Was ist ein Schallwandler?
Ein Schallwandler ist ein elektrisches Gerät, das Schallwellenschwingungen in mechanische oder elektrische Energie umwandelt. Sie haben verschiedene praktische Anwendungen, einschließlich Tonaufnahme und Tonwiedergabe. Ein spezielles Modell, Ultraschall-Schallwandler genannt, kann verwendet werden, um die Entfernung zu einem Objekt sowie dessen Masse zu messen.
Gängige Arten von akustischen Wandlern, die bei der Tonaufnahme verwendet werden, umfassen Mikrofone, Kopfhörer und Gitarren-Tonabnehmer. Diese erzeugen elektrische Energie, wenn bewegliche Teile im Inneren des Wandlers, wie z. B. elektrische Platten oder Bänder, Schallschwingungen ausgesetzt sind. Die im Inneren des Wandlers erzeugte elektrische Energie wird zuerst an einen Verstärker gesendet.
Der Verstärker sendet diese Energie dann an sein endgültiges Ziel, normalerweise einen Lautsprecher oder ein Aufnahmegerät. Der Lautsprecher gibt den Ton in einer Lautstärke wieder, die das menschliche Ohr hören kann. Ein Aufnahmegerät speichert die elektrischen Signalinformationen. Der Recorder sendet das gespeicherte Signal während der Wiedergabe an einen Lautsprecher.
Ein Ultraschall-Schallwandler kann verwendet werden, um die Entfernung oder die Masse eines Objekts zu messen. Der gebräuchlichste Typ ist der piezoelektrische Schallwandler. Dazu gehört ein piezoelektrisches Keramikelement, das Ultraschallwellen erzeugt und verteilt.
Schallwellen wandern von einem piezoelektrischen Wandler durch ein Material, das als Kopplungsmittel bezeichnet wird, zu einem Objekt. Das Kupplungsmittel ist normalerweise Wasser. Schallwellen prallen vom Objekt ab und kehren in Form eines Echos zum Schallkopf zurück. Die Zeit, die diese Echos benötigen, um zum Schallkopf zurückzukehren, wird zur Berechnung der Entfernung zum Objekt verwendet.
Unterwasserschallnavigation und -entfernung (SONAR) ist eine übliche Verwendung eines Ultraschall-Schallwandlers. SONAR verwendet gerichtete Schallwellenstrahlen. Auf diese Weise kann der SONAR-Bediener die Richtung und Entfernung zu einem Objekt bestimmen.
SONAR-Systeme können aktiv oder passiv sein. Ein aktives System sendet Schallwellen aus und lauscht auf Echos. Ein passives System lauscht auf Geräusche von Schiffen, Fischen und Landmassen.
Ein elektromagnetischer Schallwandler (EMAT) ist eine andere Form eines Ultraschallwandlers. Anstelle eines keramischen Elements ist ein Elektromagnet der Hauptbestandteil eines EMAT. Dies ist eine Art berührungsloser oder zerstörungsfreier Wandler. Im Gegensatz zu piezoelektrischen Wandlern benötigen EMATs kein Kopplungsmittel, um Schallwellen zu übertragen. Stattdessen werden zwei elektromagnetische Felder erzeugt, um Ultraschallwellen zu verteilen.
EMATs können problemlos fast überall eingesetzt werden, da keine Flüssigkeit benötigt wird. Beispielsweise können EMATs verwendet werden, um unterirdische Rohre auf Fehler zu überprüfen. Ein Nachteil von EMATs im Vergleich zu piezoelektrischen Wandlern ist, dass EMATs schwächere Schallfelder erzeugen.