DE69820927T2 - Vorrichtung zur Messung von Lärm in einer Rohrleitung mit darin fliessendem Fluid - Google Patents

Vorrichtung zur Messung von Lärm in einer Rohrleitung mit darin fliessendem Fluid Download PDF

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H3/00Measuring characteristics of vibrations by using a detector in a fluid
    • G01H3/10Amplitude; Power
    • G01H3/12Amplitude; Power by electric means

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen von Lärm, der sich in einer Leitung bei Anwesenheit eines sich bewegenden Fluids ausbreitet.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Stand der Technik
  • 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.
  • 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".
  • Die Lärmgeräusche, die in den von Fluiden durchströmten Kreisläufen erzeugt werden, bilden parasitäre Phänomene, die man genau messen möchte, um sie begrenzen zu können.
  • 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.
  • In der Praxis kennt man zwei Techniken zum Messen von Schall in einer Leitung, die von einem sich bewegenden Fluid durchlaufen wird.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Schließlich weist diese Vorrichtung eine beträchtliche Richtungscharakteristik auf, die sie unbrauchbar macht zum Durchführen von Intensitätsmessungen in einem reaktiven Schallfeld.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Erläuterung der Erfindung
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Man beachte, dass mehrere Mikrofone gleichzeitig am Hohlraum montiert werden können, um eine Schallintensitätsmessung und/oder eine spätere Signalverarbeitung durchzuführen.
  • 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.
  • Das resistive Material ist beispielsweise ein folienartiges Material wie z. B. ein perforierter Polyurethan-Kunststofffilm, der an einer Aussenfläche der Wand aufgebracht ist.
  • 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.
  • 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.
  • In dieser gleichen Anwendung beträgt der zwischen den Endbereichen des Hohlraums und der Achse der Leitung gebildete spitze Winkel höchstens ungefähr 7°.
  • Ferner weist der Hohlraum in dem zwischen seinen Endbereichen gelegenen Hauptbereich eine Höhe von wenigstens ungefähr 5 mm auf.
  • Die Montage des Mikrofons erfolgt derart, dass seine Membran mit der Innenfläche des Hohlraums fluchtet.
  • In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Hohlraum die Form eines Parallelepipeds mit abgeschnittenen Ecken zur Bildung der Endbereiche auf.
  • Die abgeschnittenen Ecken können insbesondere erhalten werden, indem man zwei Leisten in Form von Keilen in einem parallelepipedförmigen Gehäuse anordnet.
  • 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.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Nun wird als nicht beschränkendes Beispiel eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
  • 1 eine teilweise geschnittene perspektivische Explosionsansicht ist, die eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Messen von Lärm in einer Leitung darstellt; und
  • 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.
  • Detaillierte Erläuterung einer bevorzugten Ausführungsform
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • Man beachte ausserdem, dass keinerlei absorbierendes Material die Umgebungseigenschaften verändert.
  • 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.

Claims (13)

  1. Vorrichtung zum Messen von Lärm in einer von einem Fluid durchströmten Leitung (10), umfassend: – wenigstens einen länglichen Schlitz (18), der eine Wand der Leitung (10) parallel zu einer Achse derselben durchsetzt; – ein den Schlitz (18) verschließendes resistives Material (24); – einen den Schlitz (18) hermetisch überdeckenden Hohlraum (26) außerhalb der Leitung (10), dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum Endbereiche (30) aufweist, die einen spitzen Winkel mit der Leitungsachse bilden, und wenigstens ein von diesen Enden beabstandetes Loch (32) umfaßt; und – daß wenigstens ein Mikrophon (34) an dem Loch (32) gegenüber dem Schlitz (18) befestigt ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Schlitz (18) in einem Abschnitt der Leitung (10) mit gleichem Querschnitt wie die Leitung (10) gebildet ist.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Verhältnis der Impedanzen des resistiven Materials (24) und des Fluids kleiner als 2 ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das resistive Material (24) ein folienartiges Material ist, das an einer Außenfläche der Wand aufgebracht ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Schlitz (18) in der Mitte eines abgeflachten Bereichs (20) gebildet ist, der an einer Außenfläche der Wand vorgesehen ist, wobei der Hohlraum (26) auf diesem abgeflachten Bereich angeordnet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Schlitz (18) eine Breite zwischen ungefähr 1 mm und ungefähr 3 mm aufweist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Schlitz (18) eine Länge von wenigstens ungefähr 500 mm aufweist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der zwischen den Endbereichen (30) des Hohlraums (26) und der Achse der Leitung (10) gebildete spitze Winkel höchstens ungefähr 7° beträgt.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Hohlraum (26) zwischen seinen Endbereichen (30) eine Höhe von wenigstens ungefähr 5 mm aufweist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Mikrophon (34) eine Membran (36) umfaßt, die mit einer Innenfläche des Hohlraums (26) fluchtet.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Hohlraum (26) die Form eines Parallelepipeds mit abgeschnittenen Ecken zur Bildung der Endbereiche (30) aufweist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der der Hohlraum (26) ein Parallelepipedgehäuse umfaßt, in dem zwei Leisten (30) in Form von Keilen angeordnet sind, die die Endbereiche bilden.
  13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der längliche Schlitz (18) durch Elementarschlitze gebildet ist, die durch Stege (22) voneinander getrennt sind.
DE69820927T 1997-06-17 1998-06-15 Vorrichtung zur Messung von Lärm in einer Rohrleitung mit darin fliessendem Fluid Expired - Lifetime DE69820927T2 (de)

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