Glossar

Anzahl der Schwingungen/ Zeiteinheit. Die Frequenz bestimmt Tonhöhe. Je mehr Schwingungen in einer Sekunde durchgeführt werden, desto höher der Ton. Die Frequenz wird in Hertz [Hz] angegeben und bildet den Reziprokwert der Periodendauer T einer Welle.

f = 1/T [1/s bzw. Hz]

T = Periodendauer [s]

Ein von den Forschern der AkustikUnion entwickelter Schallabsorber. Basis des Absorbers ist ein offenporiges Material, das durch Reibung in den Poren die durch Schall angeregten Molekülschwingungen der Luft abbremst. Zusätzlich werden mehrere Lagen offenporigen Materials so kombiniert, dass zwischen den einzelnen Schichten Impedanzsprünge auftreten. Dadurch entstehen Brechungseffekte an den Materialgrenzen, die den Schall so in die Breite des Absorberkerns leiten, dass der Laufweg des Schalles durch den Absorber verlängert wird. Bei optimaler Kombination der Schichten können bei geringer Bautiefe des Schallabsorbers tiefe Frequenzen besser absorbiert werden.

Beschreibt das Abklingverhalten eines Raumes, bei dem nach Beendigung eines Schallereignisses der Schalldruck auf ein Tausendstel seines Ausgangswertes bzw. der Schalldruckpegel um 60 dB gesunken ist. Mit der Bestimmung der Nachhallzeit können z.B. die Halligkeit von Räumen und fehlende Absorptionsflächen charakterisiert werden.

Sie lässt sich vereinfacht durch die Sabinsche Nachhallformel berechnen:

V = Raumvolumen [m³]
A = äquivalente Schallabsorptionsfläche
(Gesamtfläche eines Schallabsorbers mit einem Absorptionsgrad von 100%)

In der Praxis wird die Nachhallzeit sowohl aus der Impulsantwort des Raumes oder durch ein abgeschaltetes Rauschsignal bestimmt. Oftmals reicht die Messdynamik von 60 dB durch einen zu geringen Abstand des Messgeräuschs zum Grundgeräusch nicht aus, weswegen ein Pegelabfall von 20 dB oder 30 dB bestimmt und dieser entsprechend auf 60 dB umgerechnet wird.

Schematische Darstellung, Ermittlung der Nachhallzeit

Der Schallabsorptionsgrad α charakterisiert das Absorptionsvermögen eines Bauteils. Es gibt mehrere Möglichkeiten den Schallabsorptionsgrad zu messtechnisch zu ermitteln.

Schallabsorptionsgrad α0 unter senkrechtem Schalleinfall:
Das exakte Messergebnis liefert das Kundt’sche Rohr. Hierbei wird das zu messende Bauteil in das Ende eines abgeschlossenen Rohres installiert und eine stehende Welle erzeugt, mit welcher der Reflexionsfaktor des Bauteils bestimmt werden kann. Wird die einfallende Welle am Bauteil nur schwach reflektiert, so absorbiert es stark. Modernere Messgeräte verwenden das so genannte Impedanzverfahren, welches breitbandige Messungen ermöglicht und den Reflexionsfaktor aus der Transferfunktion der einfallenden und reflektierten Welle ermittelt.

r = Reflexionsfaktor

Schallabsorptionsgrad unter diffusem Schalleinfall αs:
Bei der Hallraummessung wird der Schallabsorptionsgrad in einem Messraum mit sehr langer Nachhallzeit bestimmt. Zuerst wird die Nachhallzeit des leeren Raumes und danach diejenige mit eingebautem Schallabsorber bestimmt. Aus den Differenzen der Nachhallzeiten, dem Raumvolumen und der eingebauten Bauteiloberfläche lässt sich der Schallabsorptionsgrad as bestimmen.

