DE2711792C3

DE2711792C3 - Einrichtung zum Messen der Schallstärke einer Schallquelle und des Schall dämpfungsfaktors eines Materials und Anwendungsverfahren

Info

Publication number: DE2711792C3
Application number: DE19772711792
Authority: DE
Inventors: Jean Paris Pujolle
Original assignee: Telediffusion de France ets Public de Diffusion
Current assignee: Telediffusion de France ets Public de Diffusion
Priority date: 1976-03-31
Filing date: 1977-03-18
Publication date: 1979-09-20
Also published as: DE2711792B2; IT1091944B; DE2711792A1; ES457318A1; FR2346696B1; GB1558641A; FR2346696A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung der Schallstärke einer Schallquelle und des Schalldämpfungsfaktors eines Materials, mit einer Schallquelle mit Schallkörper, einem Gerät zum Messen des Schallabsorption- und Schallisolationskoeffizienten, das einen Sande- und einen Empfangskanal aufweist, mit einem ersten, mit dem Eingang des Empfangskanals verbundenen Mikrofon und mit einem zweiten, mit dem Eingang des Sendekanals verbundenen, auf dem Schallkörper der Schallquelle befestigten und einen Teil der gegebenenfalls von dem Schallkörper während der Dauer der Messungen direkt ausgesandten Schallstärke erfassenden Mikrofon.

Es ist bekannt, daß der Schalldruck ρ eines Nachhallfeldes und die Nachhallzeit T, die in einem Nachhallraum gemessen werden, durch folgende Gleichungen definiert sind:

T=af(<%) und p= bWg(λ)

wobei a und b Koeffizienten sind, die von den Dimensionen des Nachhallraumes abhängen;

27 Π

einfache Funktionen des Absorptionsfaktors « des Nachhallraumes und
Wd\e Leistung der Schallquelle sind.

Wenn man beispielsweise den von einem im Nachhallraum angeordneten Mikrofon erzeugten Schalldruck ρ und die Nachhallzeit Tmißt, läßt sich aus den vorstehend genannten Beziehungen leicht die Schalleistung W der Schallquelle bestimmen. Dieses Meßbeispiel ist in dem französischen Normblatt NP S 31.024 »Methude d'expertise adaptee ä des salles lu reverberantes spaciales«, vorgeschlagen. Wenn man nach dieser Methode arbeitet, macht eine genaue Messung der mittleren Schalleistung der Schallquelle zahlreiche Messungen mit verschiedenen Mikrofonstellungen erforderlich. In diesem Fall bedeutet die is Bestimmung einer Nachhallzeit eine sehr lange Meßdauer. Die Mikrofonstellungen im direkten Feld der Schallquelle sind ungenau und leicht verschieden für analoge Messungen mit einer Nonnschallquelle und einer beliebigen Schallquelle, deren Leistung zu bestimmen ist. Praktisch werden diese Messungen mit Hilfe eines einzigen Mikrofons durchgeführt, das in einer genau horizontalen Ebene auf einem Kreis versetzt wird Bei solchen Anordnungen bleiben die vom Mikrofon empfangenen direkten Schallfelder der Schallquellen über die Gesamtdauer der Messungen nicht konstant

Wenn man auf analoge Weise in einem Nachhallraum mit bestimmten Abmessungen die Nachhallzeit Tmißt, läßt sich der Absorptionsfaktor α eines Materials leicht aus der vorstehend genannten ersten Gleichung ableiten, wenn man den Absorptionsfaktor des Raumes ohne dieses Material kennt und indem man die Nachhallzeit des mit dem betreffenden Material versehenen Saales mißt Dieses Verfahren ist im Ji französischen Normblatt NF S 31.003 vorgeschlagen. Wie im vorhergehenden Fall müssen auch hier während einer sehr langen Meßdauer viele Mikrofonstellungen eingenommen werden, wobei die Lokalisierung der verschiedenen Stellungen im allgemeinen ungenau ist w

Andere Schallmessungen basieren auf dem Schalldruckpegel, der durch ein Mikrofon erhalten wird.

