Was schwächt den Schall?
Nicht nur das Entfernungsgesetz, bedingt durch die Öffnung des
Schallbündels, sorgt dafür, dass bei großen Abständen kein nennenswerter Schalldruck mehr aufgebaut wird. In einem realen Werkstoff verliert eine Schallwelle auch dauernd einen Teil ihrer Energie durch Umwandlung in andere Energieformen infolge innerer Reibung (Absorption). Außerdem wird ein Teil der Schallwelle von mikroskopischen Grenzflächen in alle Richtungen gestreut, so dass das in
einer bestimmten Richtung fortschreitende Signal auch durch Streuung Energie verlieren kann. Beide Effekte zusammen werden
als Schallschwächung bezeichnet. Schwächungsverluste beziehen
sich auf den gesamten Laufweg der Schallwelle (im Echobetrieb 2z)
mit dem Koeffizienten α
Im dB-System wird dies
β ist der Schwächungskoeffizient in dB/m. Formt man Gl. (17) um, so erhält man die zu GI. (16) identische dekadische Beziehung (18)
Die Gesamtverluste bei der Ausbreitung einer Schallwelle ergeben sich als Divergenzverluste VD, die vom Prüfkopf bestimmt werden und den Schächungsverlusten Vs aus der Wechselwirkung zwischen Schallwelle und Werkstoff (19).
Divergenzverluste und Schwächung sind entfernungsahhängig, Das
allgemeine Entfernungsgesetz lautet also
Im weiten Fernfeld, wo die Divergenzverluste nach dem 1/z-Gesetz beschrieben werden, wird daraus:
Gl. (21) bzw. (22) zeigen, dass Divergenz- und Schwächungsverluste nicht das gleiche Abstandsverhalten zeigen: Die Divergenzverluste sind proportional zum Logarithmus des Abstandes, die Schwächungsverluste direkt zum Abstand z (Bilder 26, 27).
Elektronische Schaltungen zum Ausgleich der Entfernungsabhängigen Verluste dürfen also weder allein dem Divergenzgesetz Ig z noch dem Schwächungsgesetz (— z) gehorchen.
Die Schallschwächung nimmt grundsätzlich mit steigender Frequenz zu. Wenn es sich um reine Absorption handelt geschieht dies mit dem Quadrat der Frequenz f, bei Schwächung durch Streuung mit noch höherer Potenz. Schwächungskoeffizienten für verschiedene Werkstoffe bei verschiedenen Frequenzen zeigt die Tabelle 6.
