DE102004006226A1 - Verfahren zur Umwandlung von Schall in elektrische Signale (Mikrofon) mittels Temperaturmessung - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Umwandlung von Schall in elektrische Signale mittels Messung der Temperaturänderungen in einer Schallwelle.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Umwandlung von Schall in elektrische Signale.
  • Die Umwandlung von Schall in elektrische Signale (Mikrofon) erfolgt nach dem Stand der Technik dadurch, dass geeignete Membranen durch die Schallwellen zum Schwingen gebracht werden. Diese Schwingungen werden dann entweder durch magnetische Induktion oder die Änderung der Kapazität zwischen der Membran und einer anderen Elektrode in elektrische Schwingungen umgewandelt.
  • Die Ausbreitung von Schall erfolgt durch Kompressionswellen in der Luft oder in anderen Medien. Bei der Ausbreitung des Schalls in einem gasförmigen Medium (z.B. Luft) wird das Gas hierbei verdichtet und wieder entspannt, mit der entsprechenden Frequenz des Schalls. Bei einem Schallpegel von 60 bB betragen diese Druckänderungen ca. 20 Pa. Bei einer Druckänderung von 20 Pa in einem Gas (adiabatische Zustandsänderung) ändert sich die Temperatur um ca. 0.01 Kelvin. Die auftretenden Temperaturänderungen sind dann proportional zum Schalldruck, bzw. die Frequenz der Temperaturänderung entspricht der Frequenz des Schallsignals.
  • Durch Messung dieser Temperaturänderung mit einer geeigneten Vorrichtung (z. B. temperaturabhängiger elektrischer Widerstand) kann dann das Schallsignal in ein entsprechendes elektrisches Signal umgewandelt werden.
  • Dies konnte in einem einfachen Experiment nachgewiesen werden. Hierzu wurde ein temperaturabhängiger Halbleiter (PTC Widerstand) in eine Messbrücke eingebaut. Die Spannungsversorgung der Brückenschaltung betrug 9 V. Die Brücke wurde mittels eines Trimmpotentiometers auf Null abgeglichen. Dann wurde die Brücke an den Eingang eine Mikrofonverstärkers angeschlossen. Durch starke Beschallung konnte hiermit ein dem Schall proportionales Signal erzeugt werden. Zur Vermeidung von Fehlern (z.B. Mitschwingen von Bauteilen der Verstärkeranodnung) wurde der PTC Widerstand hinreichen weit vom Verstärker angebracht und der Verstärker schalldicht abgeschirmt. Es wurde ebenfalls ein Blindversuch mit einem nicht temperaturabhängigen Widerstand durchgeführt, bei dem kein entsprechendes Signal erhalten wurde.

Claims (5)

  1. Verfahren zur Umwandlung von Schall in elektrische Signale mittels Messung der Temperaturänderungen in einer Schallwelle.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der Temperaturänderung alle Messmethoden verwendet werden können, bei denen durch Temperaturänderungen Änderungen der elektrischen Eigenschaften hervorgerufen werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Temperaturmessung hinlänglich klein ist, damit sie eine geringe Wärmekapazität aufweist, wodurch eine genügend geringe Ansprechzeit und Temperaturempfindlichkeit gegeben ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Temperaturmessung auch andere Methoden herangezogen werden können.
  5. Umkehrung des Verfahrens, so dass durch Erzeugung von Temperaturänderungen in einem Medium Schallwellen erzeugt werden.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE276033C (de) *
AT89155B (de) * 1915-06-07 1922-08-10 Josef Karel Ort Thermisches Mikrophon.
US5933245A (en) * 1996-12-31 1999-08-03 Honeywell Inc. Photoacoustic device and process for multi-gas sensing

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