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Verfahren zur Untersuchung von Holzspänen oder sonstigen Bestandteilen
für den Bau von Resonanzgebilden Beim Bau von Musikinstrumenten, z. B. von Klavieren,
Geigen, Blasinstrumenten, Grammophonen, Lautsprechern, sowie beim Bau von Uhren
mit Westminstergongwerken u. dgl. sind Resonanzböden herzustellen, die aus einzelnen
Holzspänen verleimt oder aus anderen Stoffen zusammengefügt werden, deren kleinste
Teilchen leicht in Schwingung geraten. Die Prüfung der Bestandteile, z. B. der einzelnen
Holzspäne, ierfolgte bisher fast ausschließlich durch Abklopfen mit den Fingern.
Diese Methode hat den Nachteil, daß die Schwingungserregung zu gering ist, um eine
einwandfreie Beurteilung auf Brauchbarkeit der Holzspäne aus dem entstehenden Ton
zu ermöglichen.
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Man hat daher vielfach auf diese Prüfung ganz verzichtet und eine
Auswahl der Hölzer lediglich nach der Dichte der Jahresringe vorgenommen. Diese
bekannten Resonanzböden zeigen nach Fertigstellung der Instrumente oft Fehler, die
so groß sein können, daß man die Resonanzböden nicht verwenden kann. Ein wesentlicher
Fortschritt in der Prüfung wird erfindungsgemäß erzielt, wenn man in den einzelnen
Holzspänen durch einen elektrischen Tongenerator Schwingungen erregt, die durch
einen Tonabnehmer wieder in elektrische Schwingungen umgeformt werden, deren Amplitude
oder deren zeitliche Amplitudenänderung beobachtbar gemacht wird. Die Untersuchung
wird über den ganzen Frequenzbereich ausgedehnt, der auf den Resonanzkörper einwirken
kann, denn ein Holzspan kann bei Erregung mit bestimmten Schwingungszahlen reine,
bei anderen aber unreine, stark vibrierende Töne aufweisen. Ferner sollen noch die
Schwingungszahlen bestimmt werden, bei denen die Holzspäne Resonanz aufweisen, denn
abgesehen davon, daß die Holzspäne für Klavier andere Eigenschwingungszahlen als
die für Geigen u. dgl. aufweisen sollen, ist es zur Herbeiführung vollendeter Klangwirkung
notwendig, auch in einem einzigen Klangkörper Holzspäne verschiedener Eigenfrequenzen
in ganz bestimmter Anordnung zu verwenden. Gleichzeitig mit der Bestimmung der Eigenschwingungszahl
kann ferner im Zustande der Resonanz die Amplitude der im Holz erregten Schwingung
bestimmt werden, die ein Maß für die Klangfülle ist. Dieses Verfahren ist an sich
nämlich zur Bestimmung der Frequenzkurven von Lautsprechern und Telephonen bekannt
und wird daher nicht allgemein beansprucht.
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Die Klangreinheit kann durch eine subjektive oder objektive Meßmethode
bestimmt werden; für die Bestimmung der Klangfülle und der Eigenschwingungszahl
ist zweckmäßig. einer objektiven Meßmethode der Vorzug zu geben. Als Schwingungserreger
eignet sich für die Prüfung der Resonanzkörper ganz besonders ein elektroakustischer
Tongenerator, wie solche z. B. unter Benutzung zweier elektrischer Röhrensender
von nahezu
gleicher Frequenz herstellbar sind, deren Schwebungsfrequenz
verstärkt und einem Lautsprecher zugeführt wird. Durch Veränderung der Schwingungszahl
eines der beiden Schwingungskreise ist man in der Lage, fortschreitend alle Töne
zu erzeugen, die in der Musik vorkommen.
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Als Lautsprecher verwendet man am besten elektrodynamische Systeme,
deren Eigenfrequenz in der Regel von anderer Schwingungszahl ist wie die, welche
für die Musiktöne in Frage kommen. In das Schallfeld des Lautsprechers werden nun
die zu prüfenden Stoffe, also z. B. die Holzspäne, gebracht, wodurch in diesen mechanische
Schwingungen erregt werden. Diese rufen Töne hervor, deren Reinheit durch das Gehör
feststellbar ist. Zweckmäßig ist es, einen membranlosen Lautsprecher zu verwenden,
dessen bewegliches System mit dem Holzspan in Berührung gebracht wird, da man dadurch
einerseits den störenden Ton des Lautsprechers vermeidet und andererseits durch
die direkte Einwirkung eine größere erregende Wirkung erzielt wird. Neben der subjektiven
Methode der Tonreinheitsbestimmung läßt sich auch noch eine objektive anwenden.
Zu diesem Zwecke werden die mechanischen Schwingungen im Holz durch ein Mikrophon
o. dgl. wiederum in elektrische Schwingungen umgeformt, durch eine Elektronenröhre
verstärkt "und die Amplitude mit einem Röhrenvoltmeter gemessen. Es läßt sich so
die Resonanzkurve des Spanes über den gewünschten Frequenzbereich aufnehmen und
die Klangreinheit des Holzspanes feststellen.
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Daß man diese Prüfung bei allen Tonhöhen ausführen soll, wurde bereits
erwähnt. Bei einem bestimmten Tone wird ein in dem Anodenstromkreis des Abnehmegerätes
eingebautes Miniamperemeter einen Höchstausschlag aufweisen. Dieser ist das Erkennungszeichen
dafür, daß sich der Holzspan mit der erregenden Schwingung in Resonanz befindet,
also die gleiche Eigenschwingungszahl hat -wie der betreffende Ton. Ist der . Tongenerator
in Schwingungszahlen geeicht, so ist die Eigenschwingungszahl ohne weiteres ablesbar.
Nicht alle Holzspäne gleicher Eigenschwingungszahl werden gleichen Höchstausschlag
. am Milliamperemeter aufweisen. f e größer der Ausschlag am Instrument ist, desto
größer ist die Amplitude der im Holz verlaufenden Schwingung, desto größer auch
die, Klangfülle, welche dem betreffenden Span eigen ist. Dieses Prüfverfahren läßt
sich natürlich auch auf den fertigen Resonanzboden u. dgl. selbst anwenden.
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In der die Beschreibung ergänzenden Figur ist die prinzipielle Anordnung
dargestellt. i bedeutet den zu untersuchenden Holzspan, 2 den Röhrentongenerator,
3 das elektrodynamische bzw. elektromagnetische oder elektrostatische Antriebssystem,
q. ein Mikrophon oder sonstiges Abnahmesystem, und 5 bedeutet das Röhrenvoltmeter.
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Die wiederholte Umformung von mechanischen Schwingungen in elektrische
Schwingungen und umgekehrt gestattet somit, in eleganter Weise alle charakteristischen
Eigenschaften von Stoffen für Resonanzkörper durch eine objektive Prüfungsweise
zu bestimmen. Durch sie erst wird eine völlig exakte, fein abgestufte Beurteilung
der Baustoffe möglich, sie läßt ferner eine genaue Güteprüfung während des Baues
und nach Fertigstellung hochwertiger Instrumente zu, und sie ermöglicht die Feststellung
der Wirkung bestimmter Maßnahmen beim Bau der Instrumente (Wölbung des Resonanzbodens,
Verteilung von Spänen verschiedener Wellenleitfähigkeit usw.), ohne daß Täuschungen,
wie solche bei subjektiver Beobachtung vorkommen,, zu Fehlentscheidungen führen.