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Referenzierung zur absoluten Schalldruckmessung in Flüssigkeiten

Augsten, Andreas :
Referenzierung zur absoluten Schalldruckmessung in Flüssigkeiten.
Technische Universität Darmstadt
[Diplom- oder Magisterarbeit], (1995)

Kurzbeschreibung (Abstract)

Zusammenfassung:

Will man ein unbekanntes Ultraschallmikrofon für Unterwassereinsatz (Hydrofon) kalibrieren, so geschieht dies am einfachsten durch Vergleich mit einem kalibrierten Referenzhydrofon. In dieser Arbeit wurden dazu ein Sondenhydrofon und ein Membranhydrofon hergestellt, die mit auswechselbaren Vorverstärkern für Unterwassereinsatz ausgestattet sind.

Als Vorverstärker wurden ein Spannungsverstärker und ein Ladungs-Spannungs-Wandler entwickelt. Beide besitzen im Bereich von 20kHz bis 10MHz eine Frequenzgangslinearität von ±0,5dB. Der mit beiden Verstärkern und dem Sondenhydrofon, durch das Rauschen begrenzte, minimal nachweisbare Schalldruck beträgt 1,5kPa. Beide Hydrofone wurden mit Hilfe des Reziprozitätsverfahrens kalibriert. Dieses Verfahren basiert auf der Reversibilität (Verwendung als Sender und Empfänger) eines zur Kalibrierung verwendeten Vergleichsschallwandlers. Kennt man die für die Umkehrung des reziproken (d.h. reversiblen und verlustfreien) Vergleichsschallwandlers gültige Reziprozitätsbeziehung, so kann die gesuchte Empfindlichkeit des Hydrofons nach Durchführung von drei Versuchen errechnet werden. Dazu sind jeweils Ströme und Spannungen an den Wandlern zu messen. Das schwierige direkte Messen von akustischen Größen kann somit auf eine einfachere elektrische Messung zurückgeführt werden.

Das Sondenhydrofon besteht aus einem Kupferdraht mit 1mm Durchmesser, an dessen Ende sich eine piezoelektrische Schicht aus PVDF (Polyvinylidenfluorid) befindet. Über den Draht und eine Lackierung mit Silberleitlack wird die zu einer auftreffenden Schallwelle proportionale Ladung der Folie abgeführt.

Das Membranhydrofon besteht aus PVDF-Folie, die sich in einem Gehäuse mit 100mm Durchmesser befindet. Piezoelektrisch aktiv ist nur ein kleiner Bereich in der Mitte der Folie mit einem Durchmesser von 0,7mm. Über aufgedampfte Leiterbahnen wird die durch den Schall entstehende Ladung abgeführt.

Typ des Eintrags: Diplom- oder Magisterarbeit
Erschienen: 1995
Autor(en): Augsten, Andreas
Titel: Referenzierung zur absoluten Schalldruckmessung in Flüssigkeiten
Sprache: Deutsch
Kurzbeschreibung (Abstract):

Zusammenfassung:

Will man ein unbekanntes Ultraschallmikrofon für Unterwassereinsatz (Hydrofon) kalibrieren, so geschieht dies am einfachsten durch Vergleich mit einem kalibrierten Referenzhydrofon. In dieser Arbeit wurden dazu ein Sondenhydrofon und ein Membranhydrofon hergestellt, die mit auswechselbaren Vorverstärkern für Unterwassereinsatz ausgestattet sind.

Als Vorverstärker wurden ein Spannungsverstärker und ein Ladungs-Spannungs-Wandler entwickelt. Beide besitzen im Bereich von 20kHz bis 10MHz eine Frequenzgangslinearität von ±0,5dB. Der mit beiden Verstärkern und dem Sondenhydrofon, durch das Rauschen begrenzte, minimal nachweisbare Schalldruck beträgt 1,5kPa. Beide Hydrofone wurden mit Hilfe des Reziprozitätsverfahrens kalibriert. Dieses Verfahren basiert auf der Reversibilität (Verwendung als Sender und Empfänger) eines zur Kalibrierung verwendeten Vergleichsschallwandlers. Kennt man die für die Umkehrung des reziproken (d.h. reversiblen und verlustfreien) Vergleichsschallwandlers gültige Reziprozitätsbeziehung, so kann die gesuchte Empfindlichkeit des Hydrofons nach Durchführung von drei Versuchen errechnet werden. Dazu sind jeweils Ströme und Spannungen an den Wandlern zu messen. Das schwierige direkte Messen von akustischen Größen kann somit auf eine einfachere elektrische Messung zurückgeführt werden.

Das Sondenhydrofon besteht aus einem Kupferdraht mit 1mm Durchmesser, an dessen Ende sich eine piezoelektrische Schicht aus PVDF (Polyvinylidenfluorid) befindet. Über den Draht und eine Lackierung mit Silberleitlack wird die zu einer auftreffenden Schallwelle proportionale Ladung der Folie abgeführt.

Das Membranhydrofon besteht aus PVDF-Folie, die sich in einem Gehäuse mit 100mm Durchmesser befindet. Piezoelektrisch aktiv ist nur ein kleiner Bereich in der Mitte der Folie mit einem Durchmesser von 0,7mm. Über aufgedampfte Leiterbahnen wird die durch den Schall entstehende Ladung abgeführt.

Freie Schlagworte: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Ladungsverstärker, Mikrofon-Kalibrierung, PVDF-Folie, Signalverstärker, Ultraschall-Hydrofon, Ultraschall-Wandler, Wandler piezoelektrisch
Fachbereich(e)/-gebiet(e): Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen
Hinterlegungsdatum: 04 Okt 2011 10:52
Zusätzliche Informationen:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKD 1244

Art der Arbeit: Diplomarbeit

Beginn Datum: 07-12-1994

Ende Datum: 09-03-1995

Querverweis: 17/24 EMKS 1157, 17/24 EMKS 1158, 17/24 EMKD 1216

Studiengang: Elektrotechnik (ET)

Vertiefungsrichtung: Elektromechanische Konstruktionen (Dipl.)

Abschluss: Diplom (EMK)

ID-Nummer: 17/24 EMKD 1244
Gutachter / Prüfer: Schräbler, Dipl.-Ing. Sighard ; Cramer, Prof. Dr.- Bernhard
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