DE4423495C1

DE4423495C1 - Halterung für mehrere Beschleunigungsaufnehmer zur Körperschall-Intensitätsmessung

Info

Publication number: DE4423495C1
Application number: DE19944423495
Authority: DE
Inventors: Waldemar Dr Maysenhoelder
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1994-07-05
Filing date: 1994-07-05
Publication date: 1995-12-14
Anticipated expiration: 2014-07-06

Description

Technisches Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft eine Halterung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 wie sie beispielsweise für piezoelektrische Tonabnehmer für akustische Gitarren aus der DD 2 72 559 A1 bekannt ist. Diese Erfindung soll bei Körperschallintensitätsmessungen eingesetzt werden, z. B. im Bauwesen. Solche Messungen bieten vielfältige Untersuchungsmöglichkeiten sowohl bei bauakustischen Fragestellungen (Maysenhölder, W. Körperschallausbreitung in Gebäuden - Untersuchungsmög lichkeiten mit einem Intensitätsmeßverfahren. Bauphysik 10 (1988), H. 4, S. 117-120), als auch in der technischen Akustik, (Proc. 3rd. Int. Congress on Intensity Techniques; Structural intensity and vibrational energy flow. Centre Technique des Industries M´caniques, Senlis (Frankreich) 1990, Maysenhölder, W. and Schneider, W.: Sound bridge localization in buildings by structure-borne sound intensity measurements, Acustica 68 (1989), p. 258-262).

Als Beispiel sei die Lokalisierung von Körperschallbrücken in Gebäuden genannt, die mit Hilfe dieser Meßtechnik schnell und zuverlässig gefunden werden können.

Stand der Technik

Bislang werden Beschleunigungsaufnehmer in der Regel mit Klebewachs auf der Meßfläche angebracht. Dies ist unter Umständen eine heikle und zeitraubende Ange legenheit, insbesondere wenn das Wachs mit Feuerzeug oder Lötpistole heiß gemacht und der Aufnehmer bis zur Abkühlung des Wachses festgehalten werden muß. Es besteht das Risiko, daß ein Aufnehmer schlecht haftet oder gar herunterfällt und da durch unbrauchbar wird. Außerdem muß die Meßfläche u. U. vom Wachs wieder ge säubert (oder gar neu tapeziert) werden. Ein weiterer Nachteil besteht in der man gelnden Genauigkeit der relativen Positionierung der (zwei oder vier) Beschleuni gungsaufnehmer (inter-noise 1992 Juli 20-22, Toronto/Canada, G. Rasmussen, Structural intensity . . .). Ohne mechanische Hilfsmittel ist eine millimetergenaue An bringung, wie sie für die Körperschallintensitätsmessung erforderlich ist, äußerst mühsam.

Die Vorrichtung nach der DD 2 72 559 A1 ist für derartige Anwendungen nicht geeig net.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine einfache Halterung zu schaffen, die universell einsetzbar ist und leicht handzuhaben.

Die erfindungsgemäße Lösung ist in dem Anspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Aus gestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Aus der DE 35 04 706 C2 sind Kristallmikrofone mit federartigen Elementen zwar bekannt, ebenso aus Radio Mentor, Band 16, 1950, S. 236-238, solche für die Anwendung in der Medizintechnik. Dort kann jedoch das Problem der Befestigung keine Rolle spielen, da jeweils nur ein Mikrofon verwendet wird.

Mit der im folgenden beschriebenen erfindungsgemäßen Halterung werden folgende Ziele erreicht:

- Schnelligkeit: Die Aufnehmer werden nicht auf die Meßfläche geklebt, sondern nur mit Hilfe der Halterung manuell auf die Meßfläche gedrückt oder auch nur aufgesetzt.
- Genauigkeit: Die Abstände der Aufnehmer untereinander sind durch die Halte rung genau fixiert. Der Mittelpunkt der Aufnehmeranordnung kann mit Hilfe ei ner Stahlspitze mit dem Meßpunkt auf der Meßfläche in Übereinstimmung ge bracht werden. Die Orientierung der Halterung bezüglich vertikaler oder hori zontaler Vorzugsrichtungen kann mit Markierungen an der Halterung oder auch mit integrierter Wasserwaage oder integriertem Lot vorgenommen werden.
- Sicherheit: Die Beschleunigungsaufnehmer sind in der Halterung fixiert und können nicht herausfallen.
- Keine Verschmutzung der Meßfläche.

