DE1804843A1

DE1804843A1 - Verfahren zur Gewinnung von Trinkwasser aus Meerwasser

Info

Publication number: DE1804843A1
Application number: DE19681804843
Authority: DE
Inventors: Hans Waldmann
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1968-10-24
Filing date: 1968-10-24
Publication date: 1970-06-04

Description

Knalldruckmeßsonde Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ermittlung der Schalldruckverteilung in der Umgebung einer sxplosionsschallquelle mit einem mechanisch- elektrischen Wandler für den Schalldruck.
Eine derartige einrichtung wird benötigt für die Ausmessung des Schallfeldes bei bestimmten Waffentypen, damit einmal die Waffenkonstruktion Rückschlüsse für die weitere Verbesserung der Waffe ziehen kann und andererseits die physiologische Belastung der Bedienungsmannschaft abgeschätzt werden kann.
Wenn beispielsweise der blündungsknall eines Geschützes ermittelt werden soll, so ist zu beachten, daß die entstehende Schallwelle sich zunächst kugelförmig um die zündung herum ausbreitet, jedoch in ihrer Form durch Reflexionen am Boden und an der Waffe selbst stark verändert wird, so daß sich Schalldruckfelder unterschiedlicher Druckhöhen-, formen und Ausbreitungsgeschwindigkeiten ergeben. Darüber hinaus hängt die Schalldruckverteilung von der Druck-Sprunghöhe selbst sowie dem Yappa-Beiwert des Ausbreitungsmediums und damit der Schallgeschwindigkeit und schließlich dem Wetter ab.
Bei rJerwendung von üblichen Mikrofonen für die genannte Ießaufgabe ergibt sich die Schwier$teit, daß bei Auftreffen der sehr steilen Schallwellenfront - oft im Uberschallbereich - auf das Mikrofon, dieses zu Schwingungen mit seiner Eigenfrequenz angeregt wird, wodurch der Meßwert verfälscht wird. Der Meßwert wird weiter verfälscht durch Reflexionen an der Einspannstelle des Mikrofons.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der ein gangs beschreibenen Gattung zu schaffen, die einen so wenig wie möglich verfälschten Meßwert liefert Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß der Wandler ein piezoelektrischer Kristallaufnehmer mit einer Eigenfrequenz von über loo KHz ist, der in die der Schallquelle zugewandte Öffnung einer im wesentlichen rohrförmigen Sonde eingesetzt ist , welche in Richtung der erwarteten Schalldruckausbreitung an dem betreffenden Meßpunkt angeordnet ist.
Die Wahl einer extrem hohen Eigenfrequenz zur den Kristallaufnehmer hat das Ergebnis, daß selbst ein sehr steiler Druckan-stieg (FDruck-Sprung) kaum eine Erregung des Kristallaufnehmers mit seiner Eigenfrequenz zu bewirken vermag, und daß darüber hinaus die Empfindlichkeit sich mit der Frequenz des zu messenden Schalles - die in der Regel weit darunter liegt - kaum ändert. Durch Anwendung der Sonde in der genannten Form und Anordnung wird erreicht, daß die Schallwellen, die den Kristallaufnehmer durchlaufen haben bzw. auf die Halteeinrichtung des Aufnehmers in der Sonde treffen, zunächst in die Sonde hinein wandern, ohne sogleich reflektiert zu werden. Zumindest eine rescht genaue Messung des Wellenfront ist damit ermöglicht.
Als Eigenfrequenz für den Kristallaufnahmer hat sich ein Wert von ca. 140 KHz als genügend hoch erwesen, daß die @@renung von Schwingungen mit @@@ Eigenfrequenz vornachten über gering ist.
Wenn die Meßzeit verlängert werden soll, wenn also insbesondere auch noch mindestens ein Teil der am Boden oder an der Waffe reflektierten Schallwellen mit erfaßt werden soll, so ist es zweckmäßig, wenn die Sonde etwa halb so lang ist wie die von der Schallwelle innerhalb der Meßzeit durchlaufene Strecke in der Sonde. Das Material der Sonde wird in den meisten Fällen metallisch sein; dies entspricht einer Schallgeschwindigkeit von z. B. 5 ooo m/sec. Bei einer geforderten I;.ezeIt von z. B. einer Millisekunde wäre der Sonde dann eine Lange von zweieinhalb Bieter zu geben, damit eine etwa am Sondenende reflektierte Welle erst nach der meßzeit am Kristallaufnehmer eintrifft.
Oft wird man. aber wünschen, in der Meßdauer nicht irgendwelchen Beschränkungen unterworfen zu sein. Um eine sonst mögliche Totalreflektion am Sondenende, das dem Kristallaufnehmer abgewandt ist, unmöglich zu machen, erhält die Sonde an diesem Ende eine stetige Durchmesservergrößerung in Trichterform. Auf diese Weise werden einmal die Longitudinal-Schallwellen mindestens teilweise in Transversalwellen transformiert und dann abgestrahlt; zum zweiten erfolgt eine starke Dämpfung sowohl der hin- als auch der rücklaufenden Welle; und schließlich wird die Ausbildung von dämpfenden Interferenzen zwischen hin- und rücklaufenden Wellen begünstigt.
Natürlich muß die Sonde an irgendeiner Stelle, zweckmäßig in ihrem Schwerpunkt, gehalten werden beispielsweise mittels eines Stativs -, doch sollte diese ETalterung für den unreflektierten Durchlauf der Schallwelle durch die Sonde ausgebildet und angebracht sein. Eine (reine) Dämpfung der Schallwelle an dieser Stelle dagegen ist durchaus erwaner@t. Zweckmaß-ig u«faßt daher die Halterung ein teils aun Metall, teil t einem Elastomer aufgebautes Verbindungsstück zur Sonde. Derartige Verbindungsstücke sind unter der Bezeichnung "Schwingmetall" handelsüblich.
Wie üblich, ist dicht hinter dem Kristallaufnehmer ein Anpaßverstärker vorgesehen, um das entstehende elektrische Signal über ein längeres Kabel weiterleiten zu können, ohne daß eine zu starke Dämpfung eintritt. Da bestimmungsgemäß der Spitzenschalldruck zu messen ist, muß die im Kristall infolge des Drucksprunges aufgebaute Ladung gemessen werden, so daß hier ein sogenannter Elektrometer- oder Ladungsverstärker vorzusehen ist. Dieser wird zweckmäßig in die Sonde, etwa in Höhe des trichterförmigen Endes, angebaut.
Anhand der beigefügten Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung beschrieben werden, dessen Brauchbarkeit sich bis herab zu Druck-Sprunghöhen von 20 Millibar erwiesen hat.
Die Zeichnung stellt einen Längsschnitt durch die Sonde gemäß der Erfindung dar.
Der Kristallaufnehmer besteht hier aus einem handelsüblichen Quarz 1 mit einer Eigenfrequenz von 14o KHz, der mittels einer Schraubvorrichtung 2 in der ogivenförmigen Spitze 3 der Sonde 4 befestigt ist. Etwa in Höhe des trichter- bzw. trompetenförmigen Sandes 5 der Sonde 4 sitzt die erste Stufe 6 eines Elektrometerverstärkers, der so in der Sonde aufgehangen ist* daß keine Reflektionen an der 3efestigungsstelle erfolgen können. Zweckmäßig verwendet man elastomere Befestigungsmittel. Die Verstärkerstufe 6 ist über ein Kabel 7 mit dem Kristallaufnehmer verbunden.
Die Sonde weist eine Bohrung 8 an eine PuSkb GUfg der etwa in Höhe des Sondenschwerpunkte liegt und der fitr die Halterung der Sonde 4 ans ein Stativ

