Untersuchungen zum akustischen Meßleitungsverfahren mit festen Meßorten

A special investigation has been undertaken for measuring impedance or reflectance in an acoustic-measuring tube, in which the sound pressure was measured at several fixed measuring points.

Systematic measuring errors were next investigated and particularly were checked, when a consideration of the measuring loss in the tube was necessary. Moreover it is shown that the necessary number of measuring places depends logarithmically on the breadth of the measuring frequency range. The location of the measuring places can be optimised.

A broader investigation is also devoted to the sound microphone measuring technique which determines the degree of accuracy of the whole procedure. It will be shown that the sound-recording surface of the microphone throughout must not be very small compared to the sound wavelength, provided that the membrane mechanical impedance is high enough. A simple model is given for interference by sound. Practical experience with the sound microphone will gain knowledge of sound-body problems, sound measurements, signal to noise ratio of measured values, externally polarised and electret-condenser microphones.

In conclusion the foregoing results of the measurement procedure will illustrate and demonstrate the accuracy of measurement.

Zusammenfassung

Es wird ein spezielles Verfahren zur Messung von Impedanzen oder Reflektanzen im akustischen Meßrohr untersucht, bei dem der Schalldruck an einigen wenigen festgelegten Meßorten im Rohr gemessen wird.

Zunächst werden systematische Meßfehler untersucht und insbesondere überprüft, wann eine Berücksichtigung der Verluste im Meßrohr notwendig ist. Ferner wird gezeigt, daß die notwendige Anzahl der Meßorte logarithmisch von der Breite des Meßfrequenzbereichs abhängt. Die Lage der Meßorte kann optimiert werden.

Eine breitere Untersuchung ist auch der Sondenmikrofon-Meßtechnik gewidmet, die letztlich die Genauigkeit des ganzen Verfahrens bestimmt. Es wird gezeigt, daß die schallaufnehmende Fläche des Mikrofons durchaus nicht sehr klein gegen die Wellenlänge sein muß, wenn nur die mechanische Membranimpedanz hoch genug ist. Für die Störungen durch die Sonde wird ein einfaches Modell angegeben. Die praktischen Erfahrungen mit Sondenmikrofonen, über die berichtet wird, beziehen sich auf Körperschallprobleme, Sondenabmessungen, Störabstand der Meßwerte, fremdpolarisierte und Elektret-Kondensatormikrofone.

Zum Schluß wird das aus den Vorüberlegungen resultierende Meßverfahren erläutert und die Meßgenauigkeit demonstriert.

Sommaire

On étudie un procédé spécial pour mesurer des impédances ou des réflectances dans un tuyau acoustique en relevant les valeurs de la pression acoustique seulement en un petit nombre de points convenablement choisis.

On commence par une étude des erreurs systématiques englobant le cas où les pertes dans le tube ne peuvent plus être négligées. Puis on démontre que le nombre des points de mesure nécessaires est une fonction logarithmique de la largeur de la bande de fréquences à couvrir. La position elle-même des points de mesure peut être optimisée.

Ensuite l'étude s'étend à la métrologie des sondes microphoniques, de laquelle dépend en dernier ressort la justesse de tout le procédé. Pourvu que l'impédance mécanique de la membrane microphonique soit assez élevée, il n'est pas nécessaire que le diamètre de la surface sensible du microphone soit petit devant la longueur d'onde. Un modèle simple rend compte des perturbations introduites par la sonde. Puis on expose les enseignements procurés par l'usage pratique des sondes microphoniques, notamment en ce qui concerne les problèmes de vibrations, de tarage des sondes, de rapport signal/bruit, du choix entre microphones à condensateurs avec polarisation externe ou avec électrets, etc.

On conclut par un exposé d'ensemble de la méthode telle qu'elle résulte des divers éléments précédents et on en démontre la justesse.