Grundzüge des Lösungsweges

Die Erfindung wird anhand der Fig. 1-4 im folgenden erläutert.

Die Aufnehmer 1 werden über Federelemente 5 mittels Befestigungselemente 4 an einer kreuzförmigen Platte 3 befestigt. Diese Halterung wird dann auf die Meßfläche 2 aufgesetzt und mittels der Stahlspitze 14 gegebenenfalls auf einen Meßpunkt ju stiert. Durch die Festlegung von Löchern bzw. Schlitzen 6 in der Platte 3 sind die Abstände der Aufnehmer untereinander fixiert. Durch die elastische Befestigung jedes Aufnehmers ist dessen Schwingung weitgehend von den Schwingungen der übrigen Aufnehmer entkoppelt. Gleichzeitig wird dadurch das unerwünschte Mitschwingen der Halterung weitgehend vermieden. Die Steife der Federelemente ist auf die Auf nehmermasse abzustimmen, so daß die Masse-Feder-Resonanz deutlich unterhalb des bei der Messung interessierenden Frequenzbereiches liegt. Die Masse der Feder elemente soll möglichst gering sein, um die effektive Aufnehmermasse möglichst wenig zu erhöhen.

Für die Ausführung eines Federelementes werden zwei verschiedene Möglichkeiten vorgeschlagen:

- Spiralfelder 5 mit einem Metallplättchen an jedem Ende zur Befestigung
- Zylinder aus weichem Material (Schaumstoff, Gummi o. ä.).

Die Federelemente 5 werden entweder an einer bestimmte Stelle fest mit der Platte 3 verbunden (geschraubt oder geklebt) oder werden mittels einer Schraubverbindung 4, die längs eines Führungsschlitzes 6 mit Millimeterskala 7 verschiebbar ist, am ge wünschten Ort fixiert. Im zweiten Fall können also die Aufnehmerabstände in einem gewissen Bereich variiert werden.

Die Federelemente 5 können mit zylinderischen Hülsen 8 (Fig. 1) umgeben werden, die am oberen Ende der Federelemente oder an der Platte direkt befestigt sind. Es darf kein Kontakt zwischen Hülse 8 und Aufnehmer 1 entstehen. Beim Andrücken der Halterung werden die Abstände zwischen den unteren Hülsenrändern und den Unter seiten der Aufnehmer geringer. Achtet man auf gleiche Abstände, erhält man die gleiche Andruckkraft für alle Aufnehmer. Durch ringförmige Markierungen 9 auf den Aufnehmern 1 und evtl. auch auf den Federelementen 5 ergibt sich die Möglichkeit, die Andruckkräfte quantitativ zu erfassen und dadurch eine gleiche Andruckkraft auf allen Aufnehmern 1 zu gewährleisten.

Die Aufnehmer 1 werden mit Klebewachs oder mit einem geeigneten anderen Kleber 10 an den Federelementen 5 befestigt. Jede elektrische Zuleitung 11 wird an minde stens einer Stelle an der Halterung fixiert, z. B. durch Eindrücken in eine Kerbe 15, so daß äußere Kräfte, die über die Kabel 11 auf den Aufnehmer 1 wirken könnten, abge fangen werden. Die Kabelfixierung verhindert außerdem ein Hinunterfallen der Auf nehmer, falls sich die Klebeverbindung zum Federelement einmal lösen sollte. Die ge bündelten Kabel 11 aller vier Aufnehmer können mittels abnehmbarer Klemme 12 am Führungsrohr 13 (s. u.) befestigt werden.

