Luchtakoestiek: luistertoestel model Van Soest (1929 – )

Luistertoestel model van Soest (1929 – )

De negatieve ervaringen die Van Soest en zijn assistent hadden met de fabriekstoestellen leidde in 1929 tot een eigen ontwikkeling. De aanvankelijke uitvoering bestond uit paraboloïden uit gips en papier. Later werd dir vervangen door een versie van vertikaal uitgebalanceerd silumin van 5 mm dik; een dikte die later teruggebracht zou kunnen worden tot 3 mm. Onderzoek zoals eerder beschreven gaf aan dat de afstand tussen de twee oren voldoende was als basis voor een luistertoestel. Het richtinghoren van de ongewapende oren was immers veel nauwkeuriger dan de verstoring van dit richtinghoren ten gevolge van de atmosferische invloeden. Het toestel moest verder licht in gewicht zijn, zodat een lagering voor kaarthoek en elevatie geruisloos kon werken.

 

Het eerste experimentele luistertoestel van het Meetgebouw gemonteerd op Goerz onderstel
Het eerste experimentele luistertoestel van het Meetgebouw gemonteerd op Goerz onderstel

 

Experimenteel luistertoestel
Experimenteel luistertoestel

Van Soest ontwierp een toestel met twee halve parabolen, die werden afgesloten door vlakke platen gesepareerd op een onderlinge afstand van 16 cm met ter plaatse van de brandpunten gaten van 8 cm. Rond de gaten waren lagers voor de elevatie-instelling en opblaasbare oorkussens gemonteerd, waardoor het ertussen geplaatste hoofd geen storend geluid kon veroorzaken.

Resten van opblaasbare oorkussensysteem
Resten van opblaasbare oorkussensysteem

Deze werd samengevoegd met een vertikale kolom waaraan een stoel voor de luisterende bedienaar was gemonteerd. De instelling van de kaarthoek in het horizontale vlak vond plaats door draaiing rond de vertikale kolom, gerealiseerd door spierkracht van armen en benen. Grote zorg werd gewijd aan de gemakkelijke en geruisloze werking van de lagering zonder speling of dode gang. De beste luisteraar bereikte aldus een nauwkeurigheid van minder dan één graad in kaarthoek onder gebruikmaking van het tijdverschil in aankomst tussen de twee ontvangen signalen.

Experimenteel luistertoestel type van Soest
Experimenteel luistertoestel type van Soest

Na eliminatie van alle storende geluiden als gevolg van mechanische oorzaken bij het instellen van het luistertoestel, bleef slechts een enkele storingsbron over. De bijna altijd aanwezige wind veroorzaakte geruis, ten gevolge van turbulenties rond delen van het luistertoestel. Deze ruis werd verminderd door gebruik van een luisterkooi. De luisterkooi werd rond het luistertoestel opgebouwd uit een betonijzeren frame. Een dun min of meer doorzichtig juten doek was over dit frame heen getrokken. Zonder deze luisterkooi was het toestel niet bruikbaar met een windsnelheid van 4 m/s. Met gebruik van de kooi echter was luisteren nog mogelijk met 6 m/s. Een tweede voordeel van de luisterkooi was dat de luisteraar niet werd afgeleid door bewegingen in zijn gezichtsveld. Tot teleurstelling van het Meetgebouw ondersteunden de militaire autoriteiten de verdere ontwikkeling niet, blijkbaar in het geloof dat de luisterkooi te onpraktisch was.

