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Ing. Büro Dr. Jordan für Akustik
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Seit vielen Jahren ist die DIN18041:2004 die Grundlage vieler raumakustischer Planungen.
2016 wurde diese Norm erheblich überarbeitet.
Dies betrifft insbesondere:
Die neue DIN18041:2016 definiert für verschiedene Raumtypen Empfehlungen bezüglich der Raumakustik. Diese Norm löst die alte Version 2004 ab und enthält aktualisierte Anforderungen für Räume der Gruppe A. Die Empfehlungen für Räume der Gruppe B wurden komplett überarbeitet und neu gefasst.
Diese Norm gilt für Räume mit einem Raumvolumen bis etwa 5 000 m3, für Sport- und Schwimmhallen bis 30 000 m3. Sie legt die raumakustischen Anforderungen, Empfehlungen und Planungsrichtlinien zur Sicherung der Hörsamkeit vorrangig für die Sprachkommunikation einschließlich der dazu erforderlichen Maßnahmen fest.
In der Norm werden zwei Anwendungen unterschieden, die der Hörsamkeit über mittlere und größere Entfernungen (Räume der Gruppe A), wie z. B. Unterrichtsräume in Schulen, Gruppenräume in Kindertageseinrichtungen, Konferenzräume, Gerichts- und Ratssäle, Seminarräume, Hörsäle, Tagungsräume, Räume in Seniorentagesstätten, Sport- und Schwimmhallen, und geringe Entfernungen (Räume der Gruppe B), wie z. B. Verkehrsflächen mit Aufenthaltsqualität, Speiseräume, Kantinen, Spielflure und Umkleiden in Schulen und Kindertageseinrichtungen, Ausstellungsräume, Eingangshallen, Schalterhallen, Büros.
Bei der Raumgruppe A handelt es sich um Räume, in denen die Hörsamkeit über mittlere und große Entfernungen durch eine für die Nutzung angepasste Nachhallzeit und Schalllenkung sichergestellt wird. Bei der Raumgruppe B wird die Hörsamkeit über geringe Entfernungen durch Schallabsorption und Störgeräuschminderungen erreicht.
Historisch bedingt definiert die DIN18041 Grenzwerte für den besetzten Raum. In der Praxis werden jedoch Messungen im unbesetzten Raum durchgeführt. Akulap kann sowohl die Grenzwerte für den unbesetzten Fall berechnen, als auch die Messwerte für den besetzten Raum berechnen. Die Grundlage hierfür liefert die neue DIN18041:2016 durch eine detaillierte Berücksichtigung von zusätzlicher Absorptionsfläche durch Personen.
Die folgende Grafik zeigt die empfohlenen Nachhallzeiten (Tsoll) für Räume der Gruppe A in Abhängigkeit vom Raumvolumen
Diese empfohlene Nachhallzeit ist zunächst breitbandig. Die Norm DIN18041:2106 definiert jedoch für einzelne Frequenzbänder unterschiedliche Toleranzen.
Die Anforderungen im Bereich zwischen 250Hz und 2000Hz sind besonders hoch. Hier dürfen die Messwerte von den Empfehlungen nur um +/- 20% abweichen.
Akulap kann die Grenzwerte bei jeder Messung optional einblenden. Sie müssen nur die Raumgruppe, die Nutzungsart und das Raumvolumen eingeben. Sie können zusätzlich eine Absorption durch Personen berücksichtigen, so dass die Messung im unbesetzten Raum erfolgen kann.
Sie können zusätzlich eine Absorption durch Personen berücksichtigen, so dass die Messung im unbesetzten Raum erfolgen kann.
Ein Sinus-Ton ist die „reinste“ Form eines Klanges und das wichtigste Testsignal überhaupt.
Ein Sinus-Signal wird durch die Amplitude und die Frequenz bestimmt
Der Spitzenwert ist bei einem sinusförmigen Signal ist um den Faktor 1.41 größer als der Effektivwert. Ein digitaler Sinus mit Vollaussteuerung hat einen Wertebereich von –1.0 bis +1.0 und ein Effektivwert von 0.7. Dies entspricht –3dB.
Legt man ein Sinus an den Eingang von einem linearen System, so ist das Ausgangssignal auch wieder ein Sinus. Es kann sich die Amplitude und Phase verändert haben. Die Frequenz bleibt stets gleich.
Mit sinusförmigen Signalen werden u.a. folgende Parameter vermessen
In der Raumakustik werden sinusförmige Signale eher selten verwendet, da ein normaler Raum erhebliche Resonanzen aufweist. Diese Resonanzen können bei schmalbandiger Anregung (und genau das ist ein Sinuston) leicht zu Fehlinterpretationen führen.
Möchte man zum Beispiel den Klirrfaktor (THD) über der Frequenz vermessen, so erhöht man die Frequenz schrittweise.
Hinweis: Lautsprecher sind für typische Musik und Sprache ausgelegt und nicht für solche Testsignale und können bei Einzeltönen thermisch und mechanisch überlastet werden.
