Hier ist dann die Beschreibung der Messung der Schallausbreitung in Längsrichtung des Drahtes.

In dieser ersten Phase der Messungen ging es darum im Spektrum "Störungen" nachzuweisen die vom Probekörper stammen. Mittelerweile ist die Messung Schaltungstechnisch verfeinert worden und es gibt damit schönere Bilder von Frequenzgängen.

Man entnimmt dem Feuerzeug den Piezozünder und verbindet ihn mit dem Signalgenerator.
Das ist brutal, aber die elektromechanische Umsetzung muss ja irgendwo erfolgen. Dafür geht die Messung dann ohne Feuer. (Die Anmerkung ist richtig die Kontaktierung im Feuerzeug ist unterschiedlich ausgeführt. Es gibt auch preisgünstige Piezozünder im Handel für einen Preis von etwa 3 Feuerzeugen.)

Da mit nur einem einzelnen Wandler gemessen wird, muss die Kopplung des Signalgenerators an den Wandler so schwach gehalten werden, dass die Rückwirkung eines Probekörpers bei Resonanz erkennbar wird. Der Signalgenerator wird auf maximale Amplitude eingestellt (z.B.20V) und über einen kleinen Kondensator von 10-30pF an den Wandler gekoppelt. Das Oszilloskop wird zu Messung an den Wandler angeschlossen.

Der Signalgenerator durchfährt nun periodisch einen Frequenzbereich und die Amplitude wird dabei auf dem Oszilloskop aufgezeichnet. Zunächst wird dabei das Spektrum des Wandlers alleine aufgenommen. Es zeigt sich, dass der Wandler eine Eigenresonanz im Bereich von 75kHz hat (Bild2).


Da Stahl mit einer Schallgeschwindigkeit von 5000m/s angegeben ist, werden aus dem Kleiderbügel Probestücke der halben Wellenlänge im Bereich von 75kHz entnommen. Das entspricht einer Länge von 5m/(2*75), also 33mm. Das Probestück wird dann jeweils in der Mitte (im Schwingungsknoten) gehalten und leicht auf den Wandler aufgesetzt (Bild 1) und die Resonanzfrequenz, die im Bild des Spektrums erscheint, gemessen. (Bild 3)

Die im Versuch entnommenen Probstücke hatten eine Länge von 25mm bis 60mm. Es wurde eine Messreihe der Länge der Probestücke und der daraus berechneten Resonanzfrequenzen aufgestellt. (Bild 4)

Das Ergebnis ist eine Schallgeschwindigkeit von 5134 m/s. Die Genauigkeit der durchgeführten Messung dürfte bei ca. 1% liegen, ist aber auch leicht auf 0,05% zu steigern.

Manfred