Theoretische und praktische Untersuchungen zur Akustik von ...

4.2. Aufbau des Kundt’schen Rohrs
4.2.1 Das Impedanzrohr mit zwei Mikrophonen
Die Apparatur besteht im Wesentlichen aus einem Rohr mit einem Prüflingshalter an einem
Ende und einer Schallquelle am anderen Ende. Die Mikrophonöffnungen befinden sich an
zwei Orten entlang der Rohrwand. Das Impedanzrohr ist gerade und hat einen gleichmäßigen
Querschnitt, sowie eine starre, glatte, nicht poröse Wand, die im Prüfabschnitt keine Löcher
oder Schlitze aufweist. Die Wand ist schwer und dick genug, damit sie nicht durch das Schallsignal
zu Schwingungen angeregt wird und sich im Arbeitsfrequenzbereich des Rohres keine
Schwingungsresonanzen zeigen. Das Rohr ist gegen Außengeräusche oder Schwingungen
schall- und schwingungsisoliert. Es sollte zudem so lang sein, daß sich eine ebene Welle zwischen
Schallquelle und der Probe entwickelt. Die Mikrophonmeßpunkte müssen im ebenen
Wellenfeld liegen. An jedem Ort sind identische Mikrophonarten eingesetzt. Der Abstand s
zwischen den Mikrophonen muß nach folgender Gleichung ausgewählt werden:
f u ∗ s < 0, 45 ∗ c 0 (4.1)
Dabei ist
• f u die obere Arbeitsfrequenz des Rohres;
• s der Mikrophonabstand;
• c 0 die Schallgeschwindigkeit.
Die obere Frequenzgrenze ist von der Dimension des Kundt’schen Rohres quer zur Schallausbreitungsrichtung
abhängig: Die Wellenlänge λ, die sich vollständig quer im Rohr ausbilden
kann, ergibt die obere Grenzfrequenz. Die untere Frequenzgrenze ist vom Abstand zwischen
den Mikrophonen und der Messunsicherheit des Analysesystems abhängig. Ein großer Abstand
zwischen den Mikrophonen erhöht die Genauigkeit der Messungen.
4.2.2 Der Probenhalter
Der Probenhalter ist eine getrennte Einheit, die während der Messungen fest an einem Ende
des Rohres befestigt wird. Der Einbau der Probe in das Rohr erfolgt so, dass sich kein Luftvolumen
zwischen Prüfling und Rohrabschluss befindet, da sich sonst ein Feder-Masse-System
ausbildet, was zu einer erkennbaren Resonanz im zu untersuchenden Frequenzbereich führt.
Dies erfolgt ohne zusätzliche Dichtungen. Zur Abdichtung kann Vaseline benutzt werden. Die
Rückwand des Probenhalters ist starr und wird dicht am Rohr befestigt, da sie bei vielen Messungen
als schallharter Abschluß dient. Abbildung 4.3 zeigt den Probenhalter, der über ein
Anschlußstück (Querschnittsvergrößerung) an dem Kundt’schen Rohr befestigt ist.
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