Nichtlineare Systeme (z.B. Lautsprecher) werden häufig mit einem speziellen Testsignal vermessen, das aus zwei Tönen mit unterschiedlicher Frequenz besteht. Durch nicht-lineare Effekte entstehen Differenztöne. Wir können diesen Effekt leicht demonstrieren. Töne mit 18kHz und 19kHz sind für viele Menschen nicht mehrwahrnehmbar. Spielt man beide Töne jedoch gleichzeitig ab, so erscheint ein deutlich hörbarer Ton bei 1kHz.
Mit Zweiton-Signalen werden Intermodulationen (IM) vermessen.
Weit verbreitet sind auch Mehrtonmessungen. Hier enthält das Anregungssignal mehrere Frequenzen z.B. im Terzabstand. Der Frequenzgang kann daher gleichzeitig an mehreren Punkten gemessen werden. Solche Signale werden häufig in Produktionstests verwendet, da mit kurzer Messzeit viele Parameter gemessen werden können.
Bei einem Gleitsinus wird die Frequenz kontinuierlich und relativ langsam erhöht. Man misst damit automatisiert den Frequenzgang.
Dieses klassische Wobbeln gehört zu den ältesten Verfahren, um den Frequenzgang zu bestimmen. Eine Messung des Frequenzgangs ist relativ langsam, da das System zunächst einschwingen muß. Der enorme Vorteil liegt jedoch darin, daß es sehr unempfindlich ist gegenüber Rauschen oder Verzerrungen. Dies liegt darin begründet, daß die Signalenergie auf einer Frequenz gebündelt wird. Daher ist dieses Verfahren nach wie vor sehr weit verbreitet. Zu Zeiten der analogen Plotter wurden Gleitsinussignale verwendet. Hier wurde die Frequenz kontinuierlich erhöht. Der Plotter zeichnet die Amplitude des Ausgangssignals auf. So erhält man die direkt den Frequenzgang. Die Erhöhung der Frequenz kann linear oder logarithmisch erfolgen Moderne automatisierte Systeme messen schrittweise in einem vorgegebenen Frequenzbereich.
Chirps sind relativ moderne Signale. Sie sind eine spezielle Form des Gleitsinus. Amplitude und Frequenz werden hier nach einem besonderen Verfahren erhöht. Chirps haben besondere Eigenschaften, die man am besten in der Autokorrelation sieht. In Chirp Signal ist zu jeder verschobenen Variante orthogonal.
Chirp-Sequenzen haben immer eine Länge, die einer Zweierpotenz entspricht.
Chirps werden häufig in der Raum- und Bauakustik zur Messung der Raumimpulsantwort eingesetzt. Hier werden relativ lange Sequenzen bis 60s eingesetzt. Mit kürzeren Sequenzen werden rein elektrische Messungen (Frequenzgang) durchgeführt. Mit diesen Verfahren kann man Störsignale sehr effizient unterdrücken.
Der Begriff Rauschen ist mehrdeutig. In Aufnahmen soll einerseits das Rauschen möglichst gering sein. Anderseits ist das Rauschen neben den Sinussignalen die wichtigsten Testsignale in der Elektroakustik. Ein ideales Rauschsignal kann als Multiton-Signal interpretiert werden mit unendlich vielen Frequenzen und jeweils zufälliger Phase.
Eine sehr bekannte Rauschquelle ist das thermische Rauschen, das durch die zufällige Bewegung von Elektronen entsteht. Bestimmt man die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion (Histogramm) so erhält man die berühmte Gaußkurve. Betrachtet man ein solches Signal im Frequenzbereich mit einem Spektralanalysator, so ist das Spektrum konstant. Genau genommen ist dies die spektrale Leistungsdichte, also der Signalanteil pro Herz. Der Name “weiß” kommt aus der Analogie zum Licht. Elektromagnetische Strahlung, die im Bereich zwischen 400nm und 630nm konstant ist, nimmt unser Auge als weißes Licht war.
Hinweis: Weisses Rauschen enthält sehr viel Energie bei hohen Frequenzen und ist daher für Lautsprecher (insbesondere der Hochtöner) potenziell gefährlich. Lautsprecher sind für typische Musik und Sprache ausgelegt und nicht für solche Testsignale und können bei weissem Rauschen thermisch überlastet werden.
Das menschliche Ohr nimmt Frequenzen nicht linear wahr sondern logarithmisch. Daher teilt man den Hörbereich in Bänder ein. Die Breite dieser Bänder nimmt mit steigender Frequenz zu. In der Psycho-Akustik wird hierfür auch die Barkskala verwendet. Zur Vereinfachung wird im Allgemeinen eine einfache logarithmische Einteilung eingesetzt, deren Frequenzen nach DIN/ISO normiert sind. Ein Meßgerät, das den Signalanteil in diesen Bändern mißt, wird vielfach als RTA (Real-Time-Analyzer) bezeichnet. Üblich sind Oktav bzw. 1/3 Oktav Auflösungen.
