Einleitung
Bei Messungen mit einem digitalen Lärmmessgerät oder Schallpegelmesser können selbst an derselben Schallquelle unterschiedliche Ergebnisse auftreten. Ursache dafür sind nicht zwangsläufig Fehler des Messgeräts. Häufig liegen Unterschiede in der Messposition, den Umgebungsbedingungen oder den gewählten Geräteeinstellungen.
Die Schallausbreitung wird unter anderem durch Abstand, Richtung, Hindernisse, reflektierende Flächen, Hintergrundgeräusche und Luftströmungen beeinflusst. Auch Frequenzbewertung, Zeitbewertung, Messbereich, Geräteeigenschaften und Kalibrierzustand wirken sich auf das Messergebnis aus.
Für zuverlässige und reproduzierbare Ergebnisse sind daher sowohl ein geeignetes Messgerät als auch ein definiertes Messverfahren und möglichst konstante Messbedingungen erforderlich.
Die wichtigsten Punkte
● Messposition und Abstand zur Schallquelle beeinflussen den gemessenen Schalldruckpegel unmittelbar.
● Wände, Böden, Decken und große Gegenstände können Schall reflektieren und das Ergebnis verändern.
● Ein hoher Hintergrundgeräuschpegel kann die Messung der eigentlichen Schallquelle verfälschen.
● Wind und Luftströmungen am Mikrofon können zusätzliche tieffrequente Störgeräusche verursachen.
● A-/C-Frequenzbewertung sowie FAST-/SLOW-Zeitbewertung müssen entsprechend der Messaufgabe gewählt werden.
● Genauigkeitsklasse, Mikrofonzustand und Kalibrierung beeinflussen die Zuverlässigkeit der Messwerte.
● Einheitliche Messbedingungen und Verfahren verbessern Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit.
Messposition und Abstand zur Schallquelle
Mit zunehmendem Abstand von einer Schallquelle nimmt der Schalldruckpegel in der Regel ab. Bereits eine Veränderung des Abstands zwischen Mikrofon und Schallquelle kann daher zu einem anderen Messwert führen.
Bei einer annähernd punktförmigen Schallquelle unter Freifeldbedingungen verringert sich der Schalldruckpegel bei einer Verdopplung des Abstands theoretisch um etwa 6 dB, sofern die übrigen Bedingungen unverändert bleiben. In Innenräumen, Produktionshallen oder Umgebungen mit reflektierenden Flächen kann dieses Verhalten jedoch deutlich abweichen.
Messpunkte sollten deshalb entsprechend dem anzuwendenden Messverfahren, der relevanten Norm oder dem konkreten Messziel festgelegt werden. Für Vergleichsmessungen sind Position und Abstand möglichst konstant zu halten.
● Messabstand nicht ohne Grund verändern.
● Bei Vergleichsmessungen denselben oder den vorgeschriebenen Messpunkt verwenden.
● Unnötige Bewegungen des Messgeräts während der Messung vermeiden.
● Bei Bedarf Mikrofonhöhe, Ausrichtung und Abstand zur Schallquelle dokumentieren.
Schallreflexionen an Wänden, Böden und Gegenständen
Schall wird an Wänden, Böden, Decken, Maschinengehäusen und anderen großen Flächen reflektiert. Das Mikrofon kann daher sowohl Direktschall als auch reflektierten Schall erfassen. Dadurch kann der gemessene Pegel höher sein als unter Freifeldbedingungen.
Dieser Effekt ist insbesondere bei Messungen in Innenräumen relevant. Raumgröße, Oberflächenmaterialien, Maschinenaufstellung und Position des Messpunkts beeinflussen das lokale Schallfeld.
Auch die messende Person kann das Schallfeld beeinflussen. Befindet sich der Körper zu nahe am Mikrofon, können Reflexionen am Körper den Messwert verändern.
Das Mikrofon sollte daher nicht unnötig nahe an Wänden, Tischen oder anderen stark reflektierenden Flächen positioniert werden, sofern das Messverfahren dies nicht ausdrücklich vorsieht. Bei Vergleichsmessungen sollte auch die räumliche Anordnung möglichst unverändert bleiben.
Hintergrundgeräusche
In realen Messumgebungen erfasst ein Schallpegelmesser normalerweise nicht ausschließlich die zu untersuchende Schallquelle. Lüftungs- und Klimaanlagen, Ventilatoren, Fahrzeuge, Personen oder benachbarte Maschinen können ebenfalls zum gemessenen Schalldruckpegel beitragen.