Solche die Bestimmung der Schalleistung einer Schallquelle betreffenden Messungen sind beispielsweise in einem Artikel von C. E. Ebbing und G. C. ■»'» M a I i η g beschrieben, der in der amerikanischen Fachzeitschrift »US Journal of the Acoustical Society of America«, Band 54, No. 4, Oktober 1973, Seiten 935 — 949, abgedruckt ist Dieser Artikel bezieht sich auf eine Einrichtung zur Messung der Qualifikation eines ">" Nachhallraumes zur genauen Bestimmung des mittleren Schalldruckpegels dieses Raumes. In einem ersten Verfahrensschritt, der als Eichschritt bezeichnet wird, wird der mittlere Schalldruckpegel mit Hilfe eines einzigen Mikrofons bestimmt, das an verschiedenen >"> Stellen im Nachhallfeld des Saales angeordnet wird, der eine feste Bezugsschallquelle analog einem Lautsprecher aufweist. Dann wird in einem zweiten Verfahrensschritt, der als Meßschritt bezeichnet wird, der mittlere Schalldruckpegel analog wie beim ersten Verfahrensschritt mit giner festen Schallquelle bestimmt, deren Schalleistung gemessen werden soll und durch welche die Bezugsschallquelle ersetzt wird.

In der amerikanischen Patentschrift 23 56 478 ist ein Verfahren zum Messen des mittleren Schallabsorptionkoeffizienten eines Nachhallraumes vor und nach dem Einbringen eines schallabsorbierenden Materials beschrieben. Bei diesem Vtrfahren wird eine Vorrichtung zum Messen der Schalldichte bei jeder Messung einerseits in der Nähe einer Schallimpulsquelle und andererseits in bestimmten Abständen von dieser Schallimpulsquelle angeordnet Diese Entfernungen sind schwierig zu bestimmen, weil das Schallquellzentrum immer ungenau bestimmt ist Außerdem wird bei diesem Verfahren der Richtungsfaktor der Schallquelle in der gewählten Meßrichtung nicht berücksichtigt Außerdem muß dort sichergestellt sein, daß die Schallquelle bei allen Frequenzen nach allen Richtungen gleich strahlt Wie in dem vorstehend erwähnten Artikel beschrieben ist wird die Messung des mittleren Schalldruckpegels beim Verfahren gemäß der amerikanischen Patentschrift mit Hilfe eines nacheinander an verschiedenen Stellen angeordneten einzigen Mikrofons und mit einer festen Schallquelle durchgeführt

Die bei den zum Stand der Technik gehörenden Verfahren sehr lange Meßdauer verleitet dazu, nur eine relativ kleine Anzahl von Einzelmessungen vorzunehmen. Dies bat aber zur Folge, daß zu den Meßfehlern, die durch die teilweise in den direktt-i Schallfeldern der Schallquellen befindlichen Mikrofonste'-fen entstehen, ungenaue Mittelwerte von der mittleren Schalleistung einer Schallquelle und vom mittleren Absorptionsfaktor eines Materials hinzukommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Messen der Schallstärke einer Schallquelle und des Schalldämpfungsfaktors eines Materials zu schaffen, die den erwähnten französischen Normen entspricht, aber bei nur sehr kurzen Meßzeiten sehr genaue Mittelwerte der Schalleistung und des Schalldämpfungsfaktors ergibt

Die gestellte Aufgabe wird mit einer Einrichtung der eingangs genannten Art erfinduRgsgemäß dadurch gelöst daß für den Empfang eines direkten konstanten Schallfeldes vom Schallkörper durch das auf einem der Lautsprecher des Schallkörpers befestigte erste Mikrofon und für den Empfang der gesamten, direkt vom Schallkörper ausgehenden Schallstärke durch das zweite Mikrofon ein Stab vorhanden ist dessen eines Ende mit dem Schallkörper und dessen anderes Ende mil dem ersten Mikrofon fest verbunden ist, und daß eine mechanische Vorrichtung zur Bewegungserteilung mit einer Kardangelenkstelle, deren Gelenkpunkt mit einem festen Punkt des Stabes zusammenfällt, vorhanden ist, die dem Stab beliebige Bewegungen um einen festen Punkt erteilen und gleichzeitige Verstellungen des das zweite Mikrofon tragenden Schallkörpers und des ersten Mikrofons bewirken kann, bei welchem die Entfernung und die Ausrichtung des Schallkörpers zum ersten Mikrofon konstant bleiben.