Betrachtet man weißes Rauschen mit einem RTA so nimmt der Pegel mit zunehmender Frequenz zu. Die Bänder bei hohen Frequenzen sind breiter und erhalten dann mehr Signalanteile. Im Band von 10-20kHz sind bereits 50% des Gesamtsignals enthalten. Im Band zwischen 1-2kHz nur 1/10. Die Kurve steigt mit 3dB pro Oktave an. Im unteren Frequenzbereich ist daher kaum ein Anteil vorhanden. Daher ist weißes Rauschen für Messungen im Baßbereich ungeeignet. Man erhält das scheinbare Paradoxon, daß das gleichverteilte weiße Rauschen die Höhen betont. Daher wird das Rosa Rauschen bei vielen Messungen bevorzugt. Auf einem RTA erhält man einen flachen Verlauf. Daher muß die spektrale Leistungsdichte mit 3dB/Oktave abnehmen.
Rosa Rauschen enthält wesentlich geringere Signalanteile im Hochtonbereich, und ist daher für die meist empfindlichen Hochtöner nicht gefährlich.
Rosa Rauschen entspricht im Mittel auch eher Musik bzw. Sprache als weißes Rauschen. Messungen mit rosa Rauschen sollten typischerweise mit einem RTA durchgeführt werden. Entsprechend verwendet man bei weißem Rauschen eine normale Spektralanalyse.
Hinweis: Rosa Rauschen enthält unter Umständen hohe Pegel bei tiefen Frequenzen und ist daher für Lautsprecher (insbesondere der Tieftöner) potenziell gefährlich. Lautsprecher sind für typische Musik und Sprache ausgelegt und nicht für solche Testsignale. Rosa Rauschen kann zu einer Überschreitung der maximalen Auslenkung der Membran führen.
Rauschsignale sind breitbandig. Man kann nach ausreichender Mittelung den Frequenzgang in einem Durchgang bestimmen. Rosa Rauschen ist in der Raum- und Bauakustik ein wichtiges Testsignal. In der Raumakustik kann mit der Methode des abgeschaltetem Rauschens die Nachhallzeit bestimmt werden. In der Bauakustik misst man damit den Luftschallübertragungsfaktor zwischen zwei Räumen.
Häufig wird auch bandbegrenztes bzw. Schmalbandrauschen eingesetzt.
Das STIPA Testsignal wird zur Messung der Sprachverständlichkeit nach DIN60268-16 verwendet. Es besteht aus 8 Oktavbändern mit bandbegrenztem rosa Rauschen. Jedes Oktavband wird mit zwei relativ niedrigen Frequenzen amplitudenmoduliert. Die Frequenzbänder sind 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz.
Das Signal ist so dimensioniert, das es im spektralen Mittel menschlicher Sprache entspricht.
Weisses und rosa Rauschen sind für Tests an Lautsprechern nur bedingt geeignet. Die spektrale Verteilung weicht zu stark von der typischen Nutzung eines Lautsprechers ab. Diese sind ja letztlich für Sprache und Musik ausgelegt. Gerade für die Messung der Dauerbelastbarkeit oder des maximalen Pegels benötigt man ein Signal, das spektral der typischen Nutzung entspricht. Daher wurde das „Programm-Rauschen“ entwickelt und in der IEC60268-1 definiert. Es basiert letztlich auf einer speziellen Frequenzbewertung von rosa Rauschen. Zusätzlich wird in der Norm BS EN 50332 noch der Crest-Faktor angepasst (1.8 bis 2.2), um für Musik oder Sprache untypische Spitzenpegel zu entfernen.
Sie können alle diese Signale mit unserem Signalgenerator erzeugen, direkt abhören und bei Bedarf als .wav Datei speichern.
Unser Ohr hat einen typischen Dynamikumfang von ca. 0dB bis 120dB. Dieser große Bereich stellt auch heutige Messtechnik vor große Herausforderungen.
Für hohe Schallpegel und die Herausforderungen, die damit verbunden sind, haben wir einen eigenen Beitrag verfasst.
In diesem Betrag beschäftigen wir uns mit Messungen von niedrigen Schallpegeln im Bereich der Hörschwelle.
Im Bereich der professionellen akustischen Messtechnik haben sich seit vielen Jahrzehnten 1/2" Kondensator-Mikrofonkapseln als "Arbeitspferde" etabliert. Diese haben eine Empfindlichkeit von 50mV/Pa. Das Eigenrauschen dieser Kapseln liegt bei ca. 15dB(A). Bei einem Schallpegelmesser kommen noch Rauschen durch die Vorverstärker hinzu. Daher zeigt auch ein hochwertiger Schallpegelmesser bei völliger Ruhe einen Pegel von 15-20dB(A) an.
In ruhiger Umgebung können wir auch Schallpegel in der Größenordnung von 20dB hören und wir nehmen diese auch als störend war. Typisches Beispiel sind Beamer in Heimkinosystemen. Aber auch Lüftungsanlagen, die auch nachts in Schlafzimmern in Betrieb sind.
Um einen Schallpegel zuverlässig zu erfassen, muss das Eigenrauschen des Meßsystems ca. 6 bis 10dB unterhalb des Pegels der zu messenden Schallquelle sein. In der Praxis kann ein leiser Lüfter mit 18dB(A) nicht mit einem typischen Schallpegelmesser vermessen werden.
