Akustik und Vibrationen

Akustik

Heute leben wir in einer zunehmend lauten Umgebung. Wir sind umgeben von stark befahrenen Straßen, Eisenbahnen, an einigen Stellen sogar Flughäfen. Einige Arbeitsumgebungen sind auch mehr oder weniger laut, insbesondere in der Schwerindustrie. Wir sind zu Hause gelegentlich störendem Lärm ausgesetzt, sowohl durch die Nachbarn, als auch durch diverse Sport- und Kulturveranstaltungen in der Nachbarschaft oder durch die Nähe von Schwerindustrie und Verkehrsinfrastruktur. Die tägliche Exposition gegenüber übermäßigem Lärm schädigt unser Gehör, sodass die Zahl der Hörbeeinträchtigungen zunimmt.

Störgeräusche müssen korrekt gemessen werden, daher wurden verschiedene Instrumente zur Messung akustischer Größen entwickelt. Das Basisinstrument ist ein Schalldruckmessgerät, das meist das Schalldruckniveau in einem breiten oder engen Frequenzbereich misst. Ein wesentlicher Bestandteil eines Schalldruckmessers ist ein Messmikrofon, das ein Audiosignal in ein elektrisches Signal mit einer bestimmten Mikrofonempfindlichkeit umwandelt. Die Messung akustischer Parameter ist im Allgemeinen stark von den Umgebungsbedingungen (d. h. Umgebungstemperatur, Luftdruck und relative Luftfeuchtigkeit) abhängig, sodass Schalldruckmessgeräte unter täglich wechselnden Bedingungen im Allgemeinen andere Messwerte anzeigen würden als unter Referenzlaborbedingungen gemessene Messwerte. Daher muss das Schalldruckmessgerät vor dem Einsatz unter den gegebenen Umgebungsbedingungen mit einem geeigneten Schallkalibrator kalibriert werden, der über einen viel größeren Bereich von Umgebungsbedingungen einen konstanten Schalldruck erzeugt. Schalldruckmesser messen nur den Schalldruck zu einem bestimmten Zeitpunkt bzw. in einem kurzen Intervall und geben keinen kumulativen Lärm bzw. Schalldosis ab, die eine Person über einen langen Zeitraum (z. B. einige Minuten, Stunden) erhält. Diese Größe wird mit einem akustischen Dosimeter gemessen.

Vibrationen

Wir sprechen von Akustik, wenn wir es mit Luftdruckschwankungen zu tun haben, d. h. durch Schwingungen von Luftteilchen. In ähnlicher Weise spricht man von Vibrationen, wenn es um die Schwingung fester Oberflächen geht. Jedes rotierende oder sich bewegende Objekt ruft bestimmte Vibrationen hervor. Vibrationen können gelegentlich sein, meistens aufgrund von Oberflächenschwingungen oder als Rotation verschiedener Motoren. Vibrationen werden mit Vibrationsmessern gemessen, die üblicherweise auf Beschleunigungsmessern basieren. Eine zuverlässige und genaue Messung periodischer Vibrationen ist wichtig, da Vibrationsänderungen auf Schäden an der Maschine oder dem Motor hinweisen können, sodass der Bediener den Betrieb stoppen kann, noch bevor teure und gefährliche mechanische Schäden auftreten können. Periodische Vibrationen haben normalerweise eine sinusförmige Form, sind langlebig und haben im Allgemeinen eine relativ niedrige Beschleunigungsamplitude (d. h. Vibrationen haben kleine Geschwindigkeiten und kleine Abweichungen). Neben periodischen Schwingungen kennen wir auch transiente Schwingungsphänomene (Stoßschwingungen), die bei plötzlichen Beschleunigungs-, Geschwindigkeits- oder Bewegungsänderungen auftreten (z. B. Autounfall, zu Boden fallender Gegenstand etc.). Die richtige Messung solcher Übergänge ist in der modernen Welt vor allem aufgrund der wachsenden Zahl von Produktprüfungen nach verschiedenen Normen erforderlich.