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Vorrichtung zur nIessung von Schallenergien oder diese beeinflussender
Größen. In dein Hauptpatent ist eine Vorrichtung zur Messung von Schallenergien
oder diese beeinflussender Größen vorgeschlagen worden, bei der Düsen benutzt werden,
die die Schallschwingung in eine Strömung verwandeln. Als Anzeigevorrichtung werden
vorzugsweise mechanische Druckzeiger benutzt. Es hat sich nun ergeben, daß man die
Empfindlichkeit derartiger Anzeigevorrichtungen nicht für alle Zwecke genügend steigern
kann. Weiter ist z. B. auch eine Fernregistrierung nicht möglich.
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Gemäß der Erfindung werden diese l-Iängel dadurch behoben, daß statt
eines mechanischen Druckmessers ein Bolonteter als Anzeigevorrichtung benutzt wird.
Wird nämlich ein elektrisch geheizter bolometrischer Widerstand in dem Gebiet der
Schallströmung vor der Düse angeordnet, so tritt infolge dieser Strömung eine Verminderung
der Heiztemperatur des Widerstandes ein, die ein Maß für die Schallenergie oder
die diese beeinriussenden Größen bildet. Sowohl mit Bezug auf die Form der benutzten
Widerstände als auch hinsichtlich ihrer Zahl und ihrer Schaltung ergeben sich mannigfaltige
Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes. Durch Verwendung von Widerstanden
aus einem Material mit hohem Temperaturkoeftizienten, z. B. Wolfram in Verbindung
mit geringer Wärmekapazität läßt sich hei @1,'ahl von hohen Heiztemperaturen die
Empfindlichkeit einer solchen Anzeigevorrichtung außerordentlich hoch steigern.
Ein wesentlicher Vorteil der Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht weiter darin,
daß sie keine selektive Empfindlichkeit für einzelne Frequenzen aufweist, da sie
kein Organ mit ausgesprochener Eigenfrequenz besitzt. Weiter ist noch die ausgezeichnete
Reproduzierbarkeit der Vorrichtung praktisch von großer Bedeutung im Gegensatz zu
bekannten Methoden, z. B. solchen, bei denen Verstärkerröhren verwendet werden.
Es genügt z. B., den Heizstrom auf den früheren Wert zu regeln und das Anzeigegerät
auf Null zu stellen, um genau die frühere Empfindlichkeit wieder zu erhalten. Schließlich
ist noch »die Wärmeträgheit der Anzeigevorrichtung z. B. bei Telephonprüfungen von
Wichtigkeit.
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Die Zeichnung zeigt den Gegenstand der Erfindung an Ausführungsbeispielen,
und zwar Abb. t das Schema einer Anordnung gemäß der Erfindung, Abb.2 eine Einrichtung
zum Vergleichen zweier Schallgeber im Längsschnitt, Abb. 3 einen Querschnitt durch
die Einrichtung der Abb. 2 nach der Linie A-B, Abb. d. eine schematische Darstellung
einer Anordnung des Schallgebers zum Gebrauch als Frequenzrelais und Abb. 5 eine
schematische Darstellung eines Variators.
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Bei dem Schema einer Anordnung gemäß der Erfindung (Abb. i ) ist die
gewöhnliche Form einerGleichstromnießbrücke mitden vier Widerständen i bis d, der
Batterie 5 und dem Galvanometer 0 im Brückenzweig verwendet, bei der zur \-erstärkung
der Wirkung zwei nicht benachbarte Widerstände 2 und 3 in gleicher Weise beeinflußt
werden. Sie werden gemeinsam derWirkung der von einem Schallgeber, beispielsweise
-einem Telephon 7, durch eine Düse 8 erzeugten Strömung ausgesetzt. In dem Schallgeber
sind die einzelnen Teile schematisch eingezeichnet, die Membran g und der Magnet
io mit den Polschuhen ii, auf denen die Spulen 12 sitzen.
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Eine Vorrichtung dieser Art ist verwendbar zur Reproduktion einer
bestimmten Schallstärke, z. B. bei der Prüfung des Gehörs. Wird .der Brückenstrom
mit Hilfe eines Regelwiderstandes 13 und eines Stromzeigers 1.4 für alle zu einer
Versuchsreihe gehörige 'Messungen auf den gleichen Wert gebracht und mittels einer
Regelung an einem der Brückenwiderstände, z. 13. bei 15, das Galvanometer 6 bei
der vom Schall unbeeinflußten Brücke auf i u11 eingestellt, so gibt bei Einwirkung
der Schallwellen auf die Widerstände 2, 3 der Ausschlag des Galvanometers ein Maß
für die Schallstärke.
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Um zwei verschiedene Schallgeber, z. B. Telephone, miteinander zu
vergleichen, kann man sie auf nebene.inanderliegende Widerstände wirken lassen.
