1. Physikalische Grundlagen
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1. Physikalische Grundlagen
1 1. Physikalische Grundlagen 1.1 Schall und Mensch Schall spielt eine wichtige Rolle in unserem Leben. Er ermöglicht unsere Kommunikation und er hilft uns, unsere Umwelt zu beurteilen. Er vermittelt angenehme Sinneseindrücke, wie beispielsweise Musik, aber er ist auch in Form von Lärm Ursache dafür, dass wir akustisch in starkem Maß belästigt werden. Die Belastungen sind zumindest in den Industrienationen groß, etwa 40% der Bundesbürger leiden erheblich unter Lärm durch Verkehr, Industrie und Gewerbe oder Nachbarschaft. Lärm selber ist ein psychosozialer Begriff. Tatsache ist aber, dass oberhalb einer bestimmten objektiv messbaren Größe, unerwünschter Schall zunächst zu Belästigungen, dann aber auch zu Stress, Schlafstörungen, Beeinträchtigungen von Körperfunktionen und bei langjähriger Einwirkung auch zu Gesundheitsstörungen führen kann. Bei zu hoher Schallstärke kann darüber hinaus das Gehör physisch mit der Folge der Schwerhörigkeit geschädigt werden. Deshalb muss Lärm vermieden oder mit Hilfe von Grenzwerten auf ein erträgliches Maß reduziert werden, dieses sind Aufgaben des Schallschutzes und der Geräuschminderung. 1.2 Akustik als Wissenschaft vom Schall Akustik ist ein sehr weites Gebiet. Es findet Anwendung im Bauwesen (Raum- und Bauakustik), in der elektroakustischen Beschallung, im Maschinen- und Fahrzeugbau (Geräuschminderung, akustische Maschinenüberwachung), in den Werkstoffwissenschaften (Materialuntersuchung, Ultraschallprüfung), in der Medizin (Lärmwirkungen, Abhören verschiedener Körperfunktionen, Ultraschalldiagnose, Nierensteinzertrümmerung), in der Ozeanographie (Sonar = Sonic detection, navigation and ranging), in der Geologie (Lagerstättensuche), in der Meteorologie (Sodar = Untersuchung von Schichtungen in der Atmosphäre), etc.. Der vorliegende Text befasst sich mit Raum- und Bauakustik und deren Randgebiete. Die Raumakustik hat zum Ziel in Räumen dafür zu sorgen, dass das, was man hören will, auch an möglichst allen Plätzen gut gehört wird, während die Bauakustik die Aufgabe hat, dafür zu sorgen, dass möglichst wenig unerwünschter Schall (Geräusche, Störschall) von außen in ein Gebäude eindringt oder sich innerhalb eines Gebäudes ausbreitet. Was physikalisch betrachtet Schall ist, soll in den nächsten Abschnitten dargelegt werden. 1.3 Schallentstehung und –ausbreitung 1.3.1 Was ist Schall Als Schall bezeichnet man allgemein Schwingungen eines elastischen Mediums (Gase, Flüssigkeiten, feste Körper). Luftschall entsteht, wenn ein Gas plötzlich sein Volumen ändert (Explosion, schnelles Öffnen einer Sektflasche, Zerplatzen eines Ballons), wenn sich in fließenden Gasen oder an schnell bewegten Körpern Wirbel bilden (ausströmende Druckluft, 2 Windgeräusche), wenn Luftsäulen in Schwingung geraten (z. B. Orgelpfeifen oder Flöten) oder wenn sich Schwingungen fester Körper (wie Maschinenelemente, Glocken, Stimmgabeln, Lautsprechermembranen) auf die angrenzende Luft übertragen. Luftschall, das sind zeitlich und örtliche Schwankungen der Luftdichte. Man kann sich das sehr gut klar machen an Hand einer Stimmgabel als anregende Quelle, Bild 1.1, das könnte natürlich im Prinzip genauso gut ein sprechender Mensch, ein haustechnisches Aggregat, ein Motor oder ein rollendes Rad sein. Bild 1.1. Schallentstehung durch Wechselkräfte einer schwingenden Stimmgabel auf die sie umgebende Luft und die dadurch verursachten Wechseldruckschwankungen =Schall. © SUVA, Luzern. 1.3.2 Zeitabhängigkeit Die schwingenden Schenkel der Stimmgabel üben äußere Kräfte auf die sie umgebende Luft aus, dadurch wird sie komprimiert und verdünnt, es entstehen Überund Unterdruckbereiche, die sich ständig miteinander abwechseln, man spricht deshalb auch von Wechsel-Druckschwankungen, Bild 1.2 zeigt dieses Verhalten anhand einer Zeit- Momentandarstellung der Luftmoleküle. Bild 1.2. Schwingende Luftpartikel, Ausschnitt Bild 1.1, Momentanbild. © SUVA, Luzern. 3 1.3.3 Ortsabhängigkeit (Schallausbreitung) Wie gelangt der Ton der Stimmgabel nun zum Ohr? Die angeregten Luftmoleküle werden aus ihrer Ruhe- oder Gleichgewichtslage heraus bewegt und stoßen, bevor sie dorthin wieder zurück schwingen, benachbarte Moleküle an, bei denen das gleiche passiert- es entsteht eine Art von Kettenreaktion, der Schall breitet sich aus und gelangt so zum Hörer. Bei der normalen Schallausbreitung ohne Strömung durch zum Beispiel einen Ventilator, wandern also nicht die ganzen Luftteilchen von der Quelle zum Empfänger, sondern sie geben nur ihre Energie an ihre jeweiligen Nachbarteilchen ab, Schallausbreitung ist also Energiefortpflanzung, übrigens das Kennzeichen jeder Wellenausbreitung, am ersichtlichsten vielleicht noch bei Schwingungen in Festkörpern, auch wenn dort noch andere Wellentypen, wie Biegewellen möglich sind. Das Beispiel zeigt, dass Schallausbreitung an Materie gebunden ist, im Vakuum gibt es keine Schallausbreitung, wie bereits R. BOYLES (1627- 1691) experimentell nachgewiesen hat. Die Geschwindigkeit mit