Feladat: 125. fizika mérési feladat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Baranyai Attila 
Füzet: 1990/december, 476 - 477. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Mechanikai mérés, Egyéb hangerősség, Hangszóró, Mérési feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1990/április: 125. fizika mérési feladat

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

Hangszóró iránykarakterisztikáját az 1. ábrán látható mérési elrendezés segítségével határozhatjuk meg.

 
 
1. ábra
 

Egy szinuszos hanggenerátorral hangszórót működtetünk, melynek jelét a tér különböző pontjaiban mikrofonnal fölfogjuk. A mikrofon jelét egy erősítőbe vezetjük, melynek kimenetét váltóáramú feszültségmérő műszerhez kötjük. Minél nagyobb a mikrofonnál a hang intenzitása, annál nagyobb feszültséget fog mutatni a voltmérő, így a műszer állásából következtethetünk a hang intenzitására. (Az intenzitás számszerű értékét csak akkor tudnánk megmondani, ha ismernénk a mikrofon és az erősítő átviteli karakterisztikáját.) Mivel a hangszórók membránja közel hengerszimmetrikus, ezért a hangszóró iránykarakterisztikája is az lesz, így a hang intenzitását elegendő csupán egy, a hangszóró tengelyét tartalmazó vízszintes síkban  megmérni. Mivel a mérést jelentősen befolyásolják a környező tárgyakról, falakról, padlóról, plafonról visszaverődő hanghullámok, ezért igyekeznünk kell ezek zavaró hatását a lehető legjobban elkerülni. (Az ideális mérőhely egy süketszoba volna.) A mérés szempontjából lényeges még a membrán mérete a kibocsátott hang hullámhosszához képest, a membrán alakja, valamint az, hogy a hangszóró egy rezonátor dobozba van-e építve, vagy nem.
 
 
2. ábra
 

Baranyai Attila (Zalaegerszeg, Zrínyi M. Gimn., III. o. t.) egy kör alakú, 7cm sugarú rezonátor doboz nélküli hangszórót vizsgált 1kHz-es frekvencián. Mérésének eredménye a 2. ábrán látható. A x-ek a mérési pontokat jelölik, a berajzolt "szintvonalak'' pedig az azonos intenzitású pontokat kötik össze. Néhány megoldó a hangszóró mögött is kimérte a sugárzás erősségét, ezt az ábrán szaggatott vonal jelzi.
Látható, hogy a hangszóró sugárzása a tengely irányában (előre és hátra) a legerősebb, és oldalirányban a leggyengébb. Az iránykarakterisztika alakja nagymértékben függ a hang frekvenciájától is. A mély hangokat, amelyek hullámhossza megegyezik a membrán méretével, vagy annál nagyobb, széles szögben sugározza a hangszóró. A nagyon magas hangoknál az is előfordulhat, hogy a hangszóró tengelyébe eső főmaximumon kívül oldalirányban mellékmaximumok jelennek meg. A jelenség különböző hullámhosszú síkhullámok résen történő elhajlásához hasonlítható.
A hangszóró iránykarakterisztikája házilag, precíz műszerek nélkül csak meglehetősen pontatlanul mérhető, ennek ellenére a legtöbb megoldó ki tudta mérni a karakterisztika legfontosabb jellemzőit.