DE600518C

DE600518C - Method for measuring the sound intensity

Info

Publication number: DE600518C
Application number: DER85039D
Authority: DE
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1931-05-29
Filing date: 1932-05-28
Publication date: 1934-07-25

Description

Verfahren zum Messen der Schallintensität Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Schallintensität.Method of Measuring Sound Intensity The invention relates to a Method of measuring sound intensity.

Die Energie einer Schallwelle setzt sich zusammen aus potentieller und aus kinetischer Energie. Die potentielle Energie rührt von den Verdichtungen und den Verdünnungen in der Luft her. An bestimmten Punkten einer Schallwelle befindet sich die Luft unter einem Druck, der entweder oberhalb oder unterhalb des Atmosphärendruckes liegt, und es können die Luftteilchen bei Rückkehr in das normale atmosphärische Gleichgewicht Arbeit leisten. Die kinetische Energie in einer Schallwelle rührt von der Bewegung der Luftteilchen her.The energy of a sound wave is composed of potential and from kinetic energy. The potential energy comes from the compressions and the dilutions in the air. Located at certain points of a sound wave the air is under a pressure that is either above or below atmospheric pressure and the air particles can return to normal atmospheric conditions Balance work. The kinetic energy in a sound wave is stirring from the movement of air particles.

Es sind schon mit Mikrophonen arbeitende Einrichtungen bekannt, um die potentielle oder die kinetische Energie zu messen. Jedoch hat man noch nicht Einrichtungen vorgeschlagen, durch die man gleichzeitig die Druck- und Geschwindigkeitskomponente einer Schallwelle messen konnte. In einer ebenen, progressiven Schallwelle ist die Amplitude der Druck- oder Geschwindigkeitskomponente an allen Punkten im Raum dieselbe, und es ist die Energiegleichmäßig zwischen der Druck- und der Geschwindigkeitskomponente verteilt. Eine Phasenverschiebung zwischen Druck und Geschwindigkeit tritt nicht auf. Die eine dieser Größen kann deshalb dazu benutzt werden, um die andere zu bestimmen. Im Falle einer komplexen Schallwelle ist es aber notwendig, den Wert sowohl der Druck- als auch der Geschwindigkeitskomponente und die Phasenverschiebung zu kennen, um die durchschnittliche Strömung hinter jedem Punkt zu bestimmen.There are already working with microphones devices known to measure the potential or the kinetic energy. However, one has not yet Devices proposed through which one can simultaneously control the pressure and speed components could measure a sound wave. In a flat, progressive sound wave is the The amplitude of the pressure or velocity component is the same at all points in space, and it is the energy uniform between the pressure and velocity components distributed. A phase shift between pressure and speed does not occur on. One of these quantities can therefore be used to determine the other. In the case of a complex sound wave, however, it is necessary to determine the value of both the To know the pressure as well as the velocity component and the phase shift, to determine the average flow behind each point.

Der Druckwert, d. h. die Energieströmung der Druckkomponente der Schallwelle, wird zweckmäßig durch ein Kondensatormikrophon gemessen.The pressure value, i.e. H. the energy flow of the pressure component of the sound wave, is conveniently measured by a condenser microphone.

Den Gegenstand der vorliegenden Erfndung bildet ein wirksames und verhältnismäßig einfaches Verfahren zum Messen der Energieströmung einer Schallwelle in irgendeinem gegebenen Punkt. Die Einrichtung kann dazu benutzt. werden, um die Energie von Schallwellen zu vergleichen, die von verschiedenen Lautsprechern ausgesendet werden. Sie kann ferner dazu benutzt werden, um die Intensität von Schallwellen in verschiedenen Punkten von Hörsälen oder Theaterräumen zu bestimmen.The subject of the present invention forms an effective and relatively simple method of measuring the energy flow of a sound wave at any given point. The facility can be used for this. be to the Compare the energy of sound waves emitted by different speakers will. It can also be used to measure the intensity of sound waves to be determined in different points of lecture halls or theater rooms.

Zur Ausführung der Erfendung verwendet man zwei Mikrophone, von denen das eine hauptsächlich auf die Druckkomponente und das andere hauptsächlich auf die Geschwindigkeitskomponente anspricht. Da die Phase der Komponente durch eines oder durch beide Mikrophone verzerrt werden kann, werden entsprechende Phasenkorrektoren vorgesehen, deren Ausgänge mit denen der in üblicher `leise vorhandenen Verstärker zu einem Wattmeter geführt werden. Der Ausgang von dem auf den Druck ansprechenden Mikrophon ist an den Spannungseingang des Wattmeters und der Ausgang von dem auf die Geschwindigkeit ansprechenden Mikrophon an den Stromeingang des Wattmeters angeschlossen.To carry out the invention, two microphones are used, one of which one mainly on the pressure component and the other mainly on the speed component appeals to. As the phase of the component can be distorted by one or both microphones will be appropriate Phase correctors are provided, the outputs of which correspond to those of the usual `` quiet '' Amplifier to be led to a wattmeter. The output from which on the print responsive microphone is connected to the voltage input of the wattmeter and the output from the microphone that responds to the speed to the power input of the Connected to the wattmeter.

Auf der Zeichnung sind drei Ausführungsformen der Erfindung schematisch dargestellt. i ist ein Kondensatormikrophon, das mit einem Phasenkorrektor 2 verbunden ist, der beispielsweise aus einer Zusammenstellung von induktiven und kapazitiven Reaktanzelementen besteht. Dieser Phasenkorrektor ist mit dem Verstärker 3 verbunden, der andererseits mit dem Wattmeter 4 verbunden ist.Three embodiments of the invention are shown schematically in the drawing shown. i is a condenser microphone connected to a phase corrector 2 is, for example, from a combination of inductive and capacitive Reactance elements consists. This phase corrector is connected to the amplifier 3, which on the other hand is connected to the wattmeter 4.

