GAMPT Schallschwächung in Festkörpern

Artikel-Nr.: GPPHY03

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Bestimmung der Dämpfung einer Ultraschallwelle auf ihrem Weg durch ein Medium

Gegenstand des Versuchs:

Durch Amplitudenmessungen im Durchschallungsverfahren an Körpern unterschiedlicher Länge wird die Dämpfung einer Ultraschallwelle auf ihrem Weg durch ein Medium bestimmt. Eine Bestimmung des Schallschwächungskoeffizienten bei verschiedenen Ultraschallfrequenzen gibt Aufschluss über die Frequenzabhängigkeit der Schalldämpfung.

Keywords: Schalldämpfung in Festkörpern, Streuung, Absorption, Reflexion, Schwächungskoeffizient, Frequenzabhängigkeit der Schalldämpfung, Transmissionsmessung

Lieferumfang:

Ultraschallechoskop GS200
2 Ultraschallsonde 1MHz
2 Ultraschallsonde 2MHz
2 Ultraschallsonde 4MHz
Testzylinderset
Ultraschallgel

Theoretische und praktische Aspekte zum Versuch:

Schallwellen verlieren auf ihrem Weg durch ein Medium durch verschiedene Prozesse wie Absorption, Streuung oder Reflexion Energie. Dieser Energieverlust bewirkt eine Änderung der Schallintensität, die mit zunehmender Wegstrecke abnimmt. Die Stärke dieser Schwächung bzw. Dämpfung ist vom Material abhängig. Sie kann durch die Messung der Amplituden von Transmissionsimpulsen oder Reflexionsimpulsen in einem Amplituden-Scan für verschiedene Weglängen bestimmt werden und lässt sich durch den materialspezifischen Schwächungskoeffizienten beschreiben. Im Versuch werden diese Messungen an Acrylzylindern unterschiedlicher Länge durchgeführt. Um Aussagen über die Frequenzabhängigkeit der Schalldämpfung in Acryl treffen zu können, werden diese Messungen für verschiedene Schallfrequenzen ausgeführt.

Ergebnis:

In der Grafik sind die Messwerte einer Beispielmessung in Durchschallung an 3 Acryltestzylindern unterschiedlicher Länge dargestellt. Im untersuchten Frequenzbereich von 1 MHz bis 4 MHz lagen die bestimmten Schwächungskoeffizienten zwischen 2,7 dB/cm und 5,7 dB/cm. Es ist zu erkennen, dass die Schallschwächung in Acryl mit steigender Frequenz stark zunimmt. Zur Erweiterung der Datenbasis um weitere Lauflängen können die Zylinder zusätzlich im Reflexionsverfahren untersucht werden.

Ergänzende Experimente: