Schallpegelmesstechnik und ihre Anwendung

48 Pages·2018·1.578 MB·German

by  Michael Möser

Fachwissen Technische Akustik
Michael Möser Hrsg.
Schallpegelmesstechnik
und ihre Anwendung
Fachwissen Technische Akustik
Diese Reihe behandelt die physikalischen und physiologischen Grundla-
gen der Technischen Akustik, Probleme der Maschinen- und Raumakustik
sowie die akustische Messtechnik. Vorgestellt werden die in der Techni-
schen Akustik nutzbaren numerischen Methoden einschließlich der Normen
und Richtlinien, die bei der täglichen Arbeit auf diesen Gebieten benötigt
werden.
Weitere Bände in der Reihe http://www.springer.com/series/15809
Michael Möser
(Hrsg.)
Schallpegelmesstechnik
und ihre Anwendung
Herausgeber
Michael Möser
Institut für Technische Akustik
Technische Universität Berlin
Berlin, Deutschland
ISSN 2522-8080 ISSN 2522-8099 (electronic)
Fachwissen Technische Akustik
ISBN 978-3-662-56674-9 ISBN 978-3-662-56675-6 (eBook)
https://doi.org/10.1007/978-3-662-56675-6
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Inhaltsverzeichnis
Schallpegelmesstechnik und ihre Anwendung................... 1
Joachim Feldmann
1 Allgemeines, Aufgaben .................................... 1
2 Mess- und Bewertungsgrößen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
3 Messgeräte ............................................. 12
4 Erfassung und Beurteilung der Geräuschemission ............... 14
5 Erfassung und Beurteilung der Geräuschimmission .............. 28
Literatur .................................................. 37
V
Autorenverzeichnis
Dr.-Ing. Joachim Feldmann Institut für Strömungsmechanik und Techni-
sche Akustik, Technische Universität Berlin, Berlin, Deutschland
VII
Schallpegelmesstechnik
und ihre Anwendung
Joachim Feldmann
Zusammenfassung 1 Allgemeines, Aufgaben
Der Beitrag „Schallpegelmesstechnik und
ihre Anwendung“ enthält neben den allgemei- 1.1 Schallimmission
nen Definitionen der Mess-, Bewertungs- und
Beurteilungsgrößen und der Beschreibung
Die Hauptaufgabe der akustischen Messtech-
der Funktion und des Aufbaus von Schallpe-
nik im Immissionsschutz besteht in der Ermitt-
gelmessern, eine umfangreiche Darstellung
lung einer repräsentativen Lärmbelastung an
der Verfahren zur Erfassung und Beurteilung
einem Einwirkungsort, z. B. einem Arbeits-
von Geräuschemissionen und -immissionen
platz oder einem Wohnraum. Ziel dabei ist,
auf der Basis aktueller Regelwerke. Bezüg-
eine komplizierte Geräuschsituation in mög-
lich der Emission geschieht dies für Geräte,
lichst einfachen Kenngrößen abzubilden. Solche
Maschinen, Fahrzeuge und Anlagen, auf der
Kenngrößen müssen Aussagen über Störwirkung
Immissionsseite wird der Arbeitsplatz sowie
und Zumutbarkeit des Lärms ermöglichen. Fol-
der Umgang mit Gewerbe-, Industrie-, Bau-
gende Geräuschgruppen sind im Allgemeinen zu
und Verkehrslärm betrachtet. Das Kapitel
erfassen:
schließt mit einer umfangreichen Literaturzu-
sammenstellung hinsichtlich der entsprechen-
• Lärm am Arbeitsplatz
den Regelwerke.
• Gewerbe- und Industrielärm in der Nachbar-
schaft
• Baustellenlärm in der Nachbarschaft
• Verkehrslärm (Straße, Schiene, Wasser)
• Fluglärm
• Gaststätten- und Freizeitlärm.
Der Vergleich der Mess- und daraus abgeleiteten
Beurteilungsgrößen mit den in den Rechtsverord-
nungen, Verwaltungsvorschriften oder anderen
J. Feldmann (*) Regelwerken angegebenen Immissionsrichtwer-
Institut für Strömungsmechanik und Technische
ten, erlaubt eine Beurteilung der Geräuschsi-
Akustik, Technische Universität Berlin, Berlin,
Deutschland tuation und gibt Aufschluss über notwendige
E-Mail: [email protected] Schallschutzmaßnahmen.
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M. Möser (Hrsg.), Schallpegelmesstechnik und ihre Anwendung, Fachwissen Technische Akustik,
https://doi.org/10.1007/978-3-662-56675-6_1
2 J. Feldmann
1.2 Schallemission Die logarithmierte Form des effektiven
Schalldrucks heißt, wie allgemein bekannt,
Besonders zu Planungszwecken und Prog- Schalldruckpegel L in der Einheit Dezibel:
p
noseberechnungen müssen oftmals für die
Beurteilung von Immissionssituationen auch p2 p
L =10lg eff =20lg eff [dB] (2)
Grunddaten von typischen Geräuschquellen p p20 p0
in Betrieben und Industrien erfasst werden.
Bei solchen Emissionsmessungen wird i. a. mit dem international standardisierten Bezugs-
der Schallleistungspegel bestimmt. Die akusti- schalldruck p 2 10 5 N/m2.
0= × −
schen Daten können aber auch zur Ermittlung Der Schalldruckpegel darf nicht mit dem sog.
