FHTW. Berlin. Bestimmung der Schallleistung einer Schallquelle. Labor Physikalische Messtechnik. Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin

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1 Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin FHTW Fachbereich Ingenieurwissenschaften I Berlin Bestimmung der Schallleistung einer Schallquelle Labor Physikalische Messtechnik Veröffentlichung: Fachgruppe Physik FHTW Berlin Stand: März 003

2 Übersicht 1. Zielstellung.Theoretische Grundlagen.1 Erläuterung der wichtigsten Begriffe.1.1 Schalldruck.1. Schallleistung.1.3 Schalldruckpegel.1.4 Schallleistungspegel.1.5 Zusammenhang zwischen Schallleistungspegel und Schalldruckpegel. Bestimmung des Schallleistungspegels L WA einer Schallquelle nach dem Hüllflächenverfahren..1 Bestimmung der Messflächen-Schalldruckpegel L pj.. Bestimmung des Messflächenmaßes..3 Bestimmung der Fremdgeräuschkorrekturen..4 Bestimmung der Umgebungskorrekturen..5 Auswertung der Ergebnisse 3. Versuchsdurchführung und Auswertung 3.1 Überprüfung der Kalibrierung der akustischen Messkette, einfache akustische Messungen Überprüfung der Kalibrierung der Apparatur 3.1. Messung des Schalldruckpegels an der Bezugsposition der Schallquelle 3. Bestimmung des Schallleistungspegels der Schallquelle nach dem Hüllflächenverfahren 3..1 Bestimmung der Fremdgeräuschpegel 3.. Bestimmung der Messflächenschalldruckpegel 3..3 Bestimmung des Messflächenmaßes 3..4 Bestimmung der Umgebungskorrekturen 3..5 Überprüfung der Kalibrierung der Apparatur 3..6 Auswertung des Schallleistungspegels der Schallquelle 4. Kontrollfragen 5. Anlagen Auszug aus DIN IEC 0651 Schallpegelmesser

3 Literatur DIN 45635, Teil 1: Geräuschmessung an Maschinen, vom April 1984 Schirmer: Technischer Lärmschutz, VDI Verlag 1996 Heckl, Müller: Taschenbuch der Technischen Akustik, Springer Verlag 1994 Schmidt: Schalltechnisches Taschenbuch, VDI- Verlag 1989 Stein: Physik für Bauingenieure Band 1: Schall, AVH- Verlag Umweltbundesamt: Lärmbekämpfung 88, Erich Schmidt Verlag Zielstellung Im vorliegenden Versuch soll gezeigt und geübt werden, wie die Schallleistung von Maschinen bestimmt werden kann. Das Messverfahren ist in DIN Teil 1 bzw. in DIN EN ISO 3744 und 3746 beschrieben, ist allerdings für Praktikumszwecke an manchen Stellen etwas vereinfacht. Der Schalleistungspegel beschreibt die Geräuschemission von Maschinen und ist damit eine zentrale Größe im Schallschutz. Er ermöglicht den Vergleich von Maschinen bzgl. ihrer Schallabstrahlung und wird für Planungszwecke benötigt. Für eine Reihe von Maschinengruppen gibt es Grenzwerte für den Schallleistungspegel.. Theoretische Grundlagen.1 Erläuterung der wichtigsten Begriffe.1.1 Schalldruck Eine Schallwelle in Luft besteht aus Druckschwankungen, die sich als Longitudinalwelle mit Schallgeschwindigkeit ausbreiten. Diese Druckschwankungen kommen durch synchrone Bewegungen der Luftmoleküle zustande, die ihrer thermischen Bewegung überlagert sind. Durch diese gemeinsame Bewegung kommt es zu Dichteschwankungen in der Luft und damit zu den dem statischen Luftdruck überlagerten o.g. Druckschwankungen. Der Effektivwert dieser Druckschwankungen wird mit p eff (t) bezeichnet..1. Schallleistung Wie jede Welle transportiert auch eine Schallwelle Energie. Die pro Zeiteinheit durch eine vorgegebene Fläche S transportierte Energie bezeichnet man als die durch die Fläche transportierte Schallleistung P. Für diese gilt näherungsweise: P peff ρc S = (1) 3

