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Technisches
Gebiet
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen von Lärm, der
sich in einer Leitung bei Anwesenheit eines sich bewegenden Fluids
ausbreitet.
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Eine
solche Vorrichtung kann unabhängig von
der Art des sich bewegenden Fluids verwendet werden, sei es, dass
das Fluid gasförmig
ist, sei es, dass es flüssig
ist. Als nicht beschränkendes
Beispiel kann das Fluid Luft sein, die in einer Leitung zirkuliert, welche
zu einem Luftaufbereitungskreislauf gehört, mit dem ein Luftfahrzeug
ausgestattet ist.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Messen von Lärm
kann bei einer bestehenden Leitung ebenso wie im Labor verwendet
werden. Im erstgenannten Fall erlaubt sie die Bestimmung des Lärms, der
in der Leitung durch das sich bewegende Fluid übertragen wird. Je nach den
Ergebnissen der Messungen werden dann aktive Regelsysteme zur Begrenzung
des Lärms
in der Leitung angeordnet.
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Wenn
die Vorrichtung im Labor eingesetzt wird, erlaubt sie die Bestimmung
des Lärms,
der durch ein Fluid erzeugt wird, welches bestimmte passive (Winkelstück, Ventil,
Verengung etc.) oder aktive (Ventilator etc.) Singularitäten durchströmt. Die
erhaltenen Ergebnisse erlauben anschließend die Simulation des akustischen
Verhaltens einer Rohrleitungsgruppe, die bestimmte dieser Singularitäten enthält, mittels
geeigneter Informatiksysteme.
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Stand der
Technik
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Wenn
sich ein Fluid in einem Kreislauf verlagert, der passive und/oder
aktive Unregelmäßigkeiten
umfasst, so erzeugen diese Schallwellen, die sich im Kreislauf ausbreiten.
Diese Schallwellen werden im gesamten Text als "Lärm" bezeichnet.
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Die
Gesamtheit der auf diese Weise in einem gegebenen Kreislauf erzeugten
Schallwellen bildet ein akustisches Feld. Wenn eine reflektierte
Schallwelle einer einfallenden Schallwelle überlagert wird, nennt man das
akustische Feld "reaktiv".
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Die
Lärmgeräusche, die
in den von Fluiden durchströmten
Kreisläufen
erzeugt werden, bilden parasitäre
Phänomene,
die man genau messen möchte,
um sie begrenzen zu können.
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Jede
Lärmmessung
erfolgt mittels eines oder mehrerer Mikrofone. Ein Mikrofon misst
den Schalldruck und wandelt ihn in ein elektrisches Signal um. Der
Einsatz mehrerer Mikrofone, die an verschiedenen Stellen entlang
des von der Schallwelle durchlaufenen Wegs angeordnet sind, erlaubt
die Messung der Schallintensität
dieser Schallwelle. Führt
man eine Analogie mit einer elektrischen Schaltung durch, so ist
der Schalldruck analog einer elektrischen Spannung, und die Schallintensität ist analog
einem elektrischen Strom. Je nachdem, welche dieser beiden Größen man
kennen möchte,
verwendet man ein oder mehrere Mikrofone.
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In
der Praxis kennt man zwei Techniken zum Messen von Schall in einer
Leitung, die von einem sich bewegenden Fluid durchlaufen wird.
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Eine
erste Technik besteht darin, ein oder mehrere Mikrofone direkt in
einer in der Leitung gebildeten Öffnung
zu montieren. Genauer gesagt wird jedes Mikrofon in dichter Weise
an der Wand der Leitung ausserhalb derselben derart befestigt, dass
seine empfindliche Membran mit der Innenoberfläche der Leitung fluchtet.
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Diese
Technik weist den beträchtlichen Nachteil
auf, dass die Lärmmessung
nahe der Leitungswand erfolgt, d. h. in einem Bereich, in dem turbulente
Grenzschichten des sich bewegenden Fluids Druckfluktuationen erzeugen.
Diese Druckfluktuationen bilden parasitäre Signale, die sich dem Schallsignal überlagern,
welches man messen möchte,
und die Messung verfälschen.
