Sensors and Actuators - Fachbereich Physik der Universität ...

3.4 Akustische Sensoren – Gehör
3.4.1 Schall, Schalldruck und Lautstärke
• Schall entsteht durch rhythmische Luftschwingungen, d.h. Verdichtung und
Verdünnung von Luftmolekülen.
• Ausbreitung einer Schallwelle mit 340 m/sec oder 1224 km/h (1 Mach = 1000 km/h).
Beschreibung der Schallwelle durch zwei Merkmale:
1. Frequenz:
• Anzahl der Schwingungen innerhalb einer Zeiteinheit.
• Einheit: Hertz (Hz) = Schwingungen pro Sekunde.
• Hohe Frequenz = hoher Ton, niedrige Frequenz = tiefer Ton.
• < 20 Hz: Infraschall, > 16.000 Hz: Ultraschall.
2. Amplitude:
• Höhe/Intensität der Schwingungen, die durch die Luftmoleküle zurückgelegte
Distanz = Schalldruck.
• Einheit: Pascal (Pa) = Newton/m 2 .
• Schwankt zwischen ca. 1/100.000 - 100 Pa; zum Vergleich: umgebender Luftdruck
beträgt ca. 100 000 Pa (10 5 Pa = 1 bar).
• "Handlicheres" Maß für Schalldruck: Schalldruckpegel L mit der Einheit Dezibel (dB
SPL, sound pressure level): L = 20·log px/p0 mit px: Schalldruck in Pascal; p0:
Bezugsschalldruck = 2·10 -5 Pa, der in der Nähe der Hörschwelle liegt). Steigt der
Schalldruckpegel um 20 dB, dann hat sich der Schalldruck tatsächlich verzehnfacht.
• Beim Menschen Schallempfindung bei Schallwellen mit einem gewissen
Mindestdruck im Frequenzbereich 20 – 16 000 Herz (Hz), bei anderen Spezies
anderer Frequenzbereich (Fledermäuse hören z.B. Frequenzen bis 120 000 Hz).
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