Ist der Pegelunterschied zwischen Nutzsignal und Hintergrundgeräusch gering, repräsentiert der angezeigte Wert die untersuchte Schallquelle möglicherweise nicht ausreichend genau.
Wird beispielsweise eine Maschine gemessen, während benachbarte Anlagen in Betrieb sind, erfasst das Messgerät den kombinierten Schalldruckpegel aller wirksamen Quellen.
Nicht relevante Hintergrundgeräusche sollten deshalb möglichst reduziert werden. Je nach anzuwendendem Messverfahren oder Standard kann zusätzlich eine Korrektur des Hintergrundgeräusches erforderlich sein.
Wind und Luftströmungen
Mikrofone reagieren empfindlich auf Druckschwankungen der Luft. Wind, der bei Außenmessungen über die Mikrofonkapsel strömt, kann zusätzliche Druckschwankungen erzeugen, die vom Messgerät als Schall interpretiert werden. Die Folge können erhöhte oder stark schwankende Messwerte sein.
Ähnliche Effekte treten in der Nähe von Luftauslässen, Ventilatoren, Lüftungskanälen oder anderen Bereichen mit starker Luftströmung auf.
Bei Wind oder relevanter Luftströmung kann entsprechend der Messanforderung ein geeigneter Windschutz verwendet werden. Da auch ein Windschutz eigene akustische Eigenschaften besitzt, sollten bei präzisen Messungen nur zum Messgerät und zur Messaufgabe passende Zubehörteile eingesetzt werden.
Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Umgebungsbedingungen
Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit und Luftdruck beeinflussen die Schallausbreitung in der Luft. Gleichzeitig verfügen Schallpegelmesser und Mikrofone über spezifizierte zulässige Umgebungsbedingungen.
Unter normalen Einsatzbedingungen ist der Einfluss häufig weniger deutlich als der von Messposition, Hintergrundgeräusch oder Wind. Bei sehr hohen oder niedrigen Temperaturen, hoher Luftfeuchtigkeit oder anderen extremen Bedingungen kann die Funktion des Messsystems jedoch beeinträchtigt werden.
Das Messgerät sollte deshalb innerhalb der spezifizierten Temperatur- und Feuchtigkeitsbereiche betrieben werden. Mikrofone sind außerdem vor Kondensation, Regen, Staub und anderen Verunreinigungen zu schützen.
Frequenzbewertung
Unterschiedliche Frequenzbewertungen gewichten einzelne Frequenzanteile eines Geräusches unterschiedlich. Deshalb können bei derselben Schallquelle je nach Einstellung unterschiedliche Messwerte entstehen.
Zu den gebräuchlichen Einstellungen gehören die A-Bewertung und C-Bewertung. Die A-Bewertung wird häufig bei Umwelt-, Arbeitsplatz- und allgemeinen Geräuschmessungen eingesetzt. Die C-Bewertung dämpft tiefe Frequenzen weniger stark und eignet sich für Messaufgaben, bei denen ein breiterer Frequenzbereich oder ausgeprägte tieffrequente Anteile berücksichtigt werden sollen.
Vor dem Vergleich von Messergebnissen muss deshalb geprüft werden, ob dieselbe Frequenzbewertung verwendet wurde. Werte in dB(A) und dB(C) sind nicht unmittelbar austauschbar.
FAST- und SLOW-Zeitbewertung
Schallpegel verändern sich häufig kontinuierlich. Ein Schallpegelmesser verarbeitet das akustische Signal deshalb mit einer definierten zeitlichen Bewertung.
FAST reagiert schneller und bildet rasche Pegeländerungen deutlicher ab. SLOW reagiert träger und ermöglicht bei schwankenden Geräuschen eine ruhigere Anzeige.
Bei weitgehend konstanten Geräuschen können die angezeigten Werte ähnlich sein. Bei stark schwankenden oder intermittierenden Geräuschen können sich die momentanen Anzeigen dagegen deutlich unterscheiden.
Für Vergleichsmessungen muss daher dieselbe Zeitbewertung verwendet werden. Die Auswahl sollte sich nach Messaufgabe und anzuwendendem Messverfahren richten.
Genauigkeitsklasse des Messgeräts
Lärmmessgeräte und Schallpegelmesser sind mit unterschiedlichen Leistungsmerkmalen und zulässigen Messabweichungen erhältlich. Ein einfaches digitales Lärmmessgerät kann sich von einem normgerechten professionellen Schallpegelmesser unter anderem hinsichtlich Mikrofoneigenschaften, Frequenzgang, Dynamikbereich, Linearität und zulässiger Toleranzen unterscheiden.
