Was ist die A-Bewertung?

Die A-Bewertung ist eine gängige Methode der Frequenzbewertung, die auf jedes aufgezeichnete Geräusch angewendet wird, um dessen Lautstärke an das menschliche Gehör anzupassen. Abgegebene Töne weisen einen breiten Frequenzbereich auf, und der von einem Mikrofon aufgenommene Ton unterschiedet sich von dem, was das Ohr wahrnimmt, deutlich. Das menschliche Ohr kann theoretisch nur Töne im Bereich von 20 bis 20.000 Hz wahrnehmen und reagiert besonders empfindlich auf Frequenzen im Bereich von 250 bis 5.000 Hz, während es für tiefere und höhere Frequenzen weniger empfindlich ist.

Wenn man also jeder Frequenz innerhalb des Tons eine spezielle Bewertung zuweist, spiegelt der Lautstärkepegel bei dieser Frequenz die tatsächliche Wahrnehmung der Lautstärke besser wider. In der internationalen Norm IEC 61672:2003 sind je nach Lautstärkebereich des Schalls und der vorgesehenen Anwendung unterschiedliche Arten der Bewertung beschreiben, doch die A-Bewertung wird am häufigsten genutzt. Die A-Bewertung ist im Wesentlichen ein Frequenzfilter für den für uns hörbaren Frequenzbereich und ermöglicht Schallpegelmessungen in dB(A).

Der Schalldruckpegel (SPL) wird üblicherweise mittels einer Dezibel-Skala (dB) gemessen. Der Schalldruckpegel ist durch die Stärke des Drucks gekennzeichnet, den eine Schallwelle auf die Luft ausübt. Schallmessgeräte zeichnen einen dB(SPL)-Wert für alle Frequenzen auf und zeigen diesen an. Die A-Bewertung spiegelt den relativen Einfluss der einzelnen Frequenzen auf die Wahrnehmung im menschlichen Ohr wider. Vom Eintritt der Schallwelle in unser Ohr bis hin zur endgültigen Interpretation durch unser Gehirn, dass es sich um einen Ton handelt, fungiert das Hörsystem wie ein natürlicher Filter, der bestimmten Frequenzen mehr Raum lässt und anderen weniger.

Häufige Anwendungen der A-Bewertung

Zwar gibt es unterschiedliche Arten von Frequenzbewertungssystemen, doch hat sich die A-Bewertung als gängiger Standard für die Bestimmung von Hörschäden und gesundheitlichen Auswirkungen von Lärm sowie für die Messung vieler Arten von Lärmbelästigung (wie Industrie- oder Umgebungslärm) etabliert.

Zu den Bereichen, in denen A-bewertete Lärmmessungen weit verbreitet sind, gehören:

• Elektromotor- und Pumpenlärm im Energiesektor
• Geräusche, Vibrationen und Rauheit (NVH) in Fahrzeugen in der Automobil- und Transportbranche
• Drohnen-, Flugzeug- und Hubschrauberlärm in den Sektoren Luftfahrt und Verteidigung
• Geräuschpegel an Produktionslinien
• Geräuschpegel im Bauwesen
• Innengeräuschpegel in Gebäuden
• Geräusche von Konsumgütern, einschließlich Ventilatoren und verschiedenen Küchengeräten (z. B. Kühlschränke)
• Umweltlärmbelastungen für Menschen und Tiere (z. B. in der Nähe von Flughäfen und Eisenbahnen)
• Leise Geräusche in Audiogeräten

Unterschiede zwischen dB und dB(A)

Im Vergleich zu ungewerteten Messungen in dB stellen dB(A)-bewertete Messungen mehr von dem dar, was Sie tatsächlich hören können. Das bedeutet, dass zwei Töne zwar denselben dB-Pegel, aber unterschiedliche dB(A)-Pegel haben können. Um während der Produktentwicklung oder der Systemkonzeption die Kundenzufriedenheit sicherzustellen, wird der A-bewertete Wert genutzt, da er den höchsten Komfort für den Menschen darstellt. Die dB(A)-Skala wird hauptsächlich in F&E-Abteilungen für interne Spezifikationen und Vorschriften in verschiedenen Branchen verwendet. In der Europäischen Union müssen beispielsweise alle Fahrzeuge eine Zertifizierung erhalten, aus der hervorgeht, dass der Fahrgeräuschpegel die Geräuschpegel für bestimmte Betriebsbedingungen und Mikrofonpositionen (je nach Fahrzeugtyp) nicht überschreitet. Diese Messwerte für die Zertifizierung werden häufig in dB(A) angegeben.

Die A-Bewertung gibt es bereits seit fast einem Jahrhundert. Sie geht auf die Grundlagenforschung zur perspektivischen Lautstärke von Harvey Fletcher und Wilden Munson aus dem Jahr 1933 zurück. Die A-Bewertungskurve wurde 1936 endgültig standardisiert, als die Fletcher-Munson-Gleichlautheitskonturen (auch Gleichlautheitskurven genannt) als ANSI-Norm veröffentlicht wurden. Im Laufe der Zeit wurden diese Kurven aktualisiert und als Norm ISO 226 der International Organization for Standardization veröffentlicht, wobei die neueste Version aus dem Jahr 2003 ist: ISO 226:2003. Mittlerweile definiert die Norm IEC 61672:2003 alle Kurven, die in Schallmessgeräten verwendet werden, die gewichtete Frequenzmessungen von A- bis C-bewerteten (dB(C))-Messungen liefern.

