DE949607C

DE949607C - Device for measuring sound pressure

Info

Publication number: DE949607C
Application number: DES39641A
Authority: DE
Inventors: Guenter Pickel
Original assignee: Siemens Reiniger Werke AG
Current assignee: Siemens Reiniger Werke AG
Priority date: 1954-06-19
Filing date: 1954-06-19
Publication date: 1956-09-20

Description

Vorrichtung zur Sdialldrudcmessung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schalldruckmessung, bei der auf einen in Richtung des Schalldruclos beweglichen, schallreflektierenden Körper ein Schalldruck einwirkt, dieser schallreflektierende Körper durch eine dem Schalldruck entgegengerichtete Kraft im Gleichgewicht gehalten und die Lage des schallreflektierenden Körpers in Abhängigkeit von dem auf ihn wirkenden Schalldruck angezeigt wird. Derartige Vorrichtungen werden benutzt, um Schall intensitäten zu ermitteln. Es sind Vorrichtungen dieser Art bekant, die einen schall reflektierenden Körper enthalten, der an einer empfindlichen Waage oder einem Torsionsfaden aufgehängt ist und dessen Lageveränderung unter dem Einfluß eines Schalldrucks durch Spiegelablesung oder andere empfindliche Anzeigemittel sichtbar gemacht wird. Diese Meßvorrichtungen sind umständlich zu bedienen, in ihrer Wirkungsweise durch mechanische Reibung behindert und mechanisch zu wenig widerstandsfäShig. Es ist ferner bekannt, die schallreflektierenden Körper als Schwimmkörper auszubilden.Device for Sdialldrudcmessung The invention relates to a device for sound pressure measurement, in which on a movable in the direction of the sound pressure, sound-reflecting body acts a sound pressure, this sound-reflecting Body through one of the sound pressure opposing force kept in balance and the position of the sound-reflecting body as a function of the one acting on it Sound pressure is displayed. Such devices are used to intensify sound to investigate. There are devices of this type known that reflect a sound Contains a body suspended from a delicate scale or torsion thread and its change in position under the influence of a sound pressure by reading a mirror or other sensitive display means is made visible. These measuring devices are awkward to use and their mode of operation is hampered by mechanical friction and not mechanically strong enough. It is also known the sound reflective To train the body as a floating body.

Bei diesen Vorrichtungen ist der Abstand zwischen Schallquelle und Reflexionsiörper vom Schalldruck abhängig und geht daher als zusätzlicher Parameter in die Eichung ein.In these devices, the distance between the sound source and Reflection body depends on the sound pressure and is therefore an additional parameter in the calibration.

Eine die genannten Nachteile vermeidende Vorrichtung zur Schalldruckmessung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die entgegen der Richtung des Schalldrucks wirkende Kraft durch Wechselwirkung zweier gleichartiger, gegeneinander beweglicher Kraftfelder erzeugt ist, von denen das eine mit dem beweglichen schallreflektierenden Körper starr verbunden und von diesem mitgeführt und das andere gegenüber dem beweglichen schallreflektierenden Körper ruhend angeordnet ist. Um Haftreibungskräfte, die auf den schallreflektierenden Körper einwirken können, zu vermeiden, schwankt mindestens eines der Kraftfelder mit kleiner Amplitude, jedoch nicht beide Kraftfelder gegenphasig und mit gleicher Amplitude. Der schallreflektierende Körper wird hierdurch in kleine Schwingungen versetzt, so daß Haftreibungskräfte nicht auftreffen. A device for measuring sound pressure which avoids the disadvantages mentioned is characterized according to the invention in that the opposite to the direction of the sound pressure Acting force through the interaction of two similar, mutually movable Force fields are generated, one of which is reflective with the moving sound Body rigidly connected and carried along by this and the other opposite to the movable one sound-reflecting body is arranged resting. To friction forces that on the sound-reflecting body can act, to avoid fluctuates at least one of the force fields with a small amplitude, but not both force fields in phase opposition and with the same amplitude. The sound-reflecting body is hereby broken down into small Vibrations offset so that static friction forces do not occur.

Die Anzeige des Schalldrucks erfolgt in Ausbildung der Erfindung dadurch, daß mit einem Einstellorgan zur Veränderung der Stärke eines der in Wechselwirkung stehenden Kraftfelder einer Anzeigeskala mit einer Skaleneinteilung auf einer Grundlinie und mit dem schallrefiektierenden Körper ein Zeiger derart gekuppelt ist, daß die Spitze des Zeigers sich im Bereich 4er Grundlinie der Skaleneinteilung quer zur Grundlinie zu bewegen vermag. Es ist auch -möglich, die Anzeigeskala mit dem schallreflektierenden Körper und den Zeiger mit dem Einstellorgan zur Veränderung der Stärke eines der Kraftfelder in erfindungsgemäßer Weise zu kuppeln. The display of the sound pressure takes place in an embodiment of the invention in that with an adjusting element to change the strength of one of the interacting standing force fields of a display scale with a scale division on a base line and a pointer is coupled to the sound reflecting body in such a way that the The tip of the pointer is in the area of the 4-point baseline of the scale division across the Able to move baseline. It is also possible to use the sound-reflecting dial Body and the pointer with the adjusting device to change the strength of one of the To couple force fields in accordance with the invention.

