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Messung der Nachhallzeit und Erstellung eines Prüfberichts nach DIN EN ISO 3382-2

Messung der Nachhallzeit und Erstellung eines Prüfberichts nach DIN EN ISO 3382-2:2008-09

Die Normenreihe DIN ISO3382 beschreibt wie die Messung der Nachhallzeit durchzuführen ist und wie die Ergebnisse zu doklumentieren sind. Diese normen geben keien Epfehlungne welche Werte anzustreben sind. Diese findet man u.a. in der DIN18049

Die DIN EN ISO 3382-2

Die DIN EN ISO 3382-2:2008-09 beschreibt die Messung von Parametern der Raumakustik. Im Teil 2 werden Messverfahren für die Nachhallzeit in gewöhnlichen Räumen definiert.

Inhaltsverszeichnis

 

Einleitung

Die ISO 3382 legt drei Stufen der Messgenauigkeit fest: Kurz, Standard und Präzision. Der Hauptunterschied besteht in der Anzahl der Messpositionen.

Welche Räume sind durch diese Norm erfasst?

Zu diesen Räumen zählen Wohnräume, Treppenhäuser, Werkstätten, Industrieanlagen, Klassenräume, Büros, Restaurants, Messehallen, Sporthallen sowie Bahnhöfe und Flughafenabfertigungsgebäude.

Nachhallzeit T20 und T30

In diesem Teil von ISO 3382 sind zwei verschiedene Auswertungsbereiche definiert, 20 dB und 30 dB. Aus diesen Bereichen der Abklingkurve wird T20 und T30 berechnet.

Aus zahlreichen Gründen wird T20 bevorzugt:

  1. die subjektive Auswertung des Nachhalles steht mit dem frühen Teil des Abklingens im Zusammenhang
  2. für die Abschätzung des stationären Schallpegels in einem Raum aus dessen Nachhallzeit ist es angemessen, den frühen Teil des Abklingens zu nutzen
  3. bei Messungen in Gebäuden stellt der Störabstand häufig ein Problem dar, und oft ist es schwierig oder unmöglich, einen Auswertungsbereich von mehr als 20 dB zu erreichen. Dies erfordert einen Signal-Rausch-Pegel von mindestens 35 dB.

Hinweis: Punkt 3 wird durch Anwendung der Chirp-Methode entschärft, da hier problemlos mit geringen Schallpegeln ein ausreichender Störabstand für T30 gemessen werden kann.

Messbedingungen

Allgemeines

Messung in unbesetzten Räumen

In vielen Räumen kann die Anzahl der dort anwesenden Personen einen großen Einfluss auf die Nachhallzeit ausüben. Messungen der Nachhallzeit sollten in einem Raum erfolgen, in dem sich keine Personen aufhalten.
Sofern nicht anders festgelegt, kann es zulässig sein, von einem unbesetzten Zustand des Raumes auszugehen, wenn dort bis zu zwei Personen anwesend sind.

Luftdämpfung

In großen Räumen kann die Dämpfung durch die Luft wesentlich zur Schallabsorption bei hohen Frequenzen beitragen. Für Präzisionsmessungen müssen normalerweise die Temperatur und die relative Feuchte der Luft im Raum gemessen werden.

Der Beitrag durch die Luftabsorption ist vernachlässigbar, wenn die Nachhallzeit bei 2 kHz kürzer als 1,5s und bei 4 kHz kürzer als 0,8s ist. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, die Temperatur und die relative Luftfeuchte zu messen.

Welche Messgeräte sind zur Messung der Nachhallzeit erforderlich?

Schallquelle

Die Schallquelle sollte so ungerichtet wie möglich sein. Für Präzisionsmessungen muss die Richtcharakteristik der Schallquelle die Anforderungen nach ISO 3382-1:, A.3.1, erfüllen. Dies ist in der Regel ein Dodekaeder.
Für die Messungen nach dem Kurz- und dem Standardverfahren gibt es keine besonderen Anforderungen an die Richtcharakteristik. Die Schallquelle muss jedoch einen Schalldruckpegel erzeugen, der ausreicht, um ohne Störung durch Fremdgeräusche Abklingkurven mit dem erforderlichen Dynamikbereich zu liefern.

Durch Einsatz der Chirp-Methode ist dies auch mit kleinsten Lautsprechern möglich.