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Um
diese parasitären
Signale zu eliminieren, ist es bekannt, an der Leitung gleichzeitig
drei geeignet angeordnete Mikrofone vorzusehen und eine Informatikverarbeitung
der aufgenommenen Signale durchzuführen. In der Mehrzahl der Fälle jedoch bleibt
die Dämpfung
der parasitären
Signale parziell und verhältnismäßig begrenzt.
So wird der Beitrag der parasitären
Signale maximal um 10 bis 15 dB in dem enthaltenen Signal nach der
Verarbeitung gedämpft.
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Eine
andere bekannte Technik zum Messen des Lärms in einer Leitung, die von
einem sich bewegenden Fluid durchströmt wird, besteht darin, in
dieser Leitung eine sogenannte "Neiserohr-" oder "Friedrichrohr-"Vorrichtung anzuordnen.
Das Prinzip dieser Vorrichtung wird untersucht im Artikel von W. Neise "Theoretical and Experimental
Investigations of Microphone Probes for Sound measurements in Turbulent
Flow", J.S.V, 39,
371–400,
1975. Eine solche Vorrichtung wird angeboten von der Firma Brüel & Kjaer unter der
Bezeichnung UA 0436.
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Gemäß dieser
Technik plaziert man in der Achse der Leitung ein zylindrisches
Rohr, das einen Längsschlitz
großer
Länge aufweist,
der von einem porösen
Material bedeckt ist. Das stromaufwärtige Ende des Rohrs (in der
Fluidströmungsrichtung)
wird von einem spitzbogenförmigen
Anschlussstück
verlängert,
und sein stromabwärtiges
Ende dient zur Aufnahme eines Mikrofons sowie eines Vorverstärkers.
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Da
die Vorrichtung in der Achse der Leitung plaziert ist und mit dieser
nur durch einen mit einem porösen
Material bedeckten Schlitz in Verbindung steht, werden die parasitären Signale
aufgrund von Turbulenzen stark vermindert. Diese Vorrichtung weist
jedoch mehrere Nachteile auf.
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So
wird die Antwortkurve des Mikrofons in Amplitude und Phase durch
die Reflexionen der Schallwelle am stromabwärtigen Bereich der Vorrichtung
selbst gestört.
Zur Dämpfung
dieser Reflexionen wird im Allgemeinen Absorbermaterial innerhalb der
Vorrichtung angeordnet. Die Anwesenheit dieses Absorbermaterials
jedoch verändert
die Eigenschaften der untersuchten Leitung.
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Ausserdem
stört die
Montage der Vorrichtung in der Leitung das Schallfeld ebenso wie
die Fluidströmung.
Ein parasitärer
Lärm wird
somit durch die Vorrichtung selbst erzeugt.
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Schließlich weist
diese Vorrichtung eine beträchtliche
Richtungscharakteristik auf, die sie unbrauchbar macht zum Durchführen von
Intensitätsmessungen
in einem reaktiven Schallfeld.
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Ebenfalls
ist es bekannt, die zwei vorstehenden Techniken zu kombinieren,
wenn man eine Schallintensitätsmessung
in einer Leitung durchführen
möchte.
Man montiert dann entsprechend der ersten Technik zwei Mikrofone
direkt an der Wand der Leitung. Eine Verarbeitung der erhaltenen
Signale erlaubt die Dämpfung
der parasitären
Signale. Ferner wird eine Vorrichtung vom Typ "Neiserohr" entsprechend der zweiten Technik im
Ablauf angeordnet. Diese Vorrichtung erlaubt die Extraktion des
koherenten Teils des erhaltenen Signals nach der Verarbeitung.
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Die
Kombination der zwei vorstehenden Techniken erlaubt eine maximale
Verminderung der parasitären
Lärmgeräusche, die
auf ungefähr
25 dB beschränkt
bleibt. Zudem erlaubt die Verwendung der zweiten Technik keine Durchführung von
Intensitätsmessungen
in einem reaktiven Feld.
