Sinus ton

En sinuston , även helt enkelt kallad ton i akustik , är en ljudhändelse vars genererande oscillation kan beskrivas matematiskt (utom i början och slutet) av en oändlig sinus .

Strängt taget är det en teoretisk konstruktion som i sin perfekta form varken förekommer i naturen eller kan genomföras tekniskt. "Naturligt" genererade toner, till exempel med musikinstrument, är inte (sinus) toner i akustisk bemärkelse, utan ljud eftersom de alltid involverar flera naturliga frekvenser ( övertoner ) hos den vibrerande kroppen ( sträng , luftpelare , etc.). Men stämgaffeln och stoppade orgelpipa i ett mycket brett skala producera ljud med lite övertoner, som approximerar den rena sinustonen.

Mänsklig känsla

Ljudet av sinustonen uppfattas i allmänhet som sterilt eller tomt:

440Hz sinuston ^{? / i}

Det verkar "visslande" eftersom rör ( flöjter ) är relativt dåliga i övertoner .

Grundläggande byggsten av ljud

Det karakteristiska ljudet för ett musikinstrument skapas som summan av olika sinustoner ( grundton + övertoner), vars amplituder och faser ibland ändras medan tonen spelas.

Begreppet sinustonen är viktigt för spektralanalys eftersom sinustoner representerar de grundläggande byggstenarna för varje ljudhändelse. Med hjälp av Fourier-analys kan varje tidsberoende signal representeras som summan av sinusformade signaler med olika frekvens och fas.

Matematisk bakgrund

Sin -funktion över tid (ovan) och i spektralskärmen (nedan)

En oscillation kan beskrivas genom att beskriva den momentana avböjningen y (t) som en funktion vid vilken tidpunkt som helst  t . När det gäller en sinuston har denna oscillationsfunktion formen  

${\ displaystyle y (t) = y_ {0} \ cdot \ sin (2 \ pi f \ cdot t)}$.

Det är

• ${\ displaystyle y_ {0}}$den amplitud
• f är den frekvensen för svängningen.

Böjningen  och amplituden är avstånd (längder). Istället kan olika andra mängder användas som beskriver den vibrerande kroppens nuvarande tillstånd, såsom ljudtrycket eller ljudets hastighet ; amplituden är då det maximala värdet som denna variabel antar. ${\ displaystyle y (t)}$${\ displaystyle y_ {0}}$

Teknisk produktion och tillämpning

Beroende på de krav som ställs på den tillåtna distorsionsfaktorn ökar ansträngningen som krävs för att generera en sinuston: låg distorsionsfaktor betyder hög ansträngning.

Sinustonen används t.ex. B. vid kalibrering och mätning av frekvenssvar för ljudutrustning , men också i hörselprov eller som en blandning av flera sinustoner i valet av flerfrekvenser .

litteratur

• Herbert Eimert : Der Sinus-Ton , i: Melos 6 (1954), s. 168–172 ( fulltext )
• Dieter Zastrow: Elektronik. Andra upplagan, Friedrich Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig Wiesbaden, 1984, ISBN 3-528-14210-3
• Gregor Häberle, Heinz Häberle, Thomas Kleiber: Expertis inom radio, tv och radioelektronik. 3: e upplagan, Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten, 1996, ISBN 3-8085-3263-7

Individuella bevis

1. ↑ Dieter Meschede: Gerthsen Physics . Springer-Verlag, 2015, ISBN 978-3-662-45977-5 , s. 207 ( begränsad förhandsvisning i Google boksökning).