Physikalische Skala, auf der die Gleichungen der akustischen Impedanz angewendet werden können?

Diese Frage folgt aus einer früheren SE-Frage, in der es darum ging, wie sich die Dicke eines Materials auf den akustischen Übertragungskoeffizienten auswirkt.

Diese Website scheint darauf hinzudeuten , dass die Gleichungen, die die Nachgiebigkeits- und Trägheitskomponenten der spezifischen akustischen Impedanz ( z ) sind von einer bestimmten Skalenannahme abhängig:

Beide verwenden die Idee einer kompakten Region : eine Region, deren Abmessungen viel kleiner sind als die von uns betrachteten Wellenlängen.

Weitere Recherchen deuten darauf hin, dass dieser vereinfachende Ansatz manchmal auch als akustische Kompaktheit bezeichnet wird :

Die „Größe“ des Körpers bei einer gegebenen Frequenz wird als seine Kompaktheit bezeichnet und wird durch den Parameter charakterisiert k A Wo A eine charakteristische Abmessung ist, oder durch das Verhältnis der charakteristischen Abmessung zur Wellenlänge A / λ . Eine kompakte Quelle, eine mit k A 1 , strahlt wie eine Punktquelle, während nicht-kompakte Körper genauer behandelt werden müssen, wie wir im Fall einer Kugel in §2.1 gesehen haben.


Bedeutet dies, dass die üblichen Gleichungen, die die akustische Impedanz beschreiben, nicht angewendet werden können, wenn eine Medienschicht dick ist A λ ? Ich kann mir vorstellen, dass der Druck in dieser Größenordnung schwieriger zu beschreiben ist, aber wie genau ist die Annahme damit verbunden?

Antworten (1)

Nein, tut es nicht. Betrachten Sie eine 1/4 "dicke Bleifolie: Sie absorbiert hervorragend den einfallenden Schall bestimmter Frequenzen und reflektiert andere Frequenzen. Der ebene Welleneinfall von Schallwellen und die zugehörigen Gleichungen für Reflexion und Übertragung als Funktionen der Impedanzverhältnisse funktionieren in diesem Bereich gut .

Übrigens ist die übliche (technische) Bewertung der Anwendbarkeit der Gleichungen, auf die ich oben verwiesen habe, wenn die charakteristische Länge in der Größenordnung von ~ 1 Wellenlänge liegt; Das bedeutet zum Beispiel, dass eine flache Platte mit einem Durchmesser von 30 cm bei 1000 Hz gut strahlt.
Danke Niels, das kommt dem sehr nahe, was ich suche, und übrigens stimme ich dir soweit zu. Die vorherige Frage bezog sich jedoch auf sehr dünne Platten (ich glaube, sie sagten 100 Wolframatome oder ~ 1.35 × 10 8   M dick.) Bedeutet Ihre Antwort angesichts dieses spezifischeren Beispiels, dass diese sehr dünne Folie nur beginnen würde, Wellen mit Frequenz zu behindern? > 74 MHz? Ich denke, ich kann mir auch vorstellen, dass die Druckwelle das Blech verformt, anstatt es zum Schwingen zu bringen?
Ich habe mich nie mit so dünnen Blechen befasst, daher weiß ich nicht, wie ich das Problem analysieren soll. aber das könnte helfen: schau auf wikipedia nach "bändchenmikrofon". das sind geräte, bei denen ein hauchdünnes metallblech in einem sehr starken magnetfeld schwebt. Schallwellen, die auf das Metallband auftreffen, bringen es in dem Feld zum Schwingen, und so wird innerhalb des Bandes ein sehr kleiner Strom entwickelt. winzige Drähte leiten den Strom zu einem Verstärker ab. Diese zerbrechlichen Mikrofone werden in Aufnahmestudios verwendet, insbesondere für die Aufnahme von Saxophonen, und es muss Literatur zu ihrer Physik geben.
Ein sehr hilfreicher Vorschlag. Anscheinend funktionieren Bändchenmikrofone wie ein Druckgradientenohr. Bei geringer Masse scheint sich das Band (ziemlich eng) mit den Partikeln im Medium bewegen zu können. Aus Wikipedia: „Bändchenmikrofone werden auch ‚Geschwindigkeitsmikrofone‘ genannt, weil die induzierte Spannung proportional zur Geschwindigkeit des Bändchens und damit der Luftpartikel in der Schallwelle ist, anders als bei einigen anderen Mikrofonen, bei denen die Spannung proportional zur Verschiebung ist das Zwerchfell und die Luft.“ Denken Sie, dass das fast bidirektionale Aufnahmemuster darauf hindeutet, dass es nicht viel Impedanz gibt?
Die Ausgangsimpedanz eines Bändchenmikrofons ist extrem niedrig und, wie Sie bemerken, ist das Bändchen gut mit der es umgebenden Luft gekoppelt. ich schließe daraus, dass auch die akustische impedanz des bändchens sehr gering ist. liebe grüße, niels