Tests des Schallabsorptionskoeffizienten

Der Schallabsorptionsgrad eines Materials ist eine Größe, die angibt, wie viel der Intensität des einfallenden Schalls vom Material nicht reflektiert wird. Der Schallabsorptionsgrad wird zur Beurteilung der Schallabsorptionseffizienz von Materialien verwendet. Dieser Wert ist das Verhältnis der aufgenommenen Energie zur aufgenommenen Energie und wird mit „α“ bezeichnet. Wenn die akustische Energie vollständig absorbiert werden kann, beträgt der Wert von „α“ 1.

Der Schallabsorptionsgrad von Materialien ist frequenzabhängig und variiert bei verschiedenen Frequenzen. Frequenzkennlinien des Schallabsorptionskoeffizienten können verwendet werden, um die Schallabsorptionseigenschaften verschiedener Frequenzen vollständig darzustellen. Da ein Vergleich und eine Angabe nicht einfach sind, wird zur Vereinfachung der durchschnittliche Schallabsorptionskoeffizient verwendet, bei dem es sich um den Durchschnitt der Absorptionskoeffizienten eines Akustikmaterials bei einem bestimmten Satz von Frequenzen handelt.

Das Schallabsorptionsvermögen eines bestimmten Bauelements wird durch den Schallabsorptionsgrad definiert, der gleich dem Produkt aus Schallabsorptionsgrad und schallabsorbierender Oberfläche ist.

Der Parameter, der die Schallabsorption von Materialien am besten beschreibt, ist der Absorptionskoeffizient „α“. Sie ist definiert als das Verhältnis der von einer Oberfläche absorbierten Schallenergie zur auf diese Oberfläche einfallenden Schallenergie und nimmt Werte zwischen 0 und 1 an. Der Schallabsorptionsgrad hängt vom Einfallswinkel ab. Wenn sich jedoch ein diffuses Schallfeld über eine Oberfläche erstreckt, geht man davon aus, dass Schallwellen mit gleicher Wahrscheinlichkeit aus allen Richtungen auf die Oberfläche treffen. Dieser Parameter hängt auch von der Frequenz der Schallwelle ab, weshalb in der Literatur Werte für Standardfrequenzbänder angegeben werden. Poröse und faserige Absorber sind bei höheren Frequenzen am effizientesten, funktionieren aber auch bei mittleren und niedrigen Frequenzen gut, wenn sie dick genug sind oder durch einen Luftspalt unterstützt werden.

Die Schallabsorption von Fasermaterialien kann auf zwei Arten gemessen werden: in einer Hallkammer oder in einem Impedanzrohr. Die Nachhallzeitmethode simuliert die in Gebäuden herrschenden Bedingungen sehr genau. In der von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) entwickelten Norm „ISO 354 Akustik – Messung der Schallabsorption in einem Hallraum“ wird darauf abgezielt, den Schallabsorptionskoeffizienten von Akustikmaterialien zu messen, die als Wand- oder Deckenanwendungen im Hallraum eingesetzt werden oder der äquivalenten Schallabsorptionsfläche von Objekten wie Möbeln, Personen oder Raumabsorbern wird eine Prüfmethode beschrieben. Diese Methode ist nicht dazu gedacht, die Absorptionseigenschaften schwach gedämpfter Resonatoren zu messen. Die gewonnenen Ergebnisse können für Vergleichszwecke und Auslegungsberechnungen im Hinblick auf Raumakustik und Schallschutz herangezogen werden.

Nach dieser Norm muss die Prüfung in einem Hallraum mit einem Volumen von 200 m3 durchgeführt werden, um ein ausreichend diffuses Verzerrungsschallfeld zu erzeugen. Die Fläche des im Raum zu platzierenden Prüflings sollte zwischen 10 m2 und 12 m2 betragen. Der Zusammenbau des Probekörpers hängt von der Art oder Anwendung des Materials ab und eine Reihe von Zusammenbauten sind in dieser Norm genormt. Da die Nachhallzeit umgekehrt proportional zur Absorption ist, wird der Schallabsorptionsgrad aus Messungen der Nachhallzeit berechnet. Die Nachhallzeit wird mit und ohne Testprobe gemessen, um die von der Probe bereitgestellte Absorption berechnen zu können. Durch Division der Absorption durch die Fläche der Probe erhält man den Wert des Absorptionskoeffizienten „α“ pro Flächeneinheit.