Im Zentrum der Platte 3 befindet sich ein Führungsrohr 13 für eine Stahlnadel 14, mit der die Halterung auf den Meßpunkt zentriert werden kann. Eine Verdickung 24 der Nadel 14 über der Spitze verhindert ein Herausfallen aus dem Führungsrohr 13; eine Rückstellfeder 17 sorgt dafür, daß die Spitze nach dem Loslassen der Nadel den Meßpunkt nicht mehr berührt. Der vergrößerte Nadelkopf 18 hält die Rückstellfeder 17 fest.

Auf horizontalen Flächen braucht die Halterung nicht manuell angedrückt werden. Um trotzdem eine bestimmte Andruckkraft zu erhalten, können ringförmige Metallgewich te 19 auf die Halterung gelegt werden.

Zur genauen Orientierung der Halterung sind an den Enden der kreuzförmigen Platte 3 und evtl. auch an den unteren Rändern der Hülsen 8 Nasen 20 vorgesehen, die an ei ner auf die Meßfläche 2 gezeichneten Linie ausgerichtet werden können. Zur Orien tierung an senkrechten Meßflächen kann eine kleine Wasserwaage 21 oder ein Lot 22 in einem der Führungsschlitze 6 angeschraubt werden (siehe Fig. 3 und 4). Bei Verwendung des Lotes 22 kann dann eine entsprechende Markierung 23, z. B. am Führungsrohr 13 der Metallnadel 14 für eine genaue gleichmäßige Dosierung der An druckkraft herangezogen werden.

Ausführungsbeispiel

- 4 Beschleunigungsaufnehmer von Brüel & Kjaer, Typ 4366: Masse 28 g, Höhe 19,1 mm, Durchmesser oben 15,5 mm;
- Federelemente aus Gummizylindern, Durchmesser ca. 16 mm, Höhe etwa 10 mm;
Länge und Breite der Halterung ca. 150 mm, so daß Aufnehmerabstände von ungefährt 40 mm bis 100 mm eingestellt werden können. Höhe der Halterung inklusive Stahlnadel ca. 100 mm;
- Kreuzförmige Platte aus 2 mm starkem Stahlblech, Stahlnadeldurchmesser 2 mm.

Claims

1. Halterung für mehrere Beschleunigungsaufnehmer (1) zur Körperschallintensi tätsmessung auf einer Meßfläche (2), wobei eine Platte (3) zur Aufnahme der Beschleunigungsaufnehmer (1) vorgesehen ist und diese derart an der Platte (3) befestigt sind, daß jeder Beschleunigungsaufnehmer (1) weitgehend von den Schwingungen der anderen Beschleunigungsaufnehmer (1) entkoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß Befestigungselemente (4) vorgesehen sind, die die Beschleunigungsauf nehmer (1) sowie federnde Elemente (5) zur Abstützung der Platte (3) auf den Befestigungselementen (4) aufnehmen.

2. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente (4) längenvariabel ausgebildet sind, z. B. als Schraube oder als einrastbare Steckelemente.

3. Halterung nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente (4) und Federelemente (5) derart dimensioniert und ausgebildet sind, daß die Masse-Federresonanz der Befestigungselemente (4) und Federelemente (5) unterhalb der interessierenden Meßfrequenz liegt.

4. Halterung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (5) aus Spiralfedern oder Zylindern aus elastischem Material, z. B. Gummi, bestehen.

5. Halterung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (3) derart ausgebildet ist, daß die Befestigungselemente (4) in ihrer Lage zueinander justierbar sind, z. B. mit rechtwinklig zueinander ange ordneten Schlitzen oder Löchern für die Befestigungselemente (4).

6. Halterung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verwendung der Halterung in senkrechter Lage eine Wasserwaage (21) oder ein Lot (22) vorgesehen sind.

7. Halterung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr, vorzugsweise vier Beschleunigungsaufnehmer (1) vorge sehen sind.