Schallleistung und Schalldruck sind zwei wichtige Konzepte in der Akustik. Es ist jedoch nicht immer einfach, den Unterschied zwischen den beiden zu verstehen. Lassen Sie uns diese Konzepte anhand einer einfachen Analogie erklären.
Das Verhältnis von Schallleistung und Schalldruck
Stellen Sie sich vor, Sie haben ein Elektroheizgerät in einem Raum. Das Gerät hat eine bestimmte Leistung, die es abgibt und dadurch die Temperatur im Raum erhöht. Die Leistung des Geräts bleibt unabhängig vom Raum konstant. Die Temperatur im Raum hängt jedoch von verschiedenen Faktoren ab, wie zum Beispiel Ihrem Abstand zum Gerät und den Eigenschaften des Raums.
Ähnlich verhält es sich mit Schallleistung und Schalldruck. Die Schallleistung einer Schallquelle ist unabhängig vom Raum, während der Schalldruckpegel von verschiedenen Faktoren abhängt, wie zum Beispiel Ihrer Entfernung zur Quelle und den Eigenschaften des Raums.
Es ist wichtig zu erwähnen, dass sowohl der Schalldruck als auch die Schallleistung in Dezibel gemessen werden. Der Referenzwert für den Schalldruckpegel beträgt 20 µPa, während der Referenzwert für den Schallleistungspegel 1 pW ist. Diese Referenzwerte wurden so gewählt, dass der Schalldruckpegel und der Schallleistungspegel in einem perfekten Freifeld, in einer Entfernung mit einer Schallausbreitungsfläche von 1 m² gleich sind.
Warum ist die Bestimmung des Schallleistungspegels wichtig?
Die Bestimmung des Schallleistungspegels eines Geräts ist von großer Bedeutung. Es ermöglicht uns, die Schallleistung verschiedener Geräte objektiv zu vergleichen, ohne die Umgebung oder die Entfernung zu kennen, in der die Messungen durchgeführt wurden. Der Schallleistungspegel ist ideal für die Produktkennzeichnung, die Festlegung von Geräuschemissionsgrenzwerten und die Überprüfung der Einhaltung von Grenzwerten.
Außerdem ermöglicht uns der Schallleistungspegel die Berechnung der Auswirkungen des Schalldrucks eines Geräts an bestimmten Orten in einer bekannten akustischen Umgebung. Ein Akustikexperte kann beispielsweise den Schalldruckpegel einer Maschine berechnen, die in einer nahe gelegenen Wohnung installiert ist, basierend auf dem Schallleistungspegel des Maschinenteils. So kann überprüft werden, ob die Lärmemissionen den geltenden Vorschriften entsprechen oder ob weitere Maßnahmen zur Lärmreduzierung ergriffen werden müssen.
Wie wird die Schallleistung gemessen?
Die Schallleistung kann entweder durch Schalldruck- oder Schallintensitätsmessungen bestimmt werden.
Es gibt zwei Methoden zur Bestimmung der Schallleistung durch Schalldruckmessungen: die direkte Methode und die Vergleichsmethode. Die direkte Methode wird in der Regel in Freifeldumgebungen verwendet, kann aber auch in Nachhallfeldern eingesetzt werden. Die Vergleichsmethode hingegen wird ausschließlich in Nachhallfeldern angewendet.
Die direkte Methode beinhaltet das Durchführen von Schalldruckmessungen an verschiedenen Positionen auf einer imaginären Oberfläche, die das zu testende Gerät umgibt. Diese Messungen werden räumlich gemittelt und von störenden Hintergrundgeräuschen bereinigt. Anschließend kann der Schallleistungspegel durch die Anpassung des Verhältnisses der Oberfläche zur Referenzoberfläche von 1 m² berechnet werden.
Die Vergleichsmethode beinhaltet die Verwendung einer Referenzschallquelle mit einem bekannten Schallleistungspegel. Schalldruckmessungen werden sowohl mit der Referenzschallquelle als auch mit dem zu testenden Gerät im Testraum durchgeführt. Der Schallleistungspegel des zu testenden Geräts kann dann durch den Vergleich der gemessenen Schalldruckpegel berechnet werden.
Die Bestimmung der Schallleistung aus Schallintensitätsmessungen erfolgt ähnlich wie bei der direkten Methode mit Schalldruckmessungen. Die Schallintensität ist jedoch gegenüber Hintergrundgeräuschen und Nachhall toleranter als der Schalldruck. Daher eignet sich die Schallintensitätsmessung besonders gut für In-situ-Messungen.
Welche Normen sollten verwendet werden?
Es gibt viele Normen zur Bestimmung der Schallleistung, die für verschiedene Arten von Geräuschquellen in verschiedenen akustischen Umgebungen gelten und unterschiedliche Genauigkeiten bieten. Eine detaillierte Diskussion aller verwendeten Standards würde den Rahmen dieses Artikels sprengen. Dennoch können wir einen Überblick geben.
Es gibt “Grundnormen” und “Normen für Schallprüfungen”. Grundnormen legen allgemeine Methoden zur Bestimmung der Schallleistung für verschiedene Produkte und akustische Umgebungen fest. Normen für Schallprüfungen sind spezifisch für bestimmte Arten von Geräuschquellen und geben detaillierte Anforderungen an Montage- und Betriebsbedingungen sowie die Verwendung von Grundnormen vor. Wenn es für ein Gerät eine Norm für Schallprüfungen gibt, sollte diese verwendet werden.
Wenn keine Norm für Schallprüfungen vorhanden ist, kann eine Grundnorm verwendet werden. Die ISO 3740:2019 (de) Akustik – Bestimmung der Schallleistungspegel von Geräuschquellen – Leitlinien zur Anwendung der Grundnormen bietet einen Überblick über Grundnormen zur Bestimmung der Schallleistung. Diese Norm kann verwendet werden, um unter Berücksichtigung der Testumgebung, der Eigenschaften des zu testenden Geräts und der gewünschten Genauigkeit eine geeignete Norm auszuwählen.
Geräte für Schallleistungsmessungen
Die Wahl der geeigneten Geräte zur Bestimmung der Schallleistung hängt von der gewählten Methode, der Testumgebung, dem Testvolumen und den Eigenschaften der Schallquelle ab. Brüel & Kjær bietet eine breite Palette von Geräten und Software zur Bestimmung der Schallleistung. Im Folgenden haben wir einige der Optionen mit dem größten Anwendungsbereich aufgelistet.
- Option 1
- Option 2
- Option 3
Diese Geräte bieten eine zuverlässige und präzise Messung der Schallleistung und unterstützen Sie bei Ihren akustischen Projekten.
Insgesamt ist das Verständnis von Schallleistung und Schalldruck für die Bewertung von Geräuschquellen und die Einhaltung von Grenzwerten unerlässlich. Durch die richtige Messung und Berücksichtigung der entsprechenden Normen können wir sicherstellen, dass unsere Umgebung angenehm und sicher bleibt.
