Schwingprüfungen, Vibrationsmessungen und Schallmessungen sind eng miteinander verbundene Verfahren zur Analyse mechanischer Systeme und Umgebungen. In diesem Beitrag wird der Zusammenhang zwischen Schallmessung, Schwingprüfungen und Vibrationsmessung verdeutlicht: 

1. Schwingprüfungen: Diese Tests dienen dazu, die Antwort eines Systems auf bestimmte Schwingungen zu beurteilen. Sie werden oft verwendet, um die Haltbarkeit und Funktionsweise von Komponenten unter dynamischen Belastungen zu prüfen. Bei Schwingprüfungen wird ein Objekt kontrollierten mittels eines Schwingprüfsystems kontrollierten Schwingungsbelastungen ausgesetzt, um seine Reaktion zu beobachten, was Aufschluss über seine strukturelle Integrität und seine Betriebseigenschaften gibt. 

2. Vibrationsmessungen: Diese Messungen zielen darauf ab, die Intensität und die Frequenz der von einem Objekt oder einer Maschine ausgehenden Vibrationen zu erfassen. Vibrationsanalysen sind entscheidend für die vorbeugende Wartung und Fehlersuche in mechanischen Systemen. Sie helfen, potenzielle Probleme zu erkennen, bevor diese zu ernsthaften Schäden führen, indem sie ungewöhnliche Muster oder erhöhte Vibrationen identifizieren, die auf Verschleiß oder Defekte hinweisen können. 

3. Schallmessungen: Schallmessungen erfassen die von einer Schallquelle erzeugten Schallwellen. Diese Messungen sind wichtig für die Bewertung der Lärmemissionen und für akustische Analysen, die zum Beispiel in der Umwelttechnik, in der Produktentwicklung und in der Qualitätskontrolle Anwendung finden. Schallwellen sind letztlich eine Form von mechanischen Wellen, ähnlich wie Vibrationen, nur dass sie sich durch die Luft und andere Medien ausbreiten. 

Theoretischer Zusammenhang 

• Von Vibration zu Schall: Vibrationen, die von einer Maschine oder Struktur ausgehen, können Schallwellen erzeugen, wenn die Vibrationen stark genug sind, um die umgebende Luft zu beeinflussen. Dies ist besonders relevant in der Industrie und im Bauwesen, wo laute Maschinen sowohl Vibrationen als auch beträchtlichen Lärm erzeugen können. 
• Analyse und Überwachung: Die Techniken der Schwingprüfung, Vibrationsmessung und Schallmessung werden oft kombiniert, um umfassende Diagnosen über den Zustand und die Leistung von Maschinen und Strukturen zu liefern. Zum Beispiel kann eine ungewöhnlich hohe Schwingung in einer Maschine durch detaillierte Vibrations- und Schallanalysen untersucht werden, um die Ursache und den besten Ansatz für Korrekturmaßnahmen zu bestimmen. 
• Anwendungen: Alle drei Techniken werden in verschiedenen Industrien angewandt, von der Automobilindustrie, wo sie zur Entwicklung leiser und vibrationsarmer Fahrzeuge beitragen, bis hin zu Bau und Architektur, wo sie zur Sicherstellung der strukturellen Integrität und des akustischen Komforts genutzt werden. 

Diese Messungen und Tests sind also integral miteinander verbunden und unterstützen sich gegenseitig, um die Leistung, Sicherheit und Qualität mechanischer Systeme und ihrer Umgebungen zu gewährleisten. 

Exkurs: Wie funktioniert eine Schallmessung?

Eine Schallmessung besteht aus der Erfassung von Schalldruckpegeln mittels spezieller Messinstrumente. Verschiedene Maße für Schall umfassen: 

• A-bewerteter Schalldruckpegel (SPL oder Lp), 
• zeitbewerteter Schalldruckpegel (LAF oder LAS), 
• Lärmexpositionspegel (LAE), 
• zeitlich gemittelter Schallpegel (LAeq). 

Zur Durchführung von Schallmessungen stehen unterschiedliche Methoden zur Verfügung. Manche verwenden integrierende Schallpegelmesser, andere setzen persönliche Lärmexpositionsmesser ein. Während Schallpegelmesser für eine breite Palette an Messzwecken geeignet sind, dienen persönliche Lärmexpositionsmesser hauptsächlich dem Schutz vor lärmbedingtem Hörverlust und werden nahe am Ohr getragen. 

Was ist der Schalldruckpegel?

Der Schalldruckpegel, auch als SPL (Sound Pressure Level) bekannt, beschreibt die Schwankungen des Luftdrucks, die durch Schall verursacht werden, und wird in Dezibel (dB) gemessen. Diese Druckänderungen werden durch die Membranen von Messmikrofonen, die ein integraler Bestandteil von Schallpegelmessern sind, erfasst. Die Einheit des Luftdrucks ist Pascal, wobei der kleinste wahrnehmbare Druckunterschied bei etwa 20 Mikropascal (uPa) liegt und der maximale Druck mehrere Tausend Pascal erreichen kann. Um diese große Bandbreite an Druckänderungen darstellen zu können, wird die logarithmische Dezibelskala verwendet, die eine Referenz von 20 uPa nutzt und die umfangreichen Pascal-Werte auf eine übersichtlichere Dezibelskala reduziert. Die Ergebnisse der Schallmessungen werden daher als Schalldruckpegel angegeben. 

Die Dezibelskala stellt die Schallpegel im Verhältnis zu einem Referenzdruck dar, wobei 0 dB der Hörschwelle (20 uPa) entspricht und Werte über 130 dB (etwa 100 Pa) an der Schmerzschwelle liegen. Die Dezibelskala ist praktikabler als die Pascal-Skala, da sie der logarithmischen Wahrnehmung des menschlichen Ohrs entspricht und somit eine direkte Beziehung zur empfundenen Lautstärke herstellt. 

Schallenergie: Schall manifestiert sich als eine Energieform, bei der sich Luftpartikel hin und her bewegen, wodurch Energie in die Umgebung übertragen wird. Die resultierenden Druckfluktuationen sind relativ gering im Vergleich zum statischen Luftdruck, werden aber dennoch von den Mikrofonmembranen aufgezeichnet. 

Der äquivalente Dauerschallpegel (Leq) ist ein gängiges Maß für die Schallintensität, da es den Energiegehalt des Schallsignals reflektiert und zur Beurteilung der Lärmgefährdung herangezogen wird. 

Beim berufsbedingten Lärm wird der Leq über eine Achtstundenperiode ermittelt und als täglicher Lärmexpositionspegel (LEX) bezeichnet. Der LEX kann auch prozentual im Verhältnis zum zulässigen Tagesgrenzwert ausgedrückt werden und wird dann als Lärmdosis beschrieben. 

So funktioniert ein Schallpegelmesser 

Ein Schallpegelmesser (SLM) ist ein Gerät, das speziell zur genauen Erfassung von Schallpegeln entwickelt wurde und häufig in handlicher Form vorliegt. Es ist darauf ausgelegt, Schall ähnlich wie das menschliche Ohr wahrzunehmen und ermöglicht objektive und wiederholbare Messungen von Schalldruckpegeln. 

Das kann ein Schallpegelmesser: 

Einsatzbereiche eines Schallpegelmessers: Schallpegelmesser kommen in verschiedenen Umgebungen zum Einsatz, um Geräuschbelastungen zu messen und zu bewältigen. Sie finden Verwendung in Industrieanlagen, bei Verkehrsmitteln wie Autos und Zügen, auf Baustellen, sowie bei öffentlichen Veranstaltungen wie Sportereignissen und Konzerten. Auch in Wohn- und Gewerbegebieten werden sie eingesetzt, um die Lärmpegel zu überwachen, die mit diesen vielfältigen Schallquellen und den damit verbundenen Herausforderungen für Fachleute einhergehen. 

Funktionsweise eines Schallpegelmessers: Ein Schallpegelmesser besteht aus einem Mikrofon, einem Vorverstärker, einer Signalverarbeitungseinheit und einer Anzeige. Das Mikrofon, typischerweise ein Kondensatormikrofon aufgrund seiner Genauigkeit und Zuverlässigkeit, wandelt Schallwellen in elektrische Signale um. Diese elektrischen Signale sind zunächst sehr schwach und müssen durch den Vorverstärker verstärkt werden, bevor sie vom Hauptprozessor weiterverarbeitet werden können. Die Signalverarbeitung beinhaltet die Anwendung von Frequenz- und Zeitbewertungen gemäß internationalen Normen wie der IEC 61672 – 1, die die Standards für Schallpegelmesser festlegen. 

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