In weiterer Ausbildung der Erfindung werden als Kraftfelder magnetische Felder verwandt, wobei das mit dem schallreflektierenden Körper mitgeführte Magnetfeld durch einen starr mit diesem Körper mitgeführten Magneten und das gegenüber dem schallreflektierenden Körper ruhende Magnetfeld durch eine von Gleichstrom durchflossene Spule erzeugt wird. Der Vorteil magnetischer Kraftfelder gegenüber anderen bekannten Feldern ist dadurch gegeben, daß magnetische Felder hinreichender Stärke in besonders einfacher Weise zu erzeugen sind. Schwankungen des durch die von Gleichstrom durchflossenen, Spule erzeugten Magnetfeldes werden dadurch bewirkt, daß von einer weiteren, jedoch mit Wechselstrom durchflossenen Spule ein schwankendes Magnetfeld erzeugt wird, das sich dem erstgenannten Magnetfeld überlagert. In a further embodiment of the invention, magnetic fields are used as force fields Fields related, whereby the magnetic field carried along with the sound-reflecting body by a magnet that is rigidly carried along with this body and that opposite the Sound-reflecting body resting magnetic field through a direct current flowing through it Coil is generated. The advantage of magnetic force fields over other known ones Fields is given by the fact that magnetic fields of sufficient strength in particular are easy to generate. Fluctuations in the flow through which direct current flows, Coil generated magnetic field are caused by another, however a fluctuating magnetic field is generated with an alternating current flowing coil, which is superimposed on the first-mentioned magnetic field.

Der in der genannten Anzeigevorrichtung beschriebene Zeiger ist mit seinem rückw;irtigen Ende mit dem von dem schallreflektierenden Körper mitgeführten Magneten magnetisch gekoppelt. Hierzu ist der Zeiger aus einem magnetisierbaren Stoff herzustellen. Um eine starke Wechselwirkung zwischen dem von dem schallreflektierenden Körper mitgeführten Magneten und dem von der gleichstromdurchflossenen Spule erzeugten Magnetfeld zu erreichen, wird der Magnet so geführt, daß er mindestens teilweise von der Spule umschlossen ist. The pointer described in the indicated display device is with its rear end with that carried by the sound-reflecting body Magnets magnetically coupled. For this purpose, the pointer is made of a magnetizable Making fabric. To have a strong interaction between that of the sound reflective Body carried magnets and the generated by the coil through which direct current flows To achieve magnetic field, the magnet is guided so that it is at least partially is enclosed by the coil.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt in der Weise, daß der schallreflektierende Körper in ein mit Flüssigkeit gefülltes Gefäß eingebracht wird, wobei diese Flüssigkeit ihn - um Adhäsions- und Reibungskräfte zu vermeiden -vollständig umgibt. Dieses Gefäß weist eine Verjüngung auf, in der der den mitgeführten Magneten enthaltende Teil des schallreflektierenden Körpers geführt ist. Zwischen diesem Teil des schallreflektierenden Körpers und der Gefäßwand ist ein schmaler Raum für den allseitigen reibungsfreien Durchtritt der Flüssigkeit vorgesehen. Das mit der Flüssigkeit gefüllte Gefäß, in welches der schallreflektierende Körper eingebracht ist, wird in ein Gehäuse eingesetzt, das zu diesem Zweck eine Öffnung enthält. In diesem Gehäuse sind die Mittel zur Erzeugung der gegenüber dem schallreflektierenden Körper ruhenden Magnetfelder und die ihnen zugeordneten Einstell- und Anzeigeorgane angebracht. The construction of the device according to the invention takes place in the way that the sound-reflecting body is placed in a vessel filled with liquid is, with this liquid him - to avoid adhesion and frictional forces -completely surrounds. This vessel has a taper in which the carried Magnet containing part of the sound-reflecting body is performed. Between this part of the sound-reflecting body and the vessel wall is a narrow one Space provided for the fluid to pass through without friction on all sides. That vessel filled with the liquid into which the sound-reflecting body is placed is inserted into a housing which contains an opening for this purpose. In this housing are the means for generating the opposite to the sound reflective Bodies resting magnetic fields and the setting and display elements assigned to them appropriate.

