Frequenzbewertung

Die Frequenzbewertung wird bei der Messung von Geräuschen verwendet. Hierbei werden die Messgrößen durch einen bewertenden Filter gewichtet, der den Frequenzgang des menschlichen Gehörs berücksichtigen soll. Auf diese Weise soll der Zusammenhang von Pegelangaben und empfundener Lautheit verbessert werden.

Die Frequenzbewertung kann auch als frequenzabhängiger Abzug vom ermittelten Pegel dargestellt werden (für die A- und D-Bewertung ergibt sich in einigen Frequenzbändern ein Zuschlag). Gemäß DIN EN ISO 80000-8:2020-06 sind gewichtete Pegel durch einen Index am Formelzeichen des Pegels zu kennzeichnen. Für einen A-bewerteten Schalldruckpegel ist also das Formelzeichen <math> L_{pA} </math>, für einen A-bewerteten Schallleistungspegel <math>L_{WA}</math>.

Häufig wird auch die Einheitenangabe um das Bewertungsfilter ergänzt, beispielsweise sind die Schreibweisen dB(A) oder auch dBA zu finden.

Die B- und D-Bewertung wurden aus der zugrundeliegenden Norm IEC 61672:2003 für Schallpegelmessgeräte entfernt und sind nur noch historisch bedeutsam.

Bewertungskurven

Da das menschliche Ohr Töne mit gleichem Schalldruck in unterschiedlichen Tonhöhen (d. h. Frequenzen) unterschiedlich laut empfindet, werden Frequenzbewertungskurven verwendet, wie sie in folgender Abbildung dargestellt sind. Dazu werden Filter mit empirisch angepassten Übertragungsfunktionen eingesetzt.

Da die Krümmung der Kurven gleicher Lautstärkepegel und damit der Frequenzgang des Gehörs vom Schalldruckpegel abhängt, wurden für unterschiedlich hohe Schalldruckpegel unterschiedliche Bewertungskurven definiert:

Datei:Acoustic weighting curves.svg

Bewertungsfilter A, B, C, D und Empfindlichkeit des Gehörs

A-Bewertung: entspricht den Kurven gleicher Lautstärkepegel bei ca. 20–40 phon
B-Bewertung: entspricht den Kurven gleicher Lautstärkepegel bei ca. 50–70 phon
C-Bewertung: entspricht den Kurven gleicher Lautstärkepegel bei ca. 80–90 phon
D-Bewertung: entspricht den Kurven gleicher Lautstärkepegel bei sehr hohen Schalldrücken
G-Bewertung: wird im Infraschallbereich von 8 Hz bis etwa 40 Hz verwendet.<ref>Tieffrequente Geräusche inkl. Infraschall von Windkraftanlagen und anderen Quellen, Seite 90. Website der Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg, abgerufen am 13. Juni 2021 </ref>

Bewertete Pegel werden durch den entsprechenden Buchstaben der Frequenzbewertung als Index der Messgröße gekennzeichnet, z. B.:

ein A-bewerteter Schalldruckpegel mit L_pA
ein A-bewerteter Schallleistungspegel mit L_WA

und in dB – in der Praxis auch häufig in dB_A oder dB(A) – angegeben.

Der Verweis auf die A-Bewertung sollte nur einmal angegeben werden, also beispielsweise für den Emissions-Schalldruckpegel einer Maschine als Angabe in den technischen Daten: L_pAd = 70 dB oder L_pd = 70 dB(A).<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:IFA Institut für Arbeitsschutz|IFA Institut für Arbeitsschutz: }}{{#if:|{{#if:Geräuschemissions-Kennwerte und Normen zu ihrer Bestimmung|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Geräuschemissions-Kennwerte und Normen zu ihrer Bestimmung}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.dguv.de/medien/ifa/de/fac/laerm/pdf/emissionskennwerte.pdf%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Geräuschemissions-Kennwerte und Normen zu ihrer Bestimmung}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.dguv.de/medien/ifa/de/fac/laerm/pdf/emissionskennwerte.pdf}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Geräuschemissions-Kennwerte und Normen zu ihrer Bestimmung}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:www.dguv.deDeutsche gesetzliche Unfallversicherung DGUV3{{#if: 2021-06-13 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Die vier Bewertungsfilter weisen folgende Übertragungsfunktionen G_A…D(s) auf, wobei die analytische Beschreibung der Filter in der s-Ebene erfolgt:<ref><templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />{{#if:20130225220126

