Einleitung
Schall ist in Produktionsbetrieben, auf Baustellen, an Arbeitsplätzen, im Verkehr und in vielen Bereichen des täglichen Lebens allgegenwärtig. Hohe oder lang anhaltende Schallpegel können Arbeitsbedingungen, Umweltqualität, die Beurteilung von Maschinenzuständen und das menschliche Gehör beeinflussen.
Ein digitales Schallpegelmessgerät ist ein professionelles Messgerät zur quantitativen Erfassung von Schallpegeln. Es wird auch als Schallpegelmesser, Lärmmessgerät oder Dezibelmessgerät bezeichnet. Ein Mikrofon erfasst die Schalldruckschwankungen, wandelt sie in elektrische Signale um und ermöglicht nach entsprechender Signalverarbeitung die Anzeige des Messwertes in Dezibel (dB).
Im Gegensatz zur subjektiven Einschätzung mit dem menschlichen Gehör liefert ein digitales Schallpegelmessgerät objektive, quantifizierbare und vergleichbare Messdaten.
Das Wichtigste im Überblick
● Digitale Schallpegelmessgeräte dienen hauptsächlich zur Messung des Schalldruckpegels, der üblicherweise in dB angegeben wird.
● Zu den wesentlichen Komponenten gehören Mikrofon, Signalverarbeitung, Frequenz- und Zeitbewertung, Prozessor und Anzeige.
● Häufig verwendete Frequenzbewertungen sind A und C. Die A-Bewertung wird insbesondere für allgemeine Umwelt- und Arbeitsplatzgeräuschmessungen eingesetzt.
● FAST und SLOW sind gebräuchliche Zeitbewertungen für unterschiedliche zeitliche Schwankungen des Schalls.
● Messbereich, Genauigkeit, Frequenzbereich, Frequenzbewertung und Zeitbewertung sind wichtige Auswahlkriterien.
● Typische Einsatzgebiete sind Industrie, Bauwesen, Umweltüberwachung, Verkehr, Arbeitsplätze, Bildungseinrichtungen und die Geräuschprüfung von Geräten.
Was ist ein digitales Schallpegelmessgerät?
Ein digitales Schallpegelmessgerät ist ein elektronisches Messinstrument, das mithilfe eines Mikrofons die durch Schall verursachten Luftdruckschwankungen erfasst und in messbare Werte umwandelt.
Das Messergebnis wird üblicherweise als Schalldruckpegel (Sound Pressure Level, SPL) in Dezibel (dB) angegeben.
Da der vom menschlichen Gehör wahrnehmbare Schalldruckbereich sehr groß ist, wird für Schallpegel eine logarithmische Skala verwendet. Der Schalldruckpegel wird üblicherweise folgendermaßen definiert:
Lp = 20 log₁₀ (p / p₀)
Dabei gilt:
● Lp = Schalldruckpegel in dB;
● p = Effektivwert des gemessenen Schalldrucks;
● p₀ = Bezugsschalldruck, in Luft üblicherweise 20 μPa.
Dezibel ist somit keine absolute physikalische Einheit für Schall, sondern beschreibt logarithmisch das Verhältnis zwischen dem gemessenen Schalldruck und einem definierten Bezugsschalldruck.
Wie funktioniert ein digitales Schallpegelmessgerät?
Der grundlegende Messablauf lässt sich vereinfacht folgendermaßen darstellen:
Schall → Mikrofon → elektrisches Signal → Signalverarbeitung → Bewertung → digitale Berechnung → Messergebnis
Trifft Schall auf das Mikrofon, werden die Luftdruckschwankungen in entsprechende elektrische Signale umgewandelt. Diese werden verstärkt, gefiltert und entsprechend der gewählten Frequenz- und Zeitbewertung verarbeitet. Anschließend berechnet das Gerät den Schalldruckpegel und zeigt ihn an.
Moderne digitale Schallpegelmessgeräte arbeiten üblicherweise mit digitaler Signalverarbeitung und LCD-Anzeige. Je nach Modell können Funktionen wie Maximal-/Minimalwert, Data Hold, Hintergrundbeleuchtung, Datenaufzeichnung oder drahtlose Datenübertragung verfügbar sein.
Aus welchen Komponenten besteht ein digitales Schallpegelmessgerät?
Ein typisches digitales Schallpegelmessgerät besteht aus mehreren wesentlichen Komponenten:
● Mikrofon: Erfasst die Schalldruckschwankungen und bildet das Sensorelement des Messsystems.
● Vorverstärker und Signalverarbeitung: Verstärken, filtern und konditionieren das vom Mikrofon erzeugte elektrische Signal.