4 dabei sind: p eff der auf der Fläche herrschende Schalldruck, S die Größe der Fläche, ρ die Dichte der Luft und c die Schallgeschwindigkeit in Luft. Unter der Schallleistung P einer Quelle versteht man die insgesamt von der Quelle abgestrahlte Schallleistung, d.h. die Schallenergie, die pro Zeiteinheit durch eine die Quelle ganz umhüllende Fläche S (Hüllfläche) transportiert wird. Beim wichtigsten Verfahren zur Bestimmung der Schallleistung einer Quelle bestimmt man prinzipiell die Schallleistung auf Teilflächen der Hüllfläche und addiert diese Schallleistungen über alle Teilflächen auf. Das Verfahren heißt daher auch Hüllflächenverfahren (DIN , Blatt 1). Für das Hüllflächenverfahren werden reflexionsarme Räume oder freie Schallausbreitungsbedingungen benötigt, bzw. eine moderne Messtechnik, die sog. Intensitätsmesstechnik (z.b. DIN ISO 9614). Für eine kugelsymmetrisch abstrahlende, punktförmige Schallquelle wählt man als Hüllfläche zweckmäßigerweise eine Kugeloberfläche mit dem Radius r und mit der Quelle im Mittelpunkt. In diesem Fall ist der Schalldruck auf der ganzen Kugeloberfläche gleich groß. Dann gilt: P= p eff ρc 4 () π r Befindet sich die Quelle auf einem schallharten Untergrund, das ist eine Fläche, an der die Schallwellen vollständig reflektiert werden und durch die keine Schallenergie fließt (z.b. ein Betonboden), so wählt man als Hüllfläche eine Halbkugel über dem schallharten Untergrund mit der Quelle im Mittelpunkt. Es gilt dann: P p eff = ρc π r (3) Dabei ist p eff der Effektivwert des Schalldrucks, der sich bei dieser Anordnung auf der Oberfläche der Halbkugel ergibt. Hinweis: In der Praxis verwendet man neben (halb-) kugelförmigen Hüllflächen häufig auch quaderförmige Hüllflächen. Im vorliegenden Versuch wird eine quaderförmige Hüllfläche verwendet..1.3 Schalldruckpegel Die Größe des Schalldrucks wird meist nicht in herkömmlichen Druckeinheiten (Pa) angegeben sondern als Schalldruckpegel L p (t) in db (Dezibel). Diesen bestimmt man aus dem Effektivwert des Schalldrucks p eff (t) nach folgender Rechenvorschrift: L p p =1 0 *log (4) eff p db 0 dabei sind: log der dekadische Logarithmus und p 0 = 10-5 Pa ein Bezugsdruck. 4

