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Vorlesung Lärmschutz – PEU 5 u. 6 von 8 Grundlagen der technischen Akustik.

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Präsentation zum Thema: "Vorlesung Lärmschutz – PEU 5 u. 6 von 8 Grundlagen der technischen Akustik."—  Präsentation transkript:

1 Vorlesung Lärmschutz – PEU 5 u. 6 von 8 Grundlagen der technischen Akustik

2 Organisatorisches Vorlesungstermine Dienstag 16.März Dienstag 20.April Dienstag 24.Mai Dienstag 21.Juni Exkursion zur Johnson Controls GmbH / Treffpunkt 8:30h am Haupteingang der FH / Anmeldung beim Praktikum! Praktika Jede Woche, an der keine Vorlesung stattfindet!

3 Terminplanung Lärmschutz- Praktikum SS 2011 FH D Fachhochschule DüsseldorfDipl.-Ing. Levent Keseik/Prof. Dr.-Ing. Frank Kameier Fachbereich 4 Maschinenbau und Verfahrenstechnik Josef-Gockeln-Str. 9 Raum E Düsseldorf Phone(0211) Terminplanung Lärmschutz-Praktikum SS 2011 Mobil (((0175) Blockveranstaltung - jeweils 3 Stunden - VL - Fax(0211) VL Praktikum Gruppe 1 Gruppe 2 Gruppe 3 VL - im Wechsel duesseldorf.de Studienrichtungen PEU 4. Semester Beginn jeweils 10:00 h Düsseldorf, den GruppealleGruppe 1Gruppe 2Gruppe 3alleGruppe 1Gruppe 2Gruppe 3alleGruppe 1Gruppe 2Gruppe 3alleGruppe 1Gruppe 2Gruppe 3 Dienstag n.V. Termin RaumS1.11L1.5 S1.11L1.5/L1.22 S1.11L1.5 S1.11L1.5 VersuchVorlesung Dasylab Grundlagen Vorlesung Schallgeschw. u. Nachhallzeit Vorlesung Eigenfrequenz einer mechanischen Struktur Vorlesung Messung einer Schall- leistung L1.22/ Hallraum / Reflexions- armer Raum L1.22 L1.22/ Hallraum / Reflexions- armer Raum Vorlesungsfreie Zeiten: und

4 Beginn und Ende Uhr – Uhr (Vorlesung) Uhr – Uhr (Kontrollierte Nikotin- und Koffeinaufnahme) Uhr – Uhr (Vorlesung)

5 Teil 5 und 6 Einige wichtige Wiederholungen der letzten Vorlesung Schallleistung und Schallintensität

6 Der Schalldruckpegel Beispielrechnung

7

8 Wieso brauchen wir das dB in der Akustik? Schuld ist der Dynamikbereich des menschlichen Gehörs!

9 Der Dynamikbereich Der Mensch kann sowohl sehr hohe (Sonnenferne) als auch sehr niedrige (Sonnennahe) Schalldrücke verwerten. Das menschliche Ohr hat also einen sehr hohen Dynamikbereich, den man mit einer logarithmischen Skala beschreiben kann!

10 Das dB(A) Das dB(A) ist ein erster physiognomischer bzw. psychoakustischer Ansatz das menschliche Hörempfinden zu beschreiben!

11 Die A-Bewertung Um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass das menschliche Ohr Töne mit gleichem Schalldruck in unterschiedlichen Tonhöhen unterschiedlich laut empfindet, werden so genannte Frequenzbewertungskurven verwendet. Da die Krümmung der Kurven gleicher Lautstärkewahrnehmung und damit der Frequenzgang des Gehörs vom Schalldruckpegel abhängig ist, wurden für unterschiedlich hohe Schalldruckpegel unterschiedliche Bewertungskurven definiert: A-Bewertung: entspricht den Kurven gleicher Lautstärkepegel bei ca dB B-Bewertung: entspricht den Kurven gleicher Lautstärkepegel bei ca dB C-Bewertung: entspricht den Kurven gleicher Lautstärkepegel bei ca dB D-Bewertung: entspricht den Kurven gleicher Lautstärkepegel bei sehr hohen Schalldrücken (Verwendung bei Fluglärm) Bewertete Pegel werden durch den entsprechenden Buchstaben der Frequenzbewertung gekennzeichnet. Z. B. wird ein A-bewerteter Schalldruckpegel LpA oder Schallleistungspegel LWA in dB(A) angegeben.

