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Czeckay 04-2014Seite 1

Anleitung zum Umgang mit dem Oktavanalysator unter DASYLab

Mit dem Oktavanalysator lassen sich Geräuschpegel für Frequenzbereiche angeben – diese Bereiche sind logarithmisch skaliert und entsprechen somit dem Hörverständnis des Menschen.

1. Vor Beginn des Programmstarts sollte sichergestellt werden, dass die nebenstehenden Dateien in einem Verzeichnis vorhanden sind.

2. Als nächster Schritt muss ein Verzeichnis „Daten“ unter „C:“ für die Datenausgabe angelegt werden.

3. Bevor DASYLab gestartet wird, sollte das Messmikrofon mit Rogakarte an dem Rechner angeschlossen sein, zum Probieren funktioniert selbst ein internes Laptopmikro.

Vorbereitung




Beim ersten Verwenden des Programms auf einem Rechner, muss die Datei „A_lin_kameier.dpf“ an der richtigen Stelle im Schaltbild eingelesen werden:

Schaltbild in DASYLab

1. Nach dem Öffnen des Programms verlässt man mit „Esc“ den Vollbildmodus.

2. Mit ‚Klick‘ auf „Fenster“ und „Schaltbild“ gelangt man zum Schaltbild.

3. Nun muss mit Doppelklick die „BB_Spec“-Blackbox geöffnet werden.

4. Im Modul „A-Bewertung“ muss nun über den Button „Laden“ die Datei „A_lin_kameier“ aus dem Verzeichnis eingelesen werden.

Auf jedem Rechner muss dieser Vorgang einmal durchgeführt werden.




Kalibrierung des Mikrofons

1. Durch Klicken auf Fenster und „Layout 1“ gelangt man wieder zur Startansicht.

2. Bevor kalibriert werden kann, muss die Messung gestartet werden , die Parameter können eingetragen und das Programm gestartet werden.

3. „Strg+F“ öffnet den Vollbildmodus.4. Für die mindestens einmal tägliche Kalibrierung

muss das Mikrofon in den Schallpegelkalibrator gehalten werden (94dB) und mit klicken auf „Start Kalibrierung“ wird das Mikrofon kalibriert.

5. Ist die Kalibrierungdurchgeführt, erscheintder Kalibrierfaktor. Zusätzlich könnenAbtastrate, Blockgrößeund die Mittelungszahlabgelesen werden.

Übersteuerung des Signals prüfen. In der Messung darf kein ‚Clipping‘ zu sehen sein. Ggf. die Rogakarte auf -20 dB einstellen oder/und den Pegel unter Windows Audio-eigenschaften senken. Erneut kalibrieren




Messung

Alle Vorbereitungen sind getroffen und es kann gemessen werden.1. Zum Layout für die Messung gelangt man

über den Pfeil „Messung“.2. Das Mikrofon wird nun an die zu messende

Quelle gehalten und die Messung kann gestartet werden.

3. Nach der eingegebenen Anzahl an Mittelun-gen stoppt die Messung. Das Diagramm zeigt den Schalldruckpegel über die Frequenz an.

4. Mit den Pfeilen und kann zwischen der linearen und der logarithmischen Darstellung gewechselt werden.

5. In das Verzeichnis „Daten“ werden von jeder Messung ein Diagramm als Bild, eine „ASC-Datei“ zum Einlesen in Excel und die Zeitrohdaten als „DDF-Datei“ gespeichert.

Zeitrohdaten zum Einlesen und für weitere Bearbeitungen in DASYLab

Diagramm wie oben abgebildet als Bilddatei

Oktavwerte und Gesamtpegel als ASC-Datei zum Einlesen und weiterem Verarbeiten in Excel




Erkenntnisgewinn:Schalldruck- und Schallleistungspegel

Für die Berechnung der einzelnen Oktaven ist es nötig den Unterschied von Schalldruck- und Schallleistungspegel zu verinnerlichen.Der Schallleistungspegel (LW) gibt die Stärke der Schallquelle wieder.

Der Schalldruckpegel (Lp) ist hingegen der Wert, welcher mittels Mikrofon gemessen wird. Er hängt vom Abstand (r) von Quelle bis zum Empfänger ab, wobei die Hüllfläche (S) ausschlaggebend ist.

Der Schallleistungspegel kann somit über den Schalldruckpegel und die Hüllfläche berechnet werden.

Schallquelle

Mikrofon

020

2

0

log10log10log10S

S

p

p

W

WLW

000

log10log10log20S

SLp

S

S

p

pLW

Unterschiedliche Hüllflächen:LPLP




Hintergrund: Berechnung des Gesamtschalldruckpegels

Im Folgenden wird die Berechnung des Gesamtschalldruckpegels aus den Pegeln der einzelnen Oktaven erklärt.

Bei der Berechnung können nicht einfach die Schalldrücke der einzelnen Oktaven addiert werden. Vielmehr muss die Leistung addiert werden – man spricht auch von einer energetischen Verrechnung über die abgestrahlte Fläche S. Die Pegel müssen de logarithmiert und anschließend quadratisch addiert werden.