Geräusch bestimmender Schallquellen und für Lautstärkepegel verwechselt werden. Es existie-
die Analyse geräuschrelevanter Betriebszustände ren nämlich zwei gebräuchliche Skalen, die das
von Anlagen verwendet werden. Sie dienen subjektive Lautstärkeempfinden kennzeichnen:
weiterhin der Festlegung von Lärmminderungs- die Lautheit, S in [Sone] und der dazugehörende
maßnahmen direkt an der Quelle, zum Garantie- Lautstärkepegel, L in [Phon]. Zwischen beiden
S
nachweis von Herstellerangaben an Maschinen Größen besteht der folgende Zusammenhang
und zur Nachprüfung der Wirksamkeit durchge- [58]
führter Maßnahmen.
S=2(LS−40)/10 [Sone] (3)
2 M ess- und Bewertungsgrößen Nur für eine Frequenz von 1000 Hz stimmen
die Zahlenwerte des Lautstärkepegels mit der
Die Messtechnik hat die schwierige Aufgabe, objektiven Größe, dem Schalldruckpegel, über-
objektive Kenngrößen zu ermitteln, die letztend- ein. Es gibt verschiedene Ansätze, den Laut-
lich das subjektive Lärmempfinden des Men- stärkepegel aus Messwerten zu berechnen [44,
schen näherungsweise charakterisieren sollen. 52, 57]. Für die praktische Messtechnik haben
Dieses geschieht anhand von drei physikalischen sich diese Verfahren nicht generell durchsetzen
Parametern: können, sodass weiterhin i. a. mit dem Schall-
druckpegel und den in den folgenden Abschnit-
• Schallstärke ten angegebenen Bewertungen gearbeitet wird.
• Frequenzinhalt Allgemein gilt bei mittelstarken Schalldrücken:
• Zeitstruktur. eine Verdopplung der empfundenen Lautstärke
entspricht einer Schalldruckpegelzunahme von
etwa 10 dB(A).
2.1 Schallstärke
Ausgangsbasis stellt die quadrierte Größe des zeit- 2.2 Frequenzbewertung
lichen Verlaufs des Schalldrucks p2(t) in [N2/m4]
oder [Pa2] dar, also eine intensitäts- bzw. leistungs- Es existieren in der Messtechnik Bewertungen,
proportionale Größe. Als Maß für die Schallstärke die dem Verhalten des menschlichen Gehörs
gilt allgemein die Wurzel aus dem quadratischen Rechnung tragen sollen, s. [20], Hinsichtlich
Mittelwert, der sog. Effektivwert des Schalldrucks: der Frequenzabhängigkeit ist die sog. A-Bewer-
tungskurve am meisten verbreitet, Abb. 1. Der
T auf diese Weise über der Frequenz bewertete
1
peff =(cid:31) p2(t)dt [Pa] (1) effektive Schalldruckpegel heißt dann L in
(cid:30)T ˆ pA
(cid:30) 0 dB(A) (Anmerkung: der Index p wird im Folgen-
(cid:30)
(cid:29) den weggelassen). Die Kurve C entspricht einer
mit T Beobachtungszeit (theoretisch T ). weitgehend linearen Bewertung etwa zwischen
→∞
Schallpegelmesstechnik und ihre Anwendung 3
Abb. 1 Frequenz-
Bewertungskurven für
Schallpegelmessungen
100 Hz und 5000 Hz, während die sog. Z- oder
t
auch „Zero“- Kurve für keine Bewertung steht. 1
p = p2(t−t′)·e−t′/τ dt′ [Pa] (4)
Bewertungskurven B und D, wie sie in der Lite- eff (cid:31)(cid:30)τ ˆ
ratur zu finden sind, sind kaum noch gebräuch- (cid:30) t′=0
(cid:30)
lich, die Kurve D wurde früher in Verbindung (cid:29)
mit Fluglärm verwendet. mit t′ laufende Zeitkoordinate, t momentaner
Die messtechnische Umsetzung erfolgt in der Zeitpunkt.
Form, dass das gemessene Schalldrucksignal Je nach Größe der Zeitkonstanten τ bleibt
über ein elektrisches Filter mit der entsprechen- eine Restwelligkeit übrig, mit der der gleitende
den Bewertungskurve geleitet wird. Mittelwert (Anzeigewert) um den wahren Effek-
tivwert schwankt, Abb. 2. (schematisch), dabei
lässt sich der Zusammenhang zwischen der zeit-
2.3 Zeitbewertung lichen Struktur eines Signals und den zeitlichen
(dynamischen) Eigenschaften des Gehörs bei
Um den Effektivwert nach Gl. 1 richtig bestim- der Lautstärkebildung annähern. Drei Zeitbe-
men zu können, muss die Integrations- bzw. wertungen sind international normiert:
Beobachtungszeit groß gegenüber der größ-
ten im Schallsignal vorkommenden Perio- • S „Slow“ (langsam, träge)
=
dendauer sein, theoretisch unendlich. In der • F „Fast“ (schnell, flink)
=
Praxis wird deshalb der Effektivwert nur • I „Impulse“ (Impuls).
=
näherungsweise bestimmt, indem ein mit der
Messzeit mitlaufender, sog. gleitender quadra- Damit erhält beispielsweise der effektive
tischer Mittelwert gebildet wird. Anschaulich A-bewertete Schalldruckpegel drei weitere mög-
bedeutet dieses, dass das quadrierte, zeitlich liche Kennzeichnungen:
schwankende Schallsignal mittels eines elek- L , L oder L in dB (AS), dB(AF) oder
as af AI
trischen Trägheitsgliedes (RC-Glied) mit einer dB(AI).
bestimmten Zeitkonstanten τ geglättet – Zeit (Anmerkung: Anstelle (AS), (AF) oder (AI)
bewertet – wird: wird meistens nur (A) geschrieben).