12 FFT Das komplexe Signal (blau) kann mit 2 Sinuswellen (rot und schwarz gepunktet) unterschiedlicher Periode und mit unterschiedlichen Amplituden beschrieben werden (Fourier). Die Transformation dieser Sinusschwingungen in den Frequenzbereich nennt man Fourier- Transformation.

13 FFT Die Sinuswellen mit den Periodendauern von 1 ms und 0,250 ms ergeben transformiert aus dem Zeitbereich in den Frequenzbereich Linien im Spektrum bei 1 kHz und bei 4 kHz.

14 Absorption

15 Was beschreibt Was bedeutet Absorption? Was ist der Reflektionsfaktor R? Die Sabinesche Formel

16 Was bedeutet Absorption? ?

17 ... Einfallende Energie Reflektierte Energie Absorbierte Energie Transmitierte Energie

18 Also, was ist eigentlich Absorption?

19 Die Umwandlung der einfallenden Schallenergie in z.B. Wärme wird als Absorption bezeichnet!

20 Was gibt der Absorptionsfaktor an...? ?

21 ?? ? gibt an, wie groß der absorbierte Anteil des einfallenden Schalls ist. = 0 bedeutet, es findet keine Absorption statt, der gesamte einfallende Schall wird reflektiert. = 0,5 es wird 50% der Schallenergie absorbiert, 50% reflektiert. = 1 es wird der komplette einfallende Schall absorbiert, Reflektion findet nicht mehr statt. ist abhängig vom Oberflächenmaterial.

22 = 0,5 50% absorbiert, 50% reflektiert = 1, komplett absorbiert = ist abhängig vom Oberflächenmaterial = 0, keine Absorption

23 Die Umwandlung der einfallenden Schallenergie in z.B. Wärme wird als Absorption bezeichnet!

24 Was beschreibt das Absorptionsdiagramm /f? ?

25 ?? ? Der Absorptionsfaktor eines Materials ist abhängig von der Frequenz f des einfallenden Schalls. Dem Absorptionsdiagramm kann man die Absorption bei unterschiedlichen Frequenzen entnehmen. Die allermeisten Materialien absorbieren hohe Frequenzen gut, während die Absorption bei tieferen Frequenzen nachlässt.

26

27 Wie werden Messergebnisse ermittelt? ?

28 Wir ermitteln hier die Nachhallzeit (RT60). Das ist die Zeit in Sekunden, die ein Schalldruckpegel benötigt, um 60 dB abzuklingen – also auf ein Tausendstel seines Ursprungswertes....

29 Wallace Clement Sabine

30 Was ist die Nachhallzeit RT60? ?

31 Auch wenn eine Schallquelle plötzlich abgeschaltet wird, ist für einen kurzen Moment noch etwas zu hören. Dieser sogenannte Nachhall entsteht durch die Überlagerung der Reflektionen im Raum, die jeweils nach einer kleinen Verzögerungszeit beim Zuhörer ankommen....

32 Die Nachhallzeit RT60 (Reverberation time) ist als die Zeitspanne definiert, nach der der Schall um 60dB abgefallen ist. Neben dem Raumvolumen wird sie durch die Absorption der Innenflächen bestimmt. Daher wird aus der Änderung der Nachhallzeit in Meßräumen der Absorptionsfaktor eines Materials bestimmt, ein diffuses Schallfeld ist hierfür die Voraussetzung!...

33 Schalldruck Zeit Direkt Schall Erste Reflexion Nachhall

34 Äquivalente Schallabsorptionsfläche? ?

35 Unter der äquivalenten Schallabsorptionsfläche A versteht man eine virtuelle Fläche mit dem Absorptionsgrad = 1, die die gleiche Schallabsorption aufweist wie die Begrenzungsflächen des Raumes und der im Raum befindlichen Gegenstände.... Die äquivalente Schallabsorptionsfläche A ist frequenzabhängig.

36 1. S 1 2. S 2 3. S 3 4. S 4 5. S 5 6. S 6 n2.A2n2.A2 n1.A1n1.A1

37 Der Schallabsorptionsgrad beschreibt das Verhältnis der Intensitätet der nicht reflektierten Welle und der einfallenden Welle!