In Fig. I ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Schalldruckmessung dargestellt; Fig. 2 gibt die Anzeigeskala der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Fig. I wieder. In Fig. I is a device according to the invention for measuring sound pressure shown; Fig. 2 gives the display scale of the device according to the invention Fig. I again.

Ein Gefäß I, das innen mit schallabsorbierenden Wänden 2 versehen ist, ist mit entgastem Wasser 3 gefüllt. Der obere Rand des Gefäßes I weist Halterungen 4 für einen Schallkopf auf, der in die Öffnung 5 dieser Halterung 4 paßt. In der Halterung 4 sind überdies Öffnungen 6 vorgesehen, durch die ein Druckausgleich der über dem Wasser 3 befindlichen Luft bei Einpassen des Schallkopfes in die Öffnung 5 der Halterung 4 möglich ist. In dem Gefäß I befindet sich, voll eingetaucht in das Wasser 3, der schallreflektierende Körper 7, der mit seinem unteren Ende in einer aus dem Gefäß I ausgebildeten Führung 8 gleitet. Die zum Schallkopf gewendete Seite g des schallreflektierenden Körpers 7 ist konusförmig geschnitten. Hierdurch wird der schallreflektierende Körper 7 im Zentralstrahl des von dem Schallkopf ausgehenden Schallbündels gehalten. In dem in der Führung 8 gleitenden unteren Ende 10 des schallreflektierenden Körpers 7 ist ein permanenter Magnet II angebracht, dessen Achse parallel zur Führung 8 steht. Eine ein Magnetfeld erzeugende Spule 12 umgibt das untere Ende 8 des Gefäßes I. Die Stärke des von dieser Spule 12 erzeugten Magnetfeldes wird geregelt durch ein Potentiometer 13. Das von der Spule 12 erzeugte Magnetfeld wird periodisch beeinflußt durch einen Elektromagneten I4, bestehend aus einem Kern 15 und einer Spule I6, die an eine Wechselspannung angeschlossen ist. Die Spule I2, der Elektromagnet I4 und das Potentiometer I3 sind in einem Gehäuse I7 eingebaut, in das das Gefäß 1 durch eine Öffnung I8 eingesetzt wird. Um eine Achse 19 ist ein Zeiger 20 drehbar gelagert. Er besteht aus magnetisiertem oder magnetisierbarem Material. Sein rückwärtiges Ende 2I reicht bis zum oberen Ende des permanenten Magneten II. Zwischen dem rück- wärtigen Ende 21 des Zeigers 20 und dem oberen Ende des permanenten Magneten II besteht demnach eine magnetische Kopplung. Die Spitze 22 des Zeigers 20 gleitet in einer mit einem Schlitz versehenen Führung 23 hinter einer durchsichtigen Anzeigeskala 24, die fest mit den Verstellgliedern des Potentiometers 13 verbunden ist. Die durchsichtige Anzeigeskala 24 trägt eine Skaleneinteilung auf einer kreisförmigen Grundlinie 25, die einen derartigen Abstand vom Drehpunkt 26 aufweist, daß die Spitze 22 des Zeigers 20 etwa hinter ihr steht. Oberhalb und unterhalb der Grundlinie 25 sind Pfeilmarkierungen 27 angebracht, deren Richtungssinn die Richtung bestimmt, in die die Anzeigeskala gedreht werden muß, um die Spitze 22 des Zeigers 20 wieder auf die Grundlinie zurückzuführen, wenn er oberhalb oder unterhalb der Grundlinie 25 steht. A vessel I, which is provided with sound-absorbing walls 2 on the inside is filled with degassed water 3. The upper edge of the vessel I has brackets 4 for a transducer that fits into the opening 5 of this holder 4. In the Bracket 4 are also provided openings 6 through which a pressure equalization of the Air located above the water 3 when the transducer is fitted into the opening 5 of the bracket 4 is possible. In the vessel I is, fully immersed in the water 3, the sound-reflecting body 7, which with its lower end in a guide 8 formed from the vessel I slides. The one facing the transducer Side g of the sound reflecting body 7 is cut in a conical shape. Through this the sound-reflecting body 7 becomes in the central ray of the emanating from the transducer Sound bundle held. In the guide 8 sliding lower end 10 of the sound-reflecting Body 7 is a permanent magnet II attached, the axis of which is parallel to the guide 8 stands. A coil 12 generating a magnetic field surrounds the lower end 8 of the vessel I. The strength of the magnetic field generated by this coil 12 is controlled by a potentiometer 13. The magnetic field generated by the coil 12 is influenced periodically by an electromagnet I4, consisting of a core 15 and a coil I6, which is connected to an alternating voltage. The coil I2, the electromagnet I4 and the potentiometer I3 are installed in a housing I7 in which the vessel 1 is inserted through an opening I8. A pointer 20 is rotatable about an axis 19 stored. It consists of magnetized or magnetizable material. His backward End 2I extends to the upper end of the permanent magnet II. Between the rear wait The end 21 of the pointer 20 and the upper end of the permanent magnet II therefore exist a magnetic coupling. The tip 22 of the pointer 20 slides in one with a Slotted guide 23 behind a transparent display dial 24, which is fixed is connected to the adjusting members of the potentiometer 13. The transparent one Display scale 24 has a scale division on a circular base line 25, which has such a distance from the pivot point 26 that the tip 22 of the pointer 20 stands behind her. Above and below the base line 25 are arrow markings 27 attached, whose sense of direction determines the direction in which the display scale must be rotated to bring the tip 22 of the pointer 20 back to the baseline, if it is above or below the baseline 25.