der sich Schall ausbreitet, bezeichnet man als Schallgeschwindigkeit c. Die Schallausbreitung ist nicht verlustfrei. Es entstehen Reibungsverluste (Dämpfung), wenn die Luftmoleküle einander hin- und her schwingen und es entstehen Minderungen des Schalls dadurch, dass mit zunehmender Entfernung von einer Quelle sich die Schallenergie auf immer größere Gebiete verteilen muss („Energieverdünnung“). Die genannten örtlich- zeitlichen Schwankungen des Luftdrucks (Wechsel- oder Schalldruck) sind dem quasistatischen atmosphärischen Druck (Gleichdruck) überlagert, aber um ein Vielfaches kleiner als dieser, Bild 1.3, Beispiel: der atmosphärische Normal-Druck beträgt etwa 100000 Pa, das Schalldruckmaximum von Sprache in 1 m Entfernung etwa 0.5 Pa, das bedeutet der Gesamt-Luftdruck würde zwischen 99999.5 und 100000.5 Pa schwanken. Formelzeichen des Schalldrucks p Einheit 1 Pa = 1 Pascal= 1 N/m2 =10 µbar. Bild 1.3. Schall (=Druckschwank ungen) ist dem atmosphärischen Druck überlagert. © SUVA, Luzern. 4 1.3.4 Zeitliche Periode und Frequenz Ein Gerät zur Messung der atmosphärischen Druckschwankungen, das heißt, ob beispielsweise ein Tief- oder Hochdruckgebiet vorliegt, ist das Barometer. Für das menschliche Gehör sind diese Schwankungen aber (Gott sei Dank) viel zu langsam, als dass es sie wahrnehmen könnte (Eustachische Röhre sorgt für Druckausgleich, siehe Abschn. 2 „Gehör und Hören“). Damit der Mensch die Druckschwankungen als zusammenhängendes Ereignis hören kann, müssen diese mindestens 16 ... 20 mal pro Sekunde erfolgen - ein Effekt, der vergleichbar mit der Flimmergrenze beim Film mit 25 Bildern pro Sekunde ist. Die Länge einer kompletten WechseldruckSchwankung, das heißt, Ruhelage – maximale Verdichtung – Ruhelage – maximale Verdünnung – Ruhelage, über die Zeit betrachtet, bezeichnet man als Periode T in sec, Bild 1.4. Bild 1.4. Periode des Schalls. Der höhere Ton a’ weist gegenüber dem Ton a die halbe Periode und damit die doppelte Frequenz auf. © SUVA, Luzern. Die Anzahl solcher kompletten Druckschwankungsperioden pro Sekunde nennt man Frequenz f mit der Dimension 1 sec = Hz . Die Frequenz ist gleichzeitig der Kehrwert der Periode f =1T [Hz]. Ein hoher Ton hat eine kleine Periode und eine große (hohe) Frequenz, während ein tiefer Ton entsprechend eine große Periode hat und eine kleine (niedrige) Frequenz. Auch gibt es eine obere Grenze für die Wahrnehmung von Druckschwankungen pro sec, wenn nämlich die Änderungen so schnell erfolgen, dass das Gehör zu träge für sie ist, diese obere Grenze liegt bei 16000 bis 20000 Hz. Somit kann man nun den gesamten Frequenzbereich des für den Menschen hörbaren Schalls darstellen. Unterhalb von 20 Hz liegt der Infraschallbereich (Erdbeben), oberhalb von 20000 Hz fängt der Ultraschallbereich an (Fledermäuse), Bild 1.5. Darüber hinaus muss man 5 wissen, das die gezeigten Grenzen individuell streuen können und dass das Hören der hohen Frequenzen mit zunehmendem Lebensalter stark abnimmt. Bild 1.5. Frequenzumfang des Schalls. © Verlag Europa-Lehrmittel, Nourney Vollmer, Haan-Gruiten. 1.3.5 Örtliche Periode und Wellenlänge Wie bereits erwähnt breitet sich Schall mit der Schallgeschwindigkeit aus, die den Buchstaben c und die Dimension m/s hat. Da der allgemein bekannte Zusammenhang heißt, Geschwindigkeit ist zurückgelegter Weg pro Zeit, kann man nun den Weg des Schall ausrechnen - die Geschwindigkeit liefert die Verknüpfung zwischen Zeit- und Ortsbereich. Setzt man für die Zeit die Periode T ein und multipliziert diese mit der Schallgeschwindigkeit c kommt man auf die Periode im Ortsbereich, die sogenannte Wellenlänge λ in m, Bild 1.6, damit kann man folgenden Zusammenhang hinschreiben λ = c ⋅T = c . f Ein hoher Ton hat also eine kleine (kurze) Wellenlänge, ein tiefer Ton entsprechend eine große (lange) Wellenlänge. Die Schallausbreitungsgeschwindigkeit ist nur abhängig vom Medium und von der Temperatur. In Luft bei Zimmertemperatur beträgt sie 340 m/s oder 1225km/h, somit ergeben sich Wellenlängen zum Beispiel für λ16Hz = 21.25 m und für λ16000Hz = 2.125 cm. Darüber hinaus ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit in Luft unabhängig von der Frequenz, dieses ist für andere Medien, wie für Festkörper, nicht immer der Fall. Die Kenntnis der Wellenlänge ist insofern wichtig, weil viele Effekte gerade in der Raum- und Bauakustik von der Relation geometrische Abmessung zur Wellenlänge abhängen. 6 Bild 1.6. Wellenlänge des Schalls. © SUVA, Luzern. 