38 Der Reflektionsfaktor R gibt den Grad der reflektierten Energie an! = 1 - I R I ² Der Absorptionsfaktor gibt an wieviel der einfallenden Energie absorbiert wird! Das Kundtsche Impedanz Rohr ist geeignet um kleine Proben zu vermessen! Im Hallraum herscht ein diffuses Schallfeld! Die äquivalente Absorptionsfläche gibt an, wieviel Fläche 100 % Absorption hätte.! Die Nachhallzeit beschreibt die Abnahme des Schalls um 60 dB nach Abschalten der Quelle!

39 Die Rieter Alpha Kabine, sowie zwei Hallräume mit 55 m³ und 202 m³ stehen zur Ermittlung der Absorption nach der Nachhall- Methode zur Verfügung. Absorption bei senkrechtem Schalleinfall wird mit dem Impedanz Rohr von B&K ermittelt.

40 Schalldämm-Maß Transmission Loss

41 Wenn Schallwellen auf Hindernisse treffen, werden sie reflektiert, absorbiert oder sie durchdringen diese. Das Letztere bedeutet, dass die Schallenergie durch das Hindernis transportiert wird. ?? ? Je höher der Verlust der einfallenden Energie ist, desto höher ist das sogenannte Schalldämm-Maß R! ?? ?

42 ... Einfallende Energie Reflektierte Energie Absorbierte Energie Transmitierte Energie

43 ...

44 Eine schalldämmende Konstruktion soll von der auf eine Seite auffallenden Schalleistung W1 nur die Übertragung eines möglichst kleinen Teiles W2 auf die andere Seite zulassen. Der absorbierte Teil Wabs wird durch den Schallabsorptionsgrad beschrieben. Als Maß für die Schallübertragung dient der Schalltransmissionsgrad, bei dem der übertragene Leistungsanteil W2 bzw. W2+W3 auf die einfallende Schalleistung W1 bezogen wird....

45 Den Teil der einfallenden Schallenergie, der durch das Hindernis transportiert wird, nennt man Transmission. Je höher der Verlust der einfallenden Schallenergie ist, desto höher ist das sogenannte Schalldämm-Maß R!!

46 Was ist das Bergersche Gesetz? ?

47 ?? ?

48 Mit wachsender Masse von einschaligen Bauteilen steigt auch deren Schalldämmung an. Dieses Massengesetz wird auch als Bergersches Gesetz bezeichnet. Das Schalldämm-Maß einschaliger, homogener, dichter, unendlich ausgedehnter Platten hängt von der flächenbezogenen Masse der Wand, von der Frequenz und vom Schalleinfallswinkel ab. Für praxisübliche Schallfelder gilt die Näherung: R = 20 lg (f m) - 47 [dB] Darin sind f Frequenz [Hz] m flächenbezogene Masse der Platte [kg/m²]...

49 Das Massengesetz, das sowohl bei Frequenzerhöhung um eine Oktave als auch bei Verdopplung der flächenbezogenen Masse des Bauteils eine Verbesserung des Schalldämm-Maßes um 6 dB bedeutet, gilt nur in einem eingeschränkten, meist tieferen Frequenzgebiet (II) zwischen den Eigenschwingungen der Bauteile (Platteneigenfrequenzen) (I) und den Auswirkungen der Koinzidenz oder Spuranpassung Koinzidenzgrenzfrequenz)(III). Beide Einflüsse führen zu einer Verschlechterung der Schalldämmung in einem bestimmten Frequenzbereich.

50 R = 20 lg (f m) - 47 [dB]! Bessere Schalldämmung bei höherer Masse! Im Koinzidenzbereich und im Bereich der Eigenresonanz gilt das Gesetz nicht! + 6dB bei Erhöung um eine Oktave und/oder bei Verdoppelung der flächenbezogenen Masse!

51 Wie wird das Schalldämmmaß bestimmt? ?

52

53 Hallraum – Hallraum Methode Hallraum – Freifeldraum Methode mit Intensitätssonde Hallraum – Freifeldraum Methode mit Mikrofon

54 Senderaum Empfangsraum Die Hallraum – Hallraum Methode

55 Die Hallraum – Freifeldraum Methode mit Intensitätssonde Senderaum Empfangsraum

56 Senderaum Empfangsraum Die Hallraum – Freifeldraum Methode mit Mikrofonen im Fahrzeug

57 Ich weiß, was Schalldämmung ist! Ich weiß, wie die Werte ermittelt werden! Ich kenne das Bergersche Massengesetz!

58 zzz zz Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Von Levent Kesik


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