Messmikrofone

  1. Omnidirektional
  2. Membrandurchmesser kleiner als 14mm

Diese Anforderungen werden durch übliche Messmikrofone der Bauformen 1/2" und 1/4" erfüllt.

Es werden keine Anforderungen nach IEC61672 Klasse 1 oder Klasse 2 gestellt.
Der Frequenzgang des Messmikrofons ist zur Messung der Nachhallzeit unerheblich, da stets der relative Abfall ausgewertet wird.

Messpositionen

Allgemeines

Die Mindestanzahl der Messpositionen, um eine gute Abdeckung des Raumes zu erreichen, sind in der Norm (Tabelle 1) festgelegt. In Räumen mit einer komplizierten Geometrie sollten mehr Messpositionen genutzt werden. Es ist eine Verteilung der Mikrofonpositionen zu wählen, bei der die wichtigsten Einflüsse vorausgesehen werden,
die wahrscheinlich über den Raum Unterschiede in der Nachhallzeit verursachen.

Die Senderpositionen dürfen als übliche Positionen entsprechend der Nutzung des Raumes gewählt werden.
In kleinen Räumen wie Wohnräumen oder in Fällen, in denen keine üblichen Positionen bestehen, sollte sich eine Senderposition in einer Ecke des Raumes befinden. Die Mikrofonpositionen sollten vorzugsweise mindestens eine halbe Wellenlänge voneinander entfernt sein, d. h. im üblichen Frequenzbereich mindestens
etwa 2 m. Der Abstand jeder Mikrofonposition zur nächstgelegenen reflektierenden Oberfläche, einschließlich des Bodens, sollte vorzugsweise eine Viertel Wellenlänge betragen, d. h. üblicherweise etwa 1 m.

Symmetrische Positionen sollten vermieden werden.
Die Mikrofonpositionen dürfen nicht zu dicht beieinander liegen. Anderenfalls liegt die Anzahl der unabhängigen Positionen unter der tatsächlichen Anzahl der Messpunkte. Die Mindestzahlen nach Tabelle 1 stellen die Anzahl der unabhängigen Positionen dar.

Keine Mikrofonposition darf zu nahe an einer Senderposition liegen, damit ein zu starker Direktschall-Einfluss vermieden wird.

Kurzverfahren

Das Kurzverfahren ist für die Beurteilung des Umfangs der Raumabsorption zum Zwecke des Schallschutzes sowie für Messungen der Luftschall- und der Trittschalldämmung im Kurzverfahren geeignet. Es sollte für Messungen nach ISO 10052 angewendet werden. Messungen nach dem Kurzverfahren werden ausschließlich in Oktavbändern durchgeführt.
Die Messungen der Nachhallzeit sind mindestens an einer Senderposition durchzuführen. Es ist der Durchschnitt der Ergebnisse von mindestens zwei Mikrofonpositionen zu bestimmen.

Standardverfahren

Das Standardverfahren ist für die Überprüfung der Eigenschaften von Gebäuden beim Vergleich mit Spezifikationen der Nachhallzeit oder der Raumabsorption geeignet. Es sollte für Messungen nach ISO 140 (alle Teile) angewendet werden, in denen Verweisungen auf die Messung der Nachhallzeit enthalten sind.
Die Messungen der Nachhallzeit sind mindestens an zwei Senderpositionen durchzuführen. Es sind mindestens sechs unabhängige Sender-Mikrofonkombinationen erforderlich.

Präzisionsverfahren

Das Präzisionsverfahren ist geeignet, wenn eine hohe Messgenauigkeit gefordert ist. Es wird davon
ausgegangen, dass die Nenngenauigkeit bei Oktavbändern besser als 2,5 % und bei Terzbändern besser als 5 % ist.

Die Messungen der Nachhallzeit sind mindestens an zwei Senderpositionen durchzuführen. Es sind mindestens 12 unabhängige Sender-Mikrofonkombinationen erforderlich.

Durchführung der Messungen

Allgemeines

In der ISO 3882-2 werden zwei Verfahren zur Messung der Nachhallzeit beschrieben:

  1. das Verfahren des abgeschalteten Rauschens
  2. das Verfahren der integrierten Impulsantwort.

