Schalldruckpegel
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Der Schalldruckpegel ist ein logarithmisches Maß für die Lautstärke eines Geräusches.
Inhaltsverzeichnis
Hintergrund
Eine Schallquelle verursacht kleine Luftdruckschwankungen, die vom Umgebungsmedium (meist Luft) als Druckwellen weitergeleitet werden. Über das Trommelfell werden die Druckunterschiede an das Innenohr weitergegeben, um letztendlich vom Gehirn als Klang oder Geräusch wahrgenommen zu werden. Diese Luftdruckschwankungen werden in der Physik als Schalldruck bezeichnet (Einheit Pascal), und sind wesentlich kleiner als der durchschnittliche Luftdruck der Atmosphäre: Die menschliche Hörschwelle liegt bei einem Schalldruck von etwa 0.00002 Pa, die akustische Schmerzschwelle wird zwischen 20 und 400 Pa (120dB-140dB) angegeben.
Definition
Da der Schalldruck p sehr kleine Zahlen in einem Bereich von mehreren Zehnerpotenzen umfasst, werden die Zahlen durch Logarithmieren in einen "übersichtlicheren" Wertebereich umgerechnet, der als Schalldruckpegel Lp bezeichnet wird und die "Hilfs-Einheit" Dezibel (1/10tel Bel, kurz dB) erhält:
Lp= 10*log10 (p12 / p02) = 20 * log10 (p1/ p0)
Mit p1 wird der Schalldruck des Geräusches bezeichnet, p0 ist ein Referenzdruck, der als 0.00002 Pa definiert ist.
Eine Verdopplung des Schalldrucks führt zu einer Erhöhung des Schalldruckpegels um etwa 3 dB, eine Verzehnfachung erhöht den Schalldruckpegel um 10 dB = 1 Bel.
Frequenzbewertung
Das menschliche Ohr ist für tiefe Frequenzen weniger empfindlich als für hohe. Ein tiefer Ton mit einem bestimmten Schalldruckpegel wird deshalb i.d.R. leiser wahrgenommen als ein hoher Ton mit gleichem Schalldruckpegel. Um diese Wahrnehmungsunterschiede zu berücksichtigen, wurden normierte Bewertungsfilter (A, B und C) eingeführt, die den Schalldruckpegel frequenzabhängig korrigieren (festgelegt in DIN EN 61672-1 2003-10). Die Anwendung eines Bewertungsfilters auf den Zahlenwert wird durch den Zusatz A, B oder C in der Einheit mit angegeben; ein Wert von 80 dB (A) wurde also mit dem Bewertungsfilter A berechnet.
Zeitbewertung
Neben der Frequenz des Geräusches ist die Wahrnehmung der Lautstärke auch abhängig vom zeitlichen Verlauf des Schalldrucks. Daher wurden für die Schalldruck-Messung Zeitbewertungsfilter (slow S, fast F, Impuls I, Spitzenwert peak) mit unterschiedlichen Zeitkonstanten definiert. Wie die Frequenzbewertungsfilter werden sie durch den Zusatz des entsprechenden Buchstabens gekennzeichnet; ein Wert von 80 dB (I) ist also ein impuls-bewerteter Schalldruckpegel, 120 dB (Apeak) wurde mit dem Frequenzfilter A und der Zeitbewertung "peak" bewertet.
Die gelegentlich auftretende Bezeichnung dB SPL (SPL steht für sound pressure level) kennzeichnet den absoluten, unbewerteten Schalldruckpegel; auch die Bezeichnung dB lin wird für den absoluten Pegel benutzt.
Entfernungsabhängigkeit des Schalldruckpegels
Da sich der Schall in alle Richtungen ausbreitet, ist der Schalldruck (und damit der Schalldruckpegel) abhängig von der Entfernung zur Schallquelle: je weiter die Entfernung, desto leiser wird der Ton (p ist proportional zu 1/r). Deshalb muss ein Schalldruckpegel immer mit einer Angabe zur Entfernung von der Schallquelle versehen sein, um aussagekräftig zu sein.
Weblinks
Fachinformationen des LfU Bayern:
