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Vorrichtung zur Richtungsbestimmung von Schallwellen.
Zweck vorliegender Erfindung ist die Angabe einer Vorrichtung zur Bestimmung der Richtung von Schallwellen. Wenn einen Zylinder auf einer seiner Erzeugungen Schallimpulse treffen, so gerät der ganze Zylinder in schwingende Bewegung, jedoch derart, dass sich der Zylinder in Schwingungspartien teilt, die zueinander mit entgegengesetzten Phasen schwingen.
Die Trennungslinien dieser Partien heissen Knotenlinien und nehmen an der Schwingung nicht teil (Chladni'sche Klangfiguren). Diese Knotenlinien liegen z. B. bei einem Kreiszylinder symmetrisch zur Erregungsstelle. Wird ein Mikrophon oder ein anderer schallempfindlicher Apparat in entsprechender Weise mit der Zylinderwand verbunden, so wird die Erschütterung der Zylinderwand auf den Apparat übertragen oder nicht übertragen, je nachdem die Verbindung auf einem Schwingungsbauche oder Schwingungsknoten erfolgt.
Werden auf diesem Wege die Knotenlinien des schwingenden Zylinders bestimmt, so ist es infolge der symmetrischen Lage der Knotenlinien zur Erregungsstelle möglich, die Lage dieser Erregungsstelle und damit auch die Richtung der erregenden Wellen anzugeben. Treffen die Impulse den Zylinder nicht auf einer erzeugenden Geraden, sondern auf der ganzen der Welle zugekehrten Zylinderfläche, so treffen die Impulse an den einzelnen Stellen der Zylinderwand nicht gleichzeitig ein und sie treffen die Zylinderwand an verschiedenen, gleichzeitig aber immer an zur Mittellinie symmetrisch gelegenen Stellen. Es werden daher in diesem Falle keine eindeutigen Knotenlinien auftreten. Die Knotenlinien führen jetzt selbst eine schwingende Bewegung von der Frequenz der Schallwelle aus.
Dies hat zur Folge, dass mit Hilfe des die Zylinderwand abtastenden Mikrophons ein scharfes Minimum nicht mehr gefunden werden kann. Die Stellen schwächster Erregung liegen aber wieder symmetrisch zur Stelle stärkster Erregung, durch die die Richtung der Schallwelle markiert wird. Handelt es sich um die Bestimmung der Richtung, aus der Mineurgeräusche kommen, so muss man den Zylinder in den Boden eingraben, derart, dass die Erde die Zylinderwand überall mit gleichmässigem Drucke berührt. Auch bei dieser Anordnung wird die stärkste Schwingung der Zylinderwand in jener Linie auftreten, in der der Zylinder von der zur Fortpflanzungrichtung parallelen Diametralebene geschnitten wird. Die Minima liegen wieder symmetrisch, so dass auch für diesen Fall eine Richtungsbestimmung möglich ist.
Ein Apparat, der zur praktischen Auswertung dieser Überlegungen geeignet ist, ist in der Zeichnung veranschaulicht. Die Röhre g ist gezogen oder gewalzt, so dass eine Lötoder Schweissnaht fehlt. Sie ist aussen und innen vernickelt, in der oberen Hälfte der Innenseite ausserdem auf Hochglanz poliert. Aus dem aufgelöteten oder geschweissten Boden ist eine Kreisscheibe herausgeschnitten, so dass vom Boden nur mehr ein Kreisring zurückbleibt. In dieses Gefäss g sind konzentrisch hierzu zwei Zylinder Kl und K2 eingesetzt. Um zu verhindern, dass äussere Erschütterungen diese Zylinder treffen, sind sie auf weichen Filzringen gelagert. Diese Filzeinlagen sind in der Figur durchgehends kreuzweise schraffiert.
Auch die Befestigung des Zylinders Kl ist in dämpfender Weise durchgeführt. Durch eine lange Schraube werden die Messingscheibe P und die Bodenplatte D gegeneinandergepresst. Damit Erschütterungen, die von unten die Bodenplatte treffen, sich nicht auf das Gefäss g und den Zylinder Ki übertragen, sind Filzringe R bzw. eine Filzscheibe Sch angeordnet.
Zwischen den Filzringen R ist der Bodenring des Gefässes g gelagert, während die Filzscheibe Seit auf einen Metallring a, der an den Zylinder Kl angeschraubt ist, presst.
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Zwischen die Gefässwand und die Zylinder Kl und K2 ist ganz lose sehr weicher Filz E eingeschoben. Der Zylinder K2 ist auf einem dünnen Tuchring liegend, um einen Zapfen drehbar auf Ei gelagert. An diesem Zylinder K2 ist ein durch M angedeutetes Mikrophon befestigt. Die Schwingungen der Gefässwand g werden auf die Mikrophonmembran durch einen Stift J übertragen. Dieser Stift trägt an dem der Wand g zugekehrten Ende eine am Kopfe polierte Kappe aus Isolationsmaterial, um zu verhindern, dass das Mikrophon mit der Gefässwand leitend verbunden wird, was beim Arbeiten mit Verstärkerapparaten beim Vorhandensein elektrischer Ströme im Boden Störungen im Telephon hervorruft. Eine Feder F, die in der Figur im Schnitte angedeutet ist, ist am Zylinder K2 befestigt.
Sie drückt den Kopf des Stiftes dauernd an die Gefässwand. Das zweite Ende des Stiftes j trägt eine Hülse, die lose auf dem an der Mikrophonmembrane befestigten Zapfen aufliegt. Durch Drehen des Zylinders K2 kann also das Mikrophon im Kreise an alle Punkte der Gefässwand g angelegt werden. Eine Kreisteilung T und ein Zeiger Z gestatten die Ablesung der Winkel. Um durch Anschneiden von zwei verschiedenen Punkten aus das Schallzentrum bestimmen zu können, ist auf K3 eine Bussole B aufgesetzt. Eine am Glase der Bussole befestigte kleine Dosenlibelle gestattet das horizontale Aufstellen des Instrumentes.
Die Stromzuführungen zum Mikrophon sind in der Figur nicht gezeichnet.