Frequenzbereiche

Der Frequenzbereich ist vom Zweck der Messungen abhängig. Sofern keine Anforderungen an bestimmte Frequenzbänder vorliegen, sollte der Frequenzbereich für das Kurzverfahren mindestens 250 Hz bis 2 000 Hz abdecken. Für das Standardverfahren und das Präzisionsverfahren sollte der Frequenzbereich bei Oktavbändern mindestens 125 Hz bis 4 000 Hz sowie bei Terzbändern 100 Hz bis 5 000 Hz abdecken.

Verfahren des abgeschalteten Rauschens

Anregung des Raumes

Als Schallquelle ist ein Lautsprecher zu verwenden, und das dem Lautsprecher zugeführte Signal ist mit
breitbandigem statistischem oder pseudo-statistischem elektrischem Rauschen zu erzeugen. Der Sender muss einen Schalldruckpegel erzeugen können, der ausreicht, eine Abklingkurve sicherzustellen, die mindestens 35 dB oberhalb des Störpegels im entsprechenden
Frequenzband beginnt. Ist T30 zu messen, muss ein Pegel erzeugt werden, der mindestens 45 dB oberhalb des Störpegels liegt.

Für Messungen in Oktavbändern ist die Bandbreite des Signals mit mindestens einer Oktave und für Messungen in Terzbändern mit mindestens einer Terz zu wählen. Alternativ darf das breitbandige Rausch-Spektrum so geformt sein, dass sich für den stationären Nachhall-Schall im Raum ein rosa Spektrum zwischen 88 Hz und 5 657 Hz ergibt. Somit umfasst der Frequenzbereich die Terzbänder mit Bandmittenfrequenzen von 100 Hz
bis 5 kHz oder die Oktavbänder von 125 Hz bis 4 kHz.

Für das Standardverfahren und das Präzisionsverfahren muss die Anregungsdauer des Raumes so lang sein, dass das Schallfeld den stationären Zustand erreicht. bevor der Sender abgeschaltet wird. Dazu ist es erforderlich, das Geräusch mindestens T/2 s lang abzustrahlen. Bei großen Volumen muss die
Anregungsdauer wenigstens einige Sekunden betragen.

Beim Kurzverfahren darf als Alternative zum abgeschalteten Rauschsignal eine kurze Anregung oder ein Impulssignal verwendet werden.

Mittelung der Messergebnisse

Die Anzahl der verwendeten Mikrofonpositionen wird durch die geforderte Genauigkeit bestimmt. Mit Blick auf den Zufallscharakter des Sendersignals ist es jedoch erforderlich, an jeder Position einen Mittelwert aus einer Reihe von Messwerten zu bilden, um eine annehmbare Messunsicherheit zu erreichen.

Die Mittelwertbildung kann auf zwei Arten erfolgen

  1. durch Feststellen der einzelnen Nachhallzeiten aller Abklingkurven und Bilden des Mittelwertes daraus
  2. durch Bilden eines Scharmittelwertes der quadrierten Abklingvorgänge des Schalldruckes und Feststellen der Nachhallzeit für die sich ergebende Abklingkurve. Die einzelnen Abklingvorgänge werden mit synchronisierten Anfangspunkten überlagert. Die diskreten quadrierten Abtastwerte des Schalldruckes werden für jedes Zeitintervall der zunehmenden Abklingvorgänge summiert, und die Folge dieser Summen wird als einzelner Gesamt-Scharabklingvorgang genutzt, mit dessen Hilfe dann T ausgewertet wird. Die von dem Sender abgestrahlte Schallleistung muss bei allen Messungen gleich bleiben. Dies ist das bevorzugte Verfahren.

Verfahren der integrierten Impulsantwort

Allgemeines

Die Impulsantwort von einer Sender- an eine Empfängerposition in einem Raum ist eine gut definierte Größe, die auf unterschiedliche Weise gemessen werden kann (z. B. unter Verwendung von Pistolenschüssen, Impulsen von Funkenstrecken, Rausch-Impulsen, Chirp oder Maximalfolgen als Signal (MLS).

Anregung des Raumes

Die Impulsantwort kann direkt gemessen werden, indem eine Impulsquelle wie ein Pistolenschuss oder ein beliebiger anderer Sender genutzt wird, die selbst nicht nachhallend ist und das Spektrum muss den relevanten Bereich Abdecken. Die Impuls-Quelle muss einen Spitzen-Schalldruckpegel erzeugen können, der ausreicht, einen Beginn der Abklingkurve bei mindestens 35 dB über dem Störpegel im jeweiligen Frequenzband sicherzustellen. Ist T30 zu messen, so ist es erforderlich, einen Pegel zu erzeugen, der mindestens 45 dB über dem Störpegel liegt.