Für die Zwecke dieser Norm gelten die folgenden Begriffe und Definitionen:

• Eine Abklingkurve ist eine grafische Darstellung des zeitlichen Abfalls des Schalldruckpegels in einem Raum nach dem Stoppen der Schallquelle.
• Die Nachhallzeit ist die Zeit in Sekunden, die erforderlich ist, damit der Schalldruckpegel nach dem Stoppen der Schallquelle um 60 dB abnimmt. Die Definition von T, die einer Reduzierung des Schalldruckpegels um 60 dB entspricht, kann durch lineare Extrapolation kürzerer Bewertungsintervalle erfüllt werden. Diese Definition basiert auf der Annahme, dass idealerweise ein linearer Zusammenhang zwischen Schalldruckpegel und Zeit besteht und der Hintergrundgeräuschpegel ausreichend niedrig ist.
• Die Methode des unterbrochenen Lärms ist eine Methode zur Gewinnung von Dämpfungskurven durch direkte Aufzeichnung des Abfalls des Schalldruckpegels nach der Anregung eines Raumes mit breitbandigem oder bandbegrenztem Lärm.
• Die integrierte Impulsantwortmethode ist eine Methode zum Erhalten von Abklingkurven durch inverse Zeitintegration von quadratischen Impulsantworten.
• Die Impulsantwort ist die zeitliche Entwicklung des Schalldrucks, die an einem Punkt im Raum beobachtet wird, als Folge der Ausbreitung eines Dirac-Impulses an einem Punkt zu einem anderen Punkt im Raum. In der Praxis ist es unmöglich, echte Dirac-Delta-Funktionen zu erzeugen und weiterzugeben, aber kurze Transienten können ausreichend gute Näherungen für praktische Messungen bieten.
• Die äquivalente Schallabsorptionsfläche eines Raumes ist die hypothetische Fläche einer vollständig absorbierenden Oberfläche ohne Beugungswirkung.
• Die äquivalente Schallabsorptionsfläche des Prüflings ist die Differenz zwischen der äquivalenten Schallabsorptionsfläche des Hallraums mit und ohne Prüfling.
• Die Fläche des Prüflings ist die vom Prüfling bedeckte Fläche des Bodens oder der Wand.
• Der Schallabsorptionsgrad ist das Verhältnis der äquivalenten Schallabsorptionsfläche des Prüflings dividiert durch die Fläche des Prüflings. Bei beidseitig freiliegenden Absorbern ist der Schallabsorptionskoeffizient die äquivalente Schallabsorptionsfläche des Prüflings dividiert durch die Fläche der beiden Seiten des Prüflings. Der aus Nachhallzeitmessungen ermittelte Schallabsorptionsgrad kann Werte größer als 1,0 annehmen.

Bei der Prüfung wird grundsätzlich die durchschnittliche Nachhallzeit in der Nachhallkammer mit und ohne eingelegtem Prüfling gemessen. Aus diesen Nachhallzeiten wird mit der Sabine-Gleichung die äquivalente Schallabsorptionsfläche des Prüflings berechnet.

Bei einem Prüfling, der eine Fläche gleichmäßig bedeckt (flacher Absorber oder eine bestimmte Anordnung von Prüflingen), ergibt sich der Schallabsorptionsgrad aus der Division der Schallabsorptionsfläche durch die behandelte Fläche.

Besteht der Prüfling aus mehreren identischen Objekten, wird die äquivalente Schallabsorptionsfläche eines einzelnen Objekts ermittelt, indem man die Schallabsorptionsfläche durch die Anzahl der Objekte dividiert.

Die Messungen erfolgen in Terzbändern mit Mittenfrequenzen, die im Standard in Hertz angegeben sind und im ISO 266-Standard angegeben sind. Zusätzliche Messungen können in Terzbändern durchgeführt werden, deren durch die Norm ISO 266 festgelegte Mittenfrequenzen außerhalb dieses Bereichs liegen. Insbesondere bei niedrigen Frequenzen (unter 100 Hz) kann es aufgrund der geringen Modaldichte der Echokammer sehr schwierig sein, genaue Messergebnisse zu erhalten.

Neben zahlreichen Test-, Mess-, Analyse- und Bewertungsstudien, die wir für Unternehmen in verschiedenen Branchen anbieten, bietet unsere Organisation mit geschultem und fachkundigem Personal und modernster technologischer Ausrüstung auch Dienstleistungen zur Prüfung des Schallabsorptionskoeffizienten an.