Die mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Einrichtung bewirkten Messungen gründen sich auf die vorstehend an zweiter Stelle genannte Gleichung und sehen wie bei den vorbekannten Verfahren mehrere Mikrofonstellungen im Nachhallfeld bei verschiedenen Stellungen der Schallquellen vor. Mit der Einrichtung läßt sich mit einem Empfangsmikrofon als Sonometer ein Meßverfahren durchführen, bei welchem im Nachhallfeld bei s,cb im Felde drehendem Aufnahmemikrofon zunächst der Schalldruck bei einer vorgegebenen Schallquelle gemessen wird. Anschließend wird auf gleiche Weise der Schalldruck von einer Eichschallquelle gemessen. Dabei kann die Leistung der Eichschallquelle geändert werden, bis der gleiche Schalldruckwert wie bei der vorausgegangenen Schalldruckmessung mit der vorgegebenen Schallquelle erreicht wird. Auf diese Weise läßt sich die Leistung der vorgegebenen

Schallquelle direkt bestimmen und ablesen.

Mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Einrichtung lassen sich aber auch noch andere Meßverfahren durchführen. Beispielsweise kann im Nachhallfeld mit dem als Sonometer wirkenden Empfangsmikrofon zunächst der Schalldruck bei der Schallquelle ermittelt werden, deren Werte zu bestimmen sind. Anschließend können Schalldruckpegeldifferenzen beim Einsatz einer vorgegebenen Schallquelle mit einem VergleichsmeB-gerät durchgeführt werden. Aus dem zuerst gemessenen Schalldruck und der anschließend gemessenen Schalldruckdifferenz kann dann die Leistung der Schallquelle bestimmt werden.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Einrichtung kann ein Gerät zum Messen des Schallabsorption- und Schallisolations-Koeffizienten aufweisen, das die Schalldruckunterschiede mißt, die vom zweiten Mikrofon und vom ersten im Nachhallfeld eines Nachhallraumes angeordneten Mikrofon stammen; zunächst mii ciiici Schallquelle, deren Schalleistung zu messen ist und die in der Nähe des Schallraumes angeordnet ist, und anschließend mit einer Schallquelle mit bestimmter Schalleistung, die in den Schallraum eingebracht ist. Wenn die Unterschiede der Schalldruckpegel mit der Schallquelle bestimmter Leistung diejenigen mit der Schallquelle erreichen, ergibt die Eichung der Schallquelle mit vorgegebener Leistung eine direkte Anzeige der Schalleistung der Schallquelle.

Gemäß einer ersten Abwandlung der Messung des Schalldämpfungsfaktors eines Materials kann bei einer Einrichtung gemäß der Erfindung das Gerät zum Messen des Schallabsorption- und Schallisolations-Koeffizienten die Unterschiede zwischen den Schalldruckpegeln messen, die vom zweiten feststehenden Mikrofon, das auf dem Schallkörper befestigt ist, der eine Schallquelle bestimmter Leistung umgibt, und vom ersten Mikrofon geliefert werden. Die Messung erfolgt zuerst in Abwesenheit und anschließend beim Vorhandensein eines Materials, dessen Schalldämpfungsfaktor direkt aus den Differenzen der Schalldruckpegel abgeleitet wird, die ohne und mit dem Material im Narhhallranm gemessen werden.

Bei einer zweiten Abwandlung der Messung des Schalldämpfungsfaktors eines Materials kann das Gerät zum Messen des Schallabsorptions- und Schallisolations-Koeffizienten Messungen ausführen, die analog der vorstehend beschriebenen ersten Variante sind. In diesem Fall mißt das genannte Gerät die Phasenverschiebungen der Schallsignale, die von dem Sendemikrofon und dem Empfangsmikrofon geliefert werden, wobei diese Signale von einer Schallquelle mit modulierter Schalleistung erzeugt werden. Der Absorptionsfaktor öl des Materials, der proportional dem mittleren Wert dieser Phasenverschiebungen ist, läßt sich so bestimmen.