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Die
DE-A-29 02 565 beschreibt eine Vorrichtung zum Messen von Lärm in einer
von einem Fluid durchströmten
Leitung. Diese Vorrichtung umfasst einen länglichen Schlitz, der eine
Wand der Leitung durchsetzt. Ein resistives Material verschließt diesen Schlitz.
Ein Rohr mit einem weiteren Schlitz bedeckt den Schlitz der Leitung
derart, dass die zwei Schlitze einander gegenüberliegend verlaufen. Dieses
Rohr bildet einen Hohlraum, der den Schlitz der Leitung hermetisch überdeckt.
An einem Ende des Rohrs befindet sich ein Mikrofon, das angular
bezüglich
der Achse des Rohrs versetzt ist.
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Erläuterung
der Erfindung
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Ziel
der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Messen von Lärm in einer
von einem Fluid durchströmten
Leitung, die die Vorteile der zwei bekannten Techniken kombiniert,
ohne deren Nachteile aufzuweisen, und die insbesondere eine Verringerung
der parasitären
Lärmgeräusche um
ungefähr
35 dB unabhängig
davon erlaubt, ob das Schallfeld reaktiv oder nicht reaktiv ist,
ohne den Abfluss oder die Eigenschaften der untersuchten Leitung
zu stören,
und die das Schallfeld nur sehr wenig beeinflusst.
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Erfindungsgemäß wird dieses
Ergebnis erhalten durch eine Vorrichtung zum Messen von Lärm in einer
von einem Fluid durchströmten
Leitung, umfassend:
- – wenigstens einen länglichen
Schlitz, der eine Wand der Leitung parallel zu einer Achse derselben
durchsetzt;
- – ein
den Schlitz verschließendes
resistives Material;
- – einen
den Schlitz hermetisch überdeckenden Hohlraum
ausserhalb der Leitung, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum
Endbereiche aufweist, die einen spitzen Winkel mit der Leitungsachse
bilden, und wenigstens ein von diesen Enden beabstandetes Loch umfasst;
und
- – dass
wenigstens ein Mikrofon an dem Loch gegenüber dem Schlitz befestigt ist.
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Vorzugsweise
ist der Schlitz in einem Leitungsabschnitt gebildet, der Teil der
Vorrichtung ist. Da dieser Abschnitt den gleichen Durchmesser wie der
Rest der Leitung aufweist, und da innerhalb derselben kein Element
angeordnet ist, wird die Strömung
nicht gestört.
Der Hohlraum bewirkt eine sehr leichte Dämpfung, die die akustischen
Eigenschaften der Leitung nur sehr wenig beeinflusst. Das Vorhandensein
des Schlitzes, des resistiven Materials und des Hohlraums zwischen
dem sich bewegenden Fluid und dem Mikrofon erlaubt die Eliminierung
der parasitären
Signale.
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Man
beachte, dass mehrere Mikrofone gleichzeitig am Hohlraum montiert
werden können, um
eine Schallintensitätsmessung
und/oder eine spätere
Signalverarbeitung durchzuführen.
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Das
resistive Material ist ein lärmdurchlässiges Material,
das jedoch die Übertragung
von Bewegungen des in der Leitung zirkulierenden Fluids in den Hohlraum
verhindert. Zu diesem Zweck ist das Verhältnis der Impedanzen des resistiven
Materials und des Fluids vorzugsweise kleiner als 2.
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Das
resistive Material ist beispielsweise ein folienartiges Material
wie z. B. ein perforierter Polyurethan-Kunststofffilm, der an einer
Aussenfläche
der Wand aufgebracht ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist der Schlitz in der Mitte eines flachen abgeglichenen
Bereichs gebildet, der an einer Aussenfläche der Wand vorgesehen ist,
wobei der Hohlraum auf diesem abgeflachten Bereich angeordnet ist.
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Wenn
das in der Leitung zirkulierende Fluid Luft ist, weist der Schlitz
eine Breite zwischen ungefähr
1 mm und ungefähr
3 mm sowie eine Länge
von wenigstens ungefähr
500 mm auf.
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In
dieser gleichen Anwendung beträgt
der zwischen den Endbereichen des Hohlraums und der Achse der Leitung
gebildete spitze Winkel höchstens ungefähr 7°.
