Arbeitsgruppe
1.73
Raumakustik
Schallfelder
Die physikalische
Beschreibung von Schallfeldern kann auf die Darstellung des skalaren
Schalldrucks p in Abhängigkeit vom Ort (x,y,z-Koordinate) beschränkt werden.
Die zugehörige Schnelle v, eine gerichtete vektorielle Größe,
kann aus der Schalldruckverteilung p(x,y,z) berechnet werden. Für die
messtechnische Erfassung genügt es daher, in einem genau definierten Punktraster den
Schalldruck nach Betrag und Phase zu messen. Breitbandige Messungen mit gleitenden
Sinustönen liefern die Frequenzabhängigkeit und lassen unmittelbar die Raumresonanzen
als Maxima in den Übertragungsfunktionen erkennen. Bei tiefen Frequenzen liegen die
Raumresonanzen (Moden) weit auseinander und können leicht getrennt betrachtet werden. Die
Bestimmung der Eigenfrequenzen, ihrer Dämpfung und ihrer räumlichen Verteilung
entspricht dem Verfahren, das für Resonanzuntersuchungen an mechanischen Strukturen
entwickelt worden ist, der so genannten Modalanalyse.
Insbesondere dann, wenn die einzelnen Moden immer dichter beieinander liegen, sind
spezielle Auswerteverfahren der Modalanalyse nötig, um die Schwingungsformen zu
identifizieren.
Die Kenntnis der genauen
Struktur der Schallfelder in Abhängigkeit von der Frequenz ist häufig erforderlich, wenn
es darum geht, messtechnische Probleme zu analysieren und genormte Messverfahren so zu
optimieren, dass die Messunsicherheit möglichst gering bleibt.
Die modale Betrachtungsweise
ist besonders im tiefen Frequenzbereich und bei kleinen Räumen notwendig, da hier die
Voraussetzungen für die Anwendung von Raumsimulationsprogrammen nicht mehr gegeben sind.
Weiterhin wird auch in der bauakustischen Messtechnik davon ausgegangen, dass das
Schallfeld vor den Messobjekten (Wände, Fenster, Absorber etc.) in idealer Weise diffus
ist, d.h. dass der Schalleinfall aus allen Richtungen gleich wahrscheinlich ist. Das gilt
aber erst ab einer bestimmten Frequenzgrenze. Als Anhaltspunkt für diese Grenze zwischen
tiefen und hohen Frequenzen kann die Schröderfrequenz fs betrachtet
werden: Für einen Raum mit dem Volumen V (in m³) und der Nachhallzeit T
(in s) gilt:
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