Schalltechnische Grundlagen

Schall ist eine rasche, oft periodische Schwankung des Drucks, die dem Um­gebungs­druck (im Wasser also dem hydrostatischen Druck) additiv überlagert ist. Damit einher geht eine „Hin-und-Her-Bewegung“ der Wasserteilchen, die üblicherweise durch deren Geschwindigkeit, die sogenannte Schallschnelle v (engl. particle velocity), beschrieben wird. Die Schallschnelle kennzeichnet die Wechselgeschwindigkeit, mit der ein Teilchen um seine Ruhelage in einem Medium schwingt. Die Schallschnelle ist nicht mit der Schallgeschwindigkeit cWasser, also der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalles in einem Medium zu verwechseln, die in der Regel bei Wasser im Bereich von cWasser = 1500 m/s liegt. In der Regel ist die Schallschnelle v deutlich kleiner als die Schall­ge­schwindig­keit c.

Schalldruck p und Schallschnelle v sind über die akustische Kennimpedanz Z, die den Wellenwiderstand des Mediums charakterisiert, folgendermaßen verknüpft:

Im Fernfeld, d. h. in einigem Abstand (frequenzabhängig) von der Schallquelle, ist die Impedanz gegeben durch:

mit
ρ – Dichte des Mediums.

Für eine Schalldruckamplitude von beispielsweise 1 Pa (entspricht bei einem sinus­förmigen Signal einem Schalldruckpegel von 117 dB re 1 µPa bzw. einem Spitzenpegel von 120 dB re 1µPa) erhält man daraus für die Schallschnelle in Wasser einen Wert von ca. 0,7 µm/s.