Die Anzeigeauflösung darf daher nicht mit der Messgenauigkeit gleichgesetzt werden. Eine Anzeige in Schritten von 0,1 dB bedeutet beispielsweise nicht, dass das Gerät eine Genauigkeit von ±0,1 dB besitzt.
Für normgerechte Messungen, Arbeitsschutz, Umweltbeurteilungen oder professionelle akustische Untersuchungen sollte ein Messgerät mit einer für die jeweilige Anwendung geeigneten Genauigkeitsklasse eingesetzt werden.
Kalibrierzustand
Die Eigenschaften von Mikrofonen und elektronischen Messsystemen können sich im Laufe der Zeit verändern. Stürze, mechanische Belastungen, hohe Luftfeuchtigkeit, Verschmutzungen oder lange Lagerzeiten können die Funktion ebenfalls beeinflussen.
Bei Messungen mit erhöhten Anforderungen an die Zuverlässigkeit kann vor und nach der Messung ein geeigneter akustischer Kalibrator verwendet werden, um die korrekte Funktion des gesamten Messsystems zu überprüfen.
Eine Kalibrierkontrolle vor Ort mit einem Schallkalibrator ist jedoch nicht mit einer regelmäßigen Labor- oder rückführbaren Kalibrierung gleichzusetzen. Bei normativen, gesetzlichen oder qualitätsrelevanten Messungen sind die jeweils vorgeschriebenen Kalibrierintervalle und Verfahren einzuhalten.
Mikrofonausrichtung und Handhabung
Das Mikrofon ist das zentrale Sensorelement des Schallpegelmessers. Seine Ausrichtung und Montage können das Ergebnis beeinflussen, insbesondere bei hohen Frequenzen oder stark gerichteten Schallquellen.
Je nach Mikrofon und Messgerät können unterschiedliche Anforderungen an die Schalleinfallsrichtung bestehen. Deshalb sind die Herstellerangaben oder die Vorgaben des jeweiligen Messverfahrens zu beachten.
Das Mikrofon darf während der Messung nicht mit der Hand verdeckt werden. Berührungen des Mikrofons oder Windschutzes sollten ebenfalls vermieden werden. Für stationäre oder länger dauernde Messungen kann ein Stativ oder eine geeignete Halterung den Einfluss des Bedieners reduzieren.
Messbereich und Geräteeinstellungen
Einige digitale Lärmmessgeräte verfügen über manuell wählbare Messbereiche. Überschreitet der tatsächliche Schalldruckpegel den eingestellten Bereich, kann eine Übersteuerungsanzeige erscheinen. Ein ungeeigneter Messbereich kann die Messung ebenfalls beeinträchtigen.
Bei Geräten mit manueller Bereichswahl sollte ein zum erwarteten Pegel passender Bereich eingestellt und auf Hinweise wie Over, OL oder Under geachtet werden.
Geräte mit automatischer Bereichswahl vereinfachen die Bedienung. Dennoch muss der tatsächliche Messwert innerhalb des spezifizierten Messbereichs des Geräts liegen.
Schwankungen der Schallquelle
Abweichende Messergebnisse sind nicht zwangsläufig Messfehler. Häufig verändert sich die Schallquelle selbst.
Ein Motor kann beispielsweise unter Last einen anderen Geräuschpegel erzeugen als im Leerlauf. Bei Ventilatoren verändert sich das Geräusch mit der Drehzahl, während Kompressoren während Anlauf, Normalbetrieb, Last- und Entlastungsphasen unterschiedliche Pegel erzeugen können.
Für Vergleichsmessungen an Maschinen sollten die Betriebsbedingungen deshalb möglichst identisch sein.
● Gleiche Drehzahl beziehungsweise Belastung einhalten.
● Gleichen Betriebsmodus verwenden.
● Im gleichen Betriebszustand messen.
● Bei schwankenden Geräuschen repräsentative Daten über einen geeigneten Zeitraum erfassen, anstatt nur einzelne Momentanwerte zu vergleichen.
Wie lässt sich die Genauigkeit von Geräuschmessungen verbessern?
Eine hohe Messqualität wird nicht allein durch eine möglichst hohe Anzeigeauflösung erreicht. Zustand des Messgeräts, Messverfahren und Umgebungsbedingungen müssen gemeinsam berücksichtigt werden.
● Ein für die Messaufgabe geeignetes Lärmmessgerät oder einen geeigneten Schallpegelmesser auswählen.