1.4 Ton, Klang, Geräusch Schall mit einer einzigen Periode beziehungsweise Frequenz bezeichnet man in der Physik als reinen Ton, Bild 1.7 oben. Dieser ließe sich, wenn man sauber anschlägt, mit einer Stimmgabel erzeugen. Mathematisch ist ein reiner Ton durch eine Sinusoder Cosinusfunktion darstellbar. Ein reiner Ton ist in der Praxis selten. Selbst ein Flötenton hat bereits mehrere Frequenzanteile, die Harmonischen, das sind zum Grundton in ganzzahligem Verhältnis stehende Obertöne, so dass der Akustiker bereits von Klang spricht, Bild 1.7 mitte. Geräusche von technischen Schallquellen zeichnen sich im allgemeinen dadurch aus, dass sie viele Frequenzanteile enthalten, die nicht mehr in einem ganzzahligen Verhältnis zueinander stehen müssen, Bild 1.7 unten. Ein idealisiertes Geräusch ist Rauschen mit statistisch verteilten Anteilen über den gesamten Frequenzbereich. Man kann mathematisch beweisen (J. B. FOURIER 1768- 1830) – und auch experimentell zeigen – dass jeder beliebige Zeitverlauf eines Schallsignals durch eine Summe von rein sinusförmigen Tönen herstellbar ist, so dass man zur Beschreibung von Schallereignissen prinzipiell zwei äquivalente Möglichkeiten hat, entweder man benutzt den Zeitbereich in Form eines Oszillogramms oder aber den Frequenzbereich, das sogenannte Spektrum. Was geeigneter ist, zeigt die Praxis. Wenn es sich um komplexere Zeitverläufe handelt wie in Bild 1.7 unten, ist die Darstellung im Frequenzbereich meistens hilfreicher. 7 Bild 1.7. Zeitverlauf (Oszillogramm) und Frequenz (Spektrum). Reiner Ton (oben); Klang (mitte) und Geräusch (unten). p Schalldruck, L Schalldruckpegel. © SUVA, Luzern. 1.5 Schallstärke (Lautstärke) und Dezibel Aus der Erfahrung weiß man, dass ein Schallergebnis verschiedene quantitative Qualitäten haben kann. Es kann sehr laut sein (Discomusik), aber es kann auch leise sein (Blätterrascheln). Die Lautstärke als Wahrnehmungsgröße hat ihre physikalische Entsprechung in der Wechselamplitude des Schalldrucks, Bild 1.8. 8 Bild 1.8. Schallschwingung und Amplitude von einem lauten Ton (1) und einem leiseren Ton (2) gleicher Periode bzw. Frequenz. © SUVA, Luzern. Dabei unterscheidet man • den Wert von Spitze Maximum zu Spitze Minimum, pss • eine Spitze (Maximum oder Minimum), den sogenannten Scheitelwert, ps • den Effektivwert peff (international pRMS ) als Wurzel aus dem quadratischen Mittelwert 1 peff = ⋅ ∫ p2 (t )dt T T T= Beobachtungszeitraum (theoretisch T → ∞ ). Für einen reinen Ton lautet der Effektivwert p peff = s . 2 Das menschliche Gehör ist sehr empfindlich. Bei einer Frequenz von 1000 Hz (Ton zum Fernseh-Testbild) wird ein Wechseldruck von 0,00002 Pa = 2 ⋅ 10-5 Pa bereits vom Ohr als Schall wahrgenommen, diesen Wert bezeichnet man auch als „Hörschwelle“. Dementsprechend sind die Wechselbewegungen des Trommelfells (und der Luft davor) extrem klein. Bei dem angegebenen Beispiel wären es etwa 10–11 m - zum Vergleich, ein Wasserstoffatom hat einen Durchmesser von ca. 10-10 m. Damit ergibt sich ein Verhältnis statischer Normaldruck zu Hörschwelle von 5 Milliarden (!). Es gibt auch eine Obergrenze für Wechseldrücke, die das Gehör gerade noch verarbeiten kann, ohne physischen Schaden zunehmen. Sie liegt etwa zwischen 60 und 200 Pa und wird als „Schmerzgrenze“ charakterisiert. Wenn man nun das Verhältnis anschaut zwischen Schmerzgrenze und Hörschwelle kommt man auf einen Zahlenwert von 10 Millionen (!). Wegen dieses großen Zahlenumfanges wäre es höchst unpraktisch, wenn man in der Akustik mit Schalldrücken in Pa arbeiten würde. Man hat deswegen eine andere, logarithmische Skalierung eingeführt, das dB (Dezibel), der Schalldruck wird dann zum Schalldruckpegel Lp 9 Lp = 10 log p2 p = 20 log 2 p0 p0 dB ist der international genormte Bezugswert von 2 ⋅ 10-5 Pa , so dass sich an der p0 Hörschwelle ein Schalldruckpegel von 0 dB ergibt. Der gesamte Schallstärkebereich lässt sich nun reduzieren auf handliche Zahlen zwischen 0 und 140 dB, Bild 1.9. Zu erwähnen wäre noch, dass man für die Pegelbildung im allgemeinen mit Effektivwerten des Schalldrucks arbeitet. Bild 1.9. Schalldruck und dB-Skala. © Bruel&Kjaer, Naerum, DK. 10 1.6 Rechnen mit Pegeln Für das Rechnen mit Pegeln sind folgende Zusammenhänge hilfreich: 1.6.1 Allgemeine Rechenregeln log( x ⋅ y ) = log x + log y log x y = log x − log y log x a = a ⋅ log x Definition: y = log x , delogarithmiert: x = 10y . Für die Umrechnung Pegel in Schalldruck erhält man damit p p2 L / 20 L p / 10 = 10 p bzw. . = 10 2 p0 p0 1.6.2 Addition von Schallquellen p2 ist eine leistungsproportionale Größe, die man verwenden muss, wenn man mehrere Schallquellen addiert (oder auch voneinander subtrahiert) 2 pges = p12 + p22 + p32 + ...... oder in Pegelschreibweise L p ,1 / 10 Lp,ges = 10 log(10 L p ,2 / 10 + 10 L p ,3 / 10 + 10 + ....) , aus diesem Zusammenhang ergibt sich, dass zwei gleich starke Schallquellen einen um 3 dB höheren Pegel haben, als die Einzelquellen, Bild 1.10. Bild 1.10. Pegeladdition von zwei Schallquellen gleichen Schalldruckpegels. © SUVA, Luzern. 11 1.6.3 Pegelmittelung Die Mittelung von einzelnen Schalldruckpegeln erfolgt ähnlich der Summation, nur das noch zusätzlich durch die Anzahl n der Einzelpegel Lp,i dividiert werden muss n 1 L / 10 Lp = 10 log ⋅ ∑10 p ,i n i =1 1.6.4 Pegelsubtraktion Manchmal enthält ein gemessener Nutzpegel Lp,ges noch ein störendes Hintergrundgeräusch Lp,stör welches man eliminieren muss, um auf den Nutzpegel Lp,nutz allein zu kommen, sogenannte Störpegelkorrektur L p ,ges / 10 Lp,nutz = 10 log(10 L p ,stör / 10 − 10 ). 1.7 Frequenzbewertung- Dezibel (A) Lautstärke und damit auch Lautstärkepegel sind, wie bereits kurz erwähnt, hörpsychologische Begriffe. Auf den Zusammenhang mit dem Schalldruckpegel wird im Abschn. 