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 2003

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Übersicht 1. Zielstellung 2.Theoretische Grundlagen 2.1 Erläuterung der wichtigsten Begriffe 2.1.1 Schalldruck 2.1.2 Schallleistung 2.1.3 Schalldruckpegel 2.1.4 Schallleistungspegel 2.1.5 Zusammenhang zwischen Schallleistungspegel und Schalldruckpegel 2.2 Bestimmung des Schallleistungspegels LWA einer Schallquelle nach dem Hüllflächenver-

fahren 2.2.1 Bestimmung der Messflächen-Schalldruckpegel Lpj 2.2.2 Bestimmung des Messflächenmaßes 2.2.3 Bestimmung der Fremdgeräuschkorrekturen 2.2.4 Bestimmung der Umgebungskorrekturen 2.2.5 Auswertung der Ergebnisse 3. Versuchsdurchführung und Auswertung 3.1 Überprüfung der Kalibrierung der akustischen Messkette, einfache akusti-

sche Messungen 3.1.1 Überprüfung der Kalibrierung der Apparatur 3.1.2 Messung des Schalldruckpegels an der Bezugsposition der Schallquelle 3.2 Bestimmung des Schallleistungspegels der Schallquelle nach dem Hüllflächenverfahren 3.2.1 Bestimmung der Fremdgeräuschpegel 3.2.2 Bestimmung der Messflächenschalldruckpegel 3.2.3 Bestimmung des Messflächenmaßes 3.2.4 Bestimmung der Umgebungskorrekturen 3.2.5 Überprüfung der Kalibrierung der Apparatur 3.2.6 Auswertung des Schallleistungspegels der Schallquelle 4. Kontrollfragen 5. Anlagen Auszug aus DIN IEC 20651 Schallpegelmesser

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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 1989

1. Zielstellung Im vorliegenden Versuch soll gezeigt und geübt werden, wie die Schallleistung von Maschinen be-stimmt werden kann. Das Messverfahren ist in DIN 45635 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 Grö-ße 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.

2. Theoretische Grundlagen

2.1 Erläuterung der wichtigsten Begriffe

2.1.1 Schalldruck Eine Schallwelle in Luft besteht aus Druckschwankungen, die sich als Longitudinalwelle mit Schallgeschwindigkeit ausbreiten. Diese Druckschwankungen kommen durch synchrone Bewegun-gen der Luftmoleküle zustande, die ihrer thermischen Bewegung überlagert sind. Durch diese ge-meinsame 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 peff(t) bezeichnet.

2.1.2 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:

Scp

P eff

ρ

2

= (1)

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dabei sind: peff 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 Teilflä-chen auf. Das Verfahren heißt daher auch Hüllflächenverfahren (DIN 45 635, Blatt 1). Für das Hüllflächenverfahren werden reflexionsarme Räume oder freie Schallausbreitungsbedingungen benö-tigt, bzw. eine moderne Messtechnik, die sog. Intensitätsmesstechnik (z.B. DIN ISO 29614).

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:

Pp

cr

eff=2

24ρ π (2)

Befindet sich die Quelle auf einem schallharten Untergrund, das ist eine Fläche, an der die Schallwel-len 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 Mittel-punkt. Es gilt dann:

Pp

creff=

2

2 2

ρπ (3)

Dabei ist peff 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 qua-derförmige Hüllflächen. Im vorliegenden Versuch wird eine quaderförmige Hüllfläche verwendet.

2.1.3 Schalldruckpegel Die Größe des Schalldrucks wird meist nicht in herkömmlichen Druckeinheiten (Pa) angegeben son-dern als Schalldruckpegel Lp(t) in dB (Dezibel). Diesen bestimmt man aus dem Effektivwert des Schalldrucks peff(t) nach folgender Rechenvorschrift:

p

effLpp

dB=1 02

0

2*log (4)

dabei sind: log der dekadische Logarithmus und p0 = 2• 10-5 Pa ein Bezugsdruck.

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Hinweis: Die Gehörempfindlichkeit des Menschen ist von der Frequenz abhängig. Die Empfind-lichkeit ist zwischen 1 kHz und 5 kHz am größten und nimmt zu niedrigeren und höheren Frequen-zen ab. Diesen Frequenzgang des Ohres kann man in Messgeräten durch elektrische Filter berück-sichtigen. Das am häufigsten verwendete Filter ist das international genormte A-Filter (DIN IEC 20651). Wurde bei der messtechnischen Ermittlung eines Schalldruckpegels das A-Filter verwendet, so bezeichnet man das Ergebnis als A-bewerteten Schalldruckpegel LpA. 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.

2.1.4 Schallleistungspegel Die Schallleistung wird meist nicht in herkömmlichen Einheiten (z.B. Watt) sondern als Schallleis-tungspegel LW in dB angegeben. Diesen bestimmt man aus der Schallleistung P nach folgender Re-chenvorschrift:

WL P

P dB= 1 00

*log (5)

dabei sind: log der dekadische Logarithmus und P0 = 10-12 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 LWA bezeichnet.