5 Hinweis: Die Gehörempfindlichkeit des Menschen ist von der Frequenz abhängig. Die Empfindlichkeit ist zwischen 1 khz und 5 khz am größten und nimmt zu niedrigeren und höheren Frequenzen ab. Diesen Frequenzgang des Ohres kann man in Messgeräten durch elektrische Filter berücksichtigen. Das am häufigsten verwendete Filter ist das international genormte A-Filter (DIN IEC 0651). Wurde bei der messtechnischen Ermittlung eines Schalldruckpegels das A-Filter verwendet, so bezeichnet man das Ergebnis als A-bewerteten Schalldruckpegel L pa. Man gibt diesen Wert e- benfalls in db an. Manchmal wird jedoch auch durch die Bezeichnung db(a) darauf hingewiesen, dass es sich um einen A-bewerteten Schalldruckpegel handelt..1.4 Schallleistungspegel Die Schallleistung wird meist nicht in herkömmlichen Einheiten (z.b. Watt) sondern als Schallleistungspegel L W in db angegeben. Diesen bestimmt man aus der Schallleistung P nach folgender Rechenvorschrift: LW =1 0 *log P P db (5) 0 dabei sind: log der dekadische Logarithmus und P 0 = 10-1 W eine Bezugsschallleistung. Falls bei der Messung das A-Filter benutzt wurde, gilt Entsprechendes wie beim A-bewerteten Schalldruckpegel. Der A-bewertete Schallleistungspegel wird als L WA bezeichnet..1.5 Zusammenhang zwischen Schallleistungspegel und Schalldruckpegel Da Schallleistungspegel L W und Schalldruckpegel L p beide in db oder db(a) angegeben werden, ist die Gefahr der Verwechslung beider Größen gegeben. Der Schallleistungspegel einer Quelle ist eine charakteristische Größe für die Geräuschemission der Quelle. Er hängt von der Art der Quelle, deren Betriebsweise sowie von den Aufstellungsbedingungen ab, nicht aber vom Abstand zwischen Quelle und Beobachter. Wohl aber hängt der Schalldruckpegel, den die Quelle an einem Ort erzeugt, vom Abstand zur Quelle ab. Für eine punktförmige, kugelsymmetrisch abstrahlende Schallquelle auf einer schallharten Fläche gilt folgender Zusammenhang zwischen Schallleistungspegel L W und Schalldruckpegel L p (r) im Abstand r von der Quelle: L W = L ( r ) p * log π r db (6) 1 m Diese Gleichung ist die Grundlage für die Messung des Schallleistungspegels nach dem Hüllflächenverfahren. Stellt man die Gleichung nach L p (r) um, so erhält man das Abstandsgesetz für eine punktförmige Schallquelle. Danach nimmt der Schalldruckpegel, den eine punktförmige Quelle erzeugt, um 6 db bei Abstandsverdopplung zwischen Quelle und Beobachter ab. 5

6 . Bestimmung des Schallleistungspegels L WA einer Schallquelle nach dem Hüllflächenverfahren Der Schallleistungspegel L WA einer Schallquelle wird nach dem Hüllflächenverfahren in der Regel in einem reflexionsarmen Raum bestimmt (s. DIN , Teil 1, sowie DIN EN ISO 3744 und DIN EN ISO 3746). Die Genauigkeit des Ergebnisses hängt entscheidend davon ab, wie stark das im Raum vorhandene Schallfeld durch Reflexionen des Schalls an den Begrenzungsflächen des Raumes beeinflusst wird. Grundsätzlich geht man davon aus, dass die Messungen in einem Freifeld, d.h. in einem Schallfeld, das nicht durch Begrenzungsflächen beeinflusst wird, stattfinden, und berücksichtigt den Einfluss der Begrenzungsflächen durch die sog. Umgebungskorrektur, die durch Messungen bestimmt werden muss. Die Bestimmung des Schallleistungspegels L WA der Quelle erfolgt in 4 Schritten:..1 Bestimmung der Messflächen-Schalldruckpegel L pj Die Schallquelle wird auf den Fußboden gestellt. Der Fußboden wird als schallharte Fläche angenommen, an der der auftreffende Schall vollkommen reflektiert wird. Es wird eine quaderförmige Hüllfläche um die Schallquelle gelegt (siehe Abbildung 1), in der Mitte der auf dem Boden aufliegenden Grundfläche befindet sich die Schallquelle. In den 4 Eckpunkten des Quaders, die den Fußboden nicht berühren, sowie in den Flächenmitten der 5 Rechteckflächen, durch die Schallenergie strömen kann, werden die Schalldruckpegel L pij bei eingeschalteter Schallquelle für die Messorte i und die Oktaven j gemessen. Aus den insgesamt n = 9 Messwerten an den 9 Messorten i für jede Oktave j wird der energetische Mittelwert bestimmt: L pj 1 10*log( n i * L pij) db = (7) Diese Mittelwerte L pj werden als die Messflächen-Schalldruckpegel für die einzelnen Oktaven j bezeichnet. Abbildung 1: Quaderförmige Hüllfläche und die zugehörigen Messpunkte 1 bis 9 6

