Elektroakustik

1 Grundlagen.- 1.1 Größen und Einheiten.- 1.1.1 Häufig verwendete Größen in SI-Einheiten.- 1.2 Pegelrechnung.- 1.3 Komplexe Rechnung.- 1.4 Näherungsrechnung und asymptotische Darstellung.- 1.4.1 Meßfehler.- 1.4.2 Näherungen.- 1.4.3 Asymptotische Darstellung.- 1.5 Zeitfunktion und Spektrum.- 1.5.1 Töne und Klänge.- 1.5.2 Rauschen.- 1.5.3 Impulse.- 1.5.4 Amplitudenmodulation.- 1.5.5 Frequenzmodulation.- 1.6 Akustische Kommunikation.- 1.6.1 Sprechorgan.- 1.6.2 Hörorgan.- 1.6.3 Hörfläche.- 1.7 Meßtechnik.- 1.7.1 DIN-Normen (Auswahl).- 1.7.2 VDI-Richtlinien (Auswahl).- 2 Schallwellen und Schallfelder.- 2.1 Grundgleichungen des Schallfeldes.- 2.1.1 Thermodynamische und kinetische Grundgesetze.- 2.1.2 Schallabstrahlung.- 2.1.3 Brechung.- 2.1.4 Beugung, Streuung, Reflexion, Absorption.- 2.1.5 Dämpfung, Absorption, Dissipation, Dämmung, Transmission.- 2.2 Die ebene Welle.- 2.3 Die Kugelwelle.- 2.4 Das Schallfeld um eine Kugelschallquelle.- 2.5 Zylinderwellen.- 2.6 Bestimmung der Schalleistung P.- 2.6.1 Ebene Welle.- 2.6.2 Kugelwelle.- 2.7 Die Ergiebigkeit einer sehr kleinen Kugelquelle (Punktquelle).- 2.8 Das Schallfeld einer Linienschallquelle.- 2.8.1 Näherung über mehrere Punktquellen.- 2.8.2 Grenzübergang zu unendlich vielen Punktquellen.- 2.9 Kenngrößen der Richtwirkung.- 2.9.1 Richtdiagramm, Richtungsfaktor.- und Richtungsmaß.- 2.9.2 Bündelungsgrad und Bündelungsmaß.- 2.9.3 Abstrahlwinkel ?.- 2.10 Dipolstrahler.- 2.10.1 Zwei gegenphasige Kugelquellen.- 2.10.2 Praktische Realisierung eines Dipolstrahlers.- 2.11 Konphas schwingende Platte.- 2.11.1 Kolbenmembran.- 2.11.2 Schallfeld der kreisförmigen Kolbenmembran.- 2.11.3 Bündelungsmaß der Kolbenmembran.- 2.11.4 Schalldruck im Nahfeld der Kolbenmembran.- 2.11.5 Unterschied Nahfeld - Fernfeld.- 2.11.6 Die Strahlungsimpedanz der kreisförmigen Kolbenmembran.- 2.11.7 Konusmembran.- 2.12 Anpassung der Kolbenmembran durch Trichter (Hornlautsprecher).- 2.12.1 Konustrichter.- 2.12.2 Exponentialtrichter.- 2.12.3 Mündungsreflexionen beim Exponentialtrichter.- 2.12.4 Dimensionierungsbeispiel.- für einen Exponentialtrichter.- 2.12.5 Andere Trichterformen.- 2.12.6 Druckkammer.- 2.12.7 Nichtlineare Verzerrungen im Trichter.- 2.12.8 Akustische Linsen.- 2.13 Schallausbreitung in Flüssigkeiten.- 2.14 Schallausbreitung in Feststoffen, Körperschall.- 3 Elektromechanische Entsprechungen.- 3.1 Grundgleichungen.- 3.2 Mechanische Ersatzschaltbilder.- 3.2.1 Mechanische Quellen.- 3.2.2 Verbindungsstangen.- 3.2.3 Feder s.- 3.2.4 Reibwiderstand W.- 3.2.5 Masse m.- 3.3 Die Zusammenschaltung mechanischer Elemente und deren elektrische Analogie.- 3.4 Einheitswandler und quantitative Transformation.- 3.5 Akustische Impedanzen.- 3.5.1 Akustische Feder sa.- 3.5.2 Akustischer Widerstand Wa.- 3.5.3 Akustische Masse ma.- 3.6 Analogien zwischen elektrischen, mechanischen und akustischen Netzwerken.- 3.7 Akustische Filter.- 3.7.1 Helmholtzresonator.- 3.7.2 Schalldämpfer (Tiefpaß).- 4 Ideale Wandler.