Analyseobjekt und -vorlage Schallpegel (Option Akustik)

07.02.2018
 Analyseobjekt und -vorlage Schallpegel (Option Akustik)

Analyseobjekt und -vorlage Schallpegel (Option Akustik)

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Analyseobjekt und -vorlage Schallpegel (Option Akustik)

Mit diesem Analyseobjekt können Sie normgerecht aus aufgenommenen Mikrophonsignalen Schallpegel bestimmen.

Kalibrierung

Um aus den aufgenommen Mikrophonausgangsspannungen auf den Schalldruckpegel schließen zu können, muss die Mikrophonempfindlichkeit und die Verstärkung der gesamten Signalkette berücksichtigt werden. Dies geschieht zum Beispiel dadurch, dass mit einem Kalibrator am Mikrophon ein definierter Schalldruckpegel erzeugt wird. Mit diesem Analyseobjekt werden folgende Arbeitsweisen unterstützt:

Vor der eigentlichen Messung wird für mindestens vier Sekunden der Kalibrator auf das Mikrophon gesteckt und das Kalibriersignal gemessen. Dann wird, ohne die Messung zu unterbrechen, der Kalibrator abgenommen und das Mikrophon dem zu messenden Schallereignis ausgesetzt. Wenn Sie so arbeiten möchten, wählen Sie die Option Kalibrierung aus dem Schallsignal ermitteln und geben den Pegel des Kalibrators an.

Sie möchten mehrere Messungen hintereinander durchführen und machen vorher eine Kalibriermessung mit aufgestecktem Kalibrator für mindestens 4 Sekunden. Wählen Sie für diese Arbeitsweise Kalibrierung aus Datensatz beziehen und geben Sie dann diese Kalibriermessung als Kalbrierdatensatz und den Pegel des Kalibrators an. Wenn Sie nicht jedes Mal den Kalibrierwert berechnen lassen wollen, drücken Sie den Button Kalibrieren. Der Kalibrierwert wird dann aus dem angegebenen Datensatz und dem angegebenen Kalibrierpegel ermittelt, im Feld Kalibrierwert eingetragen und der Kalibriermodus springt auf fest (in dB) um.

Sie kennen den für Ihr Mikrophon nötigen Kalibrierwert in dB schon. Wählen Sie Kalibrierung fest (in dB)  und geben den Kalibrierwert direkt in dB an. Ein Kalibrierwert von 0 dB entspricht einer Mikrophonempfindlichkeit von 50 mV/Pa.

Sie kennen die Mikrophonempfindlichkeit in mV/Pa aus dem Kalibrierzeugnis. Wählen Sie Kalibrierung fest (in mV/Pa) und geben Sie die Mikrophonempfindlichkeit direkt in mV/Pa an.

Für weitere Details, siehe Kalibration in der Akustik.

Zeitbewertung

Sie können zwischen den Zeitbewertungen FAST, SLOW, PEAK, IMPULSE und LEQ wählen (siehe IEC 651, IEC 804). Welche Zeitbewertung Sie benötigen, hängt davon ab, was für Geräusche Sie aufgenommen haben, und welche Normen Sie erfüllen müssen. Für Messungen an zeitlich veränderlichen Geräuschen wird oft die Zeitbewertung SLOW oder  LEQ mit einer so langen Mittelungsdauer gewählt, dass das Ergebnis nur noch wenig schwankt. Für die Auswertung von Pegelverläufen über der Zeit sind eher FAST oder Leq mit einer sehr kurzen Mittelungsdauer geeignet. Für die Beurteilung der Schädlichkeit von Geräuschen für das menschliche Ohr, wie bei Arbeitsplatzbewertungen, wird oft die Zeitbewertung PEAK verwendet.

Die Zeitbewertung FAST bildet ein R/C Glied mit einer Anstiegs- und Abfallzeitkonstante von 125 ms nach.

Die Zeitbewertung SLOW bildet ein R/C Glied mit einer Anstiegs- und Abfallzeitkonstante von 1000 ms nach.

Die Zeitbewertung IMPULSE bildet ein R/C Glied mit einer Anstiegszeitkonstante von 25 ms und einer Abfallzeitkonstante von 1500 ms nach.

Die Zeitbewertung LEQ (äquivalenter Dauerschallpegel) mittelt die Pegel in einem Mittelungsfenster ohne Anstiegs- oder Abfallzeitkonstanten. Die Dauer dieses Mittelungsfensters können Sie ab 20 ms frei wählen. Eine Mittelungsdauer von 0 wird als Mittelung über die gesamte Signaldauer interpretiert.