Die Eichschallquelle mit bestimmter Schalleistung, die in der Einrichtung gemäß der Erfindung Verwendung findet, ist insbesondere eine Schallquelle, wie sie in der französischen Patentanmeldung 74-18 909 vom 31. 5. 1974 beschrieben ist Eine solche Eichschallquelle weist insbesondere ein gleichgewichtserhaltendes Netzwerk auf, das in der Nachhallzone und für einen durchschnittlichen Nachhallraum ein genormtes statisches Gleichgewicht A ergibt Dieses Gleichgewicht A resultiert aus Dämpfungen gemäß einer Kurve A einer internationalen Norm, die in einer Veröffentlichung No. 123 der internationalen elektronischen Kommission unter dem Titel »Empfehlungen für Schallmesser« dargestellt ist

Bei allen mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Einrichtung durchgeführten Messungen stellt also die

vom Gerät zum Messen des Schallabsorpiions- und

Schallisolations-Koeffizienten angezeigte Schalldruck-

-> änderung genau die Änderung seiner durch den

Nachhall bewirkten Schallstärke dar, während die Schallstärke des direkten Tones konstant bleibt. Auch

erlaubt das zweite und auf dem Schallkörper befestigte

Mikrofon die Feststellung des Schallstärkepegels einer

in Schallquelle.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 ein Schema einer Einrichtung, die eine !> gleichzeitige Verstellung der Bezugsschallquelle oder des Sendemikrofons und des Empfangsmikrofons erlaubt.

F i g. 2 ein vereinfachtes Blockschaltdiagramm eines Gerätes zuiTi Messen des Schallabsorption: üp.c! .»(ι Schallisolations-Koeffizienten, mit welchem die Phasenverschiebungen von Schallsignalen gemessen werden können.

F i g. 1 zeigt schematisch die Einrichtungsteile, insbesondere die mechanischen Teile, mit denen sich das 2\ eingangs genannte Meßverfahren durchführen läßt. Auf einem auf dem Boden des Nachhallraumes stabil aufsitzenden Teleskopfuß 1 ist eine vertikalverschiebbare Stange 2 angeordnet, an deren freiem Ende eine Kardangelenkstelle 5 angebracht ist.
i» Die Kardangelenkstelle 5 weist einen U-förmigen Bügel 51 auf, dessen Enden Drehlagerstellen für die entgegengesetzten Ecken eines durchbrochenen Stükkes 52, das sowohl innen als auch außen eine genau rechtwinklige Kontur aufweist, ausgebildet sind. Zwii> sehen den beiden anderen entgegengesetzten Ecken dieses durchbrochenen Stückes 52 ist eine Achse 53 befestigt. Das freie Ende der Stange 2 ist im mittleren Teil der Basis des U-förmigen Bügels 51 befestigt.

Im mittleren Bereich der Achse 53 ist in passender Weise ein Stab 3 drehbar befestigt. Die Achse 53 ragt

mit Reibung durch eine quer durch den Stab geführte

Bohrung. Die Kardangelenkstelle 5 erlaubt beliebige

dreidimensionale Bewegungen um den Gelenkpunkt 54 des mittleren Teils der Achse 53. Dieser Gelenkpunkt 54

■' "■ begrenzt somit einen Arm 20 des Stabes 3 auf der einen

Seite und einen Arm 30 des Stabes 3 auf der anderen Seite der Kardangelenkstelle 5. Der eine Arm 20 hat

eine konstante Länge *2. Der andere Arm 30 hat eine veränderliche Länge xi. Die Längenänderung wird mit

•'^; Hilfe eines Stabes 4 bewirkt der im Hohlkörper des

Stabes 3 verschiebbar gelagert ist. Im allgemeinen '.■>* die Länge *3 des Armes 30 immer größer als die Länge X2

des Armes 20.

Am äußeren Ende des Armes 20 ist in passender Vi Weise eine Eichschallquelle befestigt die von einer Art Schallkörper 6 umgeben ist, wie beispielsweise in der vorstehend bereits erwähnten französischen Patenanmeldung 74-18 909 beschrieben ist

Vor einem der Lautsprecher 7 des Schallkörpers 6 ist

zentral und starr ein Sendemikrofon 21 mit Hilfe eines auf passende Weise auf dem Schallkörper 6 befestigten

Tragkreuzes 8 angeordnet Am freien Ende des

verschiebbaren Stabes 4 des Armes 30 ist ein

Empfangsmikrofon 31 in passender Weise befestigt Auf

6s dem Stab 4 des Armes 30 ist ein Schiebegewicht 9 angeordnet mit dessen Hiife die beiderseits des

Gelenkpunktes 54 des Stabes 3 angreifenden Kräfte bei

den jeweils gewählten Entfernungen X2 und xi ausgegli-

chen werden können. Normalerweise ist das Gewicht des Mikrofons 31 merklich geringer als dasjenige der aus dem Schallkörper 6 und dem Sendemikrofon 21 gebildeten Einheit.