Die Eichung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Schalldruckmessung kann folgendermaßen erfolgen: Es werden nacheinander am Ort der schallreflektierenden Fläche g des schallreflektierenden Körpers 7 bekannte Schalldrücke erzeugt. Der mit dem schallreflektierenden Körper. 7 starr verbundene permanente Magnet II taucht dann nach Maß -gabe dieser Schalldrücke mehr oder minder in das von der Spule I2 erzeugte Magnetfeld ein. Dies macht sich durch ein Ausweichen der Spitze 22 des Zeigers 20 von der Grundlinie 25 der Anzeigeskala 24 bemerkbar. Durch Drehen der Anzeigeskala 24 werden die Regelglieder des Potentiometers I3 so verstellt, daß das von der Spule 12 erzeugte Magnetfeld genau die Stärke hat, um die Spitze 22 des Zeigers 20 auf die Grundlinie 25 zurückzuführen. Der Ort auf der Grundlinie 25 der Anzeigeskala 24, auf den die Spitze 22 des Zeigers 20 dann zeigt, wird daraufhin mit einer den Eichdruck charakterisierenden Zahl versehen. The calibration of the device according to the invention for measuring sound pressure can be done as follows: There are successively at the location of the sound-reflecting Area g of the sound-reflecting body 7 generates known sound pressures. Of the with the sound-reflecting body. 7 rigidly connected permanent magnet II dives then, depending on these sound pressures, more or less into that of the coil I2 generated magnetic field. This is done by avoiding the tip 22 of the Pointer 20 from the base line 25 of the display scale 24 noticeable. By turning the Display scale 24, the control elements of the potentiometer I3 are adjusted so that the magnetic field generated by the coil 12 has exactly the strength around the tip 22 of the pointer 20 to be traced back to the base line 25. The place on the baseline 25 of the display scale 24, to which the tip 22 of the pointer 20 then points, is then provided with a number characterizing the calibration pressure.

Claims

PATENT CLAIMS I. Device for sound pressure measurement, in which a Sound-reflecting body movable in the direction of the sound pressure by a the direction of the sound pressure opposing force in a certain Maintained equilibrium and that caused by the sound pressure and the strength the sound pressure dependent deviation from this position is displayed, characterized in that that the force acting against the direction of the sound pressure is caused by interaction two similar, mutually movable force fields is generated, of which the one rigidly connected to the movable sound-reflecting body and from this one carried along and the other opposite the movable sound-reflecting one Body is arranged at rest.

2. Apparatus according to claim I, characterized in that the Strength of a force field is changeable.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that with a Adjustment element for changing the strength of one of the interacting force fields a display scale with a scale on a baseline and with the sound reflective Body of a pointer is coupled in such a way that the tip of the pointer is in the area the baseline of the scale division is able to move transversely to the baseline.

4. Apparatus according to claim I, characterized by means for generating small amplitude fluctuations of at least one of the force fields.

5. Apparatus according to claim I, characterized in that the force fields Magnetic fields are the magnetic field carried along with the sound-reflecting body through one rigid with this body. carried magnets and that opposite the Sound-reflecting body resting magnetic field through a direct current flowing through it Coil is generated.

6. Apparatus according to claim 4 and 5, characterized in that the magnetic field at rest opposite the sound-reflecting body a small magnetic field generated by a coil through which an alternating current flows Fluctuations are superimposed.

7. Apparatus according to claim 3 or 5, characterized in that the rear end of the pointer with that carried by the sound reflective body Magnetic field is magnetically coupled.

8. Apparatus according to claim 5, characterized in that of the sound-reflecting body entrained magnet at least partially from the is enclosed with a direct current flowing coil.

9. Apparatus according to claim 5, characterized in that the sound reflective Body is placed in a vessel filled with liquid and this liquid surrounds it completely, this vessel has a taper in which the carried Magnet containing part of the sound-reflecting body is guided and a Housing is provided which has the means for generating the opposite to the sound reflective Bodies of static magnetic fields with their associated setting and display elements contains and an opening in this housing into which the vessel is let.