2.1.5 Zusammenhang zwischen Schallleistungspegel und Schalldruckpegel Da Schallleistungspegel LW und Schalldruckpegel Lp 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 Aufstellungsbedingun-gen ab, nicht aber vom Abstand zwischen Quelle und Beobachter. Wohl aber hängt der Schalldruck-pegel, 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 LW und Schalldruckpegel Lp(r) im Abstand r von der Quelle:

( )W pL L r

mr= + 1 0 2

1

2

2* log π dB (6)

Diese Gleichung ist die Grundlage für die Messung des Schallleistungspegels nach dem Hüllflächen-verfahren.

Stellt man die Gleichung nach Lp(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.

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2.2 Bestimmung des Schallleistungspegels LWA einer Schallquelle nach dem Hüllflächenver-fahren

Der Schallleistungspegel LWA einer Schallquelle wird nach dem Hüllflächenverfahren in der Regel in einem reflexionsarmen Raum bestimmt (s. DIN 45 635, 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 Schall-feld, das nicht durch Begrenzungsflächen beeinflusst wird, stattfinden, und berücksichtigt den Ein-fluss der Begrenzungsflächen durch die sog. Umgebungskorrektur, die durch Messungen bestimmt werden muss.

Die Bestimmung des Schallleistungspegels LWA der Quelle erfolgt in 4 Schritten:

2.2.1 Bestimmung der Messflächen-Schalldruckpegel Lpj

Die Schallquelle wird auf den Fußboden gestellt. Der Fußboden wird als schallharte Fläche ange-nommen, 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 auflie-genden Grundfläche befindet sich die Schallquelle. In den 4 Eckpunkten des Quaders, die den Fuß-boden nicht berühren, sowie in den Flächenmitten der 5 Rechteckflächen, durch die Schallenergie strömen kann, werden die Schalldruckpegel Lpij 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:

dBnLi

pjL pij )101log(*10 *1.0�

= (7)

Diese Mittelwerte Lpj werden als die Messflächen-Schalldruckpegel für die einzelnen Oktaven j bezeichnet.

Abbildung 1: Quaderförmige Hüllfläche und die zugehörigen Messpunkte 1 bis 9

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2.2.2 Bestimmung des Messflächenmaßes

Die Größe S der Hüllfläche ergibt sich als Summe der 5 Rechteckflächen, durch die Schallenergie strömen kann, zu (vgl. Abbildung 1):

S c a b a b= + +2 * * ( ) * (8)

Für das Messflächenmaß gilt:

SL Sm dB=10

1 2log (9)

2.2.3 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 Ge-räusche, sog. Fremdgeräusche, müssen messtechnisch eliminiert werden.

Dazu misst man die Oktavschalldruckpegel an jedem Messpunkt auf der Hüllfläche sowohl bei abge-schalteter Quelle LpFj (Fremdgeräuschpegel) als auch bei eingeschalteter Quelle Lpj und bildet oktavweise die Differenz

(10)

Die erforderliche Fremdgeräuschkorrektur K1j ergibt sich dann aus folgender Tabelle:

∆Lj in dB 3 4 5 6 7 8 9 10 >10

K1j in dB 3 2.2 1.7 1.3 1.0 0.7 0.6 0.5 0

Ergeben sich nach Gleichung (10) kleinere Differenzen als 3 dB, sind Messungen nach diesem Mess-verfahren nicht sinnvoll.

2.2.4 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. Um-gebungskorrektur berücksichtigt werden. Zur Ermittlung dieser Korrektur benötigt man Informatio-nen 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 Abschal-ten 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

LLL pFjpjj−=∆

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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 plötz-lichen Abschalten der Quelle um 60 dB abnimmt (d.h. die Schallenergie nimmt um den Faktor 106 ab). Die Nachhallzeit hängt vom Absorptionsvermögen der Begrenzungsflächen, d.h. von der Ab-sorptionsfläche des Raumes ab.

Für die Absorptionsfläche A eines Raumes gilt:

SA kk

�= α (11)

dabei sind: Sk Größe einer Teilfläche k des Raumes, z.B. Decken, Wände, Fußboden und αk Absorptionsgrad der Teilfläche k.

Hinweis: Infolge der Absorption nimmt die Schallenergie im Raum mit der Zeit nach einem Expo-nentialgesetz 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:

ms

AVT

jj 163.0= (Sabine Gleichung) (12)

dabei sind: V das Volumen und Aj die Absorptionsfläche des Raumes bei der Oktave j. Da das Absorptionsvermögen frequenzabhängig ist, ändert sich auch die Nachhallzeit mit der Fre-quenz, 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 hö-her als er in einem Freifeld wäre. Diese Pegelerhöhung wird durch die Umgebungskorrektur K2j be-rücksichtigt:

dBAS

Kj

j)41(log*102 += (13)

wobei Aj die Absorptionsfläche des Raumes für die Oktave j und

S die Größe der Hüllfläche sind.

