Intensitätsmethode zur Schallleistungsmessung – Neubewertung der Feldindikatoren

Der Schallleistungspegel kennzeichnet den insgesamt von einer Quelle abgegebenen Schall. Wegen seiner grund-legenden Bedeutung findet er in zahlreichen gesetzlichen und anderen Regelungen zum Arbeits-, Umwelt- und Verbraucherschutz Anwendung. Die Messung des Schallleistungspegels erfolgt nach ca. 10 unterschiedlichen international harmonisierten Rahmennormen. Direkte Messgrößen sind hierbei entweder der Schnellepegel an der Quelloberfläche oder der Schalldruckpegel bzw. der Schallintensitätspegel im umgebenden Luftschallfeld.

Obwohl die Verwendung des Schallintensitätspegels theoretisch vorteilhaft sein sollte, findet das entsprechende Verfahren in der Praxis wenig Anwendung. Ein Grund dafür ist, dass die zugehörigen Messnormen eine Vielzahl von Indikatoren und zugehörigen Kriterien definieren, um die Qualität der erzielten Messergebnisse einzuschätzen. Dieser prinzipiell vernünftige Ansatz führt in der Praxis häufig zu der Situation, dass kein gültiges Messergebnis nach dem Intensitätsverfahren erzielt werden kann.

Um dies zu verbessern, wurde von der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) ein Forschungsprojekt an die PTB vergeben [1]. Innerhalb dieses Projekts wurden umfangreiche Berechnungen durchgeführt, bei denen die Schallfelder von Monopolen und Dipolen mit externen diffusen Feldern und ebenen Wellen überlagert wurden. Dabei zeigte sich, dass
einer der untersuchten drei Indikatoren tatsächlich die Qualität des Messergebnisses wiedergibt (Bild 1) während die anderen unnötig sind (Bild 2). Die theoretisch erzielten Ergebnisse wurden durch ein umfangreiches Messprogramm bestätigt, bei dem vier verschiedene Schallquellen in sehr unterschiedlichen Messumgebungen in der PTB vermessen wurden. Die Untersuchun-gen wurden mittlerweile veröffentlicht [2] und bilden nun die Grundlage für die Überarbeitung der entsprechenden Normen.

Bild 1. Abweichung des gemessenen Schallleistungspegels vom tatsächlichen Schallleistungspegel als Funktion des Kriteriums  F_pIn - δ_pI0 für einen Dipol dessen Schallfeld durch ein externes semi-diffuses Schallfeld überlagert wird. Die normativen Vorgaben von
F_pIn - δ_pI0 < -7 dB (grau) bzw. F_pIn - δ_pI0 < -10 dB (schwarz) begrenzen die Abweichung des Schallleistungspegels wirksam auf
unter ± 1,0 dB bzw. ± 0,5 dB.

Bild 2. Abweichung des gemessenen Schallleistungspegels vom tatsächlichen Schallleistungspegel als Funktion des Kriterium F_p|In| - F_pIn für einen Dipol dessen Schallfeld durch ein externes semi-diffuses Schallfeld überlagert wird. Die normative Anforderung von
F_p|In| - F_pIn < 3 dB führt zur unnötigen Disqualifikation korrekter Messergebnisse die bereits nach den Kriterien aus Bild 1
[F_pIn - δ_pI0 < -7 dB (grau) bzw. F_pIn - δ_pI0 < -10 dB (schwarz)] validiert wurden.

Literatur:

[1] S. Brezas, F. Heisterkamp, and V. Wittstock. Practice-oriented simplification of noise emission measurement methods, subproject 2: Practical adaptation of the sound intensity measurement method. Report, Federal Institute of Occupational Health and Safety (BAuA), doi: 10.21934/baua:report20210914 (online), 2021.

[2] Wittstock, V., Brezas, S., Heisterkamp, F.: Sound power determination by intensity—Are field indicators and criteria in ISO 9614 meaningful? J. Acoust. Soc. Am. 155 (1), January 2024, 588-599, doi: 10.1121/10.0024361 (online)

Ansprechpartner:

Volker Wittstock, FB 1.7, E-Mail: volker.wittstock(at)ptb.de