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Akustische Vergleichsvorrichtung. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung
zum schnellen Messen der Lautstärke von Tönen und Geräuschen beliebiger Art, insbesondere
des Luftschalles, wie er beispielsweise durch laufende Maschinen erzeugt wird. Sie
beruht auf der Erkenntnis, daß alle objektiven Meßverfahren, die die physikalische
Schallstärke, d. h. die Größe der Luftdurchschwankungen.oder der Luftbewegungen,
messen, für die Praxis unbrauchbar
sind, weil das Ergebnis nicht
eindeutig mit dem im Zusammenhang steht, was mit dem menschlichen Ohr subjektiv
als Lautstärke empfunden wird; es ist infolgedessen praktisch allein von Bedeutung
die Messung der physiologischen Schallstärke, und zwar so, wie sie unmittelbar mit
dem Ohr aufgenommen wird.
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Es ist nun bekannt, Telephone und Mikrophone auf ihre Güte zu prüfen,
indem man die durch sie erzeugte Lautstärke mit derjenigen eines in die Prüfeinrichtung
eingeschalteten Normalapparates vergleicht. Hierbei werden mittels eines veränderlichen
Widerstandes die Lautstärken gleichgemacht und der Unterschied der Güte aus der
Veränderung des Widerstandes festgestellt. Als Regulierwiderstand ist unter anderem
ein nach einer geometrischen Reihe abgestufter Transformator vorgeschlagen worden.
Bei derartigen Vorrichtungen muß man die beiden Telephone oder Mikrophone in die
Meßanordnung einfügen, so daß sie sich für die Messung der Schallstärke beliebiger
von der Meßanordnung unabhängiger Schallquellen nicht verwenden lassen.
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Im Gegensatz hierzu bezweckt die vorliegende Erfindung, die Lautstärke
beliebiger, unabhängig von der Meßanordnung an sich schon vorhandener Schallquellen,
z. B. die von Maschinen erzeugten Geräusche, zu messen. Sie beruht auf der Erkenntnis,
daß sich auch Schallquellen von ganz verschiedener Tonhöhe und Klangfarbe bezüglich
ihrer physiologischen Lautstärken mittels des menschlichen Ohres miteinander vergleichen
lassen, so daß mit ein und demselben geeichten Vergleichston ganz beliebige, außerhalb
der Meßanordnung befindliche Schallquellen ihrer Lautstärke nach gemessen werden
können. Es kommt auch auf die Tonhöhe und Klangfarbe des Vergleichstones nicht an;
dieser muß nur in seiner Lautstärke derart meßbar veränderlich sein, daß er auf
gleiche Lautstärke mit der zu prüfenden Schallquelle gebracht werden kann.
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Erfindungsgemäß wird die Regelvorrichtung des den Vergleichston erzeugenden
Schallerregers als ein in absoluten physiologischen Schallstärken geeichtes Meßgerät
ausgebildet, dessen Töne neben denjenigen der zu untersuchenden. Schallquelle dem
menschlichen Ohre zugeführt werden. Durch Einstellen auf gleiche Lautstärke erhält
man dann auch die absolute physiologische Schallstärke der zu untersuchenden Schallquelle.
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Als -absolute physiologische Einheit wird zweckmäßig die sogenannte
Schwellwertseinheit gewählt, : d. h: diej enige Lautstärke, die ein normaler Mensch
in einem völlig ruhigen Raume gerade eben noch- wahrnehmen kann. Bei elektrischen
Schallerzeugern wird dann die Lautstärke x am einfachsten dadurch festgesetät, daß
der elektrische Strom x-mal so stark wie beim Schwellwert gemacht wird. Doch kann
man auch statt einer solchen mit der Stromstärke proportionalen Einteilung eine
andere, z. B. eine logarithmische Beziehung zwischen elektrischer Stromstärke und
.physiologischer Schallstärke festsetzen.
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Es hat sich weiter experimentell die Tatsache ergeben, daß ein genauer
Vergleich der Lautstärken zweier -Schallquellen auch möglich ist, wenn die Töne
der einen Schallquelle dem einen Ohr, die der anderen dem anderen Ohr zugeführt
werden. Dadurch ergibt sich ein besonders einfaches Verfahren, indem der meßbar
veränderliche geeichte Vergleichston durch einen Kopfhörer auf das eine Ohr wirkt,
während der zu messende Schall frei auf das andere Ohr treffen kann. Die Verwendung
eines unmittelbar am Ohr liegenden Telephons ergibt dabei den weiteren Vorteil,
daß infolge der großen Empfindlichkeit eines solchen unmittelbar am Ohr anliegenden
Telephons eine elektrische Stromquelle von sehr geringer Intensität schon genügt,
auch wenn sehr@große Schallstärken gemessen werden sollen. Die ganze Einrichtung
zum Erzeugen und Regeln des geeichten Vergleichsstromes läßt sich dann in einem
kleinen, leicht tragbaren Kasten unterbringen.
