DE934019C

DE934019C - Verfahren zur Messung der Schallausbreitung in freien Gewaessern

Info

Publication number: DE934019C
Application number: DEE7994A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dr Dr H C Hecht
Original assignee: ELAC Electroacustic GmbH
Current assignee: ELAC Electroacustic GmbH
Priority date: 1953-10-21
Filing date: 1953-10-21
Publication date: 1955-10-06

Description

Verfahren zur Messung der Schallausbreitung in freien Gewässern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Schallausbreitung in freien Gewässern.
Es ist an sich bekannt, Schallmessungen dadurch vorzunehmen, daß man die von einer Schallquelle erzeugten Schallwellen einem Schallempfänger zuführt, der mit einem eichbaren Schallmeßgerät verbunden ist. An solchen Geräten kann die Lautstärke des empfangenen Schalls, beispielsweise in Phon, abgelesen werden.
Die Erfindung hat das Ziel, nicht den empfangenen Schall in seiner absoluten Lautstärke zu ermitteln, sondern vielmehr ein Maß für die Ausbreitungsverhältnisse des Schalls in freien Gewässern zu erhalten, die je nach Art des Gewässers von Ort zu Ort verschieden sein können oder auch an ein und derselben Stelle zu verschiedenen Zeiten, z. B. infolge von Anderungen der Temperatur, des' Salzgehalts, des Gehalts an Geschwebe und Luftblasen usw., stark variieren können.
Die Erfindung hat beispielsweise Bedeutung für die Echolotung und Peilung mit Unterwasserschall, um eine einwandfreie Deutung der Meßergebnisse vornehmen zu können. Für diese Anwendungszwecke und auch für Zwecke der Signalgebung ist es ferner wichtig, zu wissen, ob man unter den praktisch vorliegenden Verhältnissen mit einer hinreichend guten Signalübertragung rechnen kann.
Diese Frage soll durch die Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung beantwortet werden.
Die Erfindung besteht darin, daß in einer bestimmten Wassertiefe und in einer bestimmten Entfernung vom Schallmeßgerät ein Schallgeber angebracht ist, der einen oder mehrere Druckwelienimpulse erzeugt und aus sendet, und daß die am Anzeigegerät des Schallmeßgeräts ablesbare Intensität beziehungsweise Amplitude der unter Wasser empfangenen Impulse als Maß für die Güte der Schallausbreitung benutzt wird.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens ist es für den praktischen Gebrauch zweckmäßig, zur Anzeige der Güte der Schallausbreitung bestimmte Stufen festzusetzen, beispielsweise drei Stufen, »gut«, »mittel«, »schlecht«. Die Bestimmung der Zahl und Größe dieser Stufen wird zweckmäßig im Hinblick auf die Größe der zwischen Schallgeber und Schallempfänger liegenden Meßstrecke unter Berücksichtigung der im praktischen ( Gebrauch auftretenden Fehlergrenzen vorgenommen.
Die mit »gut« gekennzeichnete Stufe wird zweckmäßig im Rahmen der Erfindung so gewählt, daß sie optimalen Ubertragungsverhältnissen im freien Seewasser entspricht. Es ist festgestellt worden, daß bei solchen Ausbreitungsverhältnissen für die höheren Frequenzen des Hörbereichs auf einer Meßstrecke von einem Kilometer eine Schalldruckabnahme von etwa ein Decibel erfolgt, sofern sie allein durch Absorption der Schallenergie zurückzuführen ist. Es empfiehlt sich die Anwendung einer etwas größeren Meßstrecke, beispielsweise von I,5 bis 2 Kilometer, um größere Schalldruckabnahmen zu erhalten, wodurch der Einfluß der Meßfehler relativ klein wird. Es kann beispielsweise eine Meßstrecke von einer Seemeile benutzt werden. Eine günstige Abstufung ergibt sich für die Meßergebnisse, wenn weiterhin die Abnahme pro Kilometer von drei Decibel als »mittel« und die Abnahme von zehn Decibel als »schlecht« bezeichnet wird.
Zur Durchführung der Messung empfiehlt sich ein Frequenzbereich, der etwa in der Mitte der für die Signalgebung unter Wasser verwendeten Frequenzen (etwa I bis sokHz) liegt. Es kann dazu eine höhere Frequenz des Hörbereichs, etwa 8 oder IokHz, gewählt werden. Die für diese Frequenz ermittelten Meßergebnisse können für andere Frequenzen zwar nicht dem Absolutwert nach Gültigkeit beanspruchen, dürften jedoch in jedem Falle die Ausbreitungsverhältnisse nooh richtig wiedergeben.
Zweckmäßig wird die Skala des Meßgeräts entsprechend markiert. Das Gerät muß jedoch so eingerichtet sein, daß es auch bei einer anderen als der vorzugsweise vorgesehenen Meßstrecke von beispielsweise einer Seemeile auf diese Meßstrecke möglichst unter Beibehaltung derselben Anzeigeskala eingestellt werden kann.
Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung kann als Schallquelle ein Schallgeber verwendet werden, der - ein mechanisches oder ein elektrisches, auf eine Schallmembran einwirkendes Schlagwerk, eine Sprengkapsel oder eine andere zur Abgabe definierter Schalisignale geeignete Anordnung enthält. Weiterhin ist der Schallgeber mit einer Verzögerungsvorrichtung ausgestattet, beispielsweise einem Uhrwerk oder, im Falle der Verwendung einer Sprengkapsel, mit einer Zündschnur. Es kann auch ein im Wasser löslicher Verschluß aus Salz, Zucker oder einer anderen Substanz vorgesehen sein, die nach einer definierten Zeit nach dem Versenken im Wasser ein Auslöseorgan für die Betätigung des Schlagwerks od. dgl. freigibt. Damit der Schallgeber nach seinem Versenken im Wasser nur bis auf eine definierte Tiefe absinken kann, ist -er durch eine Verbindungsschnur entsprechender Länge, beispielsweise 4 Meter, an einem Schwimmer befestigt. Eine solche Vorrichtung wird beispielsweise vom fahrenden Schiff abgeworfen.
Nach Durchfahren der Meßstrecke, beispielsweise einer Seemeile, die von der im Schallgeber eingestellten Verzögerungszeit und von der Schiffsgeschwindigkeit abhängt, gibt der Schallgeber einen oder mehrere Schallimpulse definierter Intensität und gegebenenfalls auch definierter Frequenzverteilung ab.
Die am Schiff angebrachte Empfangsanordnung kann ähnlich aufgebaut sein wie die für diese Zwecke an sich bekannten Signalempfangseinrichtungen, die aus einem Schallempfänger, einem Verstärker und einem Anzeigegerät bestehen. Vorzugsweise ist zur Eichung des Signalempfängers eine Eichschallquelle vorgesehen, die beispielsweise außerhalb der Bordwand im freien Wasser einen Schallimpuis definierter Stärke erzeugt und dadurch auf den Schallempfänger zur Einwirkung kommt. Es kann aber auch innerhalb des Schallempfängers eine Vorrichtung zur mechanischen Erregung des Schallempfängers vorgesehen sein. Diese kann z. B. bei Verwendung eines Wandlers nach dem elektromagnetischen Prinzip aus einer elektromagnetisch von der Erregerwicklung getrennten Hilfswicklung bestehen, durch die ein Stromstoß definierter Stärke und Dauer geschickt werden kann, um die Membran des Schallempfängers zwecks Eichung zu erregen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Messung der Schallausbreitung in freien Gewässern unter Verwendung eines Schallgebers und eines in einer bestimmten Entfernung davon angeordneten eichbaren. Schallmeßgeräts, dadurch gekennzeichnet, daß in einer bestimmten Wassertiefe und in einer bestimmten Entfernung vom Schallmeßgerät ein Schallgeber angebracht ist, der einen oder mehrere Druckwellenimpulse erzeugt und aussendet, und daß die am Anzeigegerät des Schallmeßgeräts ablesbare Intensität bzw. Amplitude der unter Wasser empfangenen Impulse als Maß für die Güte der Schallausbreitung benutzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige der Güte der Schallausbreitung in für den praktischen Gebrauch gewählten Stufen erfolgt, daß beispielsweise eine Anzeige in drei Stufen, »gut«, »mittel«, »schlecht«, vorgesehen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßstrecke von beispielsweise einer Seemeile benutzt wird und das Meßgerät derart einstellbar ist, daß bei dieser Meßstrecke eine Schalldruckahnahme pro Kilometer von ein Decibel als »gut«, drei Decibel als »mittel« und zehn Decibel als »schLecht« auf der Skala des Anzeigegeräts markiert ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallgeber von einem das Schallmeßgerät tragenden Schiff aus versenkt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallgeber mit einer Vorrichtung zur zeitlichen Verzögerung der Schallaussendung versehen ist und daß, wenn er vom fahrenden Schiff abgeworfen wird, nach Durchfahren einer bestimmten Strecke, beispielsweise einer Seemeile, die Schallaussendung einsetzt.
6. Schallgeber zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Verzögerungsvorrichtung ein Uhrwerk, eine Zündschnur, ein in Wasser löslicher Verschluß, beispielsweise aus Salz, oder andere Mittel, und daß zur Schallaussendung ein mechanisches oder elektrisches Schlagwerk, eine Sprengkapsel od. dgl. verwendet werden.
7. Schallgeber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß er auf eine bestimmte Wassertiefe einstellbar ist, z. B. mit Hilfe eines Schwimmers und einer zwischen diesem und dem Schallgeber angebrachten Haltevorrichtung.
8. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eichapparatur eingebaut ist, die eine akustische Eichung des zum Schallempfang dienenden Wandlers einschließlich der angeschlossenen Meßapparatur erlaubt.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die Eichapparatur eine Eichschallquelle vorhanden ist, die im Wasser in definiertem Abstand von Schallempfängern auf diesen zur Einwirkung gebracht werden kann.

IO. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Eichung eine Vorrichtung zur mechanischen Erregung des Schallempfängers im Schiff angebracht ist.