Für die Angabe des Schallpegels existieren eine Vielzahl von Meßgrößen. Dies sind zum Beispiel LAEQ LCEQ LAFMAX LCPEAK usw
Alle Werte werden in dB gemessen. Dies führt häufig zu Verwechslungen. Die Werte unterscheiden sich jedoch erheblich.
Haben Sie hier noch den Überblick?
in diesem Artikel möchten wir den Hintergrund dieser Parameter und deren Anwendung erläutern.
Messgrößen für Schallpegel
Die wichtigsten Messgrößen sind in der TA-Lärm und der DIN61672 exakt definiert.
Dies sind insbesondere:
- LAEQ
- LCEQ
- LAFMAX
- LCPEAK
Hintergrund
Der physikalische Schalldruck wird mit einem Mikrofon aufgenommen und liefert eine rein physikalische Größe den Schalldruck in Pascal.
Dieser eine Parameter würde völlig ausreichen, um den Schalldruck zu beschreiben. Schall ist jedoch nicht nur eine rein physische physikalische Größe, sondern wir möchten die Wirkung auf unser Ohr- unsere Wahrnehmung - beschreiben.
Vereinfacht gesagt wie laut ist es?
Diese Fragestellung ist ein sehr wichtiger Bereich im Bereich der Psychoakustik. Hier wurde und wird durch umfangreiche Hörtests unsere Wahrnehmung untersucht. Ein „Nebenprodukt“ dieser Forschungen sind auch digitale Kompressionsverfahren wie MP3.
Heutzutage gibt es hochentwickelte Verfahren, die unser Lautheitsempfinden gut abbilden. Historisch bedingt werden jedoch wesentlich einfache Verfahren wie Frequenz- und Zeitbewertung verwendet. Diese Verfahren stellten zur damaligen Zeit das technisch machbare dar. Wir reden hier über den Zeitraum in dem Zeigerinstrumente Stand der Technik waren. Hier benötigte man einfache analoge Schaltungstechniken, die unser Hörvermögen ansatzweise abbilden. Daher sind die A und C Kurven, sowie die F/S Zeit Bewertung praktisch wie in Stein gemeißelt, Man kann diese Auswertungen einfach technisch umsetzen und es gibt eine Vielzahl von Messvorschriften und Grenzwerten. Daher werden sich diese einfachen Auswertungstechniken noch lange halten, obwohl es wesentlich leistungsfähigere Messgrößen wie z.B. die Lautheit in Sone gibt.
Im ersten Schritt wird der Schalldruck logarithmiert da auch unsere Wahrnehmung logarithmisch ist. Als Bezugspegel nimmt man Schalldruck von 2 E-5 Pascal. Wir erhalten dadurch den Schalldruck in deziBel (dB) Unsere untere Wahrnehmungsgrenze liegt bei 0dB. Die obere Wahrnehmung bei 120dB.
Unser Ohr hat jedoch ein bestimmtes Verhalten im Frequenzbereich und ein bestimmtes Verhalten im Zeitbereich. Wir nehmen unterschiedliche Frequenzen anders war und auch Impulse unterscheiden sich deutlich von konstanten Signalen.
Meßgrößen für Schallpegel verwenden daher grundsätzlich eine Frequenz-Bewertung und eine Zeit-Bewertung. Als Frequenzbewertung werden in den meisten Fällen die A und C Kurve verwendet. Diese Kurven berücksichtigen, dass wir tiefe und hohe Frequenzen geringer wahrnehmen als mittlere Frequenzen im Bereich von 2000Hz.
Als Zeitbewertung werden fast (F) und slow (S) verwendet.
Historisch bezieht sich dies auf die Dämpfung eines Zeigerinstrumentes, da unser Auge den schnellen Bewegung des Zeigers sonst gar nicht hätte folgen können.
Wir finden aber auch Maximalwerte und Minimalwerte und insbesondere verschiedene Mittelwerte.
Mittelwerte LAEQ und LCEQ
In der Praxis müssen wir den Schall über einen längeren Zeitraum auswerten. Natürlich können wir pro Sekunde 1000 Messwerte aufnehmen und erhalten so eine Vielzahl von Messwerten. Das ist aber wenig aussagefähig. Daher werden Mittelwerte eingesetzt. Am häufigsten wird der energieäquivalente Mittelwert (EQ) verwendet. Es ist offensichtlich, dass ein Schallpegel von 90dB und 80dB nicht ein Mittelwert von 85dB ergibt. Die Mittelung erfolgt grundsätzlich vor dem Logarithmieren des Schalldrucks in Pascal. Eine arithmetische Mittelung wird so gut wie nie verwendet, vielmehr werden die Messwerte des Schalldrucks erst quadriert und dann arithmetisch gemittelt. Diesen Mittelwert bezeichnet man als Energieäquivalenten Mittelwert. Er wird häufig mit EQ bzw. eq abgekürzt und ist eine der wichtigsten Meßgrößen im Bereich der akustischen Messtechnik.