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Ferner
weist der Hohlraum in dem zwischen seinen Endbereichen gelegenen
Hauptbereich eine Höhe
von wenigstens ungefähr
5 mm auf.
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Die
Montage des Mikrofons erfolgt derart, dass seine Membran mit der
Innenfläche
des Hohlraums fluchtet.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist der Hohlraum die Form eines Parallelepipeds
mit abgeschnittenen Ecken zur Bildung der Endbereiche auf.
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Die
abgeschnittenen Ecken können
insbesondere erhalten werden, indem man zwei Leisten in Form von
Keilen in einem parallelepipedförmigen Gehäuse anordnet.
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Um
die mechanische Festigkeit des die Vorrichtung tragenden Leitungsabschnitts
zu bewahren, ist der längliche
Schlitz vorzugsweise durch Elementarschlitze gebildet, die durch
Stege voneinander getrennt sind.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Nun
wird als nicht beschränkendes
Beispiel eine bevorzugte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen
beschrieben werden, in denen:
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1 eine teilweise geschnittene
perspektivische Explosionsansicht ist, die eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Messen von Lärm
in einer Leitung darstellt; und
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2 die Entwicklung des Schallsignals
(in dB) als Funktion der Frequenz (in Hertz) zeigt, das von einem
Mikrofon geliefert wird, welches an einer Leitung angeordnet ist,
in der sich Luft mit 20 m/s bewegt, wobei die Kurve A eine Messung
mittels eines direkt an der Leitung streifend montierten Mikrofons gemäß dem Stand
der Technik zeigt, die Kurve B eine Messung mittels eines erfindungsgemäß einem Hohlraum
zugeordneten Mikrofons zeigt, und die Kurve C eine Messung analog
jener der Kurve B mit anschließender
bekannter Signalverarbeitung zeigt.
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Detaillierte
Erläuterung
einer bevorzugten Ausführungsform
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Bei
der in 1 dargestellten
Ausführungsform
umfasst die erfindungsgemäße Messvorrichtung
einen Leitungsabschnitt 10, der dazu ausgelegt ist, in
die Leitung 16 eingesetzt zu werden, in der man die Messungen
durchführen
möchte,
ohne die Fluidströmung
zu stören.
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Dieser
Leitungsabschnitt 10 weist die Form eines geraden Rohrs
auf, dessen Innenquerschnitt identisch jenem der Leitung 16 ist,
in die es eingesetzt werden soll. Der Leitungsabschnitt 10 ist
vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Leitung 16 gefertigt.
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Um
seinen Einbau in die Leitung 16 zu ermöglichen, weist der Leitungsabschnitt 10 an
jedem seiner Enden einen Flansch 12 auf. Die Flansche 12 sind
dazu vorgesehen, dicht an Flanschen 14 befestigt zu werden,
die an den angrenzenden Enden der Leitung 16 gebildet sind.
Die dichte Verbindung der Flansche 12 und 14 kann
durch alle geeigneten Befestigungsmittel sichergestellt werden,
beispielsweise durch (nicht dargestellte) Schrauben zusammen mit
Dichtungen.
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In
einer Variante kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Messen von
Lärm direkt
in die Leitung 16, in der das Fluid zirkuliert, eingesetzt
sein, ohne dass es erforderlich ist, einen gesonderten Leitungsabschnitt
in den Kreislauf einzusetzen.
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Bei
der in 1 dargestellten
Ausführungsform
durchsetzt ein länglicher
Schlitz 18 die Wand des Leitungsabschnitts 10 parallel
zu dessen Längsachse.
Genauer gesagt ist der Schlitz 18 in der Mitte eines abgeflachten
Bereichs 20 gebildet, der auf der Aussenoberfläche der
Wand des Leitungsabschnitts 10 gearbeitet ist. Der Schlitz 18 weist
eine reduzierte Breite auf und erstreckt sich über den Großteil der Länge des abgeflachten Bereichs 20,
der selbst wiederum in der Nähe
der Gesamtlänge
des Leitungsabschnitts 10 liegt.