- 4.1 Piezoelektrischer Wandler (Kristallwandler).- 4.2 Dielektrischer Wandler (Kondensatorwandler).- 4.3 Dynamischer Wandler.- 4.4 Magnetischer Wandler.- 4.5 Matrizendarstellung der Wandlergleichungen.- 4.6 Magnetostriktiver Wandler.- 5 Reale Wandler.- 5.1 Piezowandler.- 5.2 Dielektrischer Wandler.- 5.3 Elektretwandler.- 5.4 Dynamischer Wandler.- 5.5 Magnetischer Wandler.- 5.6 Aktive nichtumkehrbare (irreversible) Wandler.- 5.6.1 Kohlemikrofon.- 5.6.2 Dehnungsmeßstreifen.- 5.6.3 Kondensatormikrofon in HF-Schaltung.- 6 Betriebsverhalten von realen Wandlern.- 6.1 Mikrofone.- 6.1.1 Frequenzgänge (Druckempfänger).- 6.1.2 Richtwirkung.- 6.1.3 Störsignale.- 6.1.4 Verzerrungen.- 6.2 Lautsprecher.- 6.2.1 Frequenzgänge.- 6.2.2 Richtwirkung.- 6.2.3 Nichtlineare Verzerrungen.- 6.2.4 Mehrwegboxen, Frequenzweichen, Lautsprechergruppen.- 6.2.5 Baßreflexbox, passive Lautsprecher.- 6.2.6 Trichterlautsprecher.- 6.2.7 Einschwingverhalten.- 6.2.8 Belastbarkeit.- 6.2.9 Gegengekoppelte Lautsprecher.- 7 Raumakustik.- 7.1 Wandabsorption.- 7.2 Hallradius.- 7.3 Zeitliche Vorgänge.- 7.4 Optimierung der Raumakustik.- 8 Beschallungs- und Aufnahmetechnik.- 8.1 Schallausbreitung im Freien.- 8.2 Beschallungsanlagen für Freiflächen.- 8.3 Beschallungsanlagen für Räume.- 8.4 Kopfhörer.- 8.5 Echo- und Hallgeräte.- 8.6 Aufnahmetechnik.- 8.7 Sprachverständlichkeit.- 8.7.1 Der Artikulationsindex AI.- 8.7.2 Störende Echos: Der Haas-Effekt (Precedence-Effekt).- 8.7.3 Deutlichkeitsmaß C50 und Klarheitsmaß C80.- 8.7.4 Konsonantenverlust ALcons.- 8.7.5 Modulationsübertragungsfunktion MTF.- (modulation transfer function), RASTI.- 9 Hörbarkeit von Übertragungsfehlern.- 9.1 Eigenschaften des Gehörs.- 9.1.1 Verdeckung und Frequenzselektivität.- 9.1.2 Pegelunterschiedsschwelle.- 9.1.3 Frequenzunterschiedsschwelle.- 9.1.4 Die drei Grenzdauern des Gehörs.- 9.2 Lineare Verzerrungen.- 9.2.1 Verzerrungen des Amplitudenfrequenzganges.- 9.2.2 Verzerrungen des Phasenfrequenzganges.- 9.3 Nichtlineare Verzerrungen.- 9.4 Gleichlaufschwankungen.- 9.5 Eigenrauschen.- 10 Stereophonie.- 10.1 Laufzeitstereophonie.- 10.2 Intensitätsstereophonie.- 10.3 Kopfhörerdarbietung.- 10.4 Stereophone Übertragung.- 11 Schallspeicher.- 11.1 Schallplatte (analoge Speicherung).- 11.2 Tonband (analoge Speicherung).- 11.3 Digitale Signalverarbeitung.- 11.3.1 Zeitdiskrete Abtastung.- 11.3.2 Digitale Speicher.- 11.3.3 Compact Disk (CD).- 11.3.4 DAT-Recorder.- 11.3.5 Perceptual Coding.- 11.4 Rauschverminderungssysteme.- 12 Lärmbekämpfung.- 12.1 Entstehung von Lärm.- 12.2 Messung von Lärm.- 12.2.1 Schallpegelmesser.- 12.2.2 Lautstärkeberechnungsverfahren.- 12.2.3 Lautheits-Meßgerät.- 12.3 Schalldämmung und Schalldämpfung.- 12.4 Verminderung von Lärm.- Anhang: Zylinderfunktionen.- A.1 Darstellung der Besselfunktionen durch Integrale über Winkelfunktionen (Auswahl).- A.4 Reihendarstellung (Auswahl).- A.5 Funktionsgleichungen (Auswahl).- Konstanten.- Größen und Einheiten.- Abkürzungen.- Weiterführende Literatur.