Technische Akustik:
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Berlin
Springer Vieweg
2015
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| adam_text | Titel: Technische Akustik
Autor: Möser, Michael
Jahr: 2015
Inhaltsverzeichnis
1 Wahrnehmung von Schall............................... 1
1.1 Terz- und Oktav-Filter.............................. 8
1.2 Die Hörfläche................................... 10
1.3 Die A-Bewertung ................................ 11
1.4 Zeitlich veränderliche Geräusche....................... 13
1.5 Zusammenfassung................................ 14
1.6 Literaturhinweise................................. 15
1.7 Übungsaufgaben................................. 15
2 Grundbegriffe der Wellenausbreitung....................... 19
2.1 Thermodynamik von Schallfeldern in Gasen................ 20
2.1.1 Zustandsgieichungen der Gase................... 20
2.1.2 Bedeutung der Zustandsgieichungen für die Schallfeld-Größen 25
2.2 Eindimensionale Schallfelder......................... 28
2.2.1 Grundgleichungen........................... 28
2.2.2 Fortschreitende Wellen........................ 34
2.2.3 Komplexe Schreibweise....................... 38
2.2.4 Stehende Wellen und Resonanzphänomen............ 39
2.3 Dreidimensionale Schallfelder......................... 43
2.4 Energie- und Leistungstransport ....................... 45
2.5 Intensitäts-Messverfahren ........................... 51
2.5.1 Zeitbereichsverfahren......................... 52
2.5.2 Frequenzbereichsverfahren..................... 53
2.5.3 Messfehler und Grenzen des Verfahrens............. 56
2.5.4 Normen................................. 60
2.6 Wellenausbreitung im bewegten Medium.................. 61
2.7 Brechung...................................... 67
2.8 Wellenaufsteilung................................ 69
2.9 Zusammenfassung................................ 71
2.10 Literaturhinweise................................. 72
2.11 Übungsaufgaben................................. 73
XI
XII Inhaltsverzeichnis
3 Schallausbreitung und Schallabstrahlung .................... 77
3.1 Ungerichtete Schallabstrahlung von Punktquellen............. 77
3.2 Ungerichtete Schallabstrahlung von Linienquellen............ 79
3.3 Volumenquellen ................................. 80
3.4 Das Schallfeld zweier Quellen......................... 83
3.5 Lautsprecherzeilen................................ 95
3.5.1 Eindimensionale Kolbenmembran................. 97
3.5.2 Die Formung von Haupt-und Nebenkeulen........... 100
3.5.3 Elektronisches Schwenken ..................... 105
3.5.4 Fernfeldbedingungen......................... 108
3.6 Schallabstrahlung von Ebenen......................... 112
3.7 Schallfeld vor einer kreisförmigen Kolben-Membran........... 115
3.7.1 Schallfeld auf der Mittel-Achse................... 116
3.7.2 Allgemeine Schallfeld-Verteilung vor der Membran...... 120
3.8 Zusammenfassung................................ 122
3.9 Literaturhinweise................................. 123
3.10 Übungsaufgaben................................. 123
4 Körperschall ....................................... 129
4.1 Einleitung..................................... 129
4.2 Die Biegewellengleichung für Stäbe..................... 132
4.3 Die Ausbreitung der Biegewellen....................... 135
4.4 Stabresonanzen.................................. 137
4.4.1 Unterstützte Stabenden........................ 138
4.4.2 Eingespannte Stabenden....................... 141
4.4.3 Freie Stabenden............................ 143
4.5 Biegeschwingungen von Platten........................ 145
4.5.1 Die Wellengleichung und ihre Lösungen............. 145
4.5.2 Plattenresonanzen........................... 148
4.6 Zusammenfassung................................ 152
4.7 Literaturhinweise................................. 153
4.8 Übungsaufgaben................................. 153
5 Elastische Isolation................................... 155
5.1 Wirkung elastischer Lagerung auf starrem Fundament.......... 158
5.2 Dimensionierung elastischer Lagerung ................... 163
5.3 Einfluss der Fundamentnachgiebigkeit.................... 166
5.3.1 Fundament-Impedanz......................... 166
5.3.2 Die Wirkung der Fundament-Impedanz.............. 167
