Chemische, physikalische, biologische Stoffprozesse werden von internen Energie- und Spannungsänderungen begleitet und sind in elastischen Medien immer Erregungszentren, Quellen von Schall (Primärschallquellen PQ). Zu den wichtigsten,  irreversiblen,  physikalischen Werkstoffprozessen mit Primärschallquellen gehören:

Zu den physikalischen Stoffprozessen, die durch Primärschallquellen begleitet werden, gehören :

Die abgestrahlte Schalleistung  Pq = dW/dt einer Primärschallquelle (PQ) hängt wesentlich von drei Prozessparametern ab.  (Artikel 6 )

Die Schalleistungen solcher Schallquellen Pq reichen von bruchteilen eines μW bis zu einigen kW. Dieser große Dynamikbereich konnte nur mit besonderen Messgrößen überbrückt werden. Bei sehr kleinen Schallquellen, wie sie insbesondere bei physikalischen Werkstoffprozessen durch Freisetzung innerer elastischer Energie entstehen, treten nur sehr kurzzeitig Schallwellen kleinster Leistung auf. Von der Schallquelle werden diese Erregungen über das Schallfeld an die Oberfläche eines Objektes übertragen. Bei extrem vereinfachten Verhältnissen, homogenes, unendlich ausgedehntes Medium und sehr kleines Erregergebiet G der Quelle (Quellengebiet G als Kugel mit Radius r _q angenommen) nimmt die Schallintensität J (Schalleistung P_q pro Flächeneinheit A) bei einem Abstand r _A des Schallaufnehmers vom Quellenmittelpunkt mit dem Quadrat des Radienverhältnisses ab :

Für eine Primärschallquelle mit einem Radius r_q = 1 μm und einem Aufnehmer A in einer Entfernung von r _A = 10⁴μm =10^-2m ergibt der rein geometrische Schwächungsfaktor SF bereits einen Wert von 10^-8 . Eine Primärschallquelle mit einer Schallintensität von 1 W/m² und einem kugelförmigen Erregungsgebiet mit dem Radius von 1 μm wird demnach im homogenem, idealem Medium in einem Abstand von 1 cm nur noch eine Schallintensität von 10^-2μW/m² aufweisen. Sind dies zudem noch sehr kurzeitige Erregungen, so werden nur kurzzeitig, schwache Signale am Schallaufnehmer erscheinen .

Derartig schwache Schallintensitäten werden nur mit speziellen Größen erfassbar. Die Bildung von SE-Quellen erfolgt meist nicht als stetiger Prozess im Objekt, sondern findet in Abhängigkeit vom Zustand und der Defektstruktur sporadisch in einem beanspruchten Bereich des Objektes statt. Nur ein sehr kleiner Teil der Beanspruchungsleistung innitiert die Schallemission. Die Leistung der Primärschallquellen P_q wird aus der inneren elastischen Energie des Objektes im Erregungsgebiet G gespeist. Im Allgemeinen ist weder die Größe des Erregungsgebietes G, noch die Prozessfrequenz U des erregenden Prozesses bekannt. Vielmehr muss von den Signalen am Schallwandler auf diese Größen gefolgert werden.

In einem akustischen Meßsystem bestehend aus Schallquelle, Schallfeld und Schallempfänger werden die mechanischen Schwingungen im Schallwandler in elektrische Schwingungen gewandelt und mit einem elektronischem Messsytem, heute meist ein Computer, ausgewertet. Da es weder vor dem Schallwandler noch in der Elektronik eine absolute Ruhe gibt, muss diese durch die Vorgabe einer unteren Spannungsschwelle U _schw, die gerade noch registriert wird, künstlich geschaffen werden. Dann kann jede Schwellwertüberschreitung N gezählt und Summen, Amplituden usw. können registriert werden. {Counts, Impulse usw.} Der Schallwandler registriert jedoch Schallwellen aus einem durch die Wandlerdaten definierten Erfassungsraum. Dies kann leicht durch Schallgeber (SG) mitunter auch in erster Näherung durch Klopfzeichen erfasst werden. Der Schallerfassungsraum des Wandlers wird durch den Schwellwert U_schw aber auch durch den Verstärkungsfaktor, den erfassten Frequenzbereich, usw. bestimmt. Für jede SE-Messung ist nun besonders wichtig, das nur die Schwellwertüberschreitungen registriert werden, die von der gesuchten Primärschallquellen PQ stammen. (Artkel 7, 8 )