In der Nähe der Verlängerung des Armes 20 ist ein s Elektromotor 10 angeordnet, der einen Kurbelarm 11 antreibt and ihm eine Drehbewegung um eine fiktive Achfi- verleiht, die durch den Gelenkpunkt 54 des Stabes 3 verläuft. Ein Ende des Kurbelarmes 11 ist mit der Drehachse des Motors 10 verbunden. Das andere Ende des Kurbelarmes 11 ragt in die Öffnung eines kleinen Hohlzylinders 12, der einen Vorsprung auf einer der Außenseiten des Schallkörpers 6 bildet. Der Motor 10 ist fest angeordnet und am Ende einer vertikalen Stange 13 befestigt. Diese Stange 13 ist in einem Teleskopfuß 14 verschiebbar angeordnet, der wie der Teleskopfuß 1 fest auf den Boden des Nachhallraumes so aufgesetzt ist, daß der Schallkörper 6 der Eichschallquelle beispielsweise in der Nähe einer Schallquelle angeordnet ist, deren Schalleistung zu ermitteln ist.

Die Eichschallquelle ist über elektrische Leitungen 15 mit den Eingängen einer Speiseschaltung 16 verbunden, welche die Betriebsspannungen liefert Das Sendemikrofon 21 und das Empfangsmikrofon 31 sind über zwei Leiterpaare 22 und 32 mit den Eingängen einer Anpassungsstufe 23 und mit einer Differenzmeßstufe 17 verbunden. Der Ausgang der Anpassungsstufe 23 ist mit dem Eingang der Differenzmeßstufe 17 verbunden. Durch die Kardangelenkstelle 5 kann die starre Einheit, die ^'jrch den Schallkörper 6 und das Empfangsmikrofon 31 gebildet ist, sich nicht um sich selbst drehen, wenn der Motor 10 den Kurbelarm 11 in eine Rotationsbewegung versetzt. Folglich hängen die Leiterdrähte 15, 22 und 32 immer frei und können sich nicht um die auf dem Stab 3 angeordneten Vorrichtungsteile wickeln.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Laufpegel-Differenzmeßstufe 17 analog der im deutschen Patent 23 58 034 beschriebenen ausgebildet 4(1

Die Eichschallquelle, deren Leistungsänderung in einem schalltoten Raum geeicht worden ist, erzeugt auf das Sendemikroion i\ einen scnalldrucKpegel, der höher ist als der Druckpegel, der dem Leistungspegel der Eichschallquelle entspricht Folglich muß eine *5 geeignete Anpassungsstufe 23 in die Sendekette der Lautpegel-Differenzmeßstufe 17 gelegt werden, beispielsweise vor den Eingang dieser Lautpegel-Differenzmeßstufe 17, wie in F i g. 1 dargestellt ist Das vom Sendemikrofon 21 gelieferte Druckpegelsignal wird also auf den Wert eines Druckpegels reduziert, der den Leistungspegel der Eichschallquelle darstellt.

Das Messen der Schaüeistung einer beliebigen Schallquelle wird in zwei Verfahrensschritten durchgeführt

Im ersten Verfahrensschritt wird die Eichschallquelle von der Speiseschaltung getrennt Der Schallkörper 6 ist in einem Nachhallraum so angeordnet, daß er einen Kreis in unmittelbarer Nähe der beliebigen Schallquelle beschreibt, wobei auch das Empfangsmikrofon 31 einen anderen Kreis beschreibt, dessen Durchmesser im Nachhallfeld des Nachhallraumes so groß wie möglich sein solL Das Mikrofon 31 erzeugt in der Empfangskette der Lautpegel-Differenzmeßstufe 17, die als Sonometer wirkt, ein Signal, dessen Amplitude proportional dem SchaHdruckpege! im Nachhaüfeld ist Die als Sonometer wirkende Lautpegel-Differenzmeßstufe 17 zeigt die Änderungen dieses Schalldruckpegels an.

