Schallfeld: Unterschied zwischen den Versionen
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Ein '''Schallfeld''' ist das Gebiet in einem [[Elastizität (Physik)|elastischen]] [[Ausbreitungsmedium|Medium]], in dem sich [[Schallwelle]]n ausbreiten. Zu den [[Schallfeldgröße]]n gehören die fünf unten genannten Größen, im Gegensatz zu den [[Schallenergiegröße]]n. | Ein '''Schallfeld''' ist das Gebiet in einem [[Elastizität (Physik)|elastischen]] [[Ausbreitungsmedium|Medium]], in dem sich [[Schallwelle]]n ausbreiten. Zu den [[Schallfeldgröße]]n gehören die fünf unten genannten Größen, im Gegensatz zu den [[Schallenergiegröße]]n. | ||
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In Gasen und Flüssigkeiten ([[Fluid]]en) erfolgt die [[Schallausbreitung]] als [[Longitudinalwelle]]. Das Auftreten von Schallwellen in Fluiden ist gekennzeichnet durch folgende Größen, die jeweils eine räumliche und zeitliche Schwankung ''um einen räumlich und zeitlich konstanten Mittelwert'' beschreiben: | In Gasen und Flüssigkeiten ([[Fluid]]en) erfolgt die [[Schallausbreitung]] als [[Longitudinalwelle]]. Das Auftreten von Schallwellen in Fluiden ist gekennzeichnet durch folgende Größen, die jeweils eine räumliche und zeitliche Schwankung ''um einen räumlich und zeitlich konstanten Mittelwert'' beschreiben: | ||
* den [[Schallwechseldruck]]: Schwankung des [[Druck (Physik)|Drucks]] ''p'' ([[Kraft]] pro Fläche) innerhalb des Mediums, in [[Pascal (Einheit)|Pa]] = N/m<sup>2</sup>, | * den [[Schallwechseldruck]]: Schwankung des [[Druck (Physik)|Drucks]] ''p'' ([[Kraft]] pro Fläche) innerhalb des Mediums, in [[Pascal (Einheit)|Pa]] = N/m<sup>2</sup>, | ||
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* die [[Schallschnelle]]: Schwankung der [[Geschwindigkeit]] ''v'' ([[Länge (Physik)|Weg]] pro Zeit) der Mediumteilchen, in m/s. | * die [[Schallschnelle]]: Schwankung der [[Geschwindigkeit]] ''v'' ([[Länge (Physik)|Weg]] pro Zeit) der Mediumteilchen, in m/s. | ||
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In [[Festkörper]]n ist die Schallausbreitung in Form von Longitudinal- und [[Transversalwelle]]n möglich. Sie werden beschrieben über | In [[Festkörper]]n ist die Schallausbreitung in Form von Longitudinal- und [[Transversalwelle]]n möglich. Sie werden beschrieben über | ||
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== | == Kein Schallfeld im Vakuum == | ||
Im [[Vakuum]], also ohne ein Übertragungsmedium, ist ''keine'' Schallausbreitung möglich; damit gibt es dort auch kein Schallfeld. | Im [[Vakuum]], also ohne ein Übertragungsmedium, ist ''keine'' Schallausbreitung möglich; damit gibt es dort auch kein Schallfeld. | ||
== Einteilung == | == Einteilung == | ||