Die Zeitbewertung PEAK mittelt nicht, hat keine Anstiegs- oder Abfallzeitkonstanten sondern betrachtet nur den Extremwert des Signals.

Frequenzbewertung

Sie können zwischen den Frequenzbewertungen keine (unbewertet), A, B und C wählen (siehe IEC 651). Welche Frequenzbewertung Sie benötigen, hängt davon ab, welche Normen Sie erfüllen müssen. Frequenzbewertungen sollen den Frequenzgang des menschlichen Ohres nachbilden. Insbesondere bei kleinen Lautstärken ist das Ohr für sehr niedrige und sehr hohe Frequenzen unempfindlicher, als für einen Mittelbereich um 1 kHz. Wenn das Messergebnis mit der Lärmbelästigung von Menschen in Zusammenhang steht, wird meistens eine A-Bewertung verwendet, weil diese für niedrige Pegel den Frequenzgang des Ohres gut ausgleicht. Wenn das Messergebnis mit der Schädigung des Gehörs in Zusammenhang steht, wird meist die C-Bewertung verwendet, da diese bei höheren Pegeln den Frequenzgang des Ohres gut ausgleicht. Bei technischer Beurteilung von Geräuschen wird meist unbewertet gemessen.

Da einige Messgeräte schon frequenzbewertete Signale erzeugen, müssen Sie auf der Registerkarte Daten auch die Frequenzbewertung des Eingangssignals angeben. Die Frequenzbewertung ist nur für Signale ab 4 kHz Abtastrate möglich. Ab einer Abtastrate des Eingangssignals von 40 kHz wird Genauigkeitsklasse 1 eingehalten, ab einer Abtastrate von 80 kHz die Genauigkeitsklasse 0. Es sind nicht alle Kombinationen aus Frequenzbewertung des Eingangssignals und Frequenzbewertung des Ausgangspegels möglich:

Frequenzbewertung des Eingangssignales

Ausgangspegel unbewertet

Ausgangspegel A-bewertet

Ausgangspegel B-bewertet

Ausgangspegel C-bewertet

unbewertet

möglich

möglich

möglich

möglich

A-bewertet

nicht möglich

möglich

nicht möglich

nicht möglich

B-bewertet

nicht möglich

nicht möglich

möglich

nicht möglich

C-bewertet

nicht möglich

möglich

möglich

möglich

Das Analyseobjekt kann zwei unterschiedliche Datenstrukturen verarbeiten. Sie können ein Zeitsignal angeben, dessen Y-Komponente die Mikrophonausgangsspannungen (Schalldruckwerte) und dessen X-Komponente die Abtastzeitpunkte enthält.

Als zweite Alternative können Sie eine Zeitsignalreihe angeben. Deren Y-Komponente enthält mehrere Mikrophonausgangsspannungen (Schalldruckwerte). Deren X-Komponente enthält die Abtastzeitpunkte.

Ergebnis

Das Ergebnis der Schallpegelberechnung kann in verschiedenen Formen ausgegeben werden:

Mit Pegelsignal erhalten Sie ein Signal mit einem Pegelsignal mit einer zeitlichen Auflösung von 20 ms, bzw. eine Signalreihe mit Pegel/Zeitverläufen, wenn das Eingangssignal eine Signalreihe ist.

Mit Pegel erhalten Sie den letzten Wert des Pegelsignal, bzw. die letzten Werte, wenn das Eingangssignal eine Signalreihe ist.

Eingehaltene Normen

Norm

Kurzbeschreibung

IEC 651, EN 60651

Schallpegelmesser.

IEC 804, EN 60804

Integrierende mittelwertbildende Schallpegelmesser.

Bei beiden Normen wird die höchste Genauigkeitsklasse (Klasse 0) eingehalten.

Wenn eine Frequenzbewertung berechnet werden soll, muss zum Erreichen der Genauigkeitsklasse 0 das Eingangssignal eine Abtastrate von mindestens 80 kHz haben.

Von 40 kHz bis 80 kHz Abtastrate wird bei Frequenzbewertungen Genauigkeitsklasse 1 eingehalten.

Unterhalb von 40 kHz Abtastrate sind Frequenzbewertungen nicht mehr sinnvoll zu berechnen, da die Norm Toleranzen für Frequenzen bis 20 kHz auflistet, die dann oberhalb der halben Abtastrate (Nyquist-Theorem) lägen.

Verwendete FPScript-Funktionen

SoundLevel

FrequencyWeightingA

FrequencyWeightingB

FrequencyWeightingC

AcousticCalibration

Siehe auch

Option Akustik

Analyseobjekte

Analyseobjekt Schallleistung

Kalibration in der Akustik

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