Inhaltsregister
22.11 bis vor 23.00
22.11   Pegel und dB-Skala
22.12   Schallpegel
22.12.1   Schalldruckpegel
22.12.2   Schallschnellepegel
22.12.3   Schallintensitätspegel
22.12.4   Schallleistungspegel
Fußnoten


22.11  Pegel und dB-Skala

Um Meßergebnisse einfacher darzustellen, die sich um Zehnerpotenzen unterscheiden, wurde der Pegel L eingeführt. Dazu wird der dekadische Logarithmus aus dem Quotienten der Meßgröße k zu einer Bezugsgröße k0 (Schwellenwert) gebildet. Obwohl L dimensionslos ist wird die Einheit Bel (1 B) zugeordnet. In der Praxis ist das Dezibel (1 dB = 0,1 B) gebräuchlicher.

Durch die logarithmische Skala (dB-Skala) wird erreicht, daß aus dem großen Schalldruckbereich von 1 (Hörschwelle) zu 1 Million (Schmerzschwelle) eine übersichtliche Zahlenreihe von 0 dB (Hörschwelle) bis 120 dB wird (1 Bel = 10 dB).

In der Akustik unterscheidet man zwischen Feld- und Energiegrößen.

-     Größen, die der Energie proportional sind, werden als Energiegrößen (z.B. Schallleistung, Schallintensität) bezeichnet.[1]

-     Größen, deren Quadrate der Energie proportional sind, werden Feldgrößen (z.B. Schalldruck, Schallschnelle) genannt.[2]

Für den Pegel L [3] in dB gilt:
Energiegrößen
Feldgrößen
k
z.B. Schallleistung, Schallintensität
z.B. Schalldruck, Schallschnelle
L


Tabelle 1: Beispiele für Schalldruckpegel, Schalldruck, Schallintensität, Schallschnelle und maximale Schallamplitude

Schalldruckpegel L
in dB
Schalldruck p
in Pa
Schallintensität I
in W/m2
Schallschnelle v
in m/s
max. Schallamplitude a
bei 1000 Hz in m
20
2 . 10 -4
9,66 . 10 -11
4,83 . 10 -7
7,7 . 10 -11
40
2 . 10 -3
9,66 . 10 -9
4,83 . 10 -6
7,7 . 10 -10
60
2 . 10 -2
9,66 . 10 -7
4,83 . 10 -5
7,7 . 10 -9
80
2 . 10 -1
9,66 . 10 -5
4,83 . 10 -4
7,7 . 10 -8
100
2 . 10 0
9,66 . 10 -3
4,83 . 10 -3
7,7 . 10 -7
120
2 . 10 1
9,66 . 10 -1
4,83 . 10 -2
7,7 . 10 -6
(Zur Tabellen-Übersicht)


22.12  Schallpegel

22.12.1   Schalldruckpegel


Zeichen
 Größe
SI-Einheit
Lp
 Schalldruckpegel
dB
p
 Schalldruck (Effektivwert)
Pa
p0
 Bezugsschalldruck [4]   p0 = 2 . 10-5 Pa
Pa


Tabelle 2: Schalldruckpegel verschiedener Geräusche

Schalldruckpegel Lp in
dB (A)
 Geräusch

0

10

15 ... 20

30 ... 40

40 ... 50

50 ... 60

70 ... 80

80 ... 85

80 ... 90

90 .. 100

100 ... 110

110 ... 120

120 ... 130
Hörschwelle

gerade hörbarer Schall

leises Blätterrauschen

ruhige Wohnlage

leise Unterhaltung, ruhiges Büro

normale Unterhaltung

starker Straßenverkehr

Rufen, Schreien

Lastauto, vorbeifahrend; Rasenmäher in 10 m Entfernung

Druckerei, Preßlufthammer in 10 m Entfernung

Eilzug, vorbeifahrend; Druckerei

Kesselschmiede

Propellerflugzeug in 3 m Abstand, schmerzhaftes Geräusch
(Zur Tabellen-Übersicht)


22.12.2   Schallschnellepegel


Zeichen
 Größe
SI-Einheit
Lv
 Schallschnellepegel
dB
v
 Schallschnelle (Effektivwert)
Pa
v0
 Bezugsschnelle [5]     v0 = 5 . 10-8 m/s
Pa

 

 

22.12.3   Schallintensitätspegel


Zeichen
 Größe
SI-Einheit
LI
 Schallintensitätspegel
dB
I
 Schallintensität
W/m2
I0
 Bezugsschallintensität [6]      I0 = 10-12 W/m2
W/m2

 

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22.12.4   Schallleistungspegel

Der Schallleistungspegel Lw ist für eine Schallquelle die kennzeichnende schalltechnische Größe. Im Gegensatz zum Schalldruckpegel Lp und zum Schallintensitätspegel LI ist der Schallleistungspegel Lw von der Entfernung unabhängig.