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Wie experimentell festgestellt wurde, unterscheiden sich die praktisch
zu messenden Lautstärken im Verhältnis von etwa i : io ooo. In solchen Grenzen muß
daher auch die Lautstärke oder bei elektrischen Geräten die Stromstärke des geeichten
Tonsenders geändert werden. Andererseits sind Lautstärkenunterschiede von 25 Prozent
kaum wahrnehmbar und daher praktisch ohne Be-. deutung. Aus dem letzteren Grunde
genügt es, die Abstufung in der Lautstärke des Vergleichstones auch nur in Stufen
vorzunehmen, die sich voneinander um höchstens 25 Prozent unterscheiden. Man verwendet
hier mit besonderem Vorteil als Eichkurve eine geometrische Reihe, bei Verwendung
elektrischer Vorrichtungen z. B. Widerstände, die in geometrischer Teilung grob
abgestuft sind. Infolge der bekannten Eigenschaft solcher Reihen, schon nach wenigen
Gliedern auf hohe Beträge anzuwachsen, kann man dann mit verhältnismäßig wenigen
Stufen den ganzen erforderlichen großen Bereich überstreichen und erhält doch im
ganzen Bereich überall die gleiche Genauigkeit; weil sich jede Einstellung von den
benachbarten immer prozentual um gleich viel unterscheidet_ In der Zeichnung ist
ein Ausführungsbeispiel dargestellt. a ist eine Batterie, die
einen
Strom durch die Primärwicklung eines Summerunterbrechers b treibt und diesen dadurch
zur Wirkung bringt. Der so erzeugte Wechselstrom wird einer Sekundärwicklung c eines
Summers entnommen und über einen Widerstand d dem eigentlichen Regulierwiderstand
mit der geeichten geometrischen Teilung durch Klemmen g, IL zugeführt. Von
diesem Widerstande wird durch eine Kurbel f eine genau bestimmte Spannung abgegriffen
und über eine Klemme i einem Telephon k
zugeführt.
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Die hier gezeichnete Spannungsteilerschaltung hat den Vorteil, daß,
wenn nur der Widerstand des Spannungsteilers zwischen den Klemmen g, h klein gegenüber
dem Telephonwiderstande ist, der das Telephon durchfließende Strom und somit auch
dessen Lautstärke unmittelbar proportional dein zwischen der Kurbel f und dein Anfang
/a des Spannungsteilers eingeschalteten Widerstande sind. Wenn daher durch eine
absolute Eichung die Lautstärke nur für eine einzige beliebige Kurbelstellung festgelegt
worden ist, so ist sie es auch ohne weiteres über den ganzen Reglungsbereich des
Spannungsteilers, wenn nur dessen Widerstände bekannt sind.
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Der Widerstand d hat den Zweck, die Lautstärke bei einer festen Stellung
der Kurbel f auf einen bestimmten vorgeschriebenen Wert abgleichen zu können. Die
Teilung des Spannungsteilers mit der Kurbel f kann dann unmittelbar bei der Herstellung
in Lautstärkewerten beschriftet werden. Ergibt sich bei der Eichung die Lautstärke
zu groß oder zu klein, so braucht nur der Widerstand d entsprechend vergrößert oder
verkleinert zu werden, bis die Lautstärke den angeschriebenen Wert annimmt. Es kann
auch durch eine bestimmte Änderung des Widerstandes d der ganze Meßbereich etwa
im Verhältnis t : i o verändert werden, wenn man vom Messen großer Lautstärken zum
Messen kleiner Lautstärken übergehen will, oder es können nachträgliche Änderungen
der Stromquelle, d. h. der Batterie a oder des Suinmers b, durch entsprechende Änderungen
dieses Widerstandes berichtigt werden, indem man z. B. bei zu kleiner Summerspannung
den Widerstand so lange verkleinert, bis die Spannung an den Klemmen g, h des Spannungsteilers
wieder den richtigen für die Eichung vorgeschriebenen Wert annimmt. Ganz allgemein
ist der offensichtliche Zweck des Widerstandes d der, durch eine besondere Regelung,
unabhängig von der des Spannungsteilers, die Möglichkeit zu haben, eine Berichtigung
oder Änderung der Eichung vornehmen zu können.