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Die
Tiefe des Schlitzes 18, die von der nach der Bearbeitung
des abgeflachten Bereichs 20 verbleibenden Wandstärke abhängt, ist
so gering wie möglich,
ohne die mechanischen Festigkeitseigenschaften des Leitungsabschnitts 10 zu
verschlechtern. Um dessen Festigkeit zu verbessern, ist der Schlitz 18 vorzugsweise
aus mehreren zueinander ausgerichteten Elementarschlitzen gebildet,
die durch Stege 22 voneinander getrennt sind. Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform
ist der Schlitz 18 durch drei Elementarschlitze gebildet,
die durch zwei Stege 22 mit verringerter Breite (beispielsweise ungefähr 1 mm)
voneinander getrennt sind.
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Bei
der Anwendung der Erfindung auf Messungen von Lärm in einer von Luft durchströmten Leitung
beträgt
die minimale Länge
des Schlitzes 18 ungefähr
500 mm. Bei der in 1 gezeigten
Ausführungsform
weist der Schlitz 18 eine Länge von 1000 mm auf.
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Ferner
ist die Breite des Schlitzes 18 theoretisch so gering wie
möglich.
Allerdings haben die von der Anmelderin durchgeführten Versuche keine merklichen
Unterschiede gezeigt, wenn man diese Breite zwischen ungefähr 1 mm
und ungefähr 2
mm variiert. In der Praxis beträgt
die Breite des Schlitzes 18 vorzugsweise zwischen ungefähr 1 mm
und ungefähr
3 mm.
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Wie 1 zeigt, umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Messen von Lärm
ferner ein folienförmiges
resistives Material 24, das an dem an der Aussenfläche des
Leitungsabschnitts 10 gebildeten abgeflachten Bereich 20 angebracht
ist, um den Schlitz 18 zu verschließen. Dieses resistive Material 24 weist
vorzugsweise die Form eines perforierten Polyurethan-Kunststofffilms
auf, der eine Schallimpedanz von 15 bis 24 Rayls cgs hat.
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Das
resistive Material 24 ist derart gewählt, dass es schalldurchlässig ist
und gleichzeitig die Übertragung
von Bewegungen des in der Leitung zirkulierenden Fluids verhindert.
Es handelt sich um ein Material mit geringem Schallwiderstand, dessen
Impedanz nahe jener des in der Leitung zirkulierenden Fluids ist.
Genauer gesagt ist das Verhältnis
der Impedanzen des resistiven Materials 24 und des Fluids kleiner
als 2.
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Die
Folie aus resistivem Material 24 wird durch ein beliebiges
Mittel (Kleben, selbstklebendes Gewebe, Klemmen etc.) an den abgeflachten
Bereich 20 gedrückt
gehalten, um den gesamten Schlitz 18 zu überdecken
und verschließen.
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Wie 1 zeigt, umfasst die erfindungsgemäße Lärmmessvorrichtung
ferner einen Hohlraum 26, der aussen am Leitungsabschnitt 10 auf
dem abgeflachten Bereich 20 derart angeordnet ist, dass
er den Schlitz 18 und das resistive Material 24 hermetisch überdeckt.
Der Hohlraum 26 bildet ein geschlossenes Volumen, das durch
den Schlitz 18 mittels des resistiven Materials 24 mit
dem Inneren des Leitungsabschnitts 10 in Verbindung steht.
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Bei
der in 1 gezeigten Ausführungsform weist
der Hohlraum 26 die Form eines länglichen rechteckigen Parallelepipeds
mit abgeschnittenen Ecken auf. Er weist eine offene Seite auf, an
der er durch ein geeignetes Mittel (Schweissen, Kleben, Anflanschen,
Schrauben etc.) am abgeflachten Bereich 20 befestigt ist.
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Genauer
gesagt ist die offene Seite des Hohlraums, die dicht auf dem abgeflachten
Bereich angeschlossen ist, ein Rechteck, dessen Länge geringfügig größer als
jene des Schlitzes 18 ist und dessen Breite zwischen der
Breite des Schlitzes 18 und jener des abgeflachten Bereichs 20 liegt.