2.2 „Gehör und Hören“ näher eingegangen. Ein konstanter Lautstärkeeindruck im Gehör, widergespiegelt in Kurven gleichen Lautstärkepegels, erfordert höhere Schalldruckpegel bei tiefen und bei hohen Frequenzen, was gleichbedeutend ist mit einer geringeren Empfindlichkeit in diesen Bereichen. Am empfindlichsten ist das Gehör zwischen etwa 1000 Hz und 3000 Hz. Um diese Eigenschaft messtechnisch einigermaßen adäquat erfassen zu können, wurde international eine Frequenzbewertung – die sogenannte A- Bewertung – eingeführt, in Form einer mittleren inversen Hörempfindlichkeitskurve im Frequenzbereich, Bild 1.11, vergl. auch Bild 2.5. Schalldruckpegel die mit dieser Kurve beaufschlagt werden, bekommen zur Unterscheidung die Bezeichnung Lp,A in dB(A). Auf andere spezifische Bewertungskurven soll hier nicht näher eingegangen werden. Als Faustformel kann man sich merken: eine Erhöhung oder Verminderung eines Schalldruckpegels um 10 dB(A) führt auf eine Verdopplung bzw. Halbierung des subjektiven Lautstärkeeindrucks. 12 Bild 1.11. Frequenzbewertungskurven: A (am wichtigsten); B nur Fluglärm; C normal für Hörfrequenzbereich. © Verlag f. Bauwesen, Berlin. 1.8 Filterung Um ein Spektrum von einem Schallereignis zu erzeugen, um beispielsweise den Frequenzinhalt begutachten zu können, kann man mathematisch die Fourieranalyse auf den Zeitverlauf ansetzen. Messtechnisch gibt es dafür digital arbeitende Geräte, sogenannte DFFT- Analysatoren (D= Digital, F= Fast, F= Fourier, T= Transformation). Man kann aber auch analoge Filterbänke benutzen. In der Akustik verbreitet sind Terz- oder Oktavfilter, das sind Filter relativer Frequenz- Bandbreite, deren Mittenfrequenzen fm in folgendem Verhältnis zueinander stehen Oktave fm,Okt =1: 2; Terz fm,Terz = 1:1,26. Gebräuchlich sind für Oktaven: (16, 31.5), 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, (8000, 16000) Hz; für Terzen: (16, 20, 25, 31.5, 40), 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3150, 4000, 5000, (6300, 8000, 10000, 12500, 16000) Hz. Die in Klammer gesetzten Bereiche braucht man in der Bauakustik seltener. Die Durchlass-Breite B der jeweiligen Filter beträgt für die 13 Oktave BOkt = 0.71⋅ fm,Okt ; für die Terz BTerz = 0.23 ⋅ fm,Terz . Die so ermittelten Spektren heißen dann Oktav- beziehungsweise Terzspektren. Um nun zum Beispiel den A-bewerteten Gesamtpegel auszurechnen, muss man die Werte in den entsprechenden Terzen den Korrekturen der A-Kurve unterwerfen und alle Werte gemäß den Gesetzen der Pegeladdition aufsummieren. Terzspektren genießen in der Akustik auch noch aus einem anderen Grund einen gewissen Vorzug: das menschliche Gehör ermittelt seinen Lautstärkeeindruck zumindest oberhalb etwa 500 Hz durch Energieaddition innerhalb bestimmter Frequenzbänder, sogenante Frequenzgruppen, die annähernd Terzbandbreite haben. 1.9 Kurzzeitmittelung, Zeitbewertung Um den Effektivwert richtig bestimmen zu können, muss die Integrations- bzw. Beobachtungszeit groß gegenüber der größten im Schallsignal vorkommenden Periodendauer sein (theoretisch ∞). In der Praxis bestimmt man den Effektivwert deswegen nur näherungsweise, indem man einen mit der Messzeit mitlaufenden, sog. gleitenden quadratischen Mittelwert bildet. Man erreicht dieses dadurch, dass man das quadrierte, zeitlich schwankende Schallsignal mittels eines elektrischen Trägheitsgliedes mit einer bestimmten Zeitkonstanten glättet (bewertet). Um auch dem dynamischen Trägheitsverhalten des menschlichen Gehörs in Abhängigkeit von der Art des Schallereignisses messtechnisch einigermaßen zu entsprechen, hat man, in Ergänzung zur Frequenzbewertung, verschiedene Zeitkonstanten eingeführt. Man unterscheidet • S= SLOW, Zeitkonstante 1 sec • F= FAST, Zeitkonstante 125 msec • I= Impuls, Zeitkonstante 35 msec/ 1,5 sec. Damit erhält der Schalldruckpegel drei weitere mögliche Kennzeichnungen Lp,AS in dB(AS), Lp,AF in dB(AF) und Lp,AI in dB(AI). Was dann aus einem momentan stärker schwankenden Schallsignal wird, zeigt Bild 1.12. Je nach Größe der Zeitkonstanten bleibt eine Restwelligkeit übrig, mit der gleitende Mittelwert (Anzeigewert) um den wahren Effektivwert schwankt. Bild 1.12. OriginalSchalldruckverlauf und zeitbewerteter gleitender Effektivwert. © SUVA, Luzern. 14 Die relativ große Zeitkonstante der SLOW- Bewertung liefert ein dem wahren Effektivwert angenähertes Messergebnis mit geringer Restwelligkeit. Darüber hinaus lässt sich die Schallpegelanzeige sicher ablesen. Nachteilig ist, dass die Anzeige sehr träge ist und deshalb nur für Schallereignisse sinnvoll ist, die relativ gleichmäßig (stationär) sind und die keine Impulse enthalten. Bei der FAST- Bewertung ist die Anzeige weniger träge, der angezeigte Mittelwert kann stärker um den wahren Effektivwert schwanken, die Anzeige ist dementsprechend ungenau. Diese Zeitbewertung ermöglicht aber die richtige Anzeige und die bessere Erkennung schnell aufeinander folgender Schallereignisse, sie ist für das sog. Taktmaximalverfahren der TA- Lärm vorgeschrieben. Bei der Bewertung IMPULS werden