Fallstudie zur Geräuschleistungsmessung: Reproduzierbarer Workflow in einem Metrologielabor

In modernen Metrologielaboren erfordert die präzise Messung von Produktgeräuschen mehr als nur Schalldruckwerte. Diese Fallstudie zeigt, wie ein Metrologieinstitut einen reproduzierbaren Mehrpunkt-Workflow zur Geräuschleistungsmessung mit SonoDAQ Pro und OpenTest implementiert hat und so einen zuverlässigen Vergleich von Servern, Lüftern, Haushaltsgeräten und Motoren unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen ermöglicht. Erfahren Sie, wie synchronisierte Datenerfassung, Spektralanalyse und standardisierte Berichterstellung nachvollziehbare und direkt nutzbare Ergebnisse sicherstellen.

Ein Metrologieinstitut nutzt SonoDAQ Pro und OpenTest, um einen Mehrpunkt-Workflow zur Geräuschleistungsmessung aufzubauen

Produkte wie Server, Lüfter, Haushaltsgeräte und Motoren werden leiser, doch für Prüfinstitute wird die Geräuschprüfung komplexer. Ein einzelner Schalldruckwert reicht nicht mehr aus, um das Problem zu erklären. Kunden müssen wissen: Wie viel akustische Energie strahlt dieses Gerät nach außen ab? Können unterschiedliche Betriebsbedingungen miteinander verglichen werden? Kann das Produkt die nationalen Vorschriften erfüllen und ohne Probleme auf den Markt gebracht werden?

Warum die Messung der Geräuschleistung wichtig ist

In der Geräuschprüfung ähnelt der Schalldruckpegel eher der Lautstärke, die an einer bestimmten Position wahrgenommen wird. Ändert man den Abstand, den Winkel oder den Raum, kann sich der Wert verändern. Der Geräuschleistungspegel konzentriert sich auf die vom Schallquellengerät selbst nach außen abgestrahlte akustische Energie und ist daher besser geeignet für Produktdeklarationen, Typprüfungen und unabhängige Prüfberichte.

Die Prüfobjekte, mit denen das Metrologieinstitut arbeitet, sind nicht festgelegt. Heute kann es ein Server sein, morgen ein Lüfter, Motor oder ein kleines Haushaltsgerät. Das Labor benötigt eine Methode, die unterschiedliche Produkte einem einheitlichen Messregime unterstellt, statt die Prüflogik jedes Mal von Grund auf neu aufzubauen.

Dies war auch der Ausgangspunkt des Projekts: Mit einem Mehrkanal-Synchronerfassungssystem und Geräuschleistungssoftware sollten Messpunkte, Kanäle, Kalibrierung, Hintergrundgeräusch, Spektren und Berichte auf dieselbe Zeitleiste und in denselben Prüf-