in einer zweiten Verfahrensstufe wird die beliebige Schallquelle von der Speiseschaltung 16 abgetrennt und dagegen die Eichschallquelle wieder an die Speiseschaltung 16 angeschlossen. Die Leistung dieser Eichschallquelle wird erhöht bis zu einem Wert, der einer Schalldruckänderung entspricht, die gleich derjenigen ist, die durch die Lautpegel-Differenzmeßstufe 17 in der ersten Verfahrensstufe angezeigt ist Eine einfache Messung des Schalldruckpegels, der vom Mikrofon ,'21 erfaßt und in die Sendekette der Lautpegel-Differenzmeßstufe 17 gegeben wird, ergibt direkt die gesuchte Leistung der beweglichen Schallquelle. Dieser Wert wird beispielsweise durch Leistungsschalter angezeigt, die in Dezibel geeicht und in die Sendekette eingefügt sind.

Gemäß einer ersten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird das Messen des Absorptionsfaktors eines Materials in zwei Verfahrensschritten Hiirrhueführi. In beiden VerfshrensEchritisri ist die Eichschallqueüe mit der Speiseschaltung 16 verbunden. Im ersten Verfahrensschritt dient der Mittelwert der Schalldruckpegelunterschiede, die von den beiden Mikrofonen 21 und 31 festgestellt werden, zum Berechnen des mittleren Absorptionsfaktors im Nachhallraum ohne das Material. Im zweiten Verfahrensschritt wird das Material in den Nachhallraum eingebracht und der mittlere Absorptionsfaktor des Nachhallraumes mit diesem Material gemessen. Aus den Mittelwerten der Schalldruckpegeldifferenzen, die von der Lautpegel-Differenzmeßstufe 17 während der beiden Verfahrensschritte angezeigt werden, wird der Absorptionsfaktor α des untersuchten Materials abgeleitet.

Bei einer zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung wird das Messen des Absorptionsfaktors eines Materials mit Hilfe einer Lautpegel-Differenzmeßstufe und einer Eichschallquelle bewirkt, die von den beschriebenen Einrichtungen dieser Art etwas verschieden sind.

Fig.2 zeigt eine Lautpegel-Differenzmeßstufe, die zum Messen der Phasenverschiebung von zwei Schallsignalen geeignet ist, die vom Sendemikrofon 21 und vom hmpfangsmikrolon 31 geliefert werden, und diese Lautpegel-Differenzmeßstufe weist folgende, an sich bekannte Elemente auf:

einen Sendekanal II für die vom Sendemikrofon 21 gelieferten Signale, das über die Leitungen 22 mit dem Eingang des Sendekanals verbunden ist, der einen Vorverstärker 24 und zwei Leistungsschalter 25 und 25 aufweist von denen der eine in Zehnerwerten und der andere in Einerwerten von Dezibel geeicht ist;
eilen Empfangskanal III, auf den die Signale des Ernpiangsn-iikrofons 31 gegeben werden, das Ober die Leitungsdrähte 32 mit dem Eingang dieses Empfangskanals verbunden ist, der einen Vorverstärker 34 aufweist; in beiden Kanälen einen automatisch gesteuerten Leistungsverstärker 27 oder 37 sowie Tiefpaßfilter 28 und 38, die in jeden Kanal wahlweise mittels Umschaltern einschaltbar sind

Zusätzlich zu diesen bekannten Schaltungselementen weisen die Kanäle hinter den Tiefpaßfiltern 28 und 38 Demodulationsstufen 29 und 39 auf, deren Ausgänge mit den Eingängen eines Phasenmeßgeräts 40 verbunden sind.

Bei dieser zweiten Ausführungsform wird die Schaüeistung der Ekhschaüquelie beispielsweise mit einer Frequenz von 1 bis 2 Hz und mit einer Modulationstiefe von 40 bis 50% moduliert Dement-

sprechend sind auch die Schallsignale, deren Amplituden proportional den von dem Sendemikrofon 21 und dem Empfangsmikroron 31 aufgenommenen Schalldrücken sind, moduliert.

