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Messtechnik: Schalldruckmessungen



Dass wir das Thema „Stärke eines Schallereignisses“ nicht auf die leichte Schulter nehmen, ist regelmäßigen Lesern unseres Magazins wohl bewusst. Leider trifft man heutzutage im World Wide Web ausreichend viele Artikel an, welche auch Aussagen zu Schalldrücken von Produkten treffen und diese Angaben mit irgendwelchen „dB(A) Werten“ untermauern wollen. Doch leider werden zur Ermittlung der Messgröße vielfach ungeeignete und zudem nicht kalibrierte Geräte eingesetzt, welche oftmals – bedingt auch durch das hohe Eigenrauschen des Gerätes – keine verlässlichen Resultate unterhalb von 30 dBSPL(A) [ dBSPL(A) im folgenden nur noch als dB(A) bezeichnet ] zeigen können.

Mit solchen Geräten sind aufgrund der meist niedrigen vorkommenden Schalldrücke keine normgerechten Schalldruckmessungen möglich – zumindest dann nicht, wenn nicht sehr spezielle, aufwendige räumliche Gegebenheiten vorhanden sind. Normgerecht hier: der angegebene Schalldruck bezieht sich auf einen Abstand von 1 Meter zwischen Prüfling und Mikrofon. Schlimmer noch: in vielen Fällen werden nicht einmal die Abstände zwischen Mikrofon und Prüfling genannt und die Schalldruckwerte damit völlig ad absurdum geführt. Merke: eine Schalldruckangabe ohne gleichzeitige Entfernungsangabe zur Schallquelle ist sinnbefreit.

Dieser Umstand mag es dann vielleicht auch vielen Kühlerherstellern schmackhaft machen, niedrige Schalldruckwerte für das eigene Produkt auf die Datenblätter oder Verpackung zu drucken – es wird ja ohnehin kaum korrekt zu prüfen sein.

Seit 2004 beschäftigen wir uns sehr intensiv mit dem Thema Lautstärke- und Schallmessung. Dazu haben wir mit dem professionellen Messgerät DAAS der Firma ulteeaudiotechnik mit entsprechenden, korrekten Messungen im dB(A)-Bereich gestartet. 2005 haben die Ingenieure von ulteeaudiotechnik uns dazu in die Lage versetzt, zusätzlich auch noch sone-Messungen vorzunehmen.

Dabei darf nebenbei vielleicht erwähnt werden, dass sich aktuell die Verfechter von Sone überhaupt nicht mehr so einig sind, was die Relevanz dieser Einheit betrifft, denn dummerweise scheinen Probanden heutzutage ein ganz anderes Lautstärkeempfinden zu besitzen, als Probanden zur Zeit der ursprünglichen Ermittlung der subjektiven Lautheit. Sone ist nun mal eine psychoakustische Maßeinheit... Das darf natürlich auch nicht wundern, denn auch das Gehör des Menschen ist dem Wandel der Zeit (oder eher einem kulturellen Wandel der Musik nebst zugehörigen exorbitanten Abhörpegeln?) unterworfen und das subjektive Empfinden kann somit heute ein anderes sein.
Wir selbst werden bis auf weiteres zwar auch die „Sone-Messungen“ zur Komplettierung unserer Ergebnisse präsentieren, allerdings werden wir unseren Schwerpunkt auf die Schalldruckmessungen in dB(A) sowie die spektrale Verteilung (Stichwort: Tonhaltigkeit eines Schallereignisses) legen.

Wir arbeiten aktuell mit zwei Versionen des DAAS (Digitales Audio Analyse System). Nach wie vor ist das Original-Gerät aus 2004 – natürlich frisch kalibriert – im Einsatz, allerdings haben wir unser Labor auch mit dem jüngsten Spross DAAS4USB ausgerüstet, was uns flexibles Arbeiten ermöglicht.

Bild: Messtechnik bei HT4U.net

Am DAAS32 Audio Analyzer kommt als Messmikrofon ein im Frequenzgang freifeldkorrigiertes „MIC1“ von adm engineering zum Einsatz. Die Frequenzgangkorrektur erfolgte mittels Vergleich zur Referenz bestehend aus ¼" Kapsel 4135, Impedanzwandler/Vorverstärker 2633 und Messverstärker 2610 (alle Bruel&Kjaer), der Frequenzbereich wurde korrigiert bis zu 26,9KHz. Der Absolutwert des Schalldrucks wurde zu 94dBSPL (entsprechend 1Pa) bei 1KHz mittels eines Sound-Level-Calibrators (SLC) Bruel&Kjaer Type 4230 kalibriert. Die Ungenauigkeit des Messaufbaus betrug +-0,5dB bei 1KHz zum Zeitpunkt der Kalibrierung (int. Genauigkeit des verwendeten DAAS32 ohne Mikrofon +- 0,15dB / 100Hz...15KHz).

Am neuen DAAS4USB kommt eine Sonderversion des Messmikrofons vom Type „MIC2“ von adm engineering zum Einsatz. Durch eine Modifikation hat dieses Mikrofon ein sehr geringes äquivalentes Eigenrauschen und ermöglicht so die Quantifizierung auch sehr leiser Schallereignisse. Zudem wurde das DAAS4USB mit einem zusätzlichen Subsonic-Filter ausgestattet, um tieffrequente Signale außerhalb des gewählten Messbereichs auszufiltern. Durch z.B. vorbeifahrende motorisierte Fahrzeuge erzeugte „Rumpelgeräusche“ können somit nicht mehr oder nur in recht kleinem Umfang das Resultat der Spektralanalysen zur Feststellung einer Tonhaltigkeit eines Schallereignisses beeinflussen. Auch für die Kombination DAAS4USB/MIC2 erfolgte eine Kalibrierung mittels SLC 4230 mit den oben genannten Daten.

Für die Schalldruckmessungen an den Lüftern wurde eine speziell dimensionierte Messbox entworfen, die eine reflexionsarme Umgebung zur Erzeugung eines Freifelds im relevanten Messbereich für die Prüflinge darstellt. Bewerkstelligt wurde dies durch spezielle Absorbermaterialien, die in der Box angebracht wurden.