● Frequenzbewertung: Bewertet unterschiedliche Frequenzbereiche entsprechend der gewählten Kennlinie.
● Zeitbewertung: Bestimmt, wie schnell das Messgerät auf Änderungen des Schallpegels reagiert.
● Prozessor: Übernimmt Berechnungen, Datenverarbeitung und Gerätesteuerung.
● Anzeige: Zeigt Schalldruckpegel, Bewertungseinstellungen und weitere Betriebsinformationen an.
Je nach Gerät können sich Genauigkeit, Frequenzgang, Funktionen und Normkonformität deutlich unterscheiden. Das grundlegende Messprinzip bleibt jedoch vergleichbar.
Was bedeutet dB?
dB ist die Abkürzung für Dezibel und eine der gebräuchlichsten Größen zur Angabe von Schallpegeln.
Da Dezibel auf einer logarithmischen Skala basiert, entsprechen Änderungen des dB-Wertes keiner einfachen linearen Veränderung. Ein Anstieg von 60 auf 70 dB bedeutet beispielsweise eine deutliche Änderung des akustischen Pegels und nicht lediglich eine lineare Erhöhung um etwa 16,7 %.
Bei Messungen werden häufig auch Angaben wie dBA oder dBC verwendet. Der Buchstabe kennzeichnet dabei die angewendete Frequenzbewertung.
● dBA: Messung mit A-Frequenzbewertung;
● dBC: Messung mit C-Frequenzbewertung.
Beim Vergleich von Messergebnissen sollten daher neben dem dB-Wert auch Frequenzbewertung, Zeitbewertung und Messbedingungen berücksichtigt werden.
Was bedeuten A- und C-Frequenzbewertung?
Das menschliche Gehör reagiert nicht auf alle Frequenzen gleich empfindlich. Schallpegelmessgeräte verwenden deshalb Frequenzbewertungsfilter, um Messungen für unterschiedliche Bewertungszwecke anzupassen.
Die A-Bewertung berücksichtigt näherungsweise die frequenzabhängige Empfindlichkeit des menschlichen Gehörs und dämpft insbesondere tiefe sowie teilweise hohe Frequenzen. Sie wird häufig bei Umwelt-, Arbeitsplatz- und allgemeinen Geräuschmessungen eingesetzt. Ergebnisse werden typischerweise in dBA angegeben.
Die C-Bewertung besitzt einen flacheren Frequenzgang und dämpft tiefe Frequenzen deutlich weniger. Sie kann eingesetzt werden, wenn starke tieffrequente Anteile, hohe Schallpegel oder bestimmte Spitzenmerkmale stärker berücksichtigt werden sollen. Ergebnisse werden typischerweise in dBC angegeben.
Die geeignete Frequenzbewertung richtet sich nach Messaufgabe, Messverfahren und den jeweils geltenden Anforderungen.
Was bedeuten FAST und SLOW?
Schallpegel sind in realen Umgebungen häufig zeitlichen Schwankungen unterworfen. Schallpegelmessgeräte verwenden deshalb unterschiedliche Zeitbewertungen.
FAST reagiert vergleichsweise schnell und eignet sich zur Beobachtung von Schall, dessen Pegel sich rasch verändert.
SLOW reagiert langsamer und glättet schnelle Pegelschwankungen stärker. Dadurch lässt sich die Anzeige bei schwankenden Geräuschen leichter ablesen.
Bei normgerechten oder dokumentierten Messungen sollte die Zeitbewertung entsprechend dem vorgesehenen Messverfahren gewählt werden.
Welche technischen Kenndaten sind wichtig?
Bei der Auswahl eines digitalen Schallpegelmessgeräts sollte nicht ausschließlich der maximal messbare dB-Wert betrachtet werden.
● Messbereich: Gibt den Bereich der Schalldruckpegel an, innerhalb dessen das Gerät spezifikationsgemäß messen kann. Allgemeine Messgeräte decken beispielsweise häufig etwa 30–130 dB ab.
● Genauigkeit: Beschreibt die zulässige Abweichung des Messergebnisses von einem Referenzwert.
● Frequenzbereich: Definiert den Frequenzbereich, innerhalb dessen das Gerät eine spezifizierte Messcharakteristik aufweist.
● Frequenzbewertung: Typische Optionen sind A und C.
● Zeitbewertung: Häufig stehen FAST und SLOW zur Verfügung.
● Auflösung: Gibt die kleinste darstellbare Änderung des Messwertes an.
● Datenfunktionen: Je nach Gerät können Maximal-/Minimalwert, Data Hold, Datenlogger und drahtlose Datenübertragung verfügbar sein.
