DE887705C

DE887705C - Vorrichtung zur Messung von Lautstaerken

Info

Publication number: DE887705C
Application number: DES6802D
Authority: DE
Inventors: Karl Dr-Ing Habil Braun
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1940-05-17
Filing date: 1940-05-17
Publication date: 1953-08-27

Description

Vorrichtung zur Messung von Lautstärken Zusatz zum Patent 732100 Bei den bisher gebräuchlichen Geräten zur Messung der Lautstärke, der Bezugsdämpfung, der Geräuschspannung usw. werden Instrumente mit quadratischer Gleichrichtung oder mit Impulsanzeige verwendet.
Diese liefern befriedigende Ergebnisse für reine Töne.
Bei Geräuschen treten aber oft erhebliche Abweichungen zwischen der objektiven Lautstärkeempfindung und der von den Instrumenten angezeigten Lautstärke auf.
Zur Beseitigung des oben angegebenen Nachteils sieht das Patent 732 100 vor, für die Messung von Lautstärken über 20 Phon eine Anzeige und eine Gleichrichtung zu verwenden, die nach der Beziehung E = k # pn arbeiten, wobein n kleiner als 1 und größer als o ist, bei Lautstärken über 40 Phon praktisch zwischen 0,5 und 0,7 liegt. Insbesondere soll das zu messende Frequenzgemisch analysiert und jedes Frequenzband für sich gleichgerichtet und die Summe der Einzelspannungen durch ein entsprechend geeichtes Instrument angezeigt werden. Auf diese Weise erhält man für ein Geräusch, das ja durch die Beziehung p0 = p1 sin (#1 t + #1) + p2 sin (#2t + #2) + . . pm sin (#mt + #m) dargestellt wird, eine der Lautstärkeempfindung des menschlichen Ohres E = k1p1m + k2p2n2 + ... kmpmnm besonders weitgehend entsprechende Anzeige (mit E sind dabei der Wert der gleichgerichteten Größe, mit kl, k2 ... km Konstante und mit P1, p2 ... Pm der Ursprungswert der Teilgrößen bezeichnet).
Die Summe der Einzelspannungen kann man nach dem Hauptpatent dadurch erreichen, daß man durch Reihenschaltung der Gleichrichter den Summenwert der gleichgerichteten Spannung bildet und diesen mißt.
Es werden also die einzelnen entstehenden Gleichspannungen addiert und die Gesamtspannung mit einem entsprechend geeichten Anzeigeinstrument gemessen. Benutzt man dabei, wie es ebenfalls im Hauptpatent angegeben ist, zur Analyse des Frequenzgemisches ein Suchtonverfahren und speichert dabei die Gleichspannungen der verschiedenen Frequenzbänder durch Kondensatoren, bevor man sie auf das Anzeigeinstrument gibt, so werden die einzelnen gleichgerichteten Komponenten zeitlich nacheinander an die addierende Anzeigevorrichtung gelegt.
Bei der Vorrichtung nach der Erfindung werden zur Messung größerer Lautstärken über etwa 20 Phon wie beim Hauptpatent die einzelnen Komponenten eines Frequenzgemisches in Gleichrichtern mit der Charakteristik er = krpr (° < n < I) gleichgerichtet und ebenfalls nacheinander auf eine addierende Anzeigevorrichtung derart gegeben, daß die Summe E = klpl l + k2p2 + . . . h,I.ltm angezeigt wird. Die Vorrichtung ist gekennzeichnet durch die Verwendung eines ballistischen Galvanometers als addierende Anzeigevorrichtung, wodurch die Meßanordnung gegenüber dem in einem Ausführungsbeispiel des Hauptpatents angegebenen Speicherverfahren wesentlich vereinfacht wird. Ist das ballistische Galvanometer noch praktisch in der Ruhelage, wenn die letzte Komponente angelegt wird, dann zeigt es den gesuchten Summenwert Die Zeitdauer, mit der die einzelnen Komponenten an die Anzeigevorrichtung gelegt werden, kann entsprechend dem Werte der Konstanten kr bemessen werden. So würde man bei der Lautstärkemessung die Zeitdauer des Anschaltens der einzelnen Gleichrichter entsprechend der Empfindlichkeit des Ohres für die verschiedenen Frequenzen wählen. Sind die Exponenten x r für alle Frequenzkomponenten gleich, so läßt sich die Meßanordnung wesentlich vereinfachen.
Es ist dann für alle Komponenten zusammen nur noch ein Gleichrichter erforderlich, der mit der Anzeigevorrichtung fest zusammengeschaltet wird. Es werden jetzt also unmittelbar nacheinander die einzelnen Wechselsftomkomponenten an die Gleichrichteranordnung und damit an das ballistische Galvanometer gelegt.
Die Analyse des Frequenzgemisches kann natürlich auf verschiedene Weise erfolgen. Die einzelnen Komponenten können z. B. durch Filter bestimmten Durchlaßbereiches ausgesiebt werden, wobei jedem Filter ein Gleichrichter entsprechend demExponentenn für den durchgelassenen Frequenzbereich zugeordnet ist. Die Frequenzabhängigkeit der Konstanten kr kann durch passende Wahl der Zahl und des Durchlaßbereiches der Filter berücksichtigt werden.
Es kann aber auch nur ein einziges, dafür aber stetig veränderbares Filter, z. B. ein Resonanzkreis, dessen Kapazität verändert wird, verwendet werden. Der Exponent n des Gleichrichters muß dann entsprechend dem durchgelassenen Frequenzbereich geändert werden. Die Frequenzabhängigkeit der Konstante kr kann durch entsprechendeBemessung derGeschwindigkeit der Änderung desDurchlaßbereiches berücksichtigt werden.
Die Analyse des Frequenzgemisches kann aber auch durch Überlagerung des Frequenzgemisches mit einem Suchton erfolgen, wobei das hinter dem Filter der Suchtonanordnung auftretende Spektrum ähnlich wie bei dem oben beschriebenen, mit stetig veränderbarem Filter arbeitenden Verfahren gemessen werden kann.
Mit dem oben beschriebenen Verfahren lassen sich Frequenzgemische, wie z. B. die Geräuschspannung, das Volumen und die sie kennzeichnenden Dämpfungen, also die Bezugsdämpfung, die Nebensprechdämpfung usw. messen. Das Verfahren eignet sich aber besonders zur Messung der Lantstärkeempfindung und der sie kennzeichnenden Größen, also der Lautstärke, der Lautstärkedämpfung usw. Sollen akustische Frequenzgemische, z. B. Maschinengeräusche, gemessen werden, so muß der Schall mit Hilfe eines Mikrophons aufgenommen und in elektrische Meßgrößen umgewandelt werden.
PATENTANS. PROCHE : I. Vorrichtung zur Messung größerer Lautstärken über etwa 20 Phon, bei der die einzelnen Komponenten eines Frequenzgemisches in Gleichrichtern mit der Charakteristik er = krprnr (o < n < i) gleichgerichtet und nacheinander auf eine addierende Anzeigevorrichtung derart gegeben werden, daß die Summe E = p nl .+ k p nj + k p 2 angezeigt wird, nach Patent 732 100, gekennzeichnet durch die Verwendung eines ballistischen Galvanometers als addierende Anzeigevorrichtung.

Claims

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer, mit der die einzelnen Frequenzkomponenten an die ballistische Anzeigevorrichtung gelegt werden, entsprechend dem Werte der Konstanten kr bemessen ist.

3. Anordnung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Analyse Filter mit festen Durchlaßbereichen vorgesehen sind, die nacheinander an die ballistische Anzeigevorrichtung gelegt werden.

4. Anordnung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anzeige ein oder mehrere stetig veränderbare Filter vorgesehen sind.

5. Anordnung nach einem derAnsprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz--geschwindigkeit des Analysators entsprechend der Frequenzabhängigkeit der Konstanten kr bemessen ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstanten k, entsprechend der Frequenzempfindlichkeit des Ohres bemessen sind.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gleichrichtung der einzelnen Komponenten des Frequenzgemisches getrennte Gleichrichter mit verschiedenen Exponenten der Gleichrichtercharakteristik vorgesehen sind.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein einziger mit der Anzeigevorrichtung fest verbundener Gleichrichter vorgesehen ist, an den die Wechselstrom komponenten nacheinander gelegt werden.