Nahfeld und Fernfeld (Akustik)

Dies ist eine alte Version dieser Seite, zuletzt bearbeitet am 17. September 2004 um 20:29 Uhr durch 217.224.247.167 (Diskussion). Sie kann sich erheblich von der aktuellen Version unterscheiden.
(Unterschied) ← Nächstältere Version | Aktuelle Version (Unterschied) | Nächstjüngere Version → (Unterschied)

Ein Fernfeld ist im Gegensatz zum Nahfeld ein weiter vom Sender entfernter Bereich des Schallfelds.
Jeder Sender hat ein Nahfeld und ein Fernfeld. Am Übersichtlichsten ist die Grenze zwischen beiden Feldern am Beispiel eines Strahlers nullter Ordnung (atmende Kugel oder pulsierende Kugel) darzustellen. Das Feld eines solchen Strahlers ist gekennzeichnet durch die Bedingung:

Dabei bedeuten:

Die Angabe einer genauen Grenze zwischen Nahfeld und Fernfeld ist nur bedingt möglich und hängt davon ab, welchen Resphasenwinkel φ man zwischen [Schalldruck]] und Schallschnelle noch gelten lässt. Es gibt darüber keine Einigkeit bei den Akustikern. Eine Meinung ist: Das Nahfeld sei bei r < 2 · λ und das Fernfeld sei bei r > 2 · λ.

Im Fernfeld einer sich ausbreitenden Kugelwelle sind der Schalldruck p und die Schallschnelle v phasengleich. Das Amplitudenverlauf beider Schallfeldgrößen p und v ändert sich umgekehrt proportional mit der Entfernung (1/r-Gesetz); das ist die Abnahme des Schallpegels um (-) 6 dB pro Entfernungsverdopplung nach dem Abstandsgesetz. Die Ortsabhängigkeit der Schallschnelle ist dagegen komplex. Zwischen dem Phasenwinkel φ und der Größe k · r besteht die Beziehung:

Nach dieser Beziehung ergibt sich für den verbleibenden Restphasenwinkel φ in einer Entfernung von r = 2 · λ ein Wert von cos φ = 0,997, also φ = 4,44°, so dass man sich bei einer Entfernung r > 2 · λ im Fernfeld des Strahlers nullter Ordnung befindet.

Bei Schallquellen, die nicht auf einen Strahler nullter Ordnung zurückzuführen sind, ist die Angabe einer Nahfeld-Fernfeld-Grenze viel schwieriger. Hier sind auch die Abmessungen der Schallquelle zu berücksichtigen. Bei Schallmessungen an Maschinen geht man in der Praxis davon aus, dass man bei den dort üblichen Frequenzen sich sicher im Fernfeld befindet, wenn der Abstand das Doppelte der größten Maschinenabmessung beträgt.

Siehe:

Nahfeld, Kugelwelle, Ebene Welle