Die Hüllkurve der Modulation der vom Empfangsmikrofon 31 gelieferten Schallsignale ist in bezug auf die Hüllkurve der Modulation der vom Sendemikrofon 21 erzeugten Schalisignale phasenverschoben. Die Demodulationsstufen 29 und 39 für diese Schallsignale erlauben mit Hilfe des Phasenmeßgeräts 40 die Anzeige der Phasenverschiebung zwischen den demodulierten Schallsignalen, die aus dem Sendekanal und dem Empfangskanal kommen. Die Phasenverschiebung ist proportional dem Absorptionsfaktor des Nachhallraumes.

Wenn man analog wie beim ersten Ausführungsbeispiel vorgeht also zunächst ohne und dann mit dem Material im Nachhallraum arbeitet, erlauben zwei Mittelwerte der Phasenverschiebungen der modulierten Signale das Errechnen des gesuchten Absorptionsfaktors des Materials.

Für die verschiedenen vorstehend beschriebenen Meßarten weist die Einrichtung beispielsweise einen Stab 3 auf, dessen Arm 20 eine feste Länge Af₂ von 0,6 m und dessen teleskopartig verstellbarer Arm 30 eine Länge X3 aufweist, die zwischen 1,2 m und 2,4 m schwenkt. Die Länge der Kurbel ist zwischen 0,3 und 0,6 m verstellbar. Bei diesen Werten beschreiben der Schallkörper 6 und das Empfangsmikrofon 31 gleichzeitig Kreisbahnen, deren Durchmesser zwischen 0,3 und 0,6 m und zwischen 0,6 und 2,4 m liegen.

Der Wert von X3 wird in Abhängigkeit von den s Abmessungen des Nachhallraumes gewählt. Im allgemeinen ist das Empfangsmikrofon 31 immer vor den Wänden dieses Raumes in einem Abstand angeordnet, der mindestens gleich einem Viertel der Wellenlänge der tiefsten Schallfrequenz ist, die von den Schallquellen geliefert wird.

Genaue Messungen der Mittelwerte der Schalleistungen und gesuchten Faktoren werden vorzugsweise bei einer vollständigen Umdrehung der Kurbel 11 erreicht. Beispielsweise sind für einen parallelepipedischen Nachhallraum die ermittelten Werte um so genauer, wenn man die Messungen durchführt, wenn der Stab 3 so angeordnet ist, daß die gemeinsame Achse der entgegengesetzten Rotationskegel, die ihre gemeinsame Spitze im Gelenkpunkt 54 haben, und deren Mantelfläche durch die Arme 20 und 30 beschrieben wird, mit einer der großen Diagonalen dieses parallelepipedischen Nachhallraumes zusammenfällt.

Die Meßeinrichtung, wie sie in F i g. 1 dargestellt ist, läßt sich vorteilhafterweise transportabel und leicht abbaubar ausbilden und mit geringen Kosten herstellen. Die Einrichtung eignet sich insbesondere zum Messen der Leistungen von Schallquellen und Absorptionsfaktoren von Materialien in Wohnräumen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

27 Π Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Messen der Schallstärke einer Schallquelle und des Schalldämpfungsfaktors eines Materials, mit einer Schallquelle mit Schallkörper, einem Gerät zum Messen des Schallabsorptionsund Schallisolationskoeffizienten, das einen Sende- und einen Empfangskanal aufweist, mit einem ersten, mit dem Eingang des Empfangskanals verbundenen Mikrofon und mit einem zweiten, mit dem Eingang des Sendekanals verbundenen, auf dem Schallkörper der Schallquelle befestigten und einen Teil der gegebenenfalls von dem Schallkörper während der Dauer der Messungen direkt ausgesandten Schallstärke erfassenden Mikrofon, dadurch gekennzeichnet, daß für den Empfang eines direkten konstanten Schallfeldes vom Schallkörper durch das auf einem der Lautsprecher (7) des Schallköi-pers befestigte erste Mikrofon (31) und für den Empfang der gesamten, direkt vom Schallkörper (6) ausgehenden Scnaiistärke durch das zweite Mikrofon (21) ein Stab (3) vorhanden ist, dessen eines Ende mit dem Schallkörper (6) und dessen anderes Ende mit dem ersten Mikrofon (31) fest verbunden ist, und daß eine mechanische Vorrichtung zur Bewegungserteilung mit einer Kardangelenkstelle (5), deren Gelenkpunkt mit einem festen Punkt (54) des Stabes (3) zusammenfällt, vorhanden ist, die dem Stab (3) beliebige Bewegungen um einen festen Punkt (54) erteilen und gleichzeitige Verstellungen des das zweite Mikrofon (21) tragenden Schallkörpers (6) und des ersten Mikrofons (31) bewirken kann, bei welchen die Entfernung (xi+xi) und die Ausrichtung des Sch^llkörpers (6) zum ersten Mikrofon (31) konstant bleiben.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kardangelenkstelle (5) der mechanischen Vorrichtung zur Bewegungserteilung auf einer in einem Teleskopfuß (1) verschiebbaren Stange (2) angeordnet ist

