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Schallwandler

Gerät, das akustische in elektrische Signale umwandelt oder umgekehrt

Ein Schallwandler ist ein Gerät, das akustische Signale als Schallwechseldrücke in elektrische Signale, genauer gesagt elektrische Spannung, umwandelt oder umgekehrt (Umwandlung elektrischer Spannung in akustische Signale). Beispiele von Schallwandlern sind das Mikrofon, der Sensor und der Tonabnehmer als Schallempfänger sowie der Lautsprecher.

WandlerBearbeiten

Folgende Prinzipien können bei elektroakustischen Wandlern zum Tragen kommen:

. Zur Erzeugung von Ultraschall unter Wasser (Echolot) kamen früher magnetostriktive Wandler zum Einsatz.

Elektrodynamisches PrinzipBearbeiten

Elektrodynamische Schallwandler, beispielsweise Mikrofone und Lautsprecher, bestehen im Prinzip aus einem feststehenden, permanenten Magnetfeld und einem darin beweglich angeordneten elektrischen Leiter, der in der Praxis entweder zu einer Schwingspule aufgewickelt ist oder aus einer leichten Metallfolie besteht. Der Leiter ist seinerseits mit einer schwingfähigen Membran mechanisch gekoppelt.

Zwischen der vom elektrischen Leiter eines elektrodynamischen Lautsprechers oder Kopfhörers auf die Membran ausgeübte Lorentzkraft F und dem Erregerstrom i besteht folgender linearer Zusammenhang:

 

mit

Fω = auf die Membran ausgeübte Kraft
B = Magnetische Induktion bzw. magnetische Flussdichte
l = Länge des elektrischen Leiters
i = elektrischer Strom im Leiter

Sorgt man konstruktiv dafür, dass der bewegliche Leiter auch bei den größten auszuführenden Bewegungen im homogenen Teil des permanenten Magnetfeldes bleibt, so lassen sich nach diesem Wandlerprinzip infolge der mechanischen Schwingungsgröße besonders verzerrungsarm arbeitende Schallwandler aufbauen.

Die von einem elektrodynamischen Schallaufnehmer ohne Last abgegebene Signalspannung (Leerlaufspannung oder Urspannung) ist der Magnetflussdichte (Induktion), der Leiterlänge und der Geschwindigkeit v des Leiters quer zum Magnetfeld proportional:

 

mit

u = Signalspannung
B = Induktion
l = Länge des elektrischen Leiters
v = Geschwindigkeit

Die bekanntesten praktischen Ausführungen elektrodynamischer Schallaufnehmer sind das Tauchspulmikrofon und das Bändchenmikrofon.

LiteraturBearbeiten

  • Thomas Görne: Tontechnik. 1. Auflage, Carl Hanser Verlag, Leipzig, 2006, ISBN 3-446-40198-9
  • Heinz Sahm: HIFI-Lautsprecher. 2. Auflage, Franzis Verlag GmbH, München, 1982, ISBN 3-7723-6522-1
  • Michael Dickreiter, Volker Dittel, Wolfgang Hoeg, Martin Wöhr (Hrsg.), "Handbuch der Tonstudiotechnik", 8., überarbeitete und erweiterte Auflage, 2 Bände, Verlag: Walter de Gruyter, Berlin/Boston, 2014, ISBN 978-3-11-028978-7 oder e-ISBN 978-3-11-031650-6.