Die Größe der Membran der Kondensatorkapsel hat direkt Einfluss auf das Eigenrauschen. Eine größere Kapsel "fängt" mehr Schallenergie ein. Grundsätzlich sind kleine 1/4" Kapseln wie das ECM8000 von Behringer oder Beyerdynamic MM1 für rauscharme Messungen ungeeignet.
Große 1" Kapseln verringern zwar das Eigenrauschen um 3dB, allerdings haben diese großen Kapseln bei hohen Frequenzen ein ausgeprägtes Eigenleben mit ausgeprägten Resonanzen. Daher verwendet man heutzutage 1"-Kapseln nur in Ausnahmefällen. Großmembrankapseln mit mehr als 1" aus der Studiotechnik, sind zwar rauscharm, aber für Messzwecke ungeeignet.
Seit einigen Jahren bieten verschiedene namhafte Hersteller auch spezielle 1/2" Messmikrofone an, die ein Eigenrauschen von 5-6dB(A) haben. Diese Kapseln werden zusammen mit einem passenden Vorverstärker verkauft und bilden eine Einheit. Wir verfügen in unserem Labor über solche Meßsysteme (z.B. GRAS 40HL) und bieten damit auch Messungen an.
Das folgende Bild zeigt ein GRAS40HL mit LEMO Anschluß.
Zu einem Gesamtsystem gehört eine Versorgungseinheit z.B. 12AD
Diese Technik wird mittlerweile auch etwas günstiger als ICP/IEPE System angeboten, hier finden sich die üblichen Hersteller B&K, GRAS, PCB und MTG.
Das folgende Bild zeigt ein MM214 von Microtech Gefell
Allen gemeinsam ist die Bauform 1/2". Damit sind diese Systeme im Gegensatz zu 1" Mikrofonen auch für höhere Frequenzen geeignet.
Wie kann es jedoch sein, dass diese System 10dB rauschärmer sind als normale 1/2" Mikrofone?
Dei Grundidee ist, die Membran wird lockerer aufghängt, die Dämpfung wid angepasst. Dadurch wird das Mikrofon erheblich empfindlicher. allerdings wird der Frequenzgang krumm. Es bildet sich eine ausgeprägte Resonanz bei 8-10kHz. Dieser Frequenzgang wird im Vorverstärker korrigiert, so dass die Anforderungen der IEC61672-1 Klasse 1 erfüllt wird.
Daher bilden bei diesen Systemen Kapsel und Vorverstärker eine Einheit und können nicht getrennt werden.
Zusätzlich wird die A-Kurve intensiv ausgenutzt, da dadurch besonders viel Rauschen entfernt wird.
Zu beachten ist, dass diese Mikrofone bei 1Khz mit einem normalen Schallpegelkalibrator bei 94dB kalibriert werden können. Bei höheren Frequenzen sinkt aufgrund der ausgeprägten Resonanz der maximale Schallpegel. Letzlich sind diese Mikrofone für ein Spezialgebiet optimiert. Sie sind keinesfalls als generelle Messmikrofone einsetzbar.
Messaufbau: Wir verwendeten eine mechanische Uhr, die 50cm vor dem Mikrofon aufgestellt wurde. Die Pegel der einzelnen Aufnahmen sind sorgfältig aufeinander abgeglichen.
Bei vielen Mess-Aufgaben steht der maximal messbare Schalldruck im Vordergrund. In diesem Dokument fassen wir die wichtigsten Einflussgrößen zusammen.
Pegel bis 120dB können mit den meisten System gemessen werden. Je kleiner die Membranfläche, desto größer der maximale Pegel. Daher sind 1/4" oder 1/8" Mikrofone in der Regel besser geeignet als 1/2" Mikrofone.
Es ist jedoch wichtig, auch darauf zu achten, dass der Vorverstärker bzw. ADC nicht übersteuert und den Pegel des Mikrofons begrenzt.
Der Schall wirkt auf die Membran der Mikrofons und erzeigt ein Spannungsgröße. Ein zu hoher Schalldruck kann die empfindliche Membran einfach mechanisch zerstören. Diesem Schallpegel dürfen die Mikrofone niemals ausgesetzt werden. Solch hohe Schallpegel entstehen nicht nur bei Düsentriebwerken oder Explosionen, sondern beim schnellen Einführen eines Mikrofons in einen Schallpegelkalibrator, können enorme Drücke auftreten.
Der sinnvolle Pegelbereich ist jedoch wesentlich kleiner, da die Membranbewegung bei hohen Pegeln nicht-linear wird. Es treten Verzerrungen auf, die das Messergebnis verfälschen. Dieser Grenzschallpegel, bei dem der Klirrfaktor noch unter 3% (bei 1kHz) liegt, wird meist im Datenblatt angegeben.
Bei einem typischen 1/2" Klasse 1 Mikrofon (mit 50mV/Pa) (dem "Arbeitspferd" in der Messtechnik) liegt dieser Wert bei 146dB RMS bzw. 149dB Peak (Microtech Gefell MK250).