zwei verschiedene Zeitkonstanten angewendet: Schnelles Einschwingen der Anzeige mit 35 msec und langsames Abklingen mit 1,5 sec, Bild 1.13. Plötzlich auftretende Schallereignisse (z. B. Feuerwerk, Schüsse) werden durch die Bild 1.13. Einfluss der Zeitbewertungen auf die Erfassung eines Schallimpulses. © SUVA. Luzern. Trägheit des Gehörs mit einer zeitlichen Verzögerung von etwa 25...75 msec wahrgenommen. Die Anstiegszeitkonstante von 35 msec soll dieser subjektiven Lautstärkebildung entsprechen. Die lange Zeitkonstante des Abklingens berücksichtigt die Störwirkung kurzer Schallereignisse und ermöglicht ferner ein besseres Ablesen von solchen Messwerten an einem Anzeigeinstrument. Geräte, die Schallimpulse richtig messen, heißen Impulsschallpegelmesser. Man sieht ferner, dass die Zeitbewertung SLOW zu falschen Ergebnissen führt. Mit der Zeitbewertung FAST lassen sich Impulse nur näherungsweise richtig messen. Die Unterschiede können bis zu 5 dB, in Ausnahmefällen bis zu 8 dB betragen. Aus diesem Grund erhält die Messgröße Lp,AF bei impulshaltigen Geräuschen einen sog. Impulszuschlag. Schallpegelmesser bieten meist als weitere Messgröße auch die Anzeige des momentanen, absoluten Spitzenpegels an (Zeitbewertung SPITZE oder PEAK), dabei wird eine nicht genormte, sehr schnelle Zeitbewertung von 50 µsec angewendet. Diese Anzeigeart ist im allgemeinen mit einer MesswertSpeicherschaltung zum Ablesen verbunden. Darüber hinaus sind viele Schallpegelmesser mit einer Speicherschaltung ausgerüstet, in der der Maximalpegel des gleitenden Mittelwertes Lp,A max während einer Messung gehalten wird. Diese Maximalwertanzeige ist meistens für alle Zeitbewertungen (SLOW, FAST, IMPULS oder PEAK) wählbar: Stellung "Max. Halten". Die Anzeige lässt sich entweder manuell oder automatisch zurücksetzen. In dieser Messstellung lässt sich z. B. der 15 maximale Vorbeifahrtpegel des zeitbewerteten A-Schalldruckpegels ermitteln, der durch ein Kraftfahrzeug oder einen Eisenbahnzug verursacht wird. 1.10 Taktmaximalpegel Der Taktmaximalpegel kann als Näherung für den Impulsschallpegel betrachtet werden, seine Benutzung ist in der TA-LÄRM vorgeschrieben. Bei diesem Verfahren wird der Zeitverlauf des Schalldrucksignals laufend in gleichlange Zeitintervalle (Takte) zerlegt (5 sec bei Nachbarschaftslärm, 3 sec bei Arbeitsplatzlärm). Der in jedem Intervall auftretende Maximalwert des Schalldruckpegels in der Frequenzbewertung „A“ und der Zeitbewertung FAST wird registriert. Die entsprechende Größe heißt dann LAFT in dB(AFT) . Dieses Verfahren wird hauptsächlich in Deutschland angewendet, es hat den Vorteil, dass keine speziellen Impulsschallpegelmesser notwendig sind, wie für die Messung von Lp,AI . 1.11 Langzeitmittelung- Mittelungspegel, Wirkpegel DIN 45641 v. 1990: "Mittelungspegel und Beurteilungspegel zeitlich schwankender Schallvorgänge". Die in der Praxis auftretenden Geräusche sind über einen längeren Zeitraum betrachtet nie so gleichmäßig und gleichgeartet, dass ihre Charakterisierung durch den frequenz- und zeitbewerteten Schalldruckpegel alleine ausreichen würde. In Montagehallen, im Straßenverkehr oder beim Nachbarschaftslärm können größere Schwankungen des effektiven Schalldruckpegels von 30 dB und mehr auftreten, so dass keine eindeutigen Einzelwerte mehr anzugeben sind. Bild 1.14 zeigt beispielhaft den Schallpegelverlauf an einer Straße. Bild 1.14. Verlauf des Schalldruckpegels an einer Strasse über einen längeren Zeitraum. 16 Um auch solche zeitlich und in ihrem Charakter schwankenden Schallvorgänge mit einem repräsentativen Wert beschreiben zu können, wird nach DIN 45641 vom gleitenden Mittelwert eine Art Langzeit-Effektivwert gebildet, der Mittelungspegel Lm 1 Tm L A (t) / 10 Lm = 10 log 10 dt ∫ T m 0 mit LA (t ) Zeit- und A- bewerteter Schalldruckpegel als Funktion der Zeit in dB(A) Tm Mittelungszeitraum in sec. Für Lm gilt, dass eine halbierte Einwirkdauer und ein 3 dB höherer Schalldruckpegel den gleichen Mittelungspegel verursacht und damit die Wirkung auf den Menschen gleich bleibt - oder zehn Lärmereignisse mit x dB(A) Einzelpegel und einer Minute Dauer den gleichen Mittelungspegel zur Folge haben, wie ein Einwirken eines Einzelpegels mit x dB(A) von zehn Minuten Dauer, sog. Energieäquivalenz. Diese Abhängigkeiten können aber auch anders festgelegt sein, beispielsweise beim Fluglärm. Sie sind über den sog. Halbierungsparameter q bestimmt (Genaueres s. DIN 45 641). Bei der praktischen Berechnung des Mittelungspegels über einen längeren Zeitraum liegen oftmals einzelne konkrete Pegelwerte vor, so dass die Integration durch eine Summation ersetzt werden kann 1 Lm = 10 log Tm n ∑ti ⋅ 10L i =1 A,i / 10 mit LA,i Zeit- und A-bewerteter Schalldruckpegel in dB(A) im Zeitintervall ti in Sekunden, Minuten oder Stunden n Anzahl der Zeitintervalle n Tm = ∑ ti gesamter Mittelungszeitraum. i =1 Diese Gleichung ist besonders dann geeignet, wenn man den Mittelungspegel über verschiedene, relativ lange Zeitabschnitte mit jeweils annähernd konstantem Schalldruckpegel berechnen muss. Für den Schalldruckpegel LA (t ) können für die Mittelung die weiter oben beschriebenen zeitbewerteten Größen eingesetzt werden, man erhält damit also weiterhin LASm , LAFm , LA Im, LAFTm in dB(A) . Beim Pegel LAFTm handelt es sich um den Mittelungspegel nach dem Taktmaximalverfahren, er heißt zur Unterscheidung nicht Mittelungspegel, sondern Wirkpegel. In den einzelnen Mess- und Beurteilungsvorschriften ist meistens vorgeschrieben, welche der angegebenen Mittelungsgrößen verwendet werden sollen. Grundsätzlich sollte man aber die folgenden Zusammenhänge kennen: 17 Für den Mittelungspegel gilt LASm = LAFm = LAeq , das heißt, mittelt man den A- bewerteten Schalldruckpegel über einen ausreichend langen und repräsentativen Zeitraum, gleichen sich die Schwankungen der Größen Lp,AS und Lp,AF um den Effektivwert aus, man erhält annähernd den wahren Effektivwert. Diese Größe wird dann auch als energieäquivalenter A- bewerteter Dauerschallpegel LAeq bezeichnet und zwar deshalb, weil er angibt, um wie viel ein schwankendes Geräusch in seiner Störwirkung einem gleich bleibenden Geräusch äquivalent ist, dessen Pegel gleich dem Mittelungspegel des zeitlich schwankenden Geräusches ist. Der LAeq hat den Vorteil, dass er sich für verschiedene Schallereignisse energetisch mitteln lässt: LAeq 1 n L /10 = 10 log ∑10 Aeq ,i n i =1 dB(A) mit LAeq,i einzelne energieäquialente Mittelungspegel in dB(A) n Anzahl solcher Pegel. Weiterhin gilt: Für gleichmäßige Geräusche ohne plötzliche, impulshafte Änderungen, deren Pegelschwankungen kleiner als 5 dB/sec sind, LASm = LAFm = LA Im , aber (!) für kurzzeitige Geräusche und Geräusche mit Impulsen gilt: LASm = LAFm ≠ LA Im , in diesem Fall ergibt sich ein umso höherer Mittelungspegel LA Im , je impulshaltiger das Geräusch ist. Man nennt dieses vom Effektivwert abweichende Ergebnis auch überenergetische M i t t e l u n g . Sie entspricht aber der subjektiven Lautstärkewahrnehmung von impulshaltigen Geräuschen, die zwischen dem Effektivwert und dem Spitzenwert liegt ("Quasispitzenwert"). LA Im ist somit auch ein Maß für die Impulshaltigkeit von Geräuschen. Werden solche Geräusche nur über die Größe LAFm ermittelt, muss ein sog. Impulszuschlag vorgesehen werden, der den Unterschied zu LA Im praktisch ausgleicht und der bis zu 6 dB betragen kann. Das was für LA Im gilt, gilt sinngemäß auch für den mittleren Taktmaximalpegel LAFTm , der ebenfalls der subjektiven Impulswahrnehmung Rechnung trägt. Näherungsweise gilt deshalb LA Im ≅ LAFTm . 18 Kurzzeitige Impulsspitzen unter 0,2 sec Dauer werden durch die Zeitbewertung FAST beim Taktmaximalverfahren allerdings unterbewertet. Eine Messung mit einer Taktdauer von 3 sec stimmt i. a. besser mit LA Im überein, als die Ermittlung mit einer Taktdauer von 5 sec. 1.12 Beurteilungspegel Die Wirkungen von Geräuschen auf den Menschen, wie beispielsweise Hörschäden, Kommunikationsstörungen, Leistungsstörungen, Störungen der Erholung und der Freizeit oder Schlafstörungen, sind nicht nur von der Höhe des Schalldruckpegels, sondern auch von der Einwirkdauer abhängig, das heißt es gilt das Dosisprinzip. Wie zahlreiche Untersuchungen gezeigt haben, eignet sich der Mittelungspegel Lm recht gut zur quantitativen Erfassung und Charakterisierung zeitlich schwankender Geräusche. Der Mittelungspegel LASm = LAFm = LAeq stellt die Basis für die Beurteilung von Lärmwirkungen dar. Er wird unter Verwendung von Zuschlägen ("Maluspunkten") für Töne oder Impulshaltigkeit und für die Dauer einer möglichen Einwirkung zum Beurteilungspegel Lr umgerechnet. Er stellt somit ein Maß für die durchschnittliche Geräuschimmission während einer bestimmten Beurteilungszeit Tr (Bezugszeit) dar. Nach DIN 45 645 v. 1977: "Einheitliche Ermittlung des Beurteilungspegels für Geräuschimmissionen", wird der Beurteilungspegel folgendermaßen gebildet Lr = LAeq + Ki + KT + 10log T Tr dB(A) mit Ki Impulszuschlag in dB KT Tonhaltigkeitszuschlag in dB T Zeitraum, für den der Mittelungspegel gilt (Einwirkdauer des Geräusches) Tr Beurteilungszeitraum. Die Zuschläge liegen je nach Auffälligkeit zwischen 3 und 6 dB. Sie werden jeweils in den Richtlinien vorgeschrieben, zum Beispiel in VDI 2058. Der Tonzuschlag berücksichtigt den störenden Umstand, wenn sich Einzeltöne deutlich hörbar aus dem Geräusch hervorheben. Speziell bei der Beurteilung der Gehörschädlichkeit wird allerdings kein Tonzuschlag angewendet. Der Impulszuschlag ist die Differenz aus: Ki = LA Im − LAeq . Die Messung von LA Im schließt demnach den Impulszuschlag mit ein, so dass folgende Vereinfachung ergibt Lr = LA Im + KT + 10 log T Tr dB(A) . 