geluidregistratie onder water

[ukster]

Een walvis zend (spherical) in zeewater van 20 graden een geluidsignaal uit met een frequentie van 2kHz en drukgolfamplitude 2.10^-8 Pa. Wat is de maximale detectieafstand als een onderwatermicrofoon signalen met een geluidsniveau van minimaal 10dB kan detecteren.
 
Ik stel mij een berekening voor op basis van geluidsniveau (dB) en geluidsintensiteit (W/m²),maar dit zijn verschillende begrippen en hoe wordt hierin dan de frequentie en drukgolfamplitude verwerkt. Dichtheid en voortplantingssnelheid zullen hierop toch ook van invloed zijn. geen idee eerlijk gezegd!

[Benm]

Tja, 10 dB WAT? 
 
10 dB wil zeggen een factor tien, of 20 dB een factor honderd, maar het is altijd relatief aan iets. 
 
Bij geluid is het normaal relatief aan de gehoorgrens (of in ieder geval een model daarvan), maar hoe dat onderwater zit weet ik eigenlijk niet. Je moet in dit geval weten wat 0 dB onder water is vertaald in Pascals, anders is er geen beginnen aan. 

[ukster]

Daar zeg je wat! Een microfoon die geluidsniveau detecteert op basis van druk 10log(P²/P_o²) dB  (met referentie P_olucht=20uPa en P_owater =1uPa opgezocht via internet), zou dan mediumafhankelijk zijn (P_o verschilt immers een factor 20.)
Een microfoon waarmee detectie plaats vindt op basis van geluidvermogensniveau 10log(I/I₀) dB, met referentie I_o=10^-12 W/m²  zou dan mediumonafhankelijk zijn omdat er een energiestroom per sec per m² wordt gedetecteerd.(W/m²), dan hoeft er niet vertaalt te worden naar Pa.  Ik weet verder niets over de werking van onderwatermicrofoons, dus dit is puur een veronderstelling!

[Benm]

Maar waar komt die 10E-12 W/m2 vandaan?
 
Ik ben op zich wel gewend aan rekenen in decibellen (je ziet het veel in electronica), maar daar is altijd wel een referentiepunt (bijv millivolt, of milliwat in 50 ohm oid) en dat noteert men dan ook als dBmV of dBm etc. 

[ukster]

Er werd op een absolute schaal gezocht naar geluidsterkte 0, (heeft te maken met de gehoordrempel) en kwam uit op referentie geluidsintensiteit Io=10^-12W/m²

[Benm]

Maar dat is voor een menselijk oor in lucht, neem ik aan?
 
Ik kan me voorstellen dat het onderwater toch anders zit - je hoort wel onderwater, maar niet bijster goed. Vermoeddelijk gewoon gevolg van een oor dat niet gemaakt is om onder water te werken, maar dat maakt het een slechte referentie. Hoe goed of slecht bijvoorbeeld vissen horen durf ik niet te zeggen (en het zal vast per vis verschillen, dus wat neem je dan als referentie?). 

[ukster]

Tja, ik kan geen artikel vinden dat daar nader over uitwijdt.
Overigens mag ik hopen dat het inwendige oor (daar waar de geluidsgevoeligheid zetelt) watervrij blijft,ook onder water. 

[Benm]

De plaats waar het geluid geregistreerd wordt, het slakkenhuis, is normaliter gevuld met vloeistof die grotendeels uit water bestaat. 
 
Deze vloeistof is gelukkig strict gescheiden van de buitenkant van het oor, zou dat niet zo zijn was er een vrijwel directe verbinding tussen de buitenwereld en je hersenen. 
 
In de praktijk denk ik dat je onder water een luchtbel in je oor overhoudt tussen het trommelvlies en de uitgang van je gehoorgang. Maar zelfs als het water helemaal tot aan het trommelvlies komt wordt het daar wel tegengehouden. 

[ukster]

Na wat speurwerk kom ik hierop uit.

ultrasoon hydrofoon

(199.28 KiB) 164 keer gedownload

[ukster]

Bij nader inzien denk ik dat de keuze van het referentie-intensiteitsniveau I₀praktisch zal afhangen van het gewenste detectiebereik voor een van te voren vastgestelde detectiegevoeligheid.

[Back2Basics]

Als je googelt naar hydrophone distance, dan kom je bijvoorbeeld uit bij http://dbsealtd.blogspot.nl/2015/10/how-far-can-you-listen.html
Misschien kom je daar meer te weten?
Op enkele pagina's zie ik dat er afstanden tot 35 [km] genoemd worden.

[ukster]

Interessante site.
Dank voor de tip!