Bei einem 1/4" Mikrofon mit 5mV/Pa liegt der maximale Schallpegel bei 155dB RMS und 158dB Peak (Microtech Gefell MK301E)
Es sehr wichtig, in den den Datenblättern den maximalen Pegel, der zur Zerstörung führt, und den Grenzschallpegel zu unterscheiden. Weiterhin muss klar zwischen Peak und RMS unterschieden werden. In jedem Fall sollte man Reserven einplanen und die Kapseln nicht an den Grenzbereichen betreiben
Eine typische 1/2" Mikrofonkapsel mit 50m/Pa liefert bei 145dB Schalldruck (RMS) eine Spannung von 17,7V RMS also +/-25V. Diese hohe Spannung muss vom Vorverstärker auch verarbeitet werden, sonst übersteuert er.
50V sind für Transistorschaltungen eigentlich kein Problem, aber die Vorverstärker sind in der Regel auf hohe Empfindlichkeit und niedriges Eigenrauschen ausgelegt.
Daher wird der maximale Schallpegel der Kapsel wird weiter durch die elektrische Verstärkerkette verringert. Hierbei ist die maximale Ausgangsspannung bzw. Eingangsspannung der Vorverstärker von zentraler Bedeutung.
Systeme, die mit Konstantstrom betrieben werden (ICP/IEPE) liefern eine maximale Ausgangsspannung von 3-6,5V RMS (Microtech Gefell MV210 6,5V).
Systeme, die mit 48V Phantomspannung betrieben werden liefern ca. 3V RMS. Diese Vorverstärker kommen aus der Studiotechnik und werden u.a. auch beim NTI AL1, NTI XL2, NTI XL3 verwendet.
In der professionellen akustischen Messtechnik werden Vorverstärker mit einem LEMO Anschluss verwendet. Diese werden mit einer Versorgungspannung von 120V betrieben und liefern Ausgangsspannungen bis 33V RMS (Microtech Gefell MV203)
|
Anschluss |
maximale Spannung RMS |
|
LEMO |
33V |
|
ICP/IEPE |
6V |
|
XLR P48 |
3V |
Ein typisches Mess-Mikrofon hat eine Empfindlichkeit von 50mV/Pa. Bei einem Schallpegel von 94dB RMS beträgt die Ausgangspannung daher 50mV RMS
Die folgende Tabelle zeigt die Ausgangspannung für verschiedene Schallpegel
|
120dB |
1.0V |
|
125dB |
1.7V |
|
130dB |
3.1V |
|
135dB |
5.6V |
|
140dB |
9.9V |
|
145dB |
17.7V |
Ein Vorverstärker mit 3V Ausgangsspannung erreicht daher schon eher die Begrenzung als die Kapsel selbst. Bei digitalen System muss auch der maximale Eingangsbereich des AD-Wandlers berücksichtigt werden.
Im allgemeinen wird das Signal aus dem Vorverstärker durch einen ADC digitalisiert. Diese Module haben jedoch auch nur einen beschränkten Spannungsbereich. Entweder ist der ADC für niedriges Rauschen ausgelegt, dann übersteuert er jedoch bei höheren Pegeln. Oder der ADC ist für hohe Pegel ausgelegt, dann steigt das Eigenrauschen.
Heutige ADCs haben mit sehr hohem Schaltungsaufwand einen Dynamikbereich von 120dB. Hochwertige Geräte nutzen typischerweise 100dB. Daher verwenden die meisten Schallpegelmesser verschiedene Messbereiche, um einen weiten Pegelbereich abzudecken.
MEMS Mikrofone haben als mikromechanische System einen völlig anderen Aufbau als klassische Kondensator Mikrofone. Man findet Sie heute in allen Smartphones und ähnlichen Geräten. Typische MEMS Mikrofone hatten eineb relativ geringen maximalen Pegel von 110dB und ein hohes Eigenrauschen. Mittlerweile sind jedoch auch MEMS Mikrofone mit einem Pegel von 138dB verfügbar.
Einsatz einer unempfindlicheren Kapsel.
Bei 1/2" Systemen mit Gewinde 60UNS sind (elektrische) Dämpfungsglieder (5,10,20dB) verfügbar, die die Ausgangsspannung der Kapsel verringern.
Akustische Dämpfer. Der Schallpegel an der Mikrofonmembran wird durch Dämpfungsmassnahmen verringert, z.B. Gehäuse oder absorbierende Materialien. Hierbei ist problematisch, dass sich die Richtcharakteristik verändert. Zudem kann ein Schallpegelkalibrator nicht einfach angesteckt werden.
Grundsätzlich können hohe Schallpegel sinnvoller mit kleineren Mikrofonkapseln (1/4") gemessen werden, da diese einen höheren Grenzschallpegel haben und durch die geringere Empfindlichkeit (typisch 1-5mV) die nachfolgenden Verstärker nicht so schnell übersteuern.
Sie finden ein .pdf Dokument mit weitergehenden Informationen hier
Tieffrequenter Schall kann in Wohnungen zu erheblichen Beeinträchtigungen des Wohlbefindens führen. Der Körper ist durch den teilweise unbewusst wahrgenommenen Schall in erhöhter Alarmbereitschaft. Stresshormone werden ausgeschüttet und lösen eine ganze Kaskade von Reaktionen im Körper aus.
