7.2 Frequenzbewertung, A-Schallpegel

Die bereits angeführten Schallfeldgrößen Schallschnelle, Schalldruck, Schallintensität und Schallpegel sind physikalische Größen, objektiv vorhanden und somit meßbar. Die Lautstärke dagegen, mit der der Mensch einen Schallpegel subjektiv empfindet, hängt vom Gehörsinn ab und ist eine physiologische Größe. Sie wird in Phon (phon) angegeben. Diese Bezeichnung ist ebenso wie Dezibel keine Einheit, sondern kennzeichnet nur den 20fachen Logarithmus des Schalldruckverhältnisses, d.h.:

(7.6)

Mit LN : Lautstärke, p: Schalldruck eines gleich laut empfundenen 1000-Hz-Tones, Bezugsschalldruck p0 = 20 uPa.

Für einen Ton von 1000 Hz stimmen Schallpegel L und Lautstärke LN überein. Die Lautstärke eines Tones beliebiger Frequenz errechnet sich aus dem Schalldruck des als gleich laut empfundenen 1000-Hz-Tones.

Zur Bestimmung der Lautstärke LN eines Tones aus der Frequenz und dem Schalldruck bzw. der Frequenz und dem Schallpegel ohne Rechnung nimmt man ein Diagramm zu Hilfe, in das die "Kurven gleicher Lautstärke" eingetragen sind (Abb. 7.1).

Mit diesem Diagramm läßt sich die Lautstärke nur von Tönen, also sinusförmigen Schallwellen, bestimmen. Auch die Vergleichsmessung und Rechnung nach Gl. (7.6) ist schwierig, wenn es sich um Frequenzgemische, also nicht sinusförmige Schallwellen handelt.

Bem.: Siehe auch
Frequenzanalyse
Statt der Lautstärke bestimmt man deshalb den frequenzbewerteten Schallpegel mit Hilfe von Schallpegelmeßgeräten.

Mit einem elektrischen Filter läßt sich die Empfindlichkeit eine Schallpegelmessers an das natürliche Lautstärkeempfinden des menschlichen Gehörs angleichen. Da die Hörempfindlichkeit sich mit dem Schallpegel ändert, entwickelte man ursprünglich mehrere Bewertungskurven, die passend zum Pegel benutzt werden sollten: "A" für Ablesungen bis 60 dB, "B" für Ablesungen über 60 dB und "C" für solche über 85 dB.

Inzwischen hat sich der bewertete Schallpegel in dB(A) nach DIN 45633 als Kriterium für die Zulässigkeit von Schallpegeln durchgesetzt, da die subjektive Lautstärke häufig erheblich von den bewerteten Schallpegeln abweicht.

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Abb.7.1: Fletcher-Munson-Kurven (Kurven gleicher Lautstärke) [3]

Man darf von dB(A)-Messungen keine betreffende Beschreibung der Lautstärke erwarten, die A-Bewertung hat allerdings für die Langzeitbeobachtung von Lärm, die Bildung von Mittelwerten oder die Überwachung von Höchstwerten ein hohes Maß an Bedeutung erlangt.

Die B-Bewertung wird benötigt, wenn mit früheren DIN-phon-Werten verglichen werden soll oder um die Lästigkeit tieffrequenter Geräusche, z.B. Kraftfahrzeug-Innengeräusche, die mit der A-Bewertung zu gering beurteilt würden, zu bestimmen.

Die C-Bewertung wird oft für die Bewertung von Impulsen verwendet, die Maximalpegel über 120 dB erreichen.

Die Bewertungskurven für Schallpegelmesser (Abb. 7.2) sind die inversen Näherungen für ausgewählte Kurven gleicher Lautstärke.

Der bewertete Schallpegel ist also weder eine physiologische noch eine physikalische Meßgröße. Unter der Berücksichtigung gewisser Eigenschaften des menschlichen Gehörs beruht er in objektiv festgelegter und reproduzierbarer Weise auf der physikalischen Größe Schalldruckpegel. (Bild anklicken)

Abb.7.2: Bewertungskurven A, B, C, D [3]

Über die Kennzeichnung von Geräuschen hinaus, z.B. für die Planung von Lärmminderungsmaßnahmen im allgemeinen, ist es zweckmäßig, ein Schallspektrum bzw. bei impulshaltigen Geräuschen den zeitlichen Verlauf des Schallpegels aufzunehmen.

Bei Schallereignissen unterschiedlicher Frequenzzusammensetzung wird die Lästigkeit durch die sogenannte "Grenzkurvenbewertung" besser erfaßt als durch die A-Bewertung. Dafür verwendet man die im folgenden aufgeführten verschiedenen Grenzkurven:

  1. Die geradlinigen "Lübcke-Kurven", Basis dieses Verfahrens sind die Kurven gleicher Rauschlautstärke, die als Geräuschstufen bezeichnet und mit einer Zahl versehen werden, die dem Schallpegel in dB bei 1000 Hz entspricht. In diese Kurven wird das Oktavspektrum des Geräusches eingetragen, die oberste Stufe, die das Spektrum tangiert, stellt die Lästigkeit des Geräusches dar.

  2. Die "Noise-Rating-Kurven" (Geräusch-Bewertungs-Verfahren), in den USA vorwiegend angewandt, aber auch international durch die ISO-Recommendation R1996 empfohlen.

    Die Noise-Rating-Kurven gleicher Lästigkeit werden dabei ebenfalls mit Zahlenwerten versehen, die dem Pegel in dB bei 1000 Hz gleichgesetzt werden. Die weitere Vorgehensweise entspricht der der Lübcke-Kurven.

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    Abb. 7.3: Kurven gleicher Rauschlautstärke [7]

    Für beide Verfahren sind Grenzkurven gegeben, so sollte z.B. ein Wert von 85 dB nicht überschritten werden.

  3. Die Umkehrung der A-Bewertungskurven.

  4. Kryter-Verfahren; Verfahren zur Ermittlung eines sogenannten Perceived- Noise-Levels (PNL) im Bereich von Flughäfen zur Bewertung des Geräuschpegels von Flugzeug-Strahltriebwerken. [7]

    Aufgrund der Tatsache, daß die Informationsfülle, die ein Schallspektrum bietet, durch die Grenzkurvenbewertung wieder zu einem Einzahlwert verkümmert, wird man für Lärmminderungsmaßnahmen immer auf das vollständige Spektrum zurückgreifen müssen.

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    Abb. 7.4: Kurven gleicher Lästigkeit (NR-Werte (7)