19 Nicht alle Schallpegelmesser bieten jedoch die Möglichkeit LA Im zu messen. In der TA-Lärm wird LA Im durch die Bestimmung des Wirkpegels ( LAFTm ) nach dem Taktmaximalverfahren ersetzt. Das allgemeine Bildungsgesetz für den Beurteilungspegel nach DIN 45 641 lautet 1 Lr = 10 log Tr n ∑Ti ⋅ 10(L Aeq ,i i =1 +Ki ,i +KT ,i ) / 10 , wenn während der Beurteilungszeit Geräusche mit verschiedenem Charakter, also auch mit verschiedenen Mittelungspegeln bzw. notwendigen Zuschlägen auftreten, darin bedeuten LAeq,i Mittelungspegel im Teilzeitraum Ti in dB(A) Ki,i und KT ,i sind die Impuls- bzw. Tonhaltigkeitszuschläge im Zeitintervall Ti n Anzahl der Teilzeiträume n T = ∑Ti gesamter Beurteilungszeitraum. i =1 Unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Lärmschutzbedürfnisse sind in den verbindlichen Richtlinien und Vorschriften (s. DIN 45 645) folgende Beurteilungszeiten Tr angegeben: Am Arbeitsplatz: Tr = 8 Std. für eine Arbeitsschicht (ist die Schicht länger als 8 Std., kann die n Einwirkdauer T = ∑Ti größer als Tr werden). i =1 Für alle anderen Geräuschimmissionen gilt: Tr1 = 12 Std. für den Tag (7 - 19 Uhr) Tr 2 = 4 Std. für den Abend (19 - 22 Uhr) und den Morgen (6 - 7 Uhr) Tr 3 = 8 Std. für die Nachtzeit (22 - 6 Uhr) Tr 4 = 1 Std. für die lauteste Nachtstunde zwischen 22 und 6 Uhr (z. B. 23 bis 24 Uhr). Als maßgebender Beurteilungspegel für einen ganzen Tag gilt damit Lr,Tag = 10 log 1 (12 ⋅ 10Lr 1 /10 + 4 ⋅ 10(Lr 2 +6) /10 ) 16 dB(A) . Diese Regelung bedeutet, dass bei Geräuschimmissionen in den Zeiten von 6 bis 7 Uhr und 19 bis 22 Uhr das erhöhte Schutzbedürfnis durch einen Zuschlag von 6 dB berücksichtigt wird, das gleiche kann auch für Sonn- und Feiertage gelten. Dieser sogenannte Ruhezeitenzuschlag ist in der VDI 2058, Blatt 1 geregelt und gilt nicht für reine Industriegebiete. Bei dieser Art von Zuschlägen müssen immer die maßgeblichen Regelwerke beachtet werden, die TA-Lärm kennt beispielsweise solche Zuschläge nicht. Als maßgebender Beurteilungspegel für die Nacht gilt allgemein Lr,Nacht = Lr 3 dB(A) 20 außer, wenn Lr 4 um 4 dB oder mehr größer ist als Lr 3 . In solchen Fällen ist Lr,Nacht = Lr 4 dB(A). Manchmal werden zusammengefasst Lr,24h = 10 log Lr,Tag und Lr,Nacht zu einem 24-Std.-Beurteilungspegel 1 (12 ⋅ 10Lr 1 /10 + 4 ⋅ 10(Lr 2 +6) /10 + 8 ⋅ 10Lr 3 /10 ) 24 dB(A). 1.13 Andere Schallfeldgrößen Die wichtigste Größe des Schalls ist der bisher besprochene Schalldruck beziehungsweise Schalldruckpegel. Der Grund hierfür ist nicht nur die Tatsache, dass die meisten Messmikrofone Druckempfänger sind, sondern weil der Schalldruck für die Auslenkung des Trommelfells im Ohr und damit für die Stärke der Schallwahrnehmung maßgebend ist. Der Schalldruck ist eine ungerichtete (skalare) Größe. Trotzdem gibt es weitere Größen, die zur Beschreibung von Schallereignissen gebräuchlich und manchmal auch notwendig sind und die im folgenden erläutert werden sollen. 1.13.1 Schallschnelle Bei der Schallausbreitung bewegen sich die Luftteilchen lokal um ihre Ruhelage hin und her, wie bereits in Zusammenhang mit Bild 1.1 erwähnt wurde. Diese Bewegung bezeichnet man auch als Auslenkung. Die zeitliche Ableitung dieser Bewegungen, also die Teilchengeschwindigkeit, bezeichnet man als Schallschnelle v in m/s. Sie darf nicht verwechselt werden mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit c der Schallwelle (!). Die Schallschnelle ist ebenfalls eine Wechselgröße, aber im Gegensatz zum Schalldruck eine gerichtete Größe (Vektor). Die Schnelle wird auch als Pegelgröße in dB verwendet Lv = 20 log v v0 mit v0 = 5 ⋅ 10−8 m/s als Bezugswert. 21 1.13.2 Schallintensität Bildet man das Produkt aus Druck und Schnelle, erhält man eine Leistungsgröße, die Schallintensität I in Watt/m2. Für eine Schallwelle die keine Abhängigkeit quer zur Ausbreitungsrichtung hat (ebene Welle) beziehungsweise, wenn man in Relation zur Wellenlänge weit genug von einer Schallquelle entfernt ist (Fernfeld), gilt vereinfachend (p, v Effektivwerte, Umrechnung 1 Watt = 1 Nm/s) I = p⋅v = p2 Z0 mit Z0 Schallkennwiderstand des Ausbreitungsmediums = ρ ⋅ c in Ns/m3 , mit ρ Dichte des Mediums, c Schallgeschwindigkeit im Medium, in Luft bei 20°C: Z0 etwa 400 Ns/m3. Wie man sieht, ist in diesem Fall die Intensität proportional dem Schalldruckquadrat, das damit als leistungsproportional bezeichnet werden kann. Die Schallintensität wird auch in Pegeln in dB dargestellt LI = 10 log I I0 mit I0 Bezugswert = 10-12 W/m2. Obige Zusammenhänge führen dann auf LI = 10 log p2 . Z0 ⋅ I0 Erweitert man diesen Ausdruck mit p02 kommt man auf p02 p2 p2 LI = 10 log 2 ⋅ 0 , p0 Z0 ⋅ I0 der erste Teil des Terms führt auf den Schalldruckpegel. Aufgrund der definierten Bezugswerte und des Schallkennwiderstandes von Luft führt der zweite Ausdruck p02 gerade auf etwa 1, so dass unter diesen Bedingungen der Intensitätspegel Z0 ⋅ I0 und der Schalldruckpegel – nicht der Schalldruck ! - annähernd gleich sind LI ≅ Lp . 