Unser Ohr ist am empfindlichsten zwischen 1000 Hz und 6000 Hz. Hohe und tiefe Frequenzen nehmen wir deutlich schlechter wahr. Ein Ton der Frequenz 50Hz muss 40dB lauter sein als ein Ton bei 1000Hz. Dies ist ein Faktor von 100.
Leider sind übliche Ohrstöpsel oder Kapselgehörschutz nicht besonders wirksam gegen tiefe Frequenzen.
Wenn Sie aber vom Brummen "verfolgt" werden, sollten Sie einen Kopfhörer mit "Noise-Canceling" probieren. Diese Systeme u.A. von Bose, Sennheiser, Sony sind außerordentlich wirksam gegen Frequenzen im Bereich von 30-200Hz. Diese Kopfhörer messen den Schall vor dem Kopfhörer mit einem Mikrofon und löschen durch ein gegenphasiges Signal die Störsignale aus. Übrig bleibt ein leises Rauschen. Diese Systeme funktionieren sehr effektiv, da Sie nur ein kleines Volumen zwischen Ohr und Kopfhörer bearbeiten. Es ist jedoch nicht möglich, einen ganzen Raum mit solchen "Anti-Schall"-Massnahmen ruhig zu bekommen.
Mit einem solchen Kopfhörer können Sie leicht feststellen ob Brummen vorhanden ist, denn nach dem Einschalten ist augenblicklich Ruhe. Solche System sind auch gut als Einschlafhilfe geeignet. Gegen Infraschall sind sie jedoch wirkungslos.
Ist das Brummen jedoch immer noch vorhanden, deutet vieles auf einen Brumm-Tinitus hin.
Von besonderem Interesse sind Schallanteile mit Frequenzen unterhalb von 200Hz.
Sie haben folgende Eigenschaften
Schall ist bis etwa 20Hz hörbar. Tieffrequentere Signale werden dann als Erschütterungen / Vibrationen wahrgenommen. Die bewusste Wahrnehmung ist umstritten (aktuelle Forschungen gehen von einer Wahrnehmungsgrenze ab 8Hz aus), allerdings scheinen tieffrequente Anteile für Störungen im Wohlbefinden verantwortlich zu sein.
Die Ursachen für Brummen sind meist technischer Natur
Tieffrequenter Schall und Infraschall wird aber auch im hohen Maße durch Wind und Wellen erzeugt, ganz ohne menschliches Einwirken.
Leider kommen auch Sinneseindrücke vor, die wie Brummen wirken, aber keine physikalische Ursache haben. Ein Tinitus kann nur nicht in Form von „Pfeifen“ erscheinen sondern auch als „Brummton“. Diese Form wird als Brumm-Tinitus bezeichnet.
Der erste und wichtigste Schritt ist, dass Sie andere Mitmenschen bitten, das Brummen auch zu hören und zu beschreiben.
Selbstverständlich ist das Hörvermögen bzw. Wahrnehmungsvermögen jedes Menschen unterschiedlich. Falls sich jedoch keine andere Person finden lässt, die dieses Brummen auch hört, können wir Ihnen vermutlich nicht weiterhelfen, da hier anscheinend keine physikalische Ursache verantwortlich ist. Solche Fälle bearbeiten wir nicht weiter, da hier auch keine Messtechnik weiterhelfen würde. Grundsätzlich verfügen wir über Messtechnik, die weitaus empfindlicher ist als das menschliche Ohr. Wenn dort keine Signale erfassbar sind, dann liegt hier auch nicht die Ursache.
Wir erhalten häufig Anfragen, dass ein „böswilliger“ Nachbar, ein spezielles Gerät installiert habe, das Infraschall erzeugt, um dadurch Ihre Gesundheit zu beeinträchtigen. Die „Betroffenen“ klagen über Schwindel, Kopfschmerzen, Brennen der Haut usw. So etwas ist zumindest prinzipiell denkbar. Die notwendigen Pegel wären jedoch so hoch, dass die eigene Wohnung des Nachbarn unbewohnbar wäre. Es sei denn, er hat bei sich zusätzlich ein „Anti-Schallgerät“ installiert (so etwas existiert jedoch nicht). Infraschall kann prinzipiell mit Lautsprechern erzeugt werden. Aufgrund der enormen Wellenlänge sind solche Lautsprecher aber sehr groß. Selbst mit Subwoofern in der Größe eines Kühlschranks lässt sich kein Infraschall mit höheren Pegeln erzeugen. Alternativ könnte man „Vibrationserzeuger“ verwenden, die das gesamte Mauerwerk in Schwingungen versetzen. Diese Art der Anregung würde man aber deutlich mit der Hand spüren.
Im allgemeinen gehen wir davon aus, dass die vorgetragenen Beschwerden real sind. Wir gehen aber auch davon aus, dass es sich nicht um Infraschall des Nachbarn handelt. Man kann mit seriösen Messverfahren ausschließen, dass Infraschall im Spiel ist. Wir beschäftigen uns ausschließlich mit akustischen Schwingungen. Unklare "Strahlung" aller Art ist leider außerhalb unseres Fachgebietes.