2.2.5 Auswertung der Ergebnisse

Die Schallleistungspegel Lwj für die einzelnen Oktaven j ergeben sich zu:

Wj pj S j jL L L K K= + − −1 2 (14)

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dabei sind: Lpj die Messflächenschalldruckpegel ,

Ls das Messflächenmaß,

K1j die Korrektur für Fremdgeräusche (siehe 2.2.3) und

K2j die Korrektur für Umgebungseinflüsse (siehe 2.2.4) für die einzelnen Oktaven j.

Diese Oktav-Schallleistungspegel LWj können A-bewertet werden. Man bezeichnet sie dann als A-bewertete Oktav-Schallleistungspegel LWAj. Nach den Regeln der Pegeladdition erhält man daraus den A-bewerteten (Gesamt-) Schallleistungspegel der Quelle:

WA

dB

jL dBWAjL=

��� ����10 100 1* log . * / (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- 284/2 liefert einen Pegelton bei 1 kHz mit einem Pegel von 114 dB. 3.1.1 Überprüfung der Kalibrierung der Apparatur Versuchsaufbau: Für die Grundeinstellungen des Analysators ist der Einstellfile „Prakt02 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.

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Der für die 1 kHz-Terz gemessene Pegel muss (114 +/- 1) dB betragen. Andernfalls ist der Ver-suchsbetreuer zu informieren. Hinweis: Diese Überprüfung der Kalibrierung ist am Ende des Versuchs nochmals zu wiederholen. 3.1.2 Messung des Schalldruckpegels an der Bezugsposition der Schallquelle Versuchsaufbau: Die Schallleistungsquelle besteht aus einem Netzgerät mit einem Messgerät zur Kontrolle der Aus-gangsspannung, 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 - 10000 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 je-weiligen 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 abzu-lesen. Die Unterschiede der jeweiligen Terzpegel ergeben die im Gerät verwendeten Werte für die A-Bewertung. Vergleichen Sie diese Werte mit den in DIN IEC 20651 (s. Anlage) vorgeschriebenen Werten! Welche Güteklasse hat das verwendete Messgerät bzgl. der verwendeten A-Bewertung?

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3.2 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 250 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 Bedingun-gen 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 Rand-

bedingungen 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. 3.2.1 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 250 Hz bis 8000 Hz ohne A-Bewertung sowie der Gesamt-

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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. 3.2.2 Bestimmung der Messflächen- Schalldruckpegel Es sind bei eingeschalteter Quelle an den Mikrofonpositionen i (1 - 9) die Oktavschalldruckpegel Lpij für die 6 Oktaven j zwischen 250 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 2.2.1, Gl. (7) zu mitteln. Nach der Messung bei eingeschalteter Quelle an der letzten der insgesamt 9 Messpositionen ist er-neut ein Fremdgeräusch-Oktavspektrum zu messen und die Oktavpegel sind abzulesen. Diese Werte für die Fremdgeräuschpegel sind mit den Ergebnissen aus 3.2.1 oktavweise arithmetisch zu mitteln. Nach Abschnitt 2.2.3 ist vereinfachend für diesen Versuch anhand dieser Mittelwerte für jede Oktave zu prüfen, ob eine Fremdgeräuschkorrektur durchzuführen ist. Falls erforderlich, ist die Fremdge-räuschkorrektur K1j nach Abschnitt 2.2.3 zu bestimmen. 3.2.3 Bestimmung des Messflächenmaßes Das Messflächenmaß ergibt sich aus der Größe S der Hüllfläche und wird nach Abschnitt 2.2.2 be-stimmt. 3.2.4 Bestimmung der Umgebungskorrekturen Die Umgebungskorrektur wird mit Hilfe der Nachhallzeit bestimmt. Das Raumvolumen beträgt 93 m3. Hinweis: Da in den meisten Fällen eine Messung über einen Pegelabfall von 60 dB, wie in der De-finition 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 Fre-quenzen 250 Hz bis 8 kHz einzustellen.

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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 Schalldruck-pegels 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 Beo-bachtungszeit 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 2.2.4 die Korrektur K2 für Umgebungseinflüsse zu bestimmen. 3.2.5 Überprüfung der Kalibrierung der Apparatur wie 3.1.1 3.2.6 Bestimmung des Schallleistungspegels der Schallquelle Die Oktavschallleistungpegel Lwj der Schallquelle werden aus den Ergebnissen von 3.2.1 bis 3.2.4 für die 6 Oktaven j bestimmt entsprechend Abschnitt 2.2.5. 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 250 Hz bis 8 kHz wird nach 2.2.5 der A-bewertete Gesamtschallleistungspegel LWA der Quelle bestimmt.

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4. Kontrollfragen 1) Was versteht man unter Schall? 2) Welchen Schall kann der Mensch hören? 3) Wie ist der Schalldruckpegel definiert? Wie groß ist die Summe zweier gleich großer Schall-

druckpegel? 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 aus-

schließlich teure Kondensatormikrofone verwendet?

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5. Anlage