Claims

vorgesehen ist, wobei zwischen Sonde und,(nicht dargestelltem0 Stativ ein Dämpfungsglied 9 einge schaltet ist, das hier aus einem sogenannten Schwingmetallblock besteht.

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Einrichtung zur Ermittlung der Schalldruckverteilung in der Umgebung einer Explosionsschallquelle mit einem mechanisch- elektrischen Wandler für den Schalldruck, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß der Wandler ein piezoelektrischer Kristallaufnehmer (1) mit einer Eigenfrequenz von über loo KHz ist, der in die der Schallquelle zugewandte Öffnung einer im wesentlichen rohrförmigen Sonde (4) eingesetzt ist, welche in Richtung der erwarteten Schall druckauebreitung an dem betreffenden Meßpunkt angeordnet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1 dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß de e Eingenfrequenz des Kristallaufnehmens bei ca. 140 KHz liegt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Sonde etwa halb so lang ist wie die von der Schallwelle iiiferh%lb der Meßzeit in der Sonde durchuaufene Strecke.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Sonderan dem dem Kristallaufnehmer (1) abgewandten Ende (5) eine stetige Durchmesservergrößerung in Trichterform aufweist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Sonderan der Halterung (9) aufweist, die u@@ tier@@ durchlauf der Schallwelle durch die Sonde ausgebildet und angebracht ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i- c h n e t , daß die Halterung (9) ein teils aus Metall, teils aus einem Elastomer aufgebautes Verbindungsstück zur Sonde umfaßt.
7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Sonde einen Anpassverstärker (6) für den Kristallaufnehmer enthält.