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (3) mit einem teleskopartig verschiebbaren Stab (4) gekoppelt ist, an dessen einem Ende das erste Mikrofon (31) befestigt ist und mit welchem der Abstand des festen Punktes (54) zum ersten Mikrofon (31) einstellbar ist, der größer sein kann als der Abstand des festen Punktes (54) vom Schallkörper (6).

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, >o dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Motor (10) zum Antrieb eines der Enden des Stabes (3) über eine Kurbel (11) aufweist, der auf einer verschiebbaren Stange (13) in einem Teleskopfuß (14) so angeordnet ist, daß die Rotationsachse auf den r, festen Punkt (54) des Stabes (3) ausgerichtet ist, und daß dieser Stab (3) eine Bewegung ausführt, die Mantelflächen von zwei entgegengesetzten Kegeln beschreibt, deren Spitzen im festen Punkt (54) liegen, wobei keine Eigendrehung des Stabes (3) erfolgt.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät zum Messen des Schall-Absorptions- und Schall-Isolations-Koeffizienten zwei Demodulationsstufen (29, 39) für die Schallsignale aufweist, und die beiden Demodulationsstufen mit den Ausgängen des Sendekanals (II) und des Empfangskanals (III) verbunden sind, und daß ein Phasenmeßgerät (40) zwischen die Demodulationsstufen zur Anzeige der Phasenverschiebung zwischen den vom ersten Mikrofon (31) und den vom zweiten Mikrofon (21) gelieferten Signalen geschaltet ist,

6. Verfahren zum Messen des Schallabsorptionsund Schallisolations-Koeffizienten eines Materials durch Feststellung der Unterschiede der Schaltdruckpegel, die von zwei Mikrofonen im Nachhallfeld eines Nachhallraumes erfaßt werden, mit einer Einrichtung nach einem der Ansprüche T bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst mit einer Schallquelle gearbeitet wird, deren Sdhalleistung zu messen ist und die in der Nähe des Schallkörpers angeordnet ist, daß anschließend mit einer Schallquelle bestimmter Schalleistung gearbeitet wird, die in den Schallkörper eingesetzt ist, und daß die Schalleistung der zu messenden Schallquelle direkt an der Skala der Schallquelle mit vorgegebener Schalleistung abgelesen wird, wenn die Scnallpegel mit der Schallquelle bestimmter Leistung die Schallpegel erreichen, die mit der zu messenden Schallquelle auftreten.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Messungen zunächst ohne und anschließend mit einem Material im Nachhallraum durchgeführt werden, und daß der Absorptionsfaktor des Materials direkt aus der Differenz der Schalldruckwertc bestimmt wird, die in dem Nachhallraum beim Fehlen und beim Vorhandensein des Materials ermittelt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenverschiebungen zwischen den Schallsignalen bestimmt werden, die vom zweiten und auf einem eine Schallquelle mit modulierter Leistung umgebenden Schallkörper (6) befestigten Mikrofon (21) und dem im Nachhallfeld des Nachhallraumes angeordneten ersten Mikrofon (31) zunächst bei Abwesenheit und anschließend bei Anwesenheit eines Materials gemessen werden, und daß der Absorptionsfaktor direct aus der Phasenverschiebung der Schallsignale ermittelt wird, die einmal ohne und einmal mit dem Material im Nachhallraum gemessen wird.