Die Gleichlautheitskonturen von Fletcher-Munson zeigen an, wie das menschliche Ohr die Lautstärke bei verschiedenen Frequenzen wahrnimmt. Sie passt die Ohrempfindlichkeit an verschiedene Stufen eines reinen Tons bei einer Referenzfrequenz von 1.000 Hz an. Die A-Bewertung basiert auf der invertierten Gleichlautheitskontur, die 40 Phon entspricht, d. h. der wahrgenommenen Lautstärke eines reinen 1.000-Hz-Tons bei 40 dB(SPL). Dies entspricht mäßig leisen Geräuschen. So wird beispielsweise ein Reinton mit 1.000 Hz und 40 dB(SPL) genauso laut wahrgenommen wie ein Reinton mit 50 dB(SPL) bei 250 Hz oder 8.000 Hz, da beide denselben Lautheitspegel von 40 Phon aufweisen. Da dieser Pegel die Grundkurve für die A-Bewertung bildet, entspricht dies auch demselben dB(A)-Pegel.

Die A-Bewertung könnte der umgekehrten 40-Phon-Gleichlautheitskurve besser entsprechen, wenn sie oberhalb von 10 kHz steil abfallen würde; doch waren so steile Filter viele Jahre lang schwer herzustellen. Es gibt mittlerweile Filter, wie beispielsweise die ITU-R-468-Kurve, die Frequenzen im Bereich von 1 bis 9 kHz hervorheben können, doch diese sind in den meisten Schallpegelmessgeräten nur selten integriert, und die standardmäßigen A-Bewertungsverfahren sind seit Jahren unverändert geblieben.

Die A-Bewertung hat sich zur am häufigsten genutzten Frequenzbewertungsmsethode entwickelt und wird heute in vielen Schallpegelmessgeräten genutzt. Neben der A-Bewertung wird auch häufig die B-Bewertung genutzt, während andere Bewertungen (C-Bewertung , D-Bewertung , G-Bewertung und Z-Bewertung) weniger verbreitet sind. Die Wahl der zu verwendenden Bewertung richtet sich nach der Anwendung und der Lautstärke des Tons. Ist dieser Wert sehr niedrig oder sehr hoch, wird eine andere Bewertung angewendet, die der Empfindlichkeit des menschlichen Ohrs besser entspricht. 

Nachfolgend finden Sie einen allgemeinen Überblick über die Verwendung der einzelnen Frequenzbewertungsverfahren.

• A-Bewertung: Wird für die alltägliche moderate Lärmbelastung verwendet.
• B-Bewertung: Entspricht der 70-Phon-Gleichlautheitskurve, die für mäßig laute Töne gilt. Sie kann genutzt werden, um den Geräuschpegel im Fahrzeuginnenraum, den Lärm am Arbeitsplatz oder den Umgebungslärm zu messen.
• C-Bewertung: Entspricht der 100-Phon-Gleichlautheitskurve, die sehr laute Töne umfasst. Aufgrund ihrer flacheren Kurve wird die C-Bewertung vor allem bei Schallpegelmessgeräten zur Messung von Breitbandlärm genutzt, kann aber auch zur Messung sehr lauter Geräusche von Baumaschinen eingesetzt werden.
• D-Bewertung: Wird für spezifische Anwendungen wie die Messung von Fluglärm verwendet.
• G-Bewertung: Wird für Messungen im Infraschallbereich verwendet, die vom menschlichen Gehör nicht wahrgenommen werden können, z. B. bei U‑Booten, in der Kommunikations‑ und WLAN‑Technik.
• Z-Bewertung: Wird auch als Zero-Bewertung bezeichnet, da es sich um einen linearen Frequenzgang ohne Filter handelt.

Die vibroakustische Simulation kann genutzt dazu werden, das Geräusch der Quelle sowohl auf Quell- als auch auf Systemebene zu simulieren, um zu ermitteln, wie sich dieses Geräusch auf das Wohlbefinden von Menschen auswirkt. Die meisten Simulationen werden in dB(SPL) ausgeführt und anschließend gefiltert, um den dB(A)-Wert zu erhalten. Einige Beispiele für einen Ton, der mithilfe der Simulation generiert werden kann:

• Die Bewegung von zwei Teilen oder Komponenten, die sich nahe beieinander bewegen, z. B. Zähne in einem Getriebe, die ein Geräusch verursachen.
• Bewegungen anderer Teile, die Geräusche verursachen.
• Das Aufprallgeräusch, das durch das Zerbrechen oder Herunterfallen eines Gegenstands entsteht.
• Die Bewegung von Flüssigkeit durch ein Rohr, einen Turbolader, einen Lüfter oder einen Hohlraum.
• Das Geräusch eines Elektromotors.
• Die Schwingungen unterschiedlicher Komponenten und deren Druckleistung.
• Die Ausbreitung des Schalldrucks von der Quelle zum Ohr oder zu einem anderen Empfangspunkt.

All diese Schallquellen lassen sich mit Ansys-Tools wie Ansys Mechanical, Ansys Motion, Ansys Fluent und Ansys LS-DYNA simulieren und anschließend in der Anwendung Ansys Sound analysieren, um zu herauszufinden, wie die A-Bewertung in unterschiedlichen Branchen angewendet werden kann. Die Nutzung von Simulationen trägt dazu bei, Produkte zu entwickeln, die den geltenden Vorschriften entsprechen und deren Geräuschpegel weder für den Benutzer noch für Personen in dessen Umgebung unangenehm sind.

Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie Sie Simulationsmethoden nutzen können, um unterschiedliche Komponenten und Produkte zu entwickeln, die keine für Ihre Kunden unangenehmen Geräusche verursachen, wenden Sie sich noch heute an unser Technikteam.

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