In der in 1 gezeigten
beispielhaften Ausführungsform
beträgt
die Länge
dieses Rechtecks 1000 mm und seine Breite ungefähr 13,5 mm. Die dem Schlitz 18 gegenüberliegende
Seite des Hohlraums 26 ist ein Rechteck mit gleicher Breite,
jedoch geringerer Länge.
Die Seitenflächen
des Hohlraums 26, die zur Achse des Leitungsabschnitts 10 parallel
sind, sind gleichschenklige Trapeze.
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Ausserhalb
seiner am abgeflachten Bereich 20 des Rohrabschnitts 10 befestigten
offenen Seite ist der Hohlraum 26 durch eine Wand begrenzt.
Diese Wand ist hauptsächlich
durch ein Parallelepipedgehäuse 28 und
zwei Leisten 30 in Form von Keilen gebildet, die im Gehäuse 28 durch
irgendein geeignetes Mittel (Verschrauben, Kleben etc.) befestigt
sind. Das Gehäuse 28 selbst
ist am abgeflachten Bereich durch irgendein geeignetes Mittel befestigt
(Schweissen, Kleben, Flansch, Schrauben etc.). Die Materialien, aus
denen das Gehäuse 28 und
die Leisten 30 gefertigt sind, sind beliebige starre Materialien
wie z. B. Metalle.
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Die
Leisten 30 stellen ein nichtbeschränkendes einfaches Mittel zur
Bildung eines spitzen Winkels zwischen den Endbereichen des Hohlraums 26 (entlang
der Längsachse
des Leitungsabschnitts 10) und dieser Längsachse dar. Genauer gesagt
gibt man diesem Winkel vorzugsweise einen Wert von höchstens
gleich ungefähr
7° (beispielsweise
5,7°). Diese
Eigenschaft ermöglicht
eine gute Anpassung der Impedanz der Vorrichtung an die Leitung
und begrenzt den Einfluss evaneszenter Moden.
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In
seinem Hauptbereich, der zwischen den durch die Leisten 30 gebildeten
Endbereichen liegt, weist der Hohlraum eine Höhe von wenigstens ungefähr 5 mm
auf, um die Entstehung von schwer modellierbaren komplexen Störphänomenen
zu vermeiden. In der beschriebenen Ausführungsform wurde eine Höhe von 10
mm beibehalten.
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An
einer von diesen durch die Leisten 30 gebildeten Endbereichen
entfernten Stelle umfasst der Hohlraum 26 wenigstens ein
kreisförmiges
Loch 32 an seiner dem Schlitz 18 entgegengesetzten
Seite. In dem Fall, in dem ein einziges Loch 32 vorgesehen
ist, wie in 1 gezeigt,
ist dieses Loch im Wesentlichen im gleichen Abstand von den Enden
des Hohlraums angeordnet. Ausserdem ist jedes der Löcher 32 in gleichem
Abstand von den trapezförmigen
Seitenflächen
des Hohlraums 26 angeordnet.
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Wie
in 1 gezeigt, ist ein
Mikrofon 34 dicht auf jedem der Löcher 32 des Hohlraums 26 ausserhalb
desselben derart befestigt, dass es dem Schlitz 18 gegenüberliegt.
Genauer gesagt ist diese Befestigung derart realisiert, dass die
Membran 36 des Mikrofons 34 mit der Innenfläche des
Hohlraums 26 fluchtet. Die Befestigung des Mikrofons 34 auf dem
Hohlraum 26 kann durch jedes Mittel erfolgen (Druckfeder,
Verschrauben etc.).
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Man
beachte, dass vorzugsweise mehrere Löcher 32 auf ein und
demselben Hohlraum 26 vorgesehen sind, um die gleichzeitige
Montage mehrerer Mikrofone 34 zu ermöglichen. In dem Fall, in dem ein
einziges Mikrofon 34 verwendet wird, sind die anderen Löcher 32 durch
(nicht dargestellte) dichte Stopfen verschlossen, beispielsweise
Schraubstöpsel.