5.4 Ermittlung des Übertragungspfades ..................... 173
5.5 Messung des Verlustfaktors .......................... 175
5.6 Die dynamische Masse............................. 177
Inhaltsverzeichnis XIII
5.7 Ausblick...................................... 179
5.8 Zusammenfassung................................ 179
5.9 Literaturhinweis ................................. 180
5.10 Übungsaufgaben................................. 180
6 Schallabsorption.....................................183
6.1 Schallausbreitung im Kundt sehen Rohr...................183
6.1.1 Rohre mit Rechteck-Querschnitt..................188
6.1.2 Rohre mit Kreis-Querschnitt ....................189
6.2 Messungen im Kundt schen Rohr.......................191
6.2.1 Mini-Max-Verfahren......................... 193
6.2.2 Wellentrennung ............................ 196
6.3 Die Wandimpedanz............................... 198
6.4 Theorie des quasi-homogenen Absorbers.................. 201
6.5 Spezielle absorbierende Anordnungen.................... 207
6.5.1 Die unendlich dicke poröse Schicht............... 207
6.5.2 Die poröse Schicht endlicher Dicke................ 210
6.5.3 Der poröse Vorhang.......................... 215
6.5.4 Resonanzabsorber........................... 217
6.6 Der schräge Schalleinfall............................ 225
6.7 Zusammenfassung................................ 229
6.8 Literaturhinweise................................. 229
6.9 Übungsaufgaben................................. 230
7 Grundlagen der Raumakustik............................233
7.1 Das diffuse Schallfeld..............................238
7.1.1 Nachhall................................. 240
7.1.2 Der stationäre Zustand........................ 242
7.1.3 Messung des Absorptionsgrades im Hallraum.......... 248
7.2 Zusammenfassung................................ 249
7.3 Literaturhinweise................................. 250
7.4 Übungsaufgaben................................. 250
8 Schalldämmung.....................................253
8.1 Messung der Luftschalldämmung....................... 255
8.2 Luftschalldämmung einschaliger Bauteile ................. 258
8.3 Zweischalige Bauteile (biegeweiche Vörsatzschalen)........... 269
8.4 Trittschalldämmung............................... 275
8.4.1 Messung des Trittschallpegels ...................275
8.4.2 Verbesserungsmaßnahmen......................277
8.5 Zusammenfassung................................279
Xiv Inhaltsverzeichnis
8.6 Literaturhinweise.................................280
8.7 Übungsaufgaben.................................281
9 Schalldämpfer......................................283
9.1 Querschnittsänderungen schallharter Rohrleitungen ...........284
9.1.1 Einfacher Querschnittssprung....................284
9.1.2 Verzweigungen.............................286
9.1.3 Kammerschalldämpfer........................291
9.1.4 Kammer-Kombinationen.......................297
9.2 Wandungsschalldämpfer............................302
9.2.1 Der schallhart berandete Kanal...................303
9.2.2 Der schallweich berandete Kanal..................304
9.2.3 Der Schalldämpfer mit beliebiger Wandungsimpedanz .... 307
9.2.4 Näherungsbetrachtungen für die Grundmode..........307
9.2.5 Wandungen aus absorbierenden Schichten............311
9.2.6 Wandungen aus Resonatoren....................314
9.2.7 Beliebige Querschnittsgeometrien.................318
9.2.8 Exakte Berechnung bei beliebiger Impedanz ..........320
9.3 Zusammenfassung................................326
9.4 Literaturhinweis.................................326
9.5 Übungsaufgaben.................................326
10 Schallschutzwände ...................................329
10.1 Beugung an der halbunendlichen Schneide.................330
10.2 Diskussion des Schallfeldes..........................339
10.2.1 Graphische Darstellung ....................... 339
10.2.2 Interpretation des Schallfeldes................... 341
10.2.3 Diskussion der Raumbezirke.................... 344
10.3 Wirkung im Schallschatten........................... 348
10.3.1 Bedeutung der Höhe von Schallschutzwänden .........351
10.3.2 Schallschutzwälle...........................352
10.3.3 Absorbierende Schallschutzwände.................354