In solchen Fällen des „böswilligen Nachbarn“ in Verbindung mit „unhörbarem“ Schall können wir Ihnen leider nicht weiterhelfen und wir bearbeiten solche Anfragen nicht. Manche probieren es mit einem doppelwandigen Teelichtofen aus richtgegossenem Silikonkupfer zur kohärenten Infraschall Absorbierung.
Im nächsten Schritt sollten Sie erfassen in welchen Räumen das Brummen hörbar ist und wie stark.
Protokollieren Sie, wann das Brummen auftritt.
Können Sie ein Zusammenhang mit dem Wetter erkennen? z.B. Wind?
Sie sollten soweit wie möglich alle elektrischen Verbraucher bei sich ausschalten. Mit etwas Glück finden Sie die Ursachen.
Häufig kommen jedoch z.B. Wärmepumpen vor, die in der Nachbarschaft für Streit sorgen, und leicht messbar sind.
Für weitere Schritte benötigen Sie geeignete Messtechnik, um den Störton quantitativ zu erfassen. Sie können die Frequenz, den Pegel sowie die Verteilung über den Tag erfassen. Hilfreich sind auch Messungen im Garten, um Übertragung durch Luftschall zu erfassen.
Liegt die Frequenz des Störtons exakt bei 50Hz oder Vielfachen davon (50Hz, 100Hz, 150Hz, 200Hz), so ist die Ursache vermutlich ein elektrisches Gerät, das netzsynchron läuft. Sie sollten mit der Messtechnik allerdings sehr sorgfältig sein, da durch einen fehlerhaften Aufbau leicht elektrische Brummschleifen entstehen. Sie messen dann aber nur das elektrische Feld (bzw. "Elektrosmog") und gewinnen keine Aussage über den Schall.
Weiterhin ist es wichtig, dass die akustische Messkette kalibriert ist, so dass Sie absolute Pegel messen können. Nur so gewinnen Sie Informationen inwieweit der Störton in Bezug zur Hörschwelle ist. Bei 50Hz liegt die typische Hörschwelle bei 40dB bei 1000Hz 0dB.
Einen ersten Anhaltspunkt liefert auch ein einfacher Handschallpegelmesser, vorrausgesetzt er verfügt über eine A und C Bewertung. Bei einfachen Geräten liegt die untere Grenzfrequenz bei 30Hz und das Eigenrauschen bei 30dB(A). Damit lässt sich ein Pegelbereich ab 36dB(A) begutachten, was noch weit von der Hörschwelle entfernt liegt. Ein seriöser Gutachter verwendet ein Meßsystem mit einer 1/2" Kapsel und einem Eigenrauschen unterhalb von 20dB(A). Meßsysteme mit 1/4" Kapsel sind ungeeignet (Typische Handschallpegelmesser, die günstiger sind als 600Euro). Wie verfügen in unserem Labor auch über spezielle Geräte, die ein Eigenrauschen von 6dB(A) haben.
In Deutschland ist der Begriff des Gutachters nicht geschützt. Grundsätzlich darf sich jeder "Gutachter" nennen und seine Dienstleistungen anbieten. Es muss keinerlei Sachkunde nachgewiesen werden. Teilweise werden hier Messungen mit billigsten Geräten durchgeführt und zu beachtlichen Honoraren abgerechnet. Die Auswertungen und Schlussfolgerungen sind mehr als fragwürdig.
Ein seriöser Gutachter sollte über Messtechnik namhafter Hersteller verfügen. Dies sind unter anderem:
Bei Messungen von Brummen kommt es nicht auf 1 bis 2 dB an, wichtig ist, dass das Eigenrauschen des Messsystems möglichst gering ist und sollte nicht mehr als 20dB(A) betragen. Fragen Sie Ihren Gutachter Ihres Vertrauens danach!
Bei höheren Pegeln reichen aber auch einfache Geräte. Messen Sie in der Betriebsart "slow" den Pegel einmal mit "A" Bewertung und dann mit "C" Bewertung. Ist die C Bewertung mehr als 10dB höher als der A-Wert, so ist dies ein Hinweis auf tiefe Frequenzen. Auf diese Weise können Sie auch ohne einen Spektrum-Analysator einen Hinweise auf tiefe Frequenzen im Bereich 30 bis 100Hz erhalten. Hintergrund dieser einfachen Abschätzung ist, dass die A-Kurve tiefe Frequenzen stärker dämpft als die C-Kurve. Tiefe Frequenzen liefern eine höhere Anzeige bei C als bei A.
Das sinnvollste Messgerät ist jedoch ein Spektrum-Analysator, der neben einer FFT auch eine "Z"-Bewertung besitzt. Solche System können auch den Pegel bzw. das Spektrum über längere Zeiträume dokumentieren.
Grobe Abschätzungen können Sie auch mit diversen "Apps" durchführen. Allerdings ist die Anzeige nicht kalibriert und gerade bei tiefen Frequenzen (unter 100Hz) ist mit großen Abweichungen zu rechnen. Zeigen solche "Apps" Störsignale an, so können Sie davon ausgehen, das die Pegel erheblich sind. Apps eignen sich jedoch sehr gut, um die Frequenz (nicht den Pegel) von Brummtönen oberhalb von 30Hz zu bestimmen.