Die wichtigste und manchmal auch die schwierigste Aufgabe der SE-Messung ist, sicherzustellen ,das nur Signale der gewünschten Primärschallquellen registriert bzw. zur Auswertung herangezogen werden. Hierfür gibt es zahlreiche Sondierungsmethoden , die gesondert behandelt werden. Hier sind rein elektronische Methoden (Schwellwerterhöhung, Verstärkungsanpassung, Begrenzung der Frequenzbereiche, Zeitfensternutzung, Zonenortung usw.) von rein mechanischen Methoden (Schalldämmung, isolierte Lagerung, Aufhängung, Einspannung usw.) zu unterscheiden. Für die weiteren SE-Messungen wird die eindeutige Registrierung von SE-Signalen vorausgesetzt. Dies bedeutet, das eine eindeutige Bestimmung der SE-Signale gesichert ist und die Signalspannung U_sig über der Zeit registrierbar wird (Bild 1). Für die Signalregistrierung ist das wirkende Auflösungsvermögen von entscheidender Bedeutung. Mit der modernen Elektronik ist die Auflösung bis hin zu den einzelnen Schwingungen der Trägerwelle möglich. (Artkel 10 ) Die Schwellwertüberschreitungen N dieser Trägerwelle geben über den erregenden Prozess nur wenig Auskunft. Vielmehr muss die Amplitudenmodulation bzw. die Frequenzmodulation erfasst werden. Das geschieht am einfachsten mit einer etwa zehnfach geringeren Auflösung der Registrierung.

Bild 1: Primärschallquelle mit Transienten- Rekorder aufgelöst. Signalspannung Usig/mV über der Zeit t/ms Ein Klick auf das umrahmte Bild liefert eine Vergrößerung.

Der SE-Messung leicht zugängig sind die Schallgrößen { Schall-Impulszahl SI/Zahl (counts), ~ Schallsumme S/Zahl, ~ Impulsrate,Schallrate SR/s^-1, Signalzahl Z_sig/Zahl }, die an einem Schallwandler oberhalb einer gesetzten Messschwelle, dem Schwellwert U _schw, für einen ablaufenden Prozess registriert werden können, wobei darauf geachtet werden muss, für welches Ereignis diese Zahl angegeben wird. Gilt Sie für das gesamte Schallereignis einer Primärschallquelle, für einen definierten Versuchsablauf, oder einen speziell definierten Teilbereich. Leider wird diese Angabe oft nicht hinreichend exakt mitgeliefert, sodass ein Nachvollzug oft schwierig wird. Die Anzahl der registrierbaren Signale Z_sig hängt sowohl von der eingesetzten Messanordnung (Schwellwert, Verstärkung, Auflösung) als auch von der Primärschallquelle (Schalleistung, Schalldauer, Zeitfunktion der abgestrahlten Schallenergie) ab. Die Signalzahl Z_sig an einem Schallwandler wird durch alle Primärschallquellen im Erfassungsbereich des Wandlers beeinflusst. Reflexionen an Ungänzen oder Grenzen des Objektes werden mitgezählt. Die Gestaltung reproduzierbarer Messungen erfordert aufgrund dieser aufgezeigten Abhängigkeiten ganz besondere Sorgfalt und erfordert stets spezielle Maßnahmen. Allein die Registrierung von Signalen Z_sig beweißt aber bei bestimmten Beanspruchungen das Auftreten von Primärschallquellen nur, wenn zuvor sichergestellt wurde, dass ohne Beanspruchung keine Signalzahl (Z_sig = 0) ermittelt wurde. Dieser Nulltest ist wichtig und sollte immer beigebracht werden. Die Signalzahl bezieht sich stets auf den Erfassungsbereich des Aufnehmers, der durch den Schwellwert und andere Messparameter beeinflusst wird. Für einen erfolgreichen Nachvollzug sind somit genaue Angaben der Messparameter erforderlich, wie auch aus der genaueren Betrachtung von Bild 1 hervorgeht, dass ein Schallereignis einer Primärschallquelle PQ mit einem Transienten- Rekorder zeigt.

Bild 2 : Kontinuierliche Primärschallquellen mit Transienten- Rekorder aufgelöst. Signalspannung U sig / mV über der Zeit t / μs Ein Klick auf das umrahmte Bild liefert eine Vergrößerung.

Länger andauernde Schallquellen wie in Bild 2 werden als kontinuierliche Primärschallquellen oder "Kontinuierliche SE" (KSE) bezeichnet. Wobei die Unterscheidung zur "Burst SE" (BSE), der sehr kurzzeitigen, burst- artigen Emission, wie in Bild 1, nicht sehr scharf und nur relativ erfolgen kann.

Die Anzahl der je Zeiteinheit auftretenden Signale Z _sig an einem Aufnehmer aus seinem Erfassungsbereich liefert die Signalrate R _sig = dZ _sig/dt am Aufnehmer, welche als Signalaktivität SA am Ort des Aufnehmers bezeichnet werden kann. Die Maßeinheit s^-1 muss eindeutig bezeichnet werden, da bereits einige Größen { die Frequenz f in Hz (s^-1), Radioaktivität A in Bq (s^-1), die Umlauffrequenz U in Umdrehung/Sekunde U (s^-1) usw.} mit dieser Maßeinheit operieren. Die Einheit der Signalaktivität ist entsprechend mit einem Signal pro Sekunde also Sig (s^-1) zu bezeichnen.

1Sig = 1 Signal/1 Sekunde = 1/s = s-1 Gleichung 10 : Einheit der Signalaktivität

Befindet sich nur eine SE-Quelle im Erfassungsbereich des Aufnehmers, wie in Bild 1, und sind keine Reflexionen an Ungänzen oder Objektgrenzen im Erfassungsbereich des Aufnehmers, so ist die Signalaktivität (SA) auch als Quellenaktivität (QA) am Aufnehmerort zu betrachten. (SA = QA). Diese Quellenaktivität lässt sich in den ersten μsec zu Beginn einer Ausstrahlung einer Primärschallquelle auch in begrenzten Objekten günstig ermitteln, wenn die Ausbreitung der Schallwelle noch keine Ungänzen oder Objektgrenzen erreicht hat. Mit einem Transienten- Recorder kann dies nachgewiesen werden. (Artkel 9,10 ). Transiente Signale sind kurze Signale, von denen Anfangs und Endpunkt in einer Darstellung erfasst werden.

Ein weiterer wichtiger Parameter für die Signalbeschreibung ist die Signalamplitude A _sig, die größte Auslenkung des Signals. Sie wird oft in μV angegeben, weil die Signale nach dem Schallwandler als elektrische Signale weiter bearbeitet werden. Durch den Schallwandler (SW) wird stets eine mechanische Größe (MG) in eine elektrische (EG) gewandelt. Bei der Umrechnung in Schalldrücke oder bei Nutzung von unterschiedlichen Wandlern ist die Wandlungsgröße (WG) des Schallwandlers, der den Schallwechseldruck p in Spannungen U verwandelt, zu berücksichtigen. Die in Volt gemessenen Amplituden A _sig / V sind dann leicht in Druckamplituden A _sig / Pa umzurechnen. Das wird nur erforderlich , wenn mit unterschiedlichen Schallwandlern gearbeitet wird. Für die Wandlungsgröße (WG) des betrachteten Schallwandlers SW gilt: {WG wird als Empfindlichkeit mit den meisten SW mitgeliefert.}

WG = EG / MG = U / p WG = Schallwandlungsgröße V/Pa EG = Elektrische Größe z.B. U/V MG = Mechanische Größe z.B. p/Pa U/V = Spannung in Volt p/Pa = Druck in Pascal Gleichung 11 : Wandlungsgröße für die Wandlung mechanischer in elektrische Größen .

Die Signaldauer D _sig ist die Zeit vom ersten Überschreiten des Schwellwertes bis zum ersten Unterbieten des Schwellwertes. Die Signalanstiegszeit AN _sig beschreibt die Zeit vom Signalbeginn bis zur Amplitude (Bild 3). Die Signalabklingzeit AB _sig die Zeit vom Erreichen der Amplitude bis zum Unterschreiten des Schwellwertes der Messung. Diese Parameter sind somit stark vom Schwellwert und der Auflösung des Meßsystems bestimmt und erfordern genaueste Angaben über diese Parameter. Sie sind jedoch auch charakterisiert durch Objektparameter (OP) und durch Prozessparameter (PV) siehe Gleichung 1 und können für die Selektierung genutzt werden.

Die außerdem genutzte Signalenergie E _sig bzw. die Signalarbeit W _sig folgt aus der bekannten Gleichung für den Gleichstromkreis W = U I t = U² t / R. Mit der Zeit t = D _sig wird die Signalarbeit W _sig :

W sig = ( A sig2 D sig )/ R W sig / J = Signalarbeit in Joule A sig / V = Signalamplitude in Volt D sig / s = Signaldauer in Sekunden R / Ω = Quellenwiderstand in Ohm Gleichung 12 : Signalenergie W sig

Für die Signalleistung P _Sig = W / t = U² / R folgt für gleichen Quellenwiderstand R, gleichen Aufnehmer einfach ein proportionaler Wert zum Amplitudenquadrat. So wird die Signalleistung bei den SE-Meßsystemen auf einen konstanten Eingangswiderstand bezogen. Für die Spannung wird die Signalamplitude verwendet (U² = A _sig ²), wodurch im Allgemeinen nur ein Näherungswert erzielt wird, der umso ungenauer wird je mehr das Signal eine Dreiecksform annimmt.

Die Signalparameter sind in einer Skizze (Bild 3) leicht zu verdeutlichen. Sie können in elektrischen und mechanischen Größen angegeben werden. Bleibt man bei ein und demselben Messsytem reicht für den relativen Vergleich die Angabe in elektrischen Größen. (siehe: Physikalische Größen )

Bild 3 : Signalparameter Ein Klick auf das umrahmte Bild liefert eine Vergrößerung.

Die Intensität J (siehe Gleichung 6 ) ist Energie pro Sekunde (P _Sig) bezogen auf die durchströmte, senkrechte Fläche. Die SE-Signalintensität J _Sig ergibt sich entsprechend zu:

Mit Hilfe der Wandlungsgröße WG des Aufnehmers (Gleichung 11) kann der SE-Spannungs-Level SL auch als SE-Druck-Level (SD) am Ort des Aufnehmers umgerechnet werden. Hier gilt im Allgemeinen p₀ = 20 μPa als Bezugs-Level des Wechseldruckes. (siehe: Physikalische Größen )      (siehe: SE-Kürzel )