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Wenn
mehrere Mikrofone auf ein und demselben Hohlraum 26 angebracht
sind, erfolgt die Montage derart, dass jedes der Mikrofone wenigstens
ungefähr
250 mm vom nächstgelegenen
Hohlraumende entfernt ist. Die Enden der Vorrichtung erzeugen nämlich evaneszente
Wellen, die sich nicht ausbreiten und deren Amplitude exponenziell
mit dem Abstand abnimmt. Wie man bereits festgestellt hat, begrenzt
der spitze Winkel von höchstens
ungefähr
7° zwischen
den Endbereichen des Hohlraums 26 und der Achse des Leitungsabschnitts 10 den
Einfluss der evaneszenten Moden.
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Die
vorstehend mit Bezug zu 1 beschriebene
besondere Ausführungsform
des Hohlraums 26 kann durch jede andere äquivalente
Ausführungsform
ersetzt werden, die insbesondere die Neigung der Hohlraumendbereiche
beibehält.
In einer Variante kann auch eine halbzylindrische Form gewählt werden.
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Man
beachte ferner, dass zwei Vorrichtungen analog der beschriebenen
Vorrichtung auf beiden Seiten des Leitungsabschnitts 10 vorgesehen sein
können.
Diese Vorrichtungen können
dann perfekt einander gegenüberliegend
platziert werden oder längs
der Achse des Leitungsabschnitts leicht versetzt, wie in 1 gezeigt ist. Diese Gestaltung ermöglicht es,
mehrere geeignet verteilte Mikrofone 34 verwenden zu können, um
anschließend
eine Verarbeitung der von jedem dieser Mikrofone gelieferten Signale
durchzuführen.
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Zur
Abschätzung
der Eigenschaften der erfindungsgemäßen Lärmmessvorrichtung wurde mit Hilfe
ein und desselben Mikrofons ein Null-Schallsignal an einer Leitung gemessen,
die durch Luft mit einer Geschwindigkeit von 20 m/s durchströmt wurde.
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Genauer
gesagt, und wie in der Kurve A in 2 gezeigt,
wurde eine erste Messung durchgeführt, bei der man entsprechend
der klassischen Technik das Mikrofon direkt mit der Leitungswand fluchtend
angeordnet hat. Wie die Kurve B zeigt, wurde anschließend eine ähnliche
Messung durchgeführt,
bei der man das selbe Mikrofon in der in 1 gezeigten Vorrichtung platzierte. Bei
jeder der zwei Kurven ist auf der Abszisse die Frequenz F (in Hertz) und
auf der Ordinate das gemessene Schallsignal SA (in dB) aufgetragen.
Der Vergleich der Kurven A und B in 2 zeigt,
dass die Erfindung eine Verringerung der turbulenzbedingten parasitären Signale,
die nahe der Leitungswände
auftreten, um mehr als 25 dB ermöglicht,
und zwar unabhängig
von der Frequenz. Durch Hinzufügen
einer bekannten Signalverarbeitungsvorrichtung ist die Verringerung
dann größer als
30 dB (Kurve C).
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Da
die erfindungsgemäße Vorrichtung
bei Anordnung in der Leitungsachse keine Richtungscharakteristik
aufweist, wird diese Verringerung der parasitären Effekte sowohl dann beobachtet,
wenn das Schallfeld nicht reaktiv ist, als auch bei Anwesenheit
eines reaktiven Schallfelds.
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Ausserdem
wird aufgrund des Anbaus der gesamten Vorrichtung ausserhalb der
Leitung die Fluidströmung
innerhalb derselben nicht gestört.
Ferner wird, selbst wenn der Hohlraum eine sehr geringe Dämpfung bewirkt,
das Schallfeld nur sehr wenig gestört.
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Man
beachte ausserdem, dass keinerlei absorbierendes Material die Umgebungseigenschaften verändert.
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Schließlich, wie
bereits festgestellt wurde, erlaubt die Verwendung mehrerer Mikrofone,
die einem oder mehreren Hohlräumen
ausserhalb der Leitung zugeordnet sind, die Kombination der Vorteile der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit jenen, die durch eine Verarbeitung der von den Mikrofonen gelieferten
Signale geboten werden.