Es ist sehr hilfreich, wenn Sie mit geeigneter Technik den Brummton aufzeichnen können. Wichtig ist dabei, dass Sie und andere Personen den Ton über Lautsprecher auch wieder hören.
Wir verfügen über geeignete Analysewerkzeuge (Spektrogramm) um solche Töne aus .wav oder MP3 Dateien zu dokumentieren.
Leider sind solche Aufnahmen unkalibriert. Dass bedeutet, das kein Bezug zum Schallpegel vorhanden ist. Es ist nicht mehr erkennbar, ob der Ton 60dB, 70dB oder 40dB "laut" ist. Dies ist wichtig, da man immer den Bezug zur Hörschwelle braucht.
In der üblichen Literatur wird angegeben, dass Schall bis zu einer Frequenz von 20Hz hörbar ist. Schall mit tieferen Frequenzen bezeichnet man als Infraschall und gilt als nicht hörbar.
Die Physikalisch Technische Bundesanstalt in Braunschweig (PTB) hat vor einigen Jahren umfangreiche Versuche gemacht welche Frequenzen bei welchem Pegel wahrnehmbar sind. Hierfür wurden Probanden in einen speziellen Raum gesetzt, in dem über Lautsprecher Infraschall erzeugt werden konnte. Pegel und Frequenz wurden verändert. Die Probanden mussten angeben, ob sie ein Signal wahrnehmen konnten. Zusätzlich wurden bildgebende Verfahren des Gehirns verwendet, um unbewusste Erregungsmuster zu erkennen. Diese Studie genügt hohen Standards und brachte neue Erkenntnis über unser Wahrnehmungsvermögen.
Die kurze Zusammenfassung ist, dass Infraschall wahrnehmbar ist, aber hierfür sind hohe Pegel notwendig. Info der PTB
Zur Zeit ist die gesundheitliche Wirkung von Infraschall bei geringen Pegeln umstritten. Klare Beweise für eine schädliche Wirkung gibt es bisher nicht. Dies ist Gegenstand der Forschung. Umgekehrt konnte aber bisher auch niemand die Ungefährlichkeit nachweisen.
Infraschall mit hohen Pegeln führt zu diversen Störungen (Schwindel, Kopfschmerzen, Übelkeit usw.)
In Verkehrsmitteln wie Auto, Zug und Flugzeug oder auch am Strand! treten erhebliche Infraschallpegel auf. Bei der Diskussion um Windparks geht es jedoch um niedrige Pegel denen Menschen aber langfristig ausgesetzt sind.
Es gibt viele Fälle, wo betroffene über ein lautes Brummen klagen (ähnlich wie ein LKW Diesel Motor in einiger Entfernung).
Andere Menschen hören das nicht. Auch ein erfahrener Messtechniker kann kein Geräusch erfassen.
Hier wird schnell von "Einbildung" gesprochen und die Betroffenen für "verrückt" erklärt.
Es kann sich hierbei um einen Brumm-Tinnitus handeln. Viele Menschen kennen den klassischen Tinnitus als "Pfeifen" im Ohr. Ein Tinnitus kann aber auch in anderen Frequenzbereichen auftauchen und wird dann als Brummen wahrgenommen.
Wichtig ist hierbei:
Es ist kein physikalischer Schall vorhanden.
Das Brummen ist nicht messbar und andere hören es nicht.
Das Brummen kann genauso störend sein wie ein "echter" Ton.
Hintergrund:
Unser Ohr für die akustische Sinneswahrnehmung ist ein Meisterwerk der Natur. Es kann leiseste Geräusche bin hin zu sehr hohen Schallpegeln verarbeiten und analysieren. Unwichtige Signale werden ausgeblendenett. In der Natur gibt es keinen Schallpegel Null (außer im Vakuum oder 0° Kelvin). Daher müsste eigentlich ständig ein Rauschen hörbar sein. Völlige Stille gibt es nicht. Jeder Mensch hat aber einen individuellen Sinneseindruck "Stille". Unser Ohr versucht ständig im Rauschen noch kleinste Geräusche zu erkennen, die möglicherweise eine Gefahr andeuten.
Selbst wenn kein äußerer Schall vorhanden ist, sind die Sinneszellen durch Schwingungen von dem strömenden Blut der benachbarten Blutgefäße angeregt. Das blendet unser Gehirn aber im Normalfall alles aus. Dies kann aber manchmal nicht mehr richtig funktionieren und wir hören Phantomgeräusche.
Lassen Sie sich von einem HNO-Arzt untersuchen. Sofern organisch alles in Ordnung ist, kann es sehr hilfreich und beruhigend sein zu wissen, dass kein Brummen physikalisch vorhanden ist und dass man sich nicht mit der Suche nach der Quelle beschäftigen muß.
Eine ursächliche medizinische Behandlung ist uns nicht bekannt, hilfreich sind sicher Stressabbau Entspannungsübungen usw. Manche Menschen finden Ruhe darin, ein Hintergrundgeräusch abzuspielen, um dadurch in den erholsamen Schlaf zu kommen.