Das Geschwindigkeitsmikrophon besteht aus einem dünnen Bändchen 7, das von Teilen 8 und 9 in dem magnetischen Feld nvischen den beiden Polstücken io und ii getragen ist. Die Polstücke werden von der Spule 12 erregt. Wenn das Bändchen sich zwischen den Polstücken bewegt, entsteht eine EMK, die durch die Leitungen i-3 und 14 zu einem Meßgerät geführt wird. Durch geeignete Bemessung des Bändchens und der Polstücke kann man erreichen, daß das Mikrophon auf die Geschwindigkeitskomponente einer Schallwelle anspricht.The speed microphone consists of a thin ribbon 7, that of parts 8 and 9 in the magnetic field between the two pole pieces io and ii is worn. The pole pieces are energized by the coil 12. If the ribbon moves between the pole pieces, an EMF is created through the lines i-3 and 14 is led to a measuring device. By appropriately dimensioning the ribbon and the pole pieces can be achieved that the microphone on the velocity component responds to a sound wave.

Der Ausgang des Mikrophons 6 ist über den Phasenkorrektor 15 und den Verstärker 16 mit dem Stromeingang des Wattmeters 4 verbunden, das also das Produkt der Spannung von dem Druckmikrophon i und des Stromes von dem Geschwindigkeitsmikrophon 6 unter Berücksichtigung der Phasenverschiebung anzeigt. -Bei den Anordnungen gemäß Fig. 2 und 3 ist das Wattmeter der Fig. i durch ein anderes thermisches Wattmeter ersetzt.The output of the microphone 6 is connected via the phase corrector 1 5 and the amplifier 16 connected to the power input of the watt-meter 4, thus indicating the product of the voltage from the pressure microphone i and the current from the velocity microphone 6 in consideration of the phase shift. In the arrangements according to FIGS. 2 and 3, the wattmeter of FIG. I is replaced by another thermal wattmeter.

Die Anordnung gemäß Fig.2 besteht aus zwei Röhren 20, 21, die von den beiden Mikrophonen die Energie über Transformatoren 22 und 23 erhalten. Jeder Transformator hat zwei Primärwicl> ungen und eine Sekundärwicklung. Eine der Primärwicklungen wird von dem Druckmikrophon i über den Verstärker 3 und die andere Primärwicklung von dem Geschwindigkeitsmikrophon 6 über den Verstärker 18 erregt. Die Ausgänge der Röhren 2o und 21 sind über Transformatoren zu Thermoelementen geführt, jedes bestehend aus einem Heizelement 16 und einem Thermopaar 27. Der Ausgang von den Röhren wird so durch das Heizelement in Wärme umgewandelt, die dann in bekannter Weise durch die Thermopaare 27 wieder in meßbare elektrische Energie zurückgewandelt wird. Ein zwischen die Thermoelemente geschaltetes Gerät 28 zeigt die durch die Thermopaare erzeugte Spannungsdifferenz als Maß für die Intensität.The arrangement according to Figure 2 consists of two tubes 20, 21, which of the two microphones receive the energy via transformers 22 and 23. Everyone The transformer has two primary windings and one secondary winding. One of the primary windings is from the pressure microphone i through the amplifier 3 and the other primary winding excited by the speed microphone 6 through the amplifier 18. The exits the tubes 2o and 21 are led via transformers to thermocouples, each consisting of a heating element 16 and a thermocouple 27. The output from the Tubes is converted into heat by the heating element, which is then known Way converted back into measurable electrical energy by the thermocouples 27 will. A device 28 connected between the thermocouples shows the through the Thermocouples generated voltage difference as a measure of the intensity.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 wird der Ausgang von dem Druckmikrophon i nach Verstärkung den beiden Transformatoren3o und 31 zugeführt, deren Wicklungen so verlaufen, daß die in den Sekundärkreisen entstehenden Ströme einander entgegenlaufen. Die Sekundärwicklungen dieser Transformatoren liegen in Reihe _ mit dem entsprechenden Heizelement 26 zweier Thermoelemente 32 und 33. Die Kreise werden durch die Sekundärwicklung eines Transformators 34 vervollständigt, der Energie von dem Geschwindigkeitsmikrophon 6 erhält.In the embodiment of FIG. 3, the output from the pressure microphone i fed to the two transformers3o and 31 after amplification, their windings run in such a way that the currents arising in the secondary circuits run opposite one another. The secondary windings of these transformers are in series with the corresponding one Heating element 26 of two thermocouples 32 and 33. The circles are made by the secondary winding a transformer 34 completes the power from the speed microphone 6 receives.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method of measuring sound intensity, thereby characterized in that the pressure and the speed of the sound wave are separated into electrical changes are converted, which are combined in such a way that one can see her the product corresponding to the power of the sound wave is obtained.

2. The method according to claim i, characterized in that the phases of the electrical changes of each component Getting corrected.

3. Device for performing the method according to claim i and 2, characterized by two microphones, one of which is essentially on the pressure component and the other essentially to the velocity component the sound wave responds, and one or both of which with phase correctors are connected, the outputs of which are led via amplifiers to a wattmeter.

4. Device according to claim 3, characterized in that a thermal wattmeter is used.