Schallfeld

Harmonisches Schallfeld eines unfokussierten 4-MHz-Ultraschallwandlers mit der Nahfeldlänge N = 67 mm, angezeigt werden die Amplituden der Schalldrücke. Die Berechnung erfolgte über das Rayleigh-Integral.

Ein Schallfeld ist das Gebiet in einem elastischen Medium, in dem sich Schallwellen ausbreiten. In Gasen und Flüssigkeiten ist das Auftreten von Schallwellen durch räumliche und zeitliche Schwankungen der Wechseldichte, der Dichte ρ (rho) des Mediums, des Schallwechseldrucks, des Drucks p innerhalb des Mediums und der Wechselgeschwindigkeit, der Schnelle v der Mediumteilchen um einen räumlich und zeitlich konstanten Mittelwert gekennzeichnet. Im Festkörper wird die Schallausbreitung über Spannungs- und Verschiebungstensoren beschrieben, wobei an den Grenzflächen eine Modenwandlung (d. h. eine Umwandlung von Longitudinalwellen in Transversalwellen und umgekehrt) auftreten kann.

Ohne ein Übertragungsmedium, also im Vakuum, ist keine Schallausbreitung möglich. In Flüssigkeiten und Gasen erfolgt die Schallausbreitung als Longitudinalwelle. Im Festkörper ist die Ausbreitung in Form von Longitudinal- und Transversalwellen möglich.

Beteiligte Größen in Fluiden sind:

• ρ = Wechseldichte oder Dichte (Masse pro Volumeneinheit) in kg/m³
• p = Schalldruck oder Schallwechseldruck (Kraft pro Fläche) in N/m² = Pa (Pascal)
• v = Wechselgeschwindigkeit oder Schallschnelle (Weg pro Zeiteinheit) in m/s.
• u = Verschiebungsvektor
• σ: Spannungstensor

Man bezeichnet die genannten Größen als Schallfeldgrößen im Gegensatz zu den Schallenergiegrößen.

In einem geschlossenen Raum wird das Schallfeld je nach akustischer Raumbeschaffenheit eingeteilt in Direktfeld (Freifeld) und in Diffusfeld (auch statistisches Schallfeld) oder je nach Abstand von der Schallquelle in Nahfeld und Fernfeld. Ferner wird das ebene Schallfeld unterschieden, bei dem die Ausbreitung der Schallwellen senkrecht zur Fortpflanzung stehender Wellenfronten erfolgt ^[1].

Einzelnachweise

1. ↑ Jecklin, Jürg: Theorie der Tontechnik, Universität für Musik und darstellende Kunst Wien, Institut für Elektroakustik. Abschnitt: Schallfeld und Schallfeldgrößen. Wien 8/2002