7 .. Bestimmung des Messflächenmaßes Die Größe S der Hüllfläche ergibt sich als Summe der 5 Rechteckflächen, durch die Schallenergie strömen kann, zu (vgl. Abbildung 1): Für das Messflächenmaß gilt: S = * c * ( a + b) + a * b (8) L S =10 S m log (9) 1 db..3 Bestimmung der Fremdgeräuschkorrekturen Bei der Bestimmung der Schallleistung einer Quelle dürfen nur die Geräuschbeiträge berücksichtigt werden, die von der betrachteten Schallquelle selbst stammen, d.h. andere im Raum vorhandene Geräusche, sog. Fremdgeräusche, müssen messtechnisch eliminiert werden. Dazu misst man die Oktavschalldruckpegel an jedem Messpunkt auf der Hüllfläche sowohl bei abgeschalteter Quelle L pfj (Fremdgeräuschpegel) als auch bei eingeschalteter Quelle L pj und bildet oktavweise die Differenz L j = L pj L pfj (10) Die erforderliche Fremdgeräuschkorrektur K 1j ergibt sich dann aus folgender Tabelle: L j in db >10 K 1j in db Ergeben sich nach Gleichung (10) kleinere Differenzen als 3 db, sind Messungen nach diesem Messverfahren nicht sinnvoll...4 Bestimmung der Umgebungskorrekturen Wird der Schalldruckpegel im gleichen Abstand von der Schallquelle einmal in einem idealen Freifeld und einmal in einem Raum bestimmt, so treten i.d.r. Abweichungen auf, die mit Hilfe der sog. Umgebungskorrektur berücksichtigt werden. Zur Ermittlung dieser Korrektur benötigt man Informationen über die Absorptionseigenschaften der Begrenzungsflächen des Raumes. Diese können aus dem Nachhallverhalten des Raumes gewonnen werden. Unter idealen Bedingungen eines Freifeldes würde der Schalldruckpegel im Raum nach dem Abschalten der Quelle im gleichen Maße mit der Zeit abnehmen, mit der der Pegel in der Nähe der Quelle abnimmt. Unter realen Bedingungen in einem Raum wird nur ein Teil des auftreffenden Schalls an den Begrenzungsflächen des Raums absorbiert. Der Rest wird in den Raum reflektiert. Dies führt 7

8 dazu, dass die Pegelabnahme mit der Zeit in einem Raum langsamer erfolgt. Diese Pegelabnahme im Raum wird durch die sog. Nachhallzeit beschrieben. Die Nachhallzeit ist die Zeit, in der der Schalldruckpegel des Schallfeldes im Raum nach einem plötzlichen Abschalten der Quelle um 60 db abnimmt (d.h. die Schallenergie nimmt um den Faktor 10 6 ab). Die Nachhallzeit hängt vom Absorptionsvermögen der Begrenzungsflächen, d.h. von der Absorptionsfläche des Raumes ab. Für die Absorptionsfläche A eines Raumes gilt: A k S = α (11) k dabei sind: S k Größe einer Teilfläche k des Raumes, z.b. Decken, Wände, Fußboden und α k Absorptionsgrad der Teilfläche k. Hinweis: Infolge der Absorption nimmt die Schallenergie im Raum mit der Zeit nach einem Exponentialgesetz ab. Dies führt zu einer linearen Abnahme des Schalldruckpegels mit der Zeit. Für den Zusammenhang zwischen Nachhallzeit T und Absorptionsfläche A eines Raumes gilt für eine Oktave j näherungsweise: T j V A j s m = (Sabine Gleichung) (1) dabei sind: V das Volumen und A j die Absorptionsfläche des Raumes bei der Oktave j. Da das Absorptionsvermögen frequenzabhängig ist, ändert sich auch die Nachhallzeit mit der Frequenz, d.h. sie muss für jede Oktave bestimmt werden. Mit Hilfe einer Nachhallzeitmessung kann daher nach der obigen Formel die Absorptionsfläche des Raumes bestimmt werden. Wegen der in einem Raum auftretenden Reflexionen ist der auf der Hüllfläche gemessene Pegel höher als er in einem Freifeld wäre. Diese Pegelerhöhung wird durch die Umgebungskorrektur K j berücksichtigt: wobei K 4S Aj ) j 10*log (1+ db = (13) A j die Absorptionsfläche des Raumes für die Oktave j und S die Größe der Hüllfläche sind...5 Auswertung der Ergebnisse Die Schallleistungspegel L wj für die einzelnen Oktaven j ergeben sich zu: L = L + L K K Wj pj S j j 1 (14) 8