Beispielsweise könnt in Abb. i ein zweiter Schallgeber auf die Widerstände i und
:1. wirken. Bei völliger Symmetrie der Anordnung heben sich dann die Wirkungen bei
Gleichheit der Schallen.
ergien auf. Das Verhältnis der zum Erzielen
der Nullstellung den Schallgebern zuzuführenden elektrischen Energie bestimmt dann
das Güteverhältnis.
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Sehließlich kann auch der Vergleich zweier Schallgeber in der Weise
ausgeführt werden, <laß inan die leiden Geber nacheinander auf die Brückenanordnung
wirken läßt. Bei der Einrichtung nach Abb. 3 befinden sich in der Mitte einer zylindrischen
Hülse 16 zwei nicht benachbarte Widerstände 2 und 3 einer Brülzkenschaltung, die
von clen Schallgebern beeinflußt werden sollen. Die anderen Widerstände der Schaltung
i und d. sind außerhalb der Hülse 16 angeordnet. In dem Schnitt (Abb. .3) nach der
Linie A-ß der Abb. 2 sind die angeschaltete Batterie 5, das Galvanometer 6, die
regelbaren Widerstände 13 und 15 und der Stromzeiger rd. dargestellt. Oberhalb und
unterlial:i der Widerstandsanordnungen befinden sich in der Hülse 16 zwei
auswechselbare Blättchen 17 und 18 mit feinen öttnungen in der Mitte, die
düsenartig wirken. Oberhalb und unterhalb dieser Blättchen ist die Hülse j(-) zum
Einsetzen von zwei Schallrebern 7 und ;' eingerichtet. Da die Anordilung völlig
scalnietrisch ist, kann man durch Verschieben der Einsätze gegen die Widerstände
die T.iiiperaturveriaiinderung der ZViclerstäade 2, 3 so regeln, daß beim Einsetzen
von zwei Schallgebern jeder von ihnen für sich allein erregt im Galvanometer denselhen
Ausschlag hervorruft. Man kann diese Anordnung z. B. zum Vergleichen von Telephonen
mit einem Normaltelephon benutzen. Gegel#enenfalls ],:an-i man auch beide Schallgeber
in symmetrischer Anordnung der schalleitenden '\'erbindung auf eine geineinsame
Düse arteiten lassen. Die Düse wird dann zweckmäßig unterhalb der zu beeinlluss1iden
\\'iders.tände angeordnet.
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Die Prüfung der Telerhone in dieser Weise läßt sich aber nicht nur
auf das ganze Gerät anwenden, sondern es können auch beliebige Teile der Telephone,
z. B. -Membranen oder Magnete, für sich geprüft werden. Man kann beispielsweise
denselben \ormalinagneten der Reihe nach mit den zu verg leicheuden \Ieinbranen
versehen und bei gleichbleibender Erregung die erhaltenen Schallstärken vergleicheil.
Ehe-iso lassen sich ähnliche Apparate, wie z. B. Hupen, prüfen. Besonders nützlich
ist dieses Verfahren bei der Prüfung der genanntcil Geräte in der Fabrikatio i.
Mittell-ar sind durch die Prüfung der Telephone als Schallgeber auch die den Telephonen
zugehörigen Schallerreger zu prüfen, z. B. eine Reihe von Mikrophonen, in-(lern
man diese nacheinander mit einem -Tormaltelephoil 7' zusammenschaltet.
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Bei allen diesen Anordnungen miiß die Frequenz der Schallenergie oder
der diese beeinflussenden Größen konstant gehalten werden. Die Schallgeber ergeben
bei gleich starker Erregung und verschiedener Frequenz im allgemeinen verschieden
große Schallstärke. Es ist bereits vorgeschlagen worden, diesen Umstand zu benutzen,
um aus der Schallstärke Rückschlüsse auf Schwankungen der Frequenz zu machen. Eine
solche Einrichtung, die als Frequenzmesser und -relais benutzt «-erden kann. läßt
sich ebenfalls vorteilhaft mit einer bolometrischen Anzeigevorrichtung verbinden.
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13r; der Anordnung des Schallgebers zum Gebrauch als Frequenzrelais
nach Abb. ,I kommt ein wei i.erer Vorzug der Vorrichtung #einäß der Erfindung zur
Geltung, nämlich die Trägheit der Einstellung, die nicht nur durch die Trägheit
der beweglichen Teile des Anzeigegerätes, sondern auch durch die Wärmeträgheit der
Wid@erstäilde 1,edingt ist. Der Geber enthält als sehwingcades Glied eine Blattfeder
2d., die an irgendeinem festen Teil der Maschine, z. B. dein Lager 25, angebracht
ist. Die Blattfeder ist auf diejenige Frequenz ra:gestimint, bei dir das Relais
ansprechen @@oll. Sc,bald clicze eintritt, wächst die Amplitüde der Feder bis zum
Anschlage.l an eine \lembran 9, von der Schallwellen durch die Düse 8 z. G. zu Gien
Widerständen 2, 3 der Brückenschaltung nach A66. i geleitet werden. Infolge der
Trägheit der Einstellung bekommt inan beim Ausschlag cl--s Gerätes im Brückenzweig
.einen guten Kontakt, gleichviel, wie unregeliliäßig der Anschlag der Feder an der
lle:nbran erfolgen plag. Für den Anschluß eines Relais gewährt die Brückenanordnung
weiter noch den Vorteil, daß sie verhältnismäßig große Energien aufzunehmen vermag,
@o claß auch in dein Kontakt gebenden Gerät eine nennenswerte 1?nergienleilge zur
Wirkung gebracht werden kann.