Zeichen
 Größe
SI-Einheit
Lw
 Schallleistungspegel
dB
P
 Schallleistung
W
P0
 Bezugsschallleistung    P0 = 10-12 W
W


Tabelle 3: Schallleistungen und Schallleistungspegel ausgewählter Schallquellen[54]

Schallquelle
Schallleistung P
W
Schallleistungspegel
dB
Haushaltskühlschrank
0,0000001
50
Unterhaltungssprache (Mittelwert)
0,000010
70
Vortrag, Diskussion (Zimmerlautstärke)
0,000032
75
Maximale Stimmleistung
0,001
90
Flügel (fortissimo)
0,158
112
Trompete (fortissimo)
0,316
115
Presslufthammer
1
120
Orgel / Pauke (fortissimo)
10
130
Großlautsprecher
100
140
Alarmsirene
1000
150
Düsenflugzeug
10000
170
(Zur Tabellen-Übersicht)


Berechnungsansätze für den Schallleistungspegel verschiedener Maschinen und Geräte werden u.a. in [54] angegeben.

Akustischer Wirkungsgrad
Nur ein Bruchteil der elektrischen bzw. der mechanischen Leistung einer Maschine oder eines Gerätes wird in akustische Leistung, d.h. Schallleistung umgesetzt. Das Verhältnis der abgestrahlten Schallleistung zur maschinellen Leistung (elektrische, mechanische) wird als akustischer Wirkungsgrad  bezeichnet.[7] Es gilt:


Zeichen
 Größe
SI-Einheit
akustischer Wirkungsgrad
-
Pak
 Schallleistung
W
Pmasch
 Leistung einer Maschine (elektrisch, mechanisch)
W

Tabelle 4: Größenordnung des akustischen Wirkungsgrades ausgewählter Schallquellen [8]

Schallquelle
akustischer Wirkungsgrad
Sirene
0,1
Lautsprecher
0,01
Propellerflugzeug
0,001
Verbrennungsmotor
0,0001
Gasturbine
0,00001
Ventilator
0,000001
Getriebe
0.0000001
Elektromotor
0.000000001
(Zur Tabellen-Übersicht)


Bei Kenntnis der mechanischen oder elektrischen Leistung einer Maschine und deren akustischem Wirkungsgrad kann man durch Einsetzen von  den Schallleistungspegel der Maschine berechnen. Es gilt:



Zeichen
 Größe
SI-Einheit
Schallleistungspegel
W
akustischer Wirkungsgrad
-
Pak
 Schallleistung
W
P0
 Bezugswert    P0 = 10-12 W
W
Pmasch
 Leistung einer Maschine (elektrisch, mechanisch)
W
Bezugswert  
-


Beziehung zwischen Schallleistungspegel, Schallintensitätspegel und Schalldruckpegel

Setzt man
und
in
ein,
so ergibt sich:

a)
oder


b)

oder

[9]
Es gilt also für:
[10]




[1] ) Siehe Kapitel 22.8 und 22.9.
   
[2] ) Siehe Kapitel 22.6 und 22.7.
   
[3] ) Dekadische oder Briggsche Logarithmus:
   
[4] ) Schalldruck an der Hörschwelle bei 1 kHz.
   
[5] ) Schallschnelle an der Hörschwelle bei 1 kHz.
   
[6] ) Schallintensität an der Hörschwelle bei 1 kHz.
   
[7] ) Gelegentlich wird bei Lärmquellen zur Beschreibung des Wirkungsgrades auch das akustische Umsetzungsmaß  verwendet. Es gilt:     (mit ).
   
[8] ) Quelle: Hubert/Schaffert, BeSB-GmbH, Berlin.
   
[9] ) Der Term  ist sehr klein und wird vernachlässigt.
   
[10] ) Nur für den Fall, daß S = S0 = 1 m2, gilt: .