Für behördlich relevante Messungen, Arbeitsplatzlärmbewertungen oder professionelle akustische Prüfungen sollte zusätzlich geprüft werden, welche Normen und Genauigkeitsklassen für die jeweilige Messaufgabe erforderlich sind.
Welche Arten von Schallpegelmessgeräten gibt es?
Je nach Leistungsumfang und Einsatzgebiet stehen unterschiedliche Geräteklassen zur Verfügung.
Einfache digitale Schallpegelmessgeräte dienen der schnellen Kontrolle aktueller Schallpegel und bieten häufig A-Bewertung, FAST/SLOW sowie Maximalwert- oder Data-Hold-Funktionen.
Professionelle Schallpegelmessgeräte bieten definierte Anforderungen an Frequenzgang, Genauigkeit und Normkonformität. Sie kommen unter anderem bei Arbeitsplatzlärm, Umweltmessungen, technischen Prüfungen und professionellen akustischen Untersuchungen zum Einsatz.
Schallpegelmessgeräte mit Datenlogger können Messwerte in definierten Zeitintervallen speichern und eignen sich zur Untersuchung längerfristiger Pegelverläufe.
Einige moderne Geräte verfügen zusätzlich über Bluetooth oder andere Schnittstellen, um Messdaten an mobile Geräte oder Computer zu übertragen.
Wo werden digitale Schallpegelmessgeräte eingesetzt?
Digitale Schallpegelmessgeräte werden überall dort eingesetzt, wo Schallpegel objektiv erfasst und bewertet werden müssen.
● Industrie: Messung von Maschinen, Produktionsanlagen, Kompressoren, Motoren und Lüftern.
● Arbeitsschutz: Bewertung von Geräuschpegeln an Arbeitsplätzen als Grundlage für das Lärmrisikomanagement.
● Bauwesen: Messung von Baumaschinen, Renovierungsarbeiten und gebäudetechnischen Anlagen.
● Umweltüberwachung: Untersuchung von Geräuschpegeln in Wohn-, Gewerbe- und öffentlichen Bereichen.
● Verkehr: Messung von Straßenverkehr, Fahrzeugen und Verkehrsinfrastruktur.
● Büros und Bildungseinrichtungen: Beurteilung der akustischen Umgebung in Büros, Unterrichtsräumen und Bibliotheken.
● Instandhaltung: Nutzung von Veränderungen des Geräuschpegels als zusätzliche Information bei der Diagnose ungewöhnlicher Maschinenzustände.
● Produktprüfung: Geräuschmessung an Haushaltsgeräten, Elektrowerkzeugen, Maschinen und anderen Produkten.
Die konkreten Anforderungen an Gerät und Messverfahren hängen vom jeweiligen Anwendungsfall ab.
Schallpegelmessgerät oder Smartphone-App?
Smartphones können über das integrierte Mikrofon und entsprechende Apps den Umgebungsschall näherungsweise erfassen. Für eine einfache Orientierung oder Trendbeobachtung kann dies hilfreich sein.
Smartphone-Mikrofone wurden jedoch primär für Sprache, Kommunikation und Multimedia entwickelt. Frequenzgang, automatische Verstärkungsregelung, Hardware und Softwarealgorithmen unterscheiden sich je nach Gerät erheblich.
Professionelle Schallpegelmessgeräte verfügen dagegen über speziell für die Schallmessung ausgelegte Mikrofone und Signalverarbeitungssysteme sowie definierte Angaben zu Messbereich, Genauigkeit und weiteren technischen Eigenschaften.
Smartphone-Apps eignen sich daher vor allem zur Orientierung. Für industrielle Prüfungen, Umweltbewertungen, Arbeitsschutz oder andere Anwendungen mit Anforderungen an belastbare Messergebnisse sollte ein geeignetes Schallpegelmessgerät eingesetzt werden.
Wie verwendet man ein digitales Schallpegelmessgerät richtig?
Die korrekte Messmethode hat direkten Einfluss auf die Zuverlässigkeit der Ergebnisse.
Vor der Messung sollte der ordnungsgemäße Zustand des Geräts überprüft und die passende Frequenzbewertung, Zeitbewertung und gegebenenfalls der Messbereich eingestellt werden. Das Mikrofon ist entsprechend den Herstellerangaben und Messanforderungen auszurichten.
Der Bediener, Wände oder größere Gegenstände können Schall reflektieren oder abschatten und dadurch das Messergebnis beeinflussen. Solche Einflüsse sollten möglichst reduziert werden.
Bei Außenmessungen kann Wind zusätzliche Geräusche am Mikrofon erzeugen. Bei Bedarf sollte deshalb ein geeigneter Windschutz verwendet werden.