In einem geschlossenen Raum wird das Schallfeld je nach akustischer Raumbeschaffenheit eingeteilt in [[Direktfeld]] ([[Freifeld]]) und in [[Diffusfeld]] (auch ''statistisches Schallfeld'') oder je nach [[Abstandsgesetz|Abstand]] von der [[Schallquelle]] in [[Nahfeld und Fernfeld (Akustik)|Nahfeld und Fernfeld]]. Ferner wird das ''ebene Schallfeld'' unterschieden, bei dem die Ausbreitung der Schallwellen senkrecht zur Fortpflanzung stehender [[Wellenfront]]en erfolgt <ref name="Theorie">Jecklin, Jürg: ''Theorie der Tontechnik'', Universität für Musik und darstellende Kunst Wien, Institut für Elektroakustik. Abschnitt: Schallfeld und Schallfeldgrößen. Wien 8/2002</ref> | In einem geschlossenen Raum wird das Schallfeld je nach akustischer Raumbeschaffenheit eingeteilt in [[Direktfeld]] ([[Freifeld]]) und in [[Diffusfeld]] (auch ''statistisches Schallfeld'') oder je nach [[Abstandsgesetz|Abstand]] von der [[Schallquelle]] in [[Nahfeld und Fernfeld (Akustik)|Nahfeld und Fernfeld]]. Ferner wird das ''ebene Schallfeld'' unterschieden, bei dem die Ausbreitung der Schallwellen senkrecht zur Fortpflanzung stehender [[Wellenfront]]en erfolgt.<ref name="Theorie">Jecklin, Jürg: ''Theorie der Tontechnik'', Universität für Musik und darstellende Kunst Wien, Institut für Elektroakustik. Abschnitt: Schallfeld und Schallfeldgrößen. Wien 8/2002.</ref> | ||
== Einzelnachweise == | == Einzelnachweise == | ||
Aktuelle Version vom 30. Januar 2021, 22:44 Uhr
Harmonisches Schallfeld eines unfokussierten 4-MHz-Ultraschallwandlers mit der Nahfeldlänge N = 67 mm.
Angezeigt werden die Amplituden der Schalldrücke. Die Berechnung erfolgte über das Rayleigh-Integral.
Angezeigt werden die Amplituden der Schalldrücke. Die Berechnung erfolgte über das Rayleigh-Integral.
Ein Schallfeld ist das Gebiet in einem elastischen Medium, in dem sich Schallwellen ausbreiten. Zu den Schallfeldgrößen gehören die fünf unten genannten Größen, im Gegensatz zu den Schallenergiegrößen.
In Fluiden
In Gasen und Flüssigkeiten (Fluiden) erfolgt die Schallausbreitung als Longitudinalwelle. Das Auftreten von Schallwellen in Fluiden ist gekennzeichnet durch folgende Größen, die jeweils eine räumliche und zeitliche Schwankung um einen räumlich und zeitlich konstanten Mittelwert beschreiben:
- den Schallwechseldruck: Schwankung des Drucks p (Kraft pro Fläche) innerhalb des Mediums, in Pa = N/m2,
- die Wechseldichte: Schwankung der Dichte ρ (rho) (Masse pro Volumen) des Mediums, in kg/m3, und
- die Schallschnelle: Schwankung der Geschwindigkeit v (Weg pro Zeit) der Mediumteilchen, in m/s.
In Festkörpern
In Festkörpern ist die Schallausbreitung in Form von Longitudinal- und Transversalwellen möglich. Sie werden beschrieben über
- Verschiebungsvektoren $ {\vec {u}} $ und
- Spannungstensoren $ {\underline {\underline {\sigma }}} $
und können sich an den Grenzflächen des Festkörpers durch eine Modenwandlung ineinander umwandeln.
Kein Schallfeld im Vakuum
Im Vakuum, also ohne ein Übertragungsmedium, ist keine Schallausbreitung möglich; damit gibt es dort auch kein Schallfeld.
Einteilung
In einem geschlossenen Raum wird das Schallfeld je nach akustischer Raumbeschaffenheit eingeteilt in Direktfeld (Freifeld) und in Diffusfeld (auch statistisches Schallfeld) oder je nach Abstand von der Schallquelle in Nahfeld und Fernfeld. Ferner wird das ebene Schallfeld unterschieden, bei dem die Ausbreitung der Schallwellen senkrecht zur Fortpflanzung stehender Wellenfronten erfolgt.[1]
Einzelnachweise
- ↑ Jecklin, Jürg: Theorie der Tontechnik, Universität für Musik und darstellende Kunst Wien, Institut für Elektroakustik. Abschnitt: Schallfeld und Schallfeldgrößen. Wien 8/2002.