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Viele Messungen in der Akustik benötigen eine Schallquelle mit der der Testaufbau angeregt werden kann. Am häufigsten sind dies Messungen in der Raumakustik, hier wird der Raum mit einer Schalkquelle angeregt und das Abklingverhalten des Raumes gemessen. Oft findet man Schallquellen aber auch an der Bauakustik mit denen das Schalldämmaß zwischen zwei Räumen gemessen werden kann. Schallquellen verwendet man auch, um Mikrofone zu vermessen.
Am häufigsten verwendet man elektroakustische Wandler. Aber es werden auch viele andere akustische Schallquellen genutzt. Sei es ein platzender Ballon, eine Pistole oder ein Ventilator.

Elektroakustische Wandler

Im Folgenden legen wir den Schwerpunkt auf elektroakustische Wandler. Ein solcher Wandler sitzt ein elektrisches Signal in Schall um. Am häufigsten werden elektrodynamische Lautsprecher benutzt. Ein solcher Lautsprecher verwendet eine Spule, die sich in einem Magnetfeld befindet. Durch Stromfluss wird die Spule bewegt und damit auch die Membran und Schall erzeugt. Es gibt aber auch weitere Wandler, z.B. elektrostatische Lautsprecher oder durch Ausnutzen des Piezoeffekts. Aktuelle Entwicklungen beschäftigen sich mit MEMS.

Welche Eigenschaften sollte ein Lautsprecher haben?

  • Maximaler Schallpegel
  • Breiter Frequenzgang
  • Geringe Verzerrungen.
  • Hoher Wirkungsgrad
  • Geringes Gewicht
  • Definiertes Abstrahlverhalten

Maximaler Schallpegel

Gerade in der Baukaustik werden häufig hohe Schallpegel benötigt. Beträgt der Ruhepegel im Empfangsraum z.B. 40dB. Wie nehmen an, die Schalldämmung der Wand beträgt grob 60dB. Dann sollte der Lautsprecher mindestens ein Pegel von 110dB erreichen. Wir haben in diesem Bespiel noch 10dB Sicherheitsreserve zum Ruhepegel berücksichtigt.
Technisch ist es wesentlich einfacher, hohe Pegel bei höheren Frequenzen zu erreichen. Unter 200Hz werden die Lautsprecher zunehmend größer, da die Wellenlänge entsprechend größer wird. Bei Messungen im Bereich von 50Hz und darunter werden bereits große und schwere Boxen benötigt.
Einen Ausweg stellt die Chirp-Methode dar. Durch Ausnutzung moderner Verfahren der Signalanalyse können Messungen bereits mit geringsten Schallpegeln durchgeführt werden.


Frequenzgang

Das menschliche Ohr besitzt einen Frequenzumfang von 20Hz bis 20kHz. Dieser Bereich kann durch einen einzelnen Lautsprecher nicht abgedeckt werden. Daher verwendet man mehrere Lautsprecher, die jeweils in einem eigenen Frequenzbereich arbeiten. Durch einen Frequenzweiche wird das Eingangssignal in unterschiedliche Frequenzbereiche aufgeteilt. Die Anordnung der Lautsprecher und die Phasengänge führen zu einem komplexen räumlichen Abstrahlverhalten.
Durch moderne Signalprozessoren, kann der Frequenzgang eines einzelnen Lautsprechers so angeglichen werden, dass der Frequenzgang in einem weiten Bereich linear ist. Bei Sprachverständlichkeitsmessungen nach DIN60268-16 wird häufig eine Talkbox eingesetzt. Hier wird durch solche Signalverarbeitung (Equalizer) der Frequenzbereich von 100Hz bis 10kHz linearisiert.

Richtwirkung

Bei vielen Messungen im Bereich der Raum- und Baukaustik ist man an einem diffusen Schallfeld interessiert. Daher solle die Schallquelle möglichst gleichmäßig in alle Richtungen strahlen. Im Idealfall eine reine Punktquelle.

Omnidirektionale Schallquelle: der Dodekeader

Am häufigsten findet man in diesem Bereich den Dodekaeder. Er besteht aus 12 Lautsprechern, die eine kugelförmige Abstrahlung annähern. Anforderungen an solche Lautsprecher finden sich in der ISO3382 und ISO140.
Typische Dodekaeder haben eine Größe (Durchmesser) von 20 bis 50cm. In der Praxis versucht man stets einen Kompromiss zwischen geringem Gewicht und maximalem Schallpegel zu finden.
Eine Schallquelle für raumakustische Messungen muss keine 15kg wiegen, 2.5kg reichen auch

Akustische Messungen werden klassischerweise mit rosa Rauschen durchgeführt. Dieses Verfahren ist Stand der Technik seit den 1950Jahren und es werden vielfach enorme Schallpegel der Quelle benötigt. In der Konsequenz sind die Lautsprecher gross und schwer.

Durch Ausnutzung von Korrelationsverfahren (ab 1980) können die notwenigen Schallpegel zur akustischen Messung erheblich verringert werden.
Stand der Technik ist die Chirp-Methode. Siehe auch DIN EN ISO 18233:2006-08 (Akustik - Anwendung neuer Messverfahren in der Bau- und Raumakustik)
Hintergrund Informationen zur Chirp Methode

Mit unserer Software Akulap können Sie raumakustische Messungen mit der Chirp-Methode auf einfache Weise durchführen.