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Im Falle der 'rüfung von Telephonen, Mikrophonen und sonstigen Apparaten,
bei denen eine stärkere @requenza:.liängigkeit der Wirkung @-orhanden ist, ist es
zweckmäßig, den \-ergloich nicht bei einer konstanten erregenilen I,requenz #,-orzunehmen,
sondern den erregenden Wechselstrom in seiner Frequenz innerhalb eines bestimmten
Gebiets periodisch :chwankeu zu lassefi. infolge der Wärmeträgheit des Bobmeters
koinrnt auch bei Anwen-(ittng einer sch-wankenden Frequenz und hiereiurch li,#rvorgerufener
schwankender Schallintensität ein konstanter Ausschlag des Galvanometers zustande,
da das Bolometer über den ganzen Frequenzhereich hinwegintegriert. Eine derartig
eingerichtete Prüfeinrichtung z. B. zur Untersuchung von Telephonen trägt unmittelbar
der Güte der Lautwiedergabe der Telephone Rechnung, da dasjenige Telephon
bei
der Prüfung am besten abschneidet, das die flachste Resonanzkurve besitzt, eine
ausreichende mittlere Energie vorausgesetzt. Ein Telephon von außerordentlich hoher
selektiver Empfindlichkeit schneidet dagegen schlecht ab, da die Fläche seiner sehr
schmalen Resonanzkurve zu klein ist. Eine solche Einrichtung ist für die Praxis
auch deswegen von Bedeutung, da hei technischen Apparaten ein und desselcen Modells
Unterschiede in der Lage der Eigenschwingungen unvermeidbar sind, so daß ein Gütevergleich
solcher Apparate mit einer einzigen erregenden Frequenz unmöglich ist, da diese
Frequenz zufällig mit dem Eigenton des einen Apparates zusammenfallen könnte, während
der zu vergleichende Apparat in diesem Punkt unter Umständen eine @-Iinimalempiindlichheit
besitzen könnte, so daß die Telephone bei der Messung ganz verschiedene Werte ergeben
würde, ohne daß ihre Güte verschieden zu sein brauchte. Die Anwendung eines schwankenden
Wech.selstronis setzt natürlich eine l,\ießapparatur voraus, die wie das Düsenboloweter
keine selektive Frequenzenipfindlichkeit besitzt. Zweckmäßig wird ein regelmäßiges
Schwanken der Frequenz innerhalb der gewünschten Grenze hervorgerufen z. B. dadurch,
daß ein Variator, vorzugsweise eine variable Selbstinduktion finit den entsprechenden
Grenzwerten stetig und periodisch, z. B. durch Maschinenantrieb seinen Wert ändert.
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Ein solcher Variator (Abb.5) besteht aus zwei gleichen U-förmigen
Eisenkernen i9 und 2o mit kurzen Polen, auf denen sich die unter sich gleichen vier
Teile 21 der Selbstinduktionsspule .-:efiilden. Der Kern i9 ist fest angeordnet,
der Kern 2o ist auf einer Achse befestigt, durch deren Drehung seine Lage gegen
den festen Kern periodisch derart geändert wird, daß die Selbstinduktion. der hintereinander
geschalteten Spulen 2r des festen und des beweglichen Kernes in bestimmten Grenzen
schwankt. Man kann diese Grenzen verlieren, indem man den beweglichen Kern in Richtung
der Drehachse verschiebt, d. h. in der Abbildung seine Höhenlage ändert. Durch die
Höhenverstellung des Variators kann man den Frequenzbereich eines den Variator enthaltenden.
Schwingungskreises verschieden groß machen, wodurch der Frequenzbereich des Schallgebers
in bekannter Weise zu rcgelli ist. Als Antriebsvorrichtung für den beweglichen Teil
wird ein Motor 23 benutzt. Infolge seiner erheblichen Trägheit gibt das Anzeigegerät
gemäß der Erfindung, wenn die Fre quenz innerhalb fester Grenzen regelmäßig schwankt,
einen konstanten Ausschlag, der die mittlere Schallstärke in dem Frequenzbereich
anzeigt.