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Messung der Impedanz eines Erdbodens mit dem Reflexionsfaktor für ebene Wellen und Kugelwellen

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The theoretical description of outdoor sound propagation along the ground requires the knowledge of the actual ground impedance. This investigation presents impedance measurements of a soil surface through the acoustic reflection coefficient. The first step is to calculate the impedance from measurements at larger grazing angles with the assumption of plane wave reflection. It is shown, that measurements for near grazing incidence, which have to be described by a more elaborated theory, allow for a unique deduction of ground impedance as well. Measurements for different geometries at distances up to 50 m show the validity of the theory and confirm a homogeneously distributed impedance of the ground under investigation. The impedance for larger grazing angles agrees well with the deduced one at near-grazing incidence, the deduction yielding more reliable results in the important low frequency region. The impedance of the soil is compared to impedances resulting from different models for the ground to behave like an absorbent material.

Zusammenfassung

Die theoretische Beschreibung der Ausbreitung von Schallwellen entlang eines Erdbodens erfordert die Kenntnis der tatsächlichen Bodenimpedanz. In dieser Arbeit wird die Impedanz eines Sandbodens über den akustischen Reflexionsfaktor gemessen. Zunächst wird sie näherungsweise, über die Beschreibung mit ebenen Wellen, aus Messungen bei großem Einfallswinkel berechnet. Es wird dann gezeigt, daß auch Messungen bei sehr flachem Schalleinfall, die durch eine aufwendigere Formulierung beschrieben werden miissen, einen eindeutigen Rückschluß auf die Impedanz des Erdbodens gestatten. Messungen für unterschiedliche Geometrien mit Entfernungen bis zu 50 m zeigen die Gültigkeit der Theorie und bestätigen, daß die Impedanz des vermessenen Sandbodens homogen verteilt ist. Die bei flachem Einfall ermittelte Impedanz stimmt sehr gut mit der für großen Einfallswinkel gemessenen überein, im wichtigen Bereich tiefer Frequenzen liefert die Deduktion bei flachem Schalleinfall jedoch verläßlichere Aussagen. Die ermittelte Impedanz des Sandbodens wird mit Impedanzen verglichen, die sich für verschiedene Absorbermodelle des Bodens ergeben.

Sommaire

La description théorique de la propagation du son à l'air libre au dessus d'un sol exige la connaissance de l'impédance véritable de ce sol. On présente ici un procédé de mesure de l'impédance acoustique d'un sol sablonneux à partir de son facteur de réflexion. La première étape consiste à calculer une valeur approchée de l'impédance à partir de mesures sous de grands angles d'incidence et en supposant planes l'onde incidente et l'onde réfléchie. On montre ensuite que les mesures sous incidences presque rasantes, qui devront être décrites au moyen d'une théorie plus élaborée, conduisent également à une déduction univoque de l'impédance du sol. D'autres mesures, en géométries différentes et portant sur des distances jusqu'à 50 mètres, montrent la validité de cette théorie et confirment que l'impédance du sol sablonneux étudié est bien répartie d'une manière homogène. L'impédance calculée pour une incidence rasante concorde très bien avec celle qu'on obtient en incidence presque verticale. Dans l'important domaine des fréquences graves, on obtient encore des résultats fiables à partir des incidences rasantes. L'impédance trouvée pour le sol sablonneux étudié est comparée finalement avec les valeurs livrées par différents modèles de sols absorbants.
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Document Type: Research Article

Publication date: November 1, 1990

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  • Acta Acustica united with Acustica, published together with the European Acoustics Association (EAA), is an international, peer-reviewed journal on acoustics. It publishes original articles on all subjects in the field of acoustics, such as general linear acoustics, nonlinear acoustics, macrosonics, flow acoustics, atmospheric sound, underwater sound, ultrasonics, physical acoustics, structural acoustics, noise control, active control, environmental noise, building acoustics, room acoustics, acoustic materials, acoustic signal processing, computational and numerical acoustics, hearing, audiology and psychoacoustics, speech, musical acoustics, electroacoustics, auditory quality of systems. It reports on original scientific research in acoustics and on engineering applications. The journal considers scientific papers, technical and applied papers, book reviews, short communications, doctoral thesis abstracts, etc. In irregular intervals also special issues and review articles are published.
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