, aber bei einer Stereoanlage wird auch nicht alle elektrische Leistung als Schallleistung abgegeben. So würde man bei einer normalen HiFi-Anlage die einen schlechten Wirkungsgrad (elektrische Leistung zu abgegebener Schalleistung, Kennschalldruck von 88dB/W/m dies ist ein Wirkungsgrad von 0,39%) hat etwa 3500W benötigen. Eine sehr gute PA Anlage (102dB/W/m, 10%) würde hier nur 140W benötigen.
http://www.sengpielaudio.com/Rechner-wirkungsgrad.htm

Hier noch ein guter Link, der einige Sachen erklärt:

http://www.baunetzwissen.de/index/Akustik-Einfuehrung_29777.html
oder im Zweifelsfall Wikipedia



Akustische Kamera

Hier noch ein paar Bilder der Akustischen Kamera, diese ist mit mehreren Richtmikrofonen ausgestattet und einer Kamera. Somit ist es möglich die Schallquelle "sichtbar" zu machen. Leider ist es nicht möglich einen Film zu machen, da der Datenfluss ungemein hoch ist (16 Mikrofone) und dieser in Echtzeit nicht verarbeitet werden kann. Aber dennoch ist ein wenig was zu sehn.



Später werde ich noch einige Werte nachliefern, wenn ich mal ein Lautstärkemessgerät gekauft habe (gibt´s billig beim Conrad). Zudem noch kann man eine Frequenzanalyse am Computer machen (mit Wave Lab), in der ich zeigen will wie die Treibschnur den Knall vom Geräusch und von der Lautstärke her beeinflusst.


Tonhöhe

Ein weiterer interessanter Wikipedia Artikel erklärt die "Tonhöhe" des Knalls.
http://de.wikipedia.org/wiki/Knallwelle
Zugegebener maßen, dort wird es ein wenig kompliziert erklärt, deshalb hier die einfache Variante. Wenn die Treibschnur, einen Überschallknall verursacht, staut sie die Schallwellen vor sich. Dies ist der Charakteristische Knall, doch je schneller der Druckanstieg, also das Schallmauerdurchbrechen geschieht, umso höher wird der "Ton" (Knall).

Andererseits "hört" das Menschliche Ohr höhere Frequenzen besser. Somit muss man für einen tiefen Knall sehr viel mehr Schallleistung erbringen, also mehr Luft bewegen. Dies geschieht ganz einfach mit einer größeren Treibschnur, diese kann mehr Luft verdrängen und somit Tiefere "Töne" hörbar "erzeugen".

Mit den Karbatschenbändern erzielt man genau diesen effekt, geringes Gewicht der Treibschnur im Vergleich zum Luftwiderstand. Somit ist der Druckanstieg nicht so schnell wie bei runden Treibschnüren, aber die bewegte Luftmasse wesentlich größer, was den tiefen Ton zur Folge hat. Den gleichen Effekt kann man auch mit sehr langen Peitschen hervorrufen. Hierbei wird der Weg, den die Treibschnur im Überschall zurücklegt länger. Dies muss aber immer mit mehr Kraftaufwand bezahlt werden.


Richtwirkung

Je nachdem wie die Schleife aussieht ist die Richtwirkung unterschiedlich(siehe Bewegung). Bei der U-förmigen Schleife hört der Knaller den Knall nicht so stark wie das Publikum. Bei der vollen Schleife hingegen ist es umgekehrt.

Bei beiden jedoch gilt, je enger der Radius der Schleife ist, desto abrupter ist der Geschwindigkeitsanstieg. Das bedeutet, die Treibschnur legt einen kürzeren Weg im Überschallbereich zurück und hat somit mehr Energie zur "Verfügung" was sich in einer höheren Geschwindigkeit niederschlägt. Hörbar wird dies wieder durch den helleren Knall.

 
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