Es dürfen besondere Schallsignale verwendet werden, die die Impulsantwort erst nach spezieller
Verarbeitung des aufgezeichneten Mikrofonsignals liefern, siehe ISO 18233. Damit kann ein verbesserter Störabstand erreicht werden. Sinus-Sweeps (Chirp) oder pseudo-statistisches Rauschen (z. B. Maximalfolgen) dürfen
verwendet werden, wenn die Anforderungen an das Spektrum und an die Richtcharakteristik des Senders
eingehalten werden.

Wegen der Verbesserung beim Störabstand können die Anforderungen an die Aussteuerbarkeit des Schallquelle beträchtlich niedrigerer sein als bei der Rauschmethode oder Impulsmethode. Wir haben die Vorteile der modernen Chirp-Messung in einem eigenem Artikel zusammengefasst.(Vorteile der Chirp Methode zur Messung der Nachhallzeit)

Auswertung der Abklingkurven

Für die Bestimmung von T20 beträgt der ausgewertete Bereich der Abklingkurven 5 dB bis 25 dB unterhalb
des stationären Pegels. Innerhalb des Auswertungsbereichs ist für die
Kurve rechnerisch eine Gerade nach der Anpassung mit Hilfe des Verfahrens der kleinsten Fehlerquadrate zu erstellen (lineare Regression). Historisch bedingt können auch die Abklingkurven eines Pegelschreibers graphisch ausgewertet werden. Für die Bestimmung von T30 beträgt der Auswertungsbereich 5 dB bis 35 dB.
Um eine Nachhallzeit festzulegen müssen die Abklingkurven annähernd einer geraden Linie folgen. Sind die Kurven wellenförmig oder gekrümmt, kann dies auf eine Mischung aus Abklingarten mit verschiedenen Nachhallzeiten hinweisen, womit das Ergebnis unzuverlässig sein kann.
Wieter Hinweise zu möglichen Fehlerquellen bei der Messung der Nachhallzeit finden Sie in einem eignen Artikel (Fehlerquellen bei Messung der Nachhallzeit)

Tabellen und Kurven

Die Nachhallzeiten müssen in einer Tabelle angegeben werden, die das Frequenzband und die ermittelte Nachhallzeit enthält.
Diese Tabelle kann durch eine graphische Darstellung ergänzt werden. In der Tabelle und im Diagramm muss deutlich angegeben werden, ob T20 oder T30 für die Nachhallzeit angewendet wurde.

Prüfbericht nach DIN EN ISO 3382-2:2008-09

Der Prüfbericht muss mindestens folgende Informationen enthalten:

  1. Konformitätserklärung: eine Aussage, dass die Messungen in Übereinstimmung mit diesem Teil von ISO 3882 durchgeführt
    wurden
  2. alle notwendigen Informationen, um den untersuchten Raum eindeutig zu bestimmen.
  3. Grundriss des Raumes mit Angabe des Maßstabs
  4. Volumen des Raumes. Anmerkung. Falls es sich nicht um einen vollständig abgeschlossenen Raum handelt, ist zu erläutern, wie das
    angegebene Raumvolumen definiert wird.
  5. Bedingungen im Raum (Mobiliar, Anzahl der anwesenden Personen usw.)
  6. nur beim Präzisionsverfahren, die Temperatur und relative Luftfeuchte im Raum während der Messung
  7. Art der Schallquelle
    h) Beschreibung des eingesetzten Schallsignals;
  8. Grad der Genauigkeit (Kurzverfahren, Standardverfahren oder Präzisionsverfahren), einschließlich Einzelheiten zu den Sender- und Mikrofonpositionen, vorzugsweise in einem Plan zusammen mit einer Angabe der Höhe der Positionen dargestellt
  9. Beschreibung des Messgeräts und der Mikrofone
  10. Verfahren zur Auswertung der Abklingkurven, entweder mit Hilfe des Verfahrens der kleinsten Fehlerquadrate berechnete beste Anpassung oder visuell bestimmte beste Anpassung
  11. Verfahren zur Mittelung des Ergebnisses an jeder Position
  12. Verfahren zur Mittelung des Ergebnisses über die Positionen
  13. Tabelle mit den Messergebnissen
  14. Datum der Messung und Bezeichnung der die Messung durchführenden Organisation.

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