Akustik in der Signaltechnik


Grundgrößen der Akustik


Schall ist die Ausbreitung von Druckschwankungen (auch Schallwellen genannt) in einem elastischen Medium. Der Mensch kann einen begrenzten Bereich von Schallwellen wahrnehmen, der als hörbares Spektrum bezeichnet wird.

Tonfrequenz - Hertz (Hz)

Die Tonfrequenz wird in Hertz (Hz) gemessen und bezieht sich auf die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde eines Tons. Sie bestimmt die Tonhöhe eines Tons und beeinflusst, wie hoch oder tief ein Ton wahrgenommen wird. Der hörbare Frequenzbereich für den Menschen liegt in der Regel zwischen etwa 20 Hz bis 20.000 Hz. Die obere Frequenzgrenze nimmt mit zunehmendem Alter ab. Mit 50 Jahren liegt die Grenze im Durchschnitt noch bei etwa 12.000 Hz, im höheren Alter oft nur noch bei 5.000 Hz. Aus diesem Grund arbeiten akustische Signalgeräte meist in einem Frequenzbereich zwischen 500 Hz und 5000 Hz.

Schalldruckpegel - Dezibel (db)

Der Schalldruckpegel wird in Dezibel (db) gemessen und ist eine wichtige Messzahl, die den Pegel oder die Stärke eines Schallsignals angibt. Der Schalldruckpegel wird häufig verwendet, um den Lärmpegel oder die Lautstärke von Schallquellen zu messen und zu bewerten. Da der Schalldruckpegel logarithmisch skaliert ist, bedeutet eine Erhöhung um 10 dB eine Verdopplung der wahrgenommenen Lautstärke. Beispielsweise ist ein Schalldruckpegel von 70 dB doppelt so lauf wie ein Schalldruckpegel von 60 dB.


Elektrische Schallerzeugung

Bei der elektrischen Schallerzeugung werden mithilfe eines Schallwandlers elektrische Signale in Schallwellen umgewandelt. Dies geschieht beispielsweise durch:


Lautsprecher (elektrodynamische Schallerzeugung)

Eine bewegliche Membran wird durch ein elektrisches Signal in Schwingung versetzt und erzeugt dadurch Schallwellen.


Schallkapsel (elektromagnetische Schallerzeugung)

Durch angelegte Spannung werden Elektromagnete zu Schwingungen angeregt, die zu hörbaren Tönen umgewandelt werden.


Piezoelemente

Durch das Anlegen von elektrischer Spannung dehnt sich piezoelektrisches Material aus und erzeugt Schwingungen, die als Schallwellen hörbar werden.