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PHY
Artikel-Nr. VK-PHY04

PHY04 Schallschwächung in Flüssigkeiten

Untersuchung der Schwächung von Schallwellen in verschiedenen Flüssigkeiten in Abhängigkeit vom Schallweg

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Gegenstand des Versuches

Im Versuch wird die Schwächung von Schallwellen in verschiedenen Flüssigkeiten in Abhängigkeit vom Schallweg untersucht. Für jede der Flüssigkeiten wird der Schallschwächungskoeffizient durch lineare Regression ermittelt.

Keywords: Schallausbreitung in Flüssigkeiten, Longitudinalwellen, Reflexion, Absorption, Streuung, Schallschwächung in Flüssigkeiten, Schwächungskoeffizient

Theoretische und praktische Aspekte zum Versuch

In Gasen und Flüssigkeiten erfolgt die Schallausbreitung in Form von Longitudinalwellen. Dabei können die Schallwellen auf ihrem Weg durch die Flüssigkeit durch Absorption, Reflexion oder Streuung Energie verlieren. Außerdem kann auch die Schallfeldgeometrie einen Einfluss auf die Schallschwächung haben. Im Versuch werden die Amplituden der Reflexionsechos von einem einfach bewegbaren Schallreflektor aus Aluminium gemessen. Durch dessen Verschiebung in der zu untersuchenden Flüssigkeit können schnell die Amplitudenwerte für eine große Anzahl von unterschiedlichen Schallwegen im Impuls-Echo-Verfahren ermittelt werden. Dabei kann die Schwächung bzw. Dämpfung der Signalamplitude A durch das allgemeine Schwächungsgesetz A = A0 e-ax beschrieben werden. Für zwei verschiedene Schallwege x1 und x2 ergibt sich folgende linearisierte Form: 2 Ln(A2/A1) = a (x1 – x2). Somit kann der Schwächungskoeffizient a der jeweiligen Flüssigkeit durch eine lineare Regression über die Messpunkte im Dämpfungs-Schallweg-Diagramm bestimmt werden.

Ergebnisse

Im Versuch wurde beispielhaft die Schallschwächung in Wasser, einem handelsüblichen Sonnenblumenöl und Glyzerin (86,5 %) untersucht. Das Diagramm zeigt die Messwerte mit den Regressionsgeraden zur Bestimmung der Schallschwächungskoeffizienten a. Bei der verwendeten Frequenz von 2 MHz zeigt die Messung mit Wasser keine messbare Dämpfung, so dass der Einfluss der Schallfeldgeometrie für die Messungen im Versuch als vernachlässigbar angesehen werden kann.

Messkurven für Wasser, Öl und Glycerin

Messkurven für Wasser. Öl und Glycerin

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