Praxisorientierte Vereinfachung von Geräuschemissionsmessverfahren - Teilprojekt 2: Praxisanpassung des Schallintensitätsmessverfahrens

Der Schallleistungspegel quantifiziert die Gesamtmenge des von einer Quelle emittierten Schalls. Er wird daher für regulatorische Zwecke im Rahmen des Arbeitsschutzes, Umweltschutzes und des Verbraucherschutzes verwendet. Die Messung des Schallleistungspegels ist international in ca. 10 unterschiedlichen ISO-Normen harmonisiert. Obwohl die Schallintensitätsmethode die modernste Methode ist, wird sie aus verschiedenen Gründen in der Praxis selten verwendet. Dies war die Hauptmotivation zur Initiierung dieses Forschungsprojekts.

Ausgangspunkt des Projekts ist eine gründliche Analyse des existierenden Wissens über den physikalischen Hintergrund der Schallintensitätsmessung mit Zwei-Mikrofon-Sonden. Begrenzungen aufgrund der Näherung des Druckgradienten durch die Druckdifferenz und aufgrund des Phasenfehlers zwischen den Mikrofonkanälen werden mathematisch formuliert.

Daran schließen sich rein analytische Berechnungen an, in denen das von einem einzelnen Monopol oder Dipol emittierte Schallfeld mit einer ebenen Welle und einem diffusen Feld superponiert wird. Der Schallleistungspegel, der aus der Schallintensität in Normalenrichtung zu einer Hüllfläche berechnet wird, wird mit dem bekannten Schallleistungspegel der Quellen verglichen. Eine Variation des Verhältnisses der Amplituden der verschiedenen Schallfelder legt nahe, dass von den heute verwendeten Schallfeldindikatoren nur der vorzeichenbehaftete Druck-Intensitäts-Indikator sinnvoll ist. Weder der vorzeichenlose Druck-Intensitäts-Indikator noch der Schallfeld-Inhomogenitäts-Indikator liefern zusätzliche Informationen über die Qualität des erzielten Schallleistungspegels.

Aus diesen Ergebnissen werden Vorschläge für eine wesentliche Vereinfachung des Schallintensitäts-Messverfahrens abgeleitet. Die Vorschläge werden durch ein umfassendes an der PTB durchgeführtes Messprogramm überprüft. Vier verschiedene Schallquellen mit unterschiedlicher spektraler Charakteristik werden in unterschiedlichen Umgebungen mit manuellem Scanning, automatischem Scanning und diskreten Punkten vermessen. Die Messergebnisse bestätigen die theoretischen Ergebnisse weitgehend.

Schließlich werden aufbauend auf den Projektergebnissen Normungsdokumente entworfen. Dabei wird ein völlig neuer Ansatz vorgeschlagen, indem immer alle Terzen zwischen 50 Hz und 10 kHz gemessen werden. Der A-bewertete Schallleistungspegel wird daraus berechnet, wobei verschiedene Unsicherheitsklassen für verschiedene Frequenzbänder zulässig sind.