Günstige Schallpegelmesser können diesen Parameter in der Regel nicht anzeigen dazu der Auswertung schon ein Prozessor benötigt wird mit rein analoger Schaltungstechnik ist dies nur schwer möglich.
Am häufigsten finden wir den LAEQ und den LCEQ. Beim LAEQ wir die A-Bewertung verwendet beim LCEQ die C-Kurve.
Man bildet auch häufig die Differenz dieser beiden Größen. Diese Differenz wird als Hinweis zur Anwesenheit von tieffrequenten Anteilen verwendet. Selbstverständlich kann man tiefe Töne mit einer FFT oder mit einem Terz-Analysator erkennen. Günstigere Schallpegelmesser können diese spektrale Darstellung jedoch nicht und so kann man aber bereits mit der Differenz einen Anhaltspunkt über tieffrequente Komponenten gewinnen.
LAFMAX
Zur Bildung von LAFMAX wird der Schallpegel A und F bewertet und in einem frei wählbaren Zeitfenster der Maximalwert bestimmt.
LCPEAK
Beim LCPEAK wird das Signal mit der C-Kurve bewertet und der Maximalwert bestimmt. Es findet keine zeitliche Bewertung statt. Dadurch können auch sehr kurze Signalspitzen erfasst werden.
LCPEAK darf nicht mit LCFMAX verwechselt werden. Bei LCFMAX verwendet man eine zeitliche Bewertung mit der Zeitkonstanten F. LCFMAX kann daher wesentlich geringer sein als LCPEAK.
LCPEAK verwendet man häufig im Arbeitsschutz, um Impulsspitzen zu erkennen, die zu Gehörschäden führen können.
Taktmaximalpegel und Taktmaximal-Mittelungspegel LAFTeq
Der Taktmaximalpegel ist eine Besonderheit im deutschsprachigen Raum und kommt aus der Zeit, als die Messgeräte den energieequivalenten Mittelwert noch nicht berechnen konnten.
Der Taktmaximalpegel ist der Maximalwert des Schalldruckpegels LAF(t) (A und F bewertet) während der zugehörigen Taktzeit T von 5 Sekunden. Alle 5s wird ein neuer Taktmaximalpegel bestimmt.
Aus dem Taktmaximalpegel wird der Taktmaximal-Mittelungspegel LAFTeq nach DIN 45641:1990 durch energieequivalente Mittelung berechnet. Der Taktmaximal-Mittelungspegel LAFTeq wird zur Beurteilung impulshaltiger Geräusche verwendet. Zu diesem Zweck wird die Differenz LAFTeq – LAEQ als Zuschlag für Impulshaltigkeit verwendet.
Schallleistung Lw
Die Schallleistung Lw wird auch in dB angegeben und führt häufig zu Verwechslungen. Die Schallleistung ist jedoch nicht eine besondere Bewertung des Schalldrucks (siehe IEC61672) sondern eine physikalische Eigenschaft einer Schallquelle. Angaben über die Schallleistung findet man häufig bei Maschinen aller Art ( z.B. Staubsauger, Rasenmäher usw.) Die Schalleistung beschreibt die akustische abgestrahlte Leistung des Schalls der Maschine. Je nach Umgebung (hallig oder absorbierend) kann man einen bestimmten Schalldruck im Abstand zur Maschine messen. Dieser Schalldruck ist aber umgebungsabhängig und nicht ausschließlich eine Eigenschaft der Maschine. Bei den Angaben zu einer Maschine möchte man aber die Eigenschaften der Maschine erfassen und nicht die der Umgebung. Je nach Schallfeld kann man die Größen Schalldruck und Schallleistung ineinander umrechnen.
Vorsicht bei Angaben in dB
Alle hier beschriebenen Messgrößen werden in dB angegeben. Die Werte weichen jedoch erheblich von aneinander ab. Es stecken schließlich auch völlig unterschiedliche Messverfahren dahinter. Das führt zur Verwirrung, aber auch zum Missbrauch. Möchte man ein möglichst lautstarkes Gerät anpreisen, sucht man sich schlicht den größten Wert aus z.B. LCPEAK.
Daher: Angaben zum Schalldruck in dB ohne die Messvorschrift sind wertlos.