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Alternative Trittschallquellen bilden menschlichen Geher gut ab

08.12.2015

Zahlreiche Untersuchungen aus der Vergangenheit zeigen, dass das Trittschall-Normhammerwerk die Quelleigenschaften eines menschlichen Gehers ungenügend nachbildet. Die entsprechende Messnorm schlägt daher alternative Quellen vor, deren Eigenschaften in der PTB untersucht wurden. Es konnte gezeigt werden, dass die alternativen vibroakustischen Quellen den menschlichen Geher gut annähern.

Das in DIN EN ISO 10140-5 beschriebene Trittschall-Normhammerwerk hat sich seit Jahrzehnten für die Bestimmung des Norm-Trittschallpegels und des Trittschallverbesserungsmaßes von Decken und Deckenauflagen bewährt. Es hat aber den Nachteil, dass es die vibroakustischen Eigenschaften eines menschlichen Gehers, insbesondere die Quellmobilität, ungenügend nachbildet.  In DIN EN ISO 10140-5 sind deshalb in einem Anhang zwei alternative Trittschallquellen beschrieben, die den menschlichen Geher besser abbilden sollen. Hierbei handelt es sich zum einen um eine Modifikation des Normhammerwerkes mittels einer elastischen Unterlage, und zum anderen um einen Gummiball („schwere/weiche Trittschallquelle“) mit definierten Spezifikationen, welcher aus 1 m Höhe fallen gelassen wird. Der Gummiball liefert somit im Gegensatz zum Hammerwerk kein stationäres, sondern ein transientes Signal.

In der PTB wurden bereits in der Vergangenheit Untersuchungen zu den Quelleigenschaften des menschlichen Gehers und des modifizierten Hammerwerkes durchgeführt. Bereits damals konnte gezeigt werden, dass das modifizierte Hammerwerk die Mobilität eines menschlichen Gehers besser abbildet als das unmodifizierte Hammerwerk. Es deutete sich aber auch an, dass bei dem modifizierten Hammerwerk eine unerwünschte Energieeinleitung über die Hammerwerkfüße auftrat. Diese Fragestellung wurde jetzt betrachtet,  und weiterhin wurden die Untersuchungen auf den Gummiball ausgedehnt. Für die Untersuchungen wurde das mittlerweile etablierte Empfangsplattenverfahren angewendet, wobei die vibroakustische Quelle nacheinander auf einer Empfangsplatte hoher Mobilität und einer Empfangsplatte niedriger Mobilität betrieben wird. Dies kann analog zu einer Kurzschlussmessung und einer Leerlaufmessung in der Elektrotechnik gesehen werden. Die Empfangsplatten müssen bestimmte Eigenschaften aufweisen, die im Vorfeld der Messungen messtechnisch überprüft wurden. Untersucht wurden ein elektrodynamisches (Typ A) und ein mechanisches (Typ B) Normhammerwerk, sowie zwei Gummibälle. Hierbei handelte es sich einmal um einen älteren Prototypen und um einen kommerziell vertriebenen Ball, der erheblich elastischer ist. Für die Quellmobilität zeigt sich im Ergebnis, wie in Bild 1 dargestellt, dass die betrachteten Quellen zwar eine nicht unerhebliche Streuung aufweisen, aber dennoch den menschlichen Geher deutlich besser abbilden als das unmodifizierte Normhammerwerk.  Die Werte für den menschlichen Geher stellen einen Mittelwert über verschiedene in der PTB gemessene Geher  dar, und die Werte für das unmodifizierte Hammerwerk sind rechnerisch abgeschätzt.

Bild 1:Quellmobilitäten von Normhammerwerk, Gummiball und menschlichem Geher im Vergleich.
                  Mobilitätspegel = 10*log(Y/Y0), mit Y0 =2,5e-3 m/N/s

 

Hinsichtlich der (unerwünschten) Energieeinleitung über die Füße des Hammerwerkes  gibt Bild 2 Aufschluss. Hier ist die ermittelte Kurzschlusskraft für beide Hammerwerkstypen, jeweils mit weichem und hartem Höhenausgleich, dargestellt. Während beim elektrodynamischen Hammerwerk praktisch kein Unterschied feststellbar ist, liefert das mechanische Hammerwerk bei hartem Höhenausgleich deutlich höhere Kraftpegel, da das mechanische Auffangen und Anheben der Hämmer das ganze Hammerwerk in Schwingungen versetzt. Für einen Einsatz als modifiziertes Hammerwerk ist bei diesem Typ also zwingend ein elastischer Höhenausgleich einzusetzen.

 

Bild 2: Kurzschlusskraft von elektrodynamischem (Typ A) und mechanischem (Typ B) Hammerwerk
            mit weichem und hartem Höhenausgleich, Kraftpegel = 20*log(F/F0), mit F0 = 20e-6 N

 

Ansprechpartner:

Heinrich Bietz, FB 1.7, E-Mail:Opens window for sending emailheinrich.bietz(at)ptb.de