Luisterkooi
Luisterkooi

Het richtinghoren in kaarthoek werd voornamelijk bepaald door het tijdverschil van aankomst van het geluid in linker- en rechteroor tot nul te reduceren door kaarthoekinstelling van de gehoorschelpen. De elevatie werd zo ingesteld dat een maximale intensiteit van het geluid optrad. Dit werd scherper geaccentueerd door de schaduwwerking van de aangebrachte schotten in de paraboolhelften. Op 18 en 20 februari en 4 maart 1930 zijn diverse vergelijkende metingen verricht tussen het Van Soest toestel en de drie fabriekstoestellen, t.w. het (halve) luistertoestel Goerz, het luistertoestel Doppelt Richtungshörer en het luistertoestel Barbier, Bénard en Turenne.
Het Goerz-toestel bleek een tweede systematische en niet te verwaarlozen fout te hebben: een “acoustische parallax” tussen de visuele en de acoustische richting [bij een vliegtuigsnelheid v m/s en hoek alfa tussen kijkeras en vliegrichting, dan is de fout v/330*sin(alfa) radialen; bij een alfa van 45 graden en 40 m/s is de fout 85 milliradialen. Met de eerdere vertikale fout komt dit uit op 1.6 maal 85 milliradialen = 8 graden. Bij alfa van 90 graden en v= 50 m/s wordt dit zelfs 14 graden].
Een conclusie over het Barbier, Bénard en Turenne luistertoestel was dat het zwaar loopt, omvangrijk is en langzaam draait. De doppelt Richtinghörer had een geringe geluidsontvangst; het luisteren met een stethoscoop gaf bezwaren en de slangen moesten op constante lengte gehouden worden.

Gelijktijdig werd met een Reisz-microfoon, versterker en koptelefoon gewerkt om het vliegtuig waar te nemen. Met een optische afstandsmeter werd de afstand bepaald waarbinnen een luistertoestel naar behoren werkte.
Iedere luisterpost en de post bij de microfoon kon een schakelaar ingedrukt worden zodra er een waarneming was. De schakelaar was verbonden met een van de lampjes in een rijtje lampjes. De lampjes konden via ‘pinholes’ een film belichten die met regelmatige snelheid voortbewoog (‘filmchronograaf’). Iedere 10 seconde werd een tijdsein aan of uitgezet. Daardoor konden de signalen op de ontwikkelde film tot op een 1/10 seconde nauwkeurigheid afgelezen worden. Met de filmchronograaf konden een half uur lang metingen worden vastgelegd.

Het luistertoestel Groot (Van Soest) kwam duidelijk als beste uit deze testen. Licht beweegbaar detecteerde dit toestel een vliegtuig op 5 km afstand (Barbier: 3 km; Doppelt Richtunghörer 1.5 km). Zeer opvallend bij deze testen was, dat de luisteraar in dit luistertoestel een duidelijke indruk had, dat het vliegtuiggeluid zich in het achterhoofd van links naar rechts dan wel van rechts naar links bewoog met een accent op de middenwaarneming, terwijl dit effect bij de andere luistertoestellen zeer zwak was.

Plot van het heen en weer vliegende vliegtuig zoals waargenomen
Plot van het heen en weer vliegende vliegtuig zoals waargenomen
Detectienauwkeurigheid (kaarthoek en elevatie)
Detectienauwkeurigheid (kaarthoek en elevatie)

Bij een van de experimenten werd het directe vliegtuiggeluid overstemd door het door laaghangende wolken weerkaatste geluid: een spiegelbeeld werd waargenomen (wolkenbasis 750 m).

Spiegelwaarneming van het vliegtuig
Spiegelwaarneming van het vliegtuig

Het vertrouwen in het Nederlandse luistertoestel model Van Soest was groot. Ook de kosten waren relatief laag: luistertoestel fl. 1000, optionele correcteur fl 600, twee step-systeem zenders fl. 300 en twee step-systeem ontvangers fl 700 (schatting 12/1932 door de Commissie voor Physische Strijdmiddelen). Daarom werd het bij de industrie in productie genomen voor de afdeling zoeklichten van het Wapen der Genie.

Betonijzeren frame van de luisterkooi
Betonijzeren frame van de luisterkooi

 

 

Referenties

Nationaal Archief, Den Haag, Ministerie van Defensie: Commissie voor Physische Strijdmiddelen, 1929-1932, 1938-1940, nummer toegang 2.13.94, inventarisnummer 1 & 2