Für Messungen mit höheren Genauigkeitsanforderungen sollte eine akustische Kalibrierung entsprechend den Geräte- und Verfahrensanforderungen durchgeführt werden. Messposition, Abstand, Bewertungseinstellungen, Messzeit und Umgebungsbedingungen sollten dokumentiert werden.
Wie wählt man das passende Schallpegelmessgerät aus?
Entscheidend für die Auswahl ist zunächst die konkrete Messaufgabe.
Für allgemeine Kontrollen von Maschinen, Büros, Schulen oder Umgebungsgeräuschen sind Messbereich, A-Bewertung, FAST/SLOW, Genauigkeit und grundlegende Datenfunktionen wichtige Kriterien.
Für Langzeitmessungen empfiehlt sich ein Gerät mit Datenlogger oder Kommunikationsschnittstelle. Bei Arbeitsplatzlärm, Umweltbewertungen, Prüfaufgaben oder professioneller Akustik müssen zusätzlich Genauigkeitsklasse, Normkonformität, Kalibriermöglichkeiten und erforderliche Messfunktionen berücksichtigt werden.
Entscheidend ist somit nicht die größtmögliche Anzahl an Funktionen, sondern die Übereinstimmung der Geräteeigenschaften mit der tatsächlichen Messaufgabe.
FAQ
Was misst ein digitales Schallpegelmessgerät?
Es misst hauptsächlich den Schalldruckpegel und zeigt das Ergebnis typischerweise in dB, dBA oder dBC an.
Sind Schallpegelmesser, Lärmmessgerät und Dezibelmessgerät dasselbe?
Im allgemeinen Sprachgebrauch werden diese Begriffe häufig ähnlich verwendet. „Schallpegelmessgerät“ ist die technisch präzisere Bezeichnung. Genauigkeit, Funktionen und Normkonformität verschiedener Geräte können jedoch erheblich voneinander abweichen.
Warum wird Schall in dB gemessen?
Der wahrnehmbare Schalldruckbereich ist sehr groß. Die logarithmische Dezibelskala ermöglicht eine praktische Darstellung und einen einfachen Vergleich unterschiedlicher Schallpegel.
Sollte Umgebungslärm mit A- oder C-Bewertung gemessen werden?
Für allgemeine Umweltgeräuschbewertungen wird häufig die A-Bewertung verwendet. Die C-Bewertung kann sinnvoll sein, wenn tieffrequente Anteile oder hohe Pegel stärker berücksichtigt werden sollen. Maßgeblich sind Messaufgabe und anwendbares Verfahren.
Wann verwendet man FAST und wann SLOW?
FAST reagiert schneller auf Pegeländerungen. SLOW liefert eine stärker geglättete Anzeige. Bei formalen Messungen ist die im jeweiligen Messverfahren vorgeschriebene Einstellung zu verwenden.
Kann ein Smartphone ein Schallpegelmessgerät ersetzen?
Eine App kann ungefähre Werte zur Orientierung liefern. Für belastbare oder normbezogene Messungen ist jedoch ein geeignetes und gegebenenfalls kalibriertes Schallpegelmessgerät erforderlich.
Müssen digitale Schallpegelmessgeräte kalibriert werden?
Bei Messungen mit Anforderungen an die Genauigkeit sollten Geräte entsprechend den Herstellerangaben und dem jeweiligen Messverfahren überprüft und kalibriert werden. Professionelle Messungen können zusätzlich eine akustische Kalibrierung vor und nach der Messung erfordern.
Fazit
Digitale Schallpegelmessgeräte wandeln akustische Druckschwankungen in quantitative Schalldruckpegelwerte um. Mikrofon, Signalverarbeitung, Frequenzbewertung und Zeitbewertung ermöglichen eine objektive Darstellung des Schallpegels in dB und entsprechend bewerteten Größen.
Grundlegende Kenntnisse über dB, A-/C-Frequenzbewertung, FAST/SLOW-Zeitbewertung, Messbereich, Genauigkeit und Frequenzbereich sind für die richtige Auswahl und Anwendung eines Schallpegelmessgeräts entscheidend.
Für allgemeine Kontrollen von Umgebungs- und Maschinengeräuschen können universelle digitale Geräte ausreichend sein. Für Arbeitsschutz, Umweltbewertung und professionelle Akustik sind dagegen gegebenenfalls definierte Genauigkeitsklassen, Normkonformität, Kalibriermöglichkeiten und Datenaufzeichnungsfunktionen erforderlich.
Nur ein zur Messaufgabe passendes Gerät und eine korrekte Messmethode ermöglichen zuverlässige und aussagekräftige Schallmessdaten.