V = Volumen des Hallraumes [m³]
TA = Nachhallzeit des Hallraumes mit Absorberprobe [s]
TL = Nachhallzeit des leeren Hallraumes [s]
S = Oberfläche der Schallabsorberprobe [m²]

Amplitude der Schallschwingungen
Ein gegenüber dem atmosphärischem Ruhedruck (ca. 100 kPa) sehr kleiner Wechseldruck  zwischen 20 µPa (Hörschwelle) und 20 Pa (Schmerzgrenze)

Der Schalldruckpegel Lp (Formelzeichen L von engl. „level“: „Pegel“ mit Index p von engl. „pressure“: „Druck“) beschreibt das logarithmische Verhältnis des quadrierten Effektivwertes des Schalldrucks (Formelzeichen p mit der Einheit Pa für Pascal) eines Schallereignisses zum Quadrat des Bezugswerts p0. Das Ergebnis wird mit der Hilfsmaßeinheit Dezibel gekennzeichnet.

p0 = Bezugsschalldruckpegel (20 µPa)

Infolge elastischer Verkopplungen werden benachbarte Teilchen in einem Medium (z.B. Luft oder Wasser) in Schwingung versetzt. Es entstehen Verdichtungen (Druckmaxima) und Verdünnungen (Druckminima). Dieser Vorgang wiederholt sich. Die benachbarten Schwingungsvorgänge breiten sich zueinander verzögert aus, so dass eine vom Medium abhängige Ausbreitungsgeschwindigkeit entsteht.

Schallgeschwindigkeit in Luft:

c0 = 331 + 0,6t [m/s]
t: Temperatur

Teilchengeschwindigkeit, Geschwindigkeit, mit der sich Teilchen um ihre Ruhelage bewegen.

Raumreflexionen, die innerhalb von 50 ms nach dem Direktschall am Ohr ankommen gelten als nützliche Reflexionen, da sie als ein gemeinsames Signal wahrgenommen werden. Hingegen werden späte Reflexionen als Echo empfunden, so dass sich die Sprachverständlichkeit verschlechtert. Bei üblichen Büroraumgrößen liegen die starken Anfangsreflexionen innerhalb von 50 ms. Aus diesem Grund sollten Besprechungszimmer nicht zu stark im mittel- und hochfrequenten Bereich bedämpft werden, da sonst die nützlichen Raumreflexionen im Konsonantenbereich abgeschwächt werden. Deutlichkeitsgrad und Klarheitsmaß beschreiben das Verhältnis zwischen frühen und späten Energieanteilen und errechnen sich aus der quadrierten Impulsantwort.

Deutlichkeit:

Klarheitsmaß:

Darstellung der Ablingfunktion mit Anfangsreflexionen und Echoeffekten, welche die Sprachverständlichkeit verbessern bzw. verschlechtern:

Die Bestimmung der STI-Werte („Speech Transmission Index“) beruht auf der Messung der Verringerung der Signalmodulation zwischen dem Ort der Schallquelle und dem Hörer bei Oktavmittenfrequenzen von 125 Hz bis 8 kHz. Die Sprachverständlichkeit wird nicht nur durch Nachhall und Störgeräusche, sondern allgemein durch alle fremden Signale bzw. Signalveränderungen herabgesetzt, die auf dem Wege zwischen Quelle und Hörerplatz auftreten.

Der STI kann direkt durch Messung der Modulationstransferfunktionen in den entsprechenden Oktavbändern oder aus der Raumimpulsantwort bestimmt werden.

Die Wellenlänge beschreibt den Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden Punkten der selben Schwingungszustände in einer sich ausbreitenden Welle. Die Wellenlänge wird auch als örtliche Periodenlänge bezeichnet und verhält sich umgekehrt proportional zur Frequenz. Das menschliche Hörorgan deckt einen außerordentlich großen Bereich ab. Ein junger und gesunder Menschen kann Wellenlängen von 1,7 cm (f = 20000 Hz) bis 17 m (f= 20 Hz) wahrnehmen.

Berechnung:

λ= c/f [m] ; c = Schallgeschwindigkeit Luft [m/s] (340 m/s bei 20 °C) ; f = Frequenz [Hz]