22 1.13.3 Schallleistung Integriert man die Schallintensität über die gesamte strahlende Fläche S einer Schallquelle auf, erhält man die Schallleistung P in Watt P= ∫ I ⋅ dSn S wobei der Index n bedeutet, dass nur die senkrecht zur Fläche wirkenden Anteile zu nehmen sind. Im Fernfeld einer Schallquelle beziehungsweise für ein ebenes Schallfeld mit einer konstanten Intensitätsverteilung über der Fläche gilt wieder p2 ⋅ S P = I ⋅S = . Z0 Die Schallleistung ist also auch hier eine mit dem Schalldruckquadrat proportionale Größe P ~ p2 . Die Schallleistung ist eine rein quellenbezogene Größe und dient der Kennzeichnung einer Geräuschquelle, sie ist ein E m i s s i o n s w e r t , unabhängig von den Schallausbreitungsbedingungen, wie Hindernissen, Anordnungen von Absorptionsmaterial im Raum, Entfernung zwischen Schallquelle und Empfänger und ähnliches. Sie beschreibt eine Eigenschaft und ist daher vom Ort unabhängig. Ein Haartrockner besitzt eine bestimmte Schallleistung und die behält er bei, egal ob er im Konzertsaal, im Bad oder auf einem Campingplatz betrieben wird – solange seine Betriebsbedingungen unverändert bleiben. Entsprechend kann man für viele Geräte (Rasenmäher, Kopierer, Ventilatoren, Kreissägen, usw.) Angaben zu ihren Schallleistungen (entsprechend den Betriebsbedingungen) erhalten. Die Schallleistung darf nicht mit dem Schalldruck als Immissionskennwert verwechselt werden, die Angabe zu einer Maschine, dass sie einen Schalldruckpegel von beispielsweise 60 dB(A) aufweist, ist vollkommen ungenügend, solange nicht die Schallfeldbedingungen, die Messentfernung bzw. die Messfläche angegeben wird. Die Angabe der Schallleistung ist dagegen eindeutig. In der Praxis benutzt man ebenso den Schallleistungspegel LW in dB, er ist folgendermaßen definiert LW = 10 log P P0 mit dem Bezugswert P0 = 10−12 Watt. 23 Beispiele für Schallleistungen sind Schallquelle Turboprop-Flugzeug Grosses Orchester Autohupe Kompressor, gedämpft Geige fortissimo Laserdrucker Leerlauf P [W] 104 102 1 10-2 10-3 10-7 LW [dB] 160 140 120 100 90 50 Hat man auf einer gedachten Hüllfläche um eine Quelle herum (in genügendem Abstand, unter reflexionsfreien Bedingungen) den örtlich gemittelten Schalldruck p gemessen, lässt sich der Schalleistungspegel mit obigen Formeln einfach berechnen zu p2 ⋅S LW = 10 log . Z0 ⋅ P0 Erweitert man diesen Ausdruck mit S0 p02 ⋅ , erhält man S0 p02 p 2 S p2 ⋅ S LW = 10 log 2 ⋅ ⋅ 0 0 p0 S0 Z0 ⋅ P0 dabei ist S0 eine Bezugsfläche von 1 m2 . Setzt man die Zahlen für die anderen p02 ⋅ S0 wieder den Wert 1. Bezugswerte ein, bekommt man für den Ausdruck Z0 ⋅ P0 Definiert man ferner das sogenannte Messflächenmaß LS in dB (DIN 45 635) LS = 10 log S , S0 erhält man schließlich für die Schalleistung folgenden Ausdruck (Multiplikation entspricht Pegeladdition): LW = Lp + LS in dB. Diese Gleichung bildet die Grundlage für die Schalleistungsmessung nach DIN 45635, Teil1, Hüllflächenverfahren. Ganz allgemein gilt noch, dass die Integration der Leistung über die Zeit auf die Schallenergie mit der Dimension [Ws] führt: E= ∫ P ⋅ dt T . 24 1.14 Flüssigkeitsschall, Körperschall Bisher war nur von Luftschall die Rede, weil nur über die Luftdruckänderungen das Trommelfell in Schwingungen versetzt werden kann. Für bauakustische Probleme ist aber auch wichtig, dass sich Schall in Flüssigkeiten und Festkörpern ausbreiten kann. Auch dabei handelt es sich um sehr kleine Wechselbewegungen. Sie breiten sich meist ziemlich ungehindert aus. Die kleinen Wechselbewegungen in und auf der Oberfläche eines Festkörpers versetzen die benachbarte Luft in kleine Schwingungen und erzeugen so den hörbaren Luftschall, wie im Kapitel über die Bauakustik erläutert wird. Beispiel 1: Im Wasserleitungshahn wird durch Kavitation und Turbulenz Flüssigkeitsschall erzeugt. Er versetzt die Rohre in kleine Schwingungen. Der so erzeugte Körperschall überträgt sich an Befestigungsstellen auf Wänden und Decken, die dann den Luftschall abstrahlen. Beispiel 2: Es wird auf einer Zimmerdecke herum getrampelt oder eine Aufzugsanlage ist auf einer Gebäudedecke befestigt. Die anregenden Kräfte erzeugen Körperschall, wodurch kleine Schwingungen (meist im Bereich von Mikrometern und weniger), erzeugt werden, die sich über das Bauwerk ausbreiten und von Decken und Wänden an anderen Orten als hörbarer Luftschall abgestrahlt werden. Beispiel 3: Ein vorbeifahrender LKW (Motor, Auspuff, Reifen) macht Lärm. Dieser Luftschall versetzt die benachbarten Fenster und in geringerem Maße auch die Wände in Schwingungen (Körperschall). Dieser Körperschall erzeugt in den angrenzenden Räumen Luftschall – und der kann stören. Besonderheiten des Körperschalls sind, dass sich dieser mit einer im allgemeinen viel höheren Geschwindigkeit ausbreitet, die, im Gegensatz zum Luftschall, auch frequenzabhängig sein kann (Dispersion). 1.15 Zusammenfassung des Abschnitts Schall ist eine sehr kleine Wechselbewegung bzw. Druckänderung in der Luft. Die Tonhöhe (Bereich 16 – 16000 Hz) wird als Frequenz in Hz gemessen. Die Stärke eines Schallsignals wird als Schalldruckpegel in dB (Bereich 0 – 140 dB) angegeben. Häufig wird der Schalldruckpegel für einzelne Frequenzbereiche getrennt angegeben (Spektrum, Oktav- oder Terzpegel). Die Frequenzabhängigkeit der Empfindlichkeit und die zeitdynamischen Eigenschaften des menschlichen Ohres werden durch den zeit- und A- bewerteten Schalldruckpegel weitgehend berücksichtigt, stärkere Schwankungen über einen längeren Zeitraum werden durch den Mittelungspegel erfasst. Schall kann in Flüssigkeiten und festen Stoffen als Flüssigkeits- bzw. Körperschall weitergeleitet werden und anschließend als Luftschall wieder abgestrahlt werden (wichtig für die Schallübertragung in Gebäuden).