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Eigenschaften des Schalls

Die Frequenz

Eine Frequenz entspricht einer Anzahl an Schwingungen (Oszillationen) pro Sekunde. Sie wird in Hertz gemessen (100 Hz = 100 Schwingungen/Sekunde). Je geringer die Frequenz (desto weniger Schwingungen pro Sekunde gibt es) desto tiefer ist der Ton. Und je höher die Frequenz eines Tones, desto höher ist der Ton.

Abbildung eines hohen und tiefen Tons

Abbildung eines hohen und tiefen Tons

Man weiß, dass je älter man wird, die Wahrnehmung der hohen Frequenzen abnimmt. Bei einem intakten Ohr (von 0-30 Jahren), ist die maximale hörbare Frequenz nicht vorherzusagen. Einige Menschen können nicht mehr als 8000 Hz wahrnehmen, andere hingegen erreichen die 24000 Hz.

Dies gilt auch für die tiefen Frequenzen: diese variieren von einer Person zur anderen von 10 Hz bis 30 Hz.

Maßstab der Tonfrequenzen

Maßstab der Tonfrequenzen

Die Sprachfrequenzen variieren von 50Hz bis zu 8 KHz. Männliche Stimmen unterscheiden sich von weiblichen durch die Frequenzen der Stimmbänder: mit ca. 130 Hz kann die männliche Stimme gemessen werden und mit ca. 250 Hz die weibliche.

Spektogramm einer Frauenstimme

Ein reiner Ton hat nur eine Frequenz. In der Musik z.B. liegt der Ton „A“ bei einer Frequenz von 440 Hz.

Das Oktavband ist ursprünglich eine Klassifizierung in der Musik. Wenn eine Frequenz verdoppelt oder durch 2 geteilt wird, so erhöht sich oder verkleinert sich diese um eine Oktave (Beispiel 125 Hz und 250 Hz, 250 Hz und 500 Hz). Das (wahrnehmbare) Schallspektrum ist unterteilt in 10 Oktaven.

Oktavband

Oktavband

In der Akustik entspricht eine Oktave einer Verdoppelung der Frequenz. In der Musik bilden C, D, E, F, G, A, H eine Oktave (jede Note bildet eine Tonstufe, eine Oktave besteht somit aus 7 Tonstufen).

Reduziertes Oktavband

Reduziertes Oktavband, das für die Charakterisierung eines angepassten Gehörschutzes benutzt wird.

Die Lautstärke

Die wahrgenommene Lautstärke hängt von der Amplitude (= Schwingungsweite) ab. Das Ohr hat keine lineare Sensibilität. Die Messung erfolgt mit Hilfe einer logarithmischen Rechnung. Die Maßeinheit wird Dezibel (dB) genannt.

Ein Ton mit einer Lautstärke von 70 dB ist zweimal schwächer als ein Ton mit 73 dB.
Ein Ton mit einer Lautstärke von 80 dB ist 10 Mal stärker als ein Ton mit 70 dB.
Ein Ton mit einer Lautstärke von 90 dB ist 100 Mal stärker als ein Ton mit 70 dB.

Dies sind die mathematischen Regeln. In der Realität werden 10 dB benötigt, um das Gefühl zu haben, dass die Lautstärke des Tons verdoppelt wurde.

Die Amplitude entspricht der Lautstärke (man spricht hier auch von Schalldruck)

Die Amplitude entspricht der Lautstärke (man spricht hier auch von Schalldruck).

Die Dezibelangabe gibt nur eine vage Idee über die Wahrnehmung. Man muss die Sensibilität des Ohres berücksichtigen, da diese je nach Frequenz des Tons variiert.

Das dB SPL

Die Abkürzung Sound Pressure Level (SPL) bedeutet „Schalldruckpegel”.

Diese Bewertung des Schallpegels wird ausschließlich für die Messung der Sensibilität von Lautsprechern verwendet. Die Leistungsfähigkeit wird in dB SPL pro Watt pro Meter (dB SPL/W/M) ausgedrückt und gibt an, wie viel dB SPL der Lautsprecher bei einem Meter Abstand bei einem Watt abgibt.

Das dB(A) und das dB(C)

Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass die Sensibilität des Ohres nicht bei jeder Frequenz die gleiche war (s. Kurven gleicher Lautstärkepegel). Um diese Eigenschaft des menschlichen Ohres zu berücksichtigen, wurde das dB(A) entwickelt. Diese Bewertung entspricht der Kurven gleicher Lautstärkepegel, bei der ein reiner Ton von 1 KHz bei 40 dB wahrgenommen wird.

Bewertung des dB(A)

Die Bewertung des dB(A) entspricht der Wahrnehmung des menschlichen Ohres (Kurven gleicher Lautstärkepegel) von 40 dB SPL bei einer Frequenz von 1 KHz.

In dem Bereich des Gehörschutzes gilt das dB(A) als Referenz, die gesamte Gesetzgebung bezieht sich darauf, die Akteure, Berater und Benutzer folgen. Das Ziel ist es, die Mitarbeiter, die einem Lärmpegel von über 80 dB(A) ausgesetzt sind, zu schützen. Der Durchschnitt des Lärmexpositionsrisikos liegt natürlich nicht bei 40 dB, sondern eher bei 80 und 90 dB.

Lärmexpositionspegel nach Beruf in dB(A) gemäß einer jährlichen Studie der SUVA

Lärmexpositionspegel nach Beruf in dB(A) gemäß einer jährlichen Studie der SUVA.

Die „A”-Bewertung, die als Referenz eine Lautstärke von 40 dB (Hörschwelle) nimmt, unterschätzt die schädlichen Auswirkungen der tiefen Frequenzen (P. Campo und A. Damongeot des INRS)

„A“-Bewertung Vergrößerung und Verkleinerung auf das dB SPL angewandt

„A“-Bewertung Vergrößerung und Verkleinerung auf das dB SPL angewandt.

Es kann festgestellt werden, dass die „A“-Bewertung die tiefen Frequenzen verkleinert im Vergleich zur Bewertung „C“, die besser die höhere Lautstärke wahrnimmt. Die „C“-Bewertung wird derzeit ausschließlich für Spitzenmessungen im Lärm benutzt. Sie wird nach der Messung von 90 dB über die Hörschwelle gewichtet (40 dB bei der „A“-Bewertung).

“A”- und “C”-Bewertung

“A”- und “C”-Bewertung


Labor COTRAL ARTA GROUP inspear