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          {{#if:  || }}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Im Parameter 'archiv-url' wurde URL von Internet Archive erkannt, bitte Parameter 'wayback' benutzen.|1}} 
        | webcitation.org = 
          {{#if:  || }}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Im Parameter 'archiv-url' wurde URL von WebCite erkannt, bitte Parameter 'webciteID' benutzen.|1}} 
        | archive.today |archive.is |archive.ph |archive.fo |archive.li |archive.md |archive.vn = 
          {{#if:  || }}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Im Parameter 'archiv-url' wurde URL von archive.today erkannt, bitte Parameter 'archive-today' benutzen.|1}}
      }}{{#if: 
         | {{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}
             | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Der Wert des Parameter 'archiv-datum' ist ungültig oder hat ein ungültiges Format.|1}}
          |  }} 
         | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Der Pflichtparameter 'archiv-datum' wurde nicht angegeben.|1}}
      }}
    | {{#if: 
         | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Der Parameter 'archiv-datum' ist nur in Verbindung mit 'archiv-url' angebbar.|1}}
      }}
  }}{{#if:{{#invoke:URLutil|isHostPathResource|http://www.ptpart.co.uk/noise-measurement-briefing/}}
    || {{#if:  || }} URL/Pfad ungültig.
  }}{{#if: Frequency weighting filter characteristics, (engl.)
    | {{#if: {{#invoke:WLink|isBracketedLink|Frequency weighting filter characteristics, (engl.)}}
        | {{#if:  || }} Linktext ungültig.
      }}
    | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Linktext_fehlt Linktext fehlt.
  }}{{#switch: 
    |addlarchives|addlpages= {{#if:  || }}{{#if: 1 |Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter}}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: enWP-Wert im Parameter 'format'.|1}}
  }}{{#ifeq: {{#invoke:Str|find|http://www.ptpart.co.uk/noise-measurement-briefing/%7Carchiv}} |-1
    || {{#ifeq: {{#invoke:Str|find|{{#invoke:Str|cropleft|http://www.ptpart.co.uk/noise-measurement-briefing/%7C4}}%7Chttp}} |-1
         || {{#switch: {{#invoke:Webarchiv|getdomain|http://www.ptpart.co.uk/noise-measurement-briefing/ }}
              | abendblatt.de | daserste.ndr.de | inarchive.com | webcitation.org = 
              | #default = {{#if:  || }}{{#if: 1 |Vorlage:Webarchiv/Wartung/URL}}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Archiv-URL im Parameter 'url' anstatt URL der Originalquelle. Entferne den vor der Original-URL stehenden Mementobestandteil und setze den Archivierungszeitstempel in den Parameter 'wayback', 'webciteID', 'archive.today' oder 'archive-is' ein, sofern nicht bereits befüllt.|1}}
            }} 
       }}
  }}</ref>

<math>

G_A(s) = \frac{k_A \cdot s^4}{(s+129{,}4)^2\; (s+676{,}7)\; (s+4636)\; (s+76617)^2} </math>

mit k_A ≈ 7,39705×10⁹

<math>

G_B(s)= \frac{k_B \cdot s^3}{(s+129{,}4)^2\; (s+995{,}9)\; (s+76617)^2} </math>

mit k_B ≈ 5,99185×10⁹

<math>

G_C(s)= \frac{k_C \cdot s^2}{(s+129{,}4)^2\; (s+76617)^2} </math>

mit k_C ≈ 5,91797×10⁹

<math>

G_D(s)= \frac{k_D \cdot s \cdot (s^2 + 6532 s + 4{,}0975 \times 10^7)}{(s+1776{,}3)\; (s+7288{,}5)\; (s^2 + 21514 s + 3{,}8836 \times 10^8)} </math>

mit k_D ≈ 91104,32

Die angegebenen Konstanten k_A…D sind Faktoren, welche die Übertragungsfunktionen auf den Verstärkungsfaktor 1 (0 dB) bei 1 kHz normieren.

Verwendung

Datei:Kurve gleicher lautstärke.svg

Neue Kurven gleicher Lautstärkepegel (Isophone) nach ISO 226:2003

Besonders in der Technischen Akustik und im deutschen Rechtssystem wird überwiegend die A-Bewertung angewendet. Auch für die Bestimmung des Beurteilungspegels auf dem Gebiet des Lärmschutzes werden die A-Bewertung und die C-Bewertung verwendet (DIN EN ISO 9612).

Da für einige Schallsituationen die wahrgenommene Lautstärke, die mögliche Belästigungswirkung und auch die potenzielle Schädigung des Gehörs durch die Bewertungskurven jedoch nur unvollkommen wiedergegeben wird, sind bei der Geräuschbewertung noch Zuschläge für bestimmte Geräuschsituationen üblich: z. B. gemäß der TA Lärm Zuschläge für Tonhaltigkeit („Quietschen“), Impulshaltigkeit („Hämmern“) usw.<ref>siehe TA Lärm, 2.10 Beurteilungspegel]</ref> Der daraus resultierende Beurteilungspegel (Schalldruckpegel + Bewertungsfilter + Zuschläge) wird für die Überprüfung herangezogen, ob ein bestimmtes Geräuschniveau aufgrund gesetzlicher Richtlinien zulässig ist oder nicht. Diese Zuschläge sind nur bei Lautstärkepegeln unterhalb 80 dB anzuwenden (Stand 2015) und dürfen in Summe 6 dB nicht überschreiten (siehe DIN 45645-2).

Eine Alternative zur Verwendung von Bewertungskurven ist die Bestimmung der Lautheit nach DIN 45631 bzw. ISO 532 B. Hierbei wird die subjektive Lautstärkeempfindung des Gehörs besser erfasst.

Schwingungen

Um die Wirkung von Schwingungen auf den menschlichen Körper zu beurteilen, werden ähnliche Frequenzbewertungen eingesetzt. So werden Humanschwingungen (Ganzkörperschwingungen und Hand-Arm-Schwingungen) z. B. zur Beurteilung entsprechend der deutschen Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung mit den Frequenzgängen der entsprechenden ISO-Normen bewertet. Die wichtigsten sind:

Wk-Bewertung für vertikale Ganzkörperschwingungen in z-Richtung (ISO 2631-1)
Wd-Bewertung für horizontale Ganzkörperschwingungen in x- oder y-Richtung (ISO 2631-1)
Wh-Bewertung für Hand-Arm-Schwingungen (ISO 5349-1).

Für andere Anwendungszwecke existieren weitere Kennlinien nach ISO 2631-1, -2 oder -4.

Literatur

ISO/DIS 10845, Akustik – Frequenzbewertung „A“ für Geräuschmessungen. Berlin: Beuth Verlag, Ausgabe:1995-06
Jürgen H. Maue, Heinz Hoffmann und Arndt von Lüpke: 0 Dezibel plus 0 Dezibel gleich 3 Dezibel. Erich Schmidt Verlag, Berlin 2003, ISBN 3-503-07470-8.

Einzelnachweise

Siehe auch

Liste von Audio-Fachbegriffen

Weblinks