10.3.4 Bedeutung des Schalldurchganges.................357
10.4 Ausblick......................................357
10.5 Zusammenfassung................................358
10.6 Literaturhinweise.................................358
10.7 Übungsaufgaben.................................358
10.8 Anhang: MATLAB-Programm für die Fresnel-Integrale.........360
11 Elektroakustische Wandler für Luftschall....................363
11.1 Das Kondensatormikrophon..........................366
11.2 Richtungsempfindlichkeit von Mikrophonen................373
Inhaltsverzeichnis XV
11.3 Das elektrodynamische Mikrophon...................... 377
11.4 Der elektrodynamische Lautsprecher..................... 381
11.5 Akustische Antennen.............................. 384
11.5.1 Mikrophon-Zeilen........................... 385
11.5.2 Zweidimensionale Sensor-Anordnungen............. 393
11.6 Zusammenfassung................................ 398
11.7 Literaturhinweise................................. 398
11.8 Übungsaufgaben................................. 399
12 Grundlagen der aktiven Lärmbekämpfung ................... 401
12.1 Der Einfluss von Nachbildefehlern...................... 405
12.1.1 Gekreuzt laufende Wellen...................... 407
12.2 Reflexion und Absorption ........................... 409
12.3 Aktive Stabilisierung selbsterregter Schwingungen............ 414
12.4 Zusammenfassung................................ 422
12.5 Literaturhinweise................................. 423
12.6 Übungsaufgaben................................. 423
13 Eigenschaften und Beschreibung von Übertragern............... 425
13.1 Eigenschaften von Übertragern........................ 426
13.1.1 Linearität................................ 426
13.1.2 Zeitinvarianz.............................. 427
13.2 Beschreibung durch die Impulsantwort................... 428
13.3 Das Invarianz-Prinzip.............................. 432
13.4 Fourier-Zerlegung................................ 433
13.4.1 Fourier-Reihen............................. 434
13.4.2 Fourier-Transformation........................ 442
13.4.3 Die Übertragungsfunktion und der Faltungssatz......... 445
13.4.4 Symmetrien............................... 447
13.4.5 Impulsantworten und Hubert-Transformation.......... 449
13.5 Fourier-Akustik: Die Wellenlängen-Zerlegung örtlich verteilter
Schallfelder.................................... 451
13.5.1 Abstrahlung von Ebenen....................... 453
13.5.2 Abstrahlung von Biegewellen.................... 455
13.5.3 Akustische Holographie....................... 457
13.5.4 Dreidimensionale Schallfelder................... 458
13.6 Zusammenfassung................................ 462
13.7 Literaturhinweise................................. 463
13.8 Übungsaufgaben................................. 463
XVI Inhaltsverzeichnis
14 Rechnen mit Pegeln...................................467
14.1 Dekadischer Logarithmus ...........................467
14.2 Pegel-Umkehrgesetz...............................468
14.3 Gesetz der Pegeladdition............................469
15 Komplexe Zeiger.....................................473
15.1 Einführung in das Rechnen mit komplexen Zahlen............473
15.2 Verwendung komplexer Zeiger zur Beschreibung
akustischer Vorgänge..............................476
16 Lösungen der Übungsaufgaben...........................479
16.1 Übungsaufgaben aus Kapitel 1 ........................479
16.2 Übungsaufgaben aus Kapitel 2 ........................482
16.3 Übungsaufgaben aus Kapitel 3 ........................486
16.4 Übungsaufgaben aus Kapitel 4 ........................497
16.5 Übungsaufgaben aus Kapitel 5 ........................503
16.6 Übungsaufgaben aus Kapitel 6 ........................505
16.7 Übungsaufgaben aus Kapitel 7 ........................511
16.8 Übungsaufgaben aus Kapitel 8 ........................514
16.9 Übungsaufgaben aus Kapitel 9 ........................516
16.10 Übungsaufgaben aus Kapitel 10........................518
16.11 Übungsaufgaben aus Kapitel 11........................520
16.12 Übungsaufgaben aus Kapitel 12........................521
16.13 Übungsaufgaben aus Kapitel 13........................525
Sachverzeichnis..........................................537
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