𝐿𝐺𝑒𝑠=10 ∙ log10(𝑝12+𝑝2

2+…+𝑝𝑛2

𝑝02 )

𝐿𝐺𝑒𝑠=10 ∙ log10((𝑝1❑

𝑝0❑ )

2

+(𝑝2❑

𝑝0❑ )

2

+…+(𝑝𝑛❑

𝑝0❑ )

2

)(𝑝𝑖

❑

𝑝0❑ )

2

=10𝐿𝑖

10

Schalldruck der einzelnen Oktaven

Hörschwelle = 2*10-

5Pa

𝐿𝐺𝑒𝑠=10 ∙ log10(10𝐿110+10

𝐿2

10+…+10𝐿𝑛

10 )




Beispiel: Gesamtpegelberechnung

In der eingefügten Excel Tabelle wird aus den eingelesenen ASC-Daten einer Messung noch einmal der Gesamtpegel manuell berechnet, um die Berechnung in DASYLab nachzuvollziehen.

Die Formeln zur

Berechnung der Zellen

sind jeweils in der Zelle darunter

Abgebildet

Zur Berechnung ist ein Zwischenergebnis nötig

Der Gesamt-schalldruckpegel ergibt sich

aus𝐿𝐺𝑒𝑠=10 ∙ log(…)

Gesamtschall druckpegel

Doppelklick zum Öffnen

𝐿𝐺𝑒𝑠=10 ∙ log10(10𝐿110+10

𝐿2

10+…+10𝐿𝑛

10 )




Beispiel: A-Bewertung Herausrechnen

Die in dem Oktavanalysator berechneten Pegel unterliegen der A-Bewertung für menschliches Gehör. Hier wird erklärt, wie man vom A-Bewerteten auf den normalen Schalldruckpegel kommt.

Für jede Oktave gibt es

einen Literaturwert,

um die A-Bewertung

durchzuführen

Zur Berechnung des Schalldruckpegels muss die A-Bewertung (A) vom

bewerteten Pegel subtrahiert werden

𝐿=𝐿 ( 𝐴)−𝐴

Der Gesamt-schalldruckpegel ergibt sich aus

den neuen Zwischen-

ergebnissen

A-Bewertung herausrechnen





44100 Sampling Rate16384 Blocksize2,6917 delta f

Mittenfrequenz fu Nr_linie_fu fo Nr_linie_fo fu_dasylab fo_dasylab31,5 22,27 8 44,55 17 8 17

63 44,55 17 89,10 33 18 33125 88,39 33 176,78 66 34 66250 176,78 66 353,55 131 67 131500 353,55 131 707,11 263 132 263

1000 707,11 263 1414,21 525 264 5252000 1414,21 525 2828,43 1051 526 10514000 2828,43 1051 5656,85 2102 1052 21028000 5656,85 2102 11313,71 4203 2103 4203

=(2)^(-0,5)*A28 =(2)^0,5*A28=RUNDEN(B28/$A$17;0) =RUNDEN(D28/$A$17;0)

Eckfrequenzen unten und oben

Beispiel: Berechnung der Oktavbänder

Die in DASYLab berechneten Oktaven werden durch Ihre Mitten-frequenz (31,5Hz, 63Hz, 125Hz,…) beschrieben. Zur Berechnung ist es jedoch nötig, die obere und untere Grenzfrequenz zu kennen:

1. Die Frequenzauflösung muss bestimmt werden:


∆ 𝑓 =𝑆𝑎𝑚𝑝𝑙𝑖𝑛𝑔𝑅𝑎𝑡𝑒𝐵𝑙𝑜𝑐𝑘𝑠𝑖𝑧𝑒

2. Die obere und untere Eckfrequenz der Oktave lässt sich aus der Mittenfrequenz berechnen:𝒇 𝒖=

1

√2∙ 𝑓𝑚 𝒇 𝒐=√2 ∙ 𝑓𝑚

3. Nachdem die Eckfrequenzen ermittelt sind, werden diese in DASYLab Linien zugeordnet, welche als Zählindex verwendet werden. Mit Division durch Δf und ganzzahligem Runden erhält man die Nummer der Linie, welche der zugehörigen Frequenz am nächsten ist.Innerhalb dieser Linien werden nun die Pegel der Oktaven in DasyLab aufsummiert.

Oktavbänder berechnen




Standardmessung: Geräusche müssen derart lange gemessen werden, dass eine zweite Messung zum selben Ergebnis führt. Die Dauer der Messung hängt von der Frequenzauflösung ab, eine Anzahl von 30 Mittelungen dauert bei einem f von 2,7 Hz gut 10 Sekunden – kürzer sollte man akustische Daten nie messen.

Die eingestellte Abtastratevon 44100Hz deckt denHörbereich bis zur 8kHzOktave ab.

Alles verstanden? Berechnen Sie die obere Grenzfrequenz für die 16 kHz Oktave in der zugehörigen Excel-Datei - welcher Wert wird überschritten?

Arbeiten mit dem Oktavanalysator

30

∆ 𝑓 =𝑆𝑎𝑚𝑝𝑙𝑖𝑛𝑔𝑅𝑎𝑡𝑒𝐵𝑙𝑜𝑐𝑘𝑠𝑖𝑧𝑒

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