9 dabei sind: L pj die Messflächenschalldruckpegel, L s K 1j das Messflächenmaß, die Korrektur für Fremdgeräusche (siehe..3) und K j die Korrektur für Umgebungseinflüsse (siehe..4) für die einzelnen Oktaven j. Diese Oktav-Schallleistungspegel L Wj können A-bewertet werden. Man bezeichnet sie dann als A- bewertete Oktav-Schallleistungspegel L WAj. Nach den Regeln der Pegeladdition erhält man daraus den A-bewerteten (Gesamt-) Schallleistungspegel der Quelle: L WA = 10 *log j. * L WAj / db db (15) 3. Versuchsdurchführung und Auswertung 3.1 Überprüfung der Kalibrierung der akustischen Messkette, einfache akustische Messungen Hinweise: Ein Kondensatormikrofon, wie es im folgenden verwendet wird, ist ein hochempfindlicher und außerdem teurer Sensor. Daher darf auf keinen Fall die Mikrofonkapsel vom Vorverstärker oder das Schutzgitter von der Mikrofonkapsel abgeschraubt werden. Wenn immer möglich, ist das Mikrofon mit dem Windschirm als mechanischem Schutz zu betreiben. Ein akustischer Kalibrator ist ein Gerät, das mindestens für eine bestimmte Frequenz einen Ton mit einem ganz bestimmten, bekannten Pegel abstrahlt. Der verwendete Kalibrator CEL- 84/ liefert einen Pegelton bei 1 khz mit einem Pegel von 114 db Überprüfung der Kalibrierung der Apparatur Versuchsaufbau: Für die Grundeinstellungen des Analysators ist der Einstellfile Prakt0 All Setups von der Diskette des Analysators zu laden. Der Kalibrator ist vorsichtig auf das Mikrofon aufzustecken und einzuschalten. Das Mikrofon ist einschließlich Verlängerungskabel mit dem Eingang Kanal A des Analysators zu verbinden. Nach Abschluss der Messung Kalibrator ausschalten (Batterie!)! Aufgabe: Es ist der Terzschalldruckpegel der 1 khz-terz zu bestimmen. Dazu sind 100 Spektren zu mitteln. Das gemittelte Spektrum ist als Hard Copy auszugeben. 9