● Vor der Messung Gerät, Batterie, Mikrofon und Zubehör überprüfen.
● Bei Bedarf vor und nach der Messung eine Kalibrierkontrolle mit einem geeigneten Schallkalibrator durchführen.
● Geeignete A-/C-Frequenzbewertung und FAST-/SLOW-Zeitbewertung einstellen.
● Messabstand, Mikrofonhöhe und Ausrichtung konstant halten.
● Hintergrundgeräusche und nicht relevante Schallquellen möglichst reduzieren.
● Bei Außenmessungen oder relevanter Luftströmung einen geeigneten Windschutz verwenden.
● Unnötige akustische Einflüsse durch Bediener, Wände oder große Gegenstände vermeiden.
● Betriebszustand des Prüflings konstant halten.
● Messposition, Zeitpunkt, Geräteeinstellungen und Umgebungsbedingungen dokumentieren.
FAQ
Warum erhalte ich am gleichen Messort unterschiedliche Dezibelwerte?
Reale Geräusche sind selten vollständig konstant. Personen, Maschinen, Verkehr, Wind und andere Hintergrundgeräusche können den Schalldruckpegel verändern. Bei schwankenden Geräuschen sollten geeignete Zeitbewertungen oder statistische Messgrößen verwendet werden, anstatt sich ausschließlich auf einzelne Momentanwerte zu verlassen.
Warum sinkt der gemessene Geräuschpegel normalerweise mit zunehmendem Abstand?
Mit zunehmender Entfernung verteilt sich die Schallenergie auf einen größeren Bereich, sodass der Schalldruckpegel in der Regel abnimmt. Reflexionen, mehrere Schallquellen und komplexe Raumakustik können dieses Verhalten jedoch verändern.
Beeinflussen A- und C-Bewertung das Messergebnis?
Ja. Beide Bewertungen behandeln Frequenzanteile unterschiedlich. Dieselbe Schallquelle kann deshalb unterschiedliche Messwerte ergeben. Bei Vergleichsmessungen muss die Frequenzbewertung identisch sein.
Ist FAST oder SLOW genauer?
Keine der beiden Einstellungen ist grundsätzlich genauer. FAST und SLOW sind unterschiedliche Zeitbewertungen für unterschiedliche Geräuschcharakteristiken und Messaufgaben.
Beeinflusst ein Windschutz die Geräuschmessung?
Ein Windschutz reduziert hauptsächlich Störungen durch Wind und Luftströmungen. Ein geeigneter akustischer Windschutz ist so ausgelegt, dass sein Einfluss begrenzt bleibt. Bei professionellen Messungen sollte er zum Messgerät und zur jeweiligen Messanforderung passen.
Bedeutet eine Anzeigeauflösung von 0,1 dB eine Genauigkeit von ±0,1 dB?
Nein. 0,1 dB beschreibt in der Regel die Anzeigeauflösung und nicht die Gesamtmessgenauigkeit. Diese hängt unter anderem von Geräteklasse, Frequenzgang, Linearität, Mikrofoneigenschaften und Kalibrierzustand ab.
Muss ein Schallpegelmesser regelmäßig kalibriert werden?
Für zuverlässige, rückführbare oder normrelevante Messungen sollte eine regelmäßige Kalibrierung entsprechend den Anforderungen an Gerät und Messverfahren erfolgen. Bei wichtigen Messungen kann zusätzlich vor und nach der Messung eine Kontrolle mit einem geeigneten akustischen Kalibrator durchgeführt werden.
Fazit
Die Genauigkeit einer Geräuschmessung hängt nicht nur vom verwendeten Schallpegelmesser ab. Messposition, Abstand zur Schallquelle, Reflexionen, Hintergrundgeräusche, Wind, Umgebungsbedingungen, Frequenz- und Zeitbewertung sowie Geräteeigenschaften und Kalibrierzustand spielen ebenfalls eine wichtige Rolle.
Bei allgemeinen Vor-Ort-Messungen lassen sich stabile Ergebnisse insbesondere durch konstante Messpositionen, einheitliche Geräteeinstellungen und die Reduzierung von Umgebungseinflüssen erreichen. Für Maschinenvergleiche, Arbeitsplatzmessungen, Umweltmessungen und andere professionelle Anwendungen sollten darüber hinaus definierte Messverfahren und die jeweils relevanten Standards berücksichtigt werden.
Erst wenn Messgerät, Umgebung, Einstellungen und Messverfahren kontrolliert werden, lassen sich Ergebnisse aus unterschiedlichen Messungen sinnvoll miteinander vergleichen.