10 Der für die 1 khz-terz gemessene Pegel muss (114 +/- 1) db betragen. Andernfalls ist der Versuchsbetreuer zu informieren. Hinweis: Diese Überprüfung der Kalibrierung ist am Ende des Versuchs nochmals zu wiederholen Messung des Schalldruckpegels an der Bezugsposition der Schallquelle Versuchsaufbau: Die Schallleistungsquelle besteht aus einem Netzgerät mit einem Messgerät zur Kontrolle der Ausgangsspannung, einem Steuergerät für die Schallquelle und einem Lautsprecher als Schallquelle. Die Schallleistungsquelle ist in Betrieb zu nehmen: - Netzgerät einschalten, die maximale Versorgungsspannung des Steuergerätes muss < 15 V betragen, weißes Kabel auf +, grünes Kabel auf -. - Die Art des abgestrahlten Geräusches kann über den Drehschalter "Sound Power Spectrum" ausgewählt werden, der Pegel des abgestrahlten Geräusches über die beiden Drehschalter im Bedienfeld "Sound Power Level". Die Ausgangsleistung des Gerätes ist auf 75 db einzustellen und die Geräuschart auf "Wide Band 100 Hz Hz". - Die Schallquelle ist etwa in der Mitte des Raumes auf dem Fußboden aufzustellen. In dieser Position bleibt die Schallquelle für alle weiteren Aufgaben. - Hauptschalter "Battery" am Steuergerät auf On. Damit arbeitet das Gerät im Standby- Betrieb. - Damit von der Schallleistungsquelle Geräusche abgestrahlt werden, ist im Bedienfeld "Sound Power Level" des Steuergerätes der Kippschalter auf On zu stellen. Nach Abschluss der jeweiligen Messungen ist das Gerät in den Standby-Betrieb umzuschalten. Das Mikrofon ist in das Montagegestell auf der Schallquelle einzustecken und bleibt wie bisher am Analysator angeschlossen. Aufgaben: Es ist das über 1000 Spektren gemittelte Terzspektrum des abgestrahlten Schallsignals für die Terzen zwischen 100 Hz und 10 khz ohne Frequenzbewertung zu messen. Die einzelnen Terzpegel sind zusammen mit dem Gesamtschalldruckpegel sowie dem A-bewerteten Gesamtschalldruckpegel zu notieren. Das Spektrum ist als Hard Copy auszugeben. Durch Änderung der Einstellungen des Analysators können ohne neue Messung die A-bewerteten Terzschalldruckpegel des oben gemessenen Signals angezeigt werden. Die Werte sind ebenfalls abzulesen. Die Unterschiede der jeweiligen Terzpegel ergeben die im Gerät verwendeten Werte für die A- Bewertung. Vergleichen Sie diese Werte mit den in DIN IEC 0651 (s. Anlage) vorgeschriebenen Werten! Welche Güteklasse hat das verwendete Messgerät bzgl. der verwendeten A-Bewertung? 10

11 3. Bestimmung des Schallleistungspegels der Schallquelle nach dem Hüllflächenverfahren Versuchsaufbau: Die Einstellung am Steuergerät für die Schallquelle bleibt auf 75 db. Diese Einstellung darf während des folgenden Versuches nicht mehr verändert werden. In Messpausen soll das Gerät jedoch auf Standby Betrieb gestellt werden. Der Analysator wird so eingestellt, dass - er die Ergebnisse als Oktavspektrum anzeigt, - die angezeigten Oktaven zwischen 50 Hz und 8 khz liegen, - nur die nicht A-bewerteten Ergebnisse angezeigt und - für eine Messung 1000 Einzelspektren addiert werden. Um die Schallquelle herum wird eine quaderförmige Hüllfläche angenommen. Diese kann mit den vorhandenen Stativen markiert werden. Diese Hüllfläche ist so anzuordnen, dass folgende Bedingungen erfüllt sind: - Die Schallquelle muss sich in der Mitte der auf dem Boden aufliegenden Grundfläche befinden. - Die Abstände zwischen den 5 restlichen Teilflächen und der Schallquelle sollen 0.9 m sein. - Die Abstände der Mikrofonpositionen zu Raumbegrenzungsflächen sollen unter den obigen Randbedingungen möglichst groß sein. Der Schalldruckpegel ist an folgenden Messpositionen zu ermitteln (siehe Abbildung 1): - 4 Positionen in den oberen Ecken des Hüllflächenquaders, - jeweils 1 Position in den Flächenmitten der 5 Rechteckflächen. Fenster und Türe sind bei diesem und den folgenden Versuchen geschlossen zu halten, da sich sonst die akustischen Eigenschaften des Messraumes verändern. Aufgabe: Die ausgewählte Hüllfläche und ihre Anordnung im Raum ist zu skizzieren Bestimmung der Fremdgeräuschpegel Versuchsaufbau: Die Schallquelle ist im Standby-Betrieb. Aufgabe: Zur Bestimmung des Fremdgeräuschpegels wird der Schalldruckpegel bei abgeschalteter Schallquelle an einem der 9 Messpunkte auf der Hüllfläche gemessen. Es sind die über 1000 Spektren gemittelten Oktavschalldruckpegel für die Oktaven 50 Hz bis 8000 Hz ohne A-Bewertung sowie der Gesamt- 11

12 schalldruckpegel und der A-bewertete Gesamtschalldruckpegel zu ermitteln und zu notieren. Das Spektrum ist als Hardcopy auszugeben. Hinweis: Wegen des geringen Fremdgeräusches im Messraum, braucht dieses nicht an jeder Messposition gemessen zu werden. 3.. Bestimmung der Messflächen- Schalldruckpegel Es sind bei eingeschalteter Quelle an den Mikrofonpositionen i (1-9) die Oktavschalldruckpegel L pij für die 6 Oktaven j zwischen 50 Hz bis 8 khz durch Mittelung von 1000 Spektren zu bestimmen und die Werte zu notieren. Das Spektrum für den ersten Messpunkt ist als Hard Copy auszugeben. Die Schalldruckpegel sind oktavweise für die 9 Messpositionen entsprechend Abschnitt..1, Gl. (7) zu mitteln. Nach der Messung bei eingeschalteter Quelle an der letzten der insgesamt 9 Messpositionen ist erneut ein Fremdgeräusch-Oktavspektrum zu messen und die Oktavpegel sind abzulesen. Diese Werte für die Fremdgeräuschpegel sind mit den Ergebnissen aus 3..1 oktavweise arithmetisch zu mitteln. Nach Abschnitt..3 ist vereinfachend für diesen Versuch anhand dieser Mittelwerte für jede Oktave zu prüfen, ob eine Fremdgeräuschkorrektur durchzuführen ist. Falls erforderlich, ist die Fremdgeräuschkorrektur K 1j nach Abschnitt..3 zu bestimmen Bestimmung des Messflächenmaßes Das Messflächenmaß ergibt sich aus der Größe S der Hüllfläche und wird nach Abschnitt.. bestimmt Bestimmung der Umgebungskorrekturen Die Umgebungskorrektur wird mit Hilfe der Nachhallzeit bestimmt. Das Raumvolumen beträgt 93 m 3. Hinweis: Da in den meisten Fällen eine Messung über einen Pegelabfall von 60 db, wie in der Definition der Nachhallzeit vorgegeben, nicht möglich ist, wird der Pegelabfall über einen geeigneten Zeitraum messtechnisch bestimmt und dann daraus die Nachhallzeit berechnet. Versuchsaufbau: Am Analysator sind die Einstellungen Prakt03 All Setups von der Diskette zu laden. Die Ausgangsleistung der Schallquelle ist auf 95 db einzustellen. Als Geräuschart ist mit Hilfe des Drehschalters Sound Power Spectrum am Steuergerät nacheinander Oktavrauschen mit den Frequenzen 50 Hz bis 8 khz einzustellen. 1

13 Als Mikrofonposition wird eine der Messpositionen 1-8 (s. Abbildung 1) gewählt, an denen der Schalldruckpegel bestimmt wurde. Der Analysator befindet sich in einer Multifunction-Einstellung. Er wird durch Drücken der Taste Start im Messbereitschaft versetzt und wartet dann auf einen manuell zu gebenden Trigger (Taste Manual auf der Bedienungskonsole). Die Schallquelle wird eingeschaltet und kann nach kurzer Zeit wieder abgeschaltet werden. Kurz, bevor sie abgeschaltet wird, ist die Taste Manual auf der Tastatur des Analysators zu drücken. Der Analysator registriert dann in zeitlichen Abständen von jeweils 50 ms hintereinander 40 Oktavspektren und legt diese in seinem Speicher ab. Aufgaben: Auf dem Diplay des Analysators ist für eine auszuwählende Oktave die Änderung des Schalldruckpegels als Funktion der Zeit zu sehen; 1 Skalenteil der Darstellung auf der horizontalen Achse (Zeitachse) entspricht 50 ms. Bei gutem Timing der Messung erkennt man zu Beginn den Pegel bei eingeschalteter Quelle, dann fällt der Pegel linear mit der Zeit ab, da die Schallquelle ausgeschaltet wurde. Gegen Ende der Beobachtungszeit ist der Pegel auf den Fremdgeräuschpegel im Raum abgefallen. Der Pegelverlauf ist für die am Steuergerät eingestellte Oktave als Funktion der Zeit auszuplotten. Anschließend ist am Steuergerät das nächste Oktavrauschen einzustellen und der Versuch analog zu wiederholen. Für den zeitlichen Bereich, in dem der Pegel abfällt, ist durch graphische Auswertung die Steigung des Pegelabfalls und daraus die Nachhallzeit für die einzelnen Oktavbänder zu bestimmen. In die Auswertung dürfen nur solche Pegel einbezogen werden, in denen der Geräuschpegel 5 db unter dem maximalen Wert und 5 db über dem mittleren Wert des Fremdgeräusches liegt. Aus der Nachhallzeit ist mit Hilfe der Sabineschen Gleichung für jede Oktave die Absorptionsfläche des Raumes und damit entsprechend Abschnitt..4 die Korrektur K für Umgebungseinflüsse zu bestimmen Überprüfung der Kalibrierung der Apparatur wie Bestimmung des Schallleistungspegels der Schallquelle Die Oktavschallleistungpegel L wj der Schallquelle werden aus den Ergebnissen von 3..1 bis 3..4 für die 6 Oktaven j bestimmt entsprechend Abschnitt..5. Die Oktavschallleistungspegel sind entsprechend den Werten der Anlage mit der A-Bewertung zu versehen. Dabei wird für die A-Bewertung der jeweiligen Oktave der Zahlenwert für die mittlere der 3 zugehörigen Terzen angenommen. Aus allen 6 Oktaven im Frequenzbereich 50 Hz bis 8 khz wird nach..5 der A-bewertete Gesamtschallleistungspegel L WA der Quelle bestimmt. 13

14 4. Kontrollfragen 1) Was versteht man unter Schall? ) Welchen Schall kann der Mensch hören? 3) Wie ist der Schalldruckpegel definiert? Wie groß ist die Summe zweier gleich großer Schalldruckpegel? 4) Erläutern Sie den Unterschied zwischen Schalldruckpegel und Schalleistungspegel! Von welchen Parametern hängen die beiden Größen bei einer Messung in der Umgebung einer Schallquelle ab? 5) Wie kann man mit Hilfe von Messungen des Schalldrucks zu Werten über die Schalleistung einer Schallquelle kommen? 6) Was versteht man in der Akustik unter einer Oktave bzw. einer Terz? 7) Was versteht man unter der A-Bewertung, und wozu wird sie verwendet? 8) Warum führt eine Schalldruckpegel-Messung in einem geschlossenen Raum zu anderen Werten als eine Messung im Freien? Welches sind die Ursachen dafür? Wie werden diese Einflüsse im Versuch korrigiert? 9) Erläutern Sie die Funktionsweise eines Mikrofons! Warum werden für Messzwecke fast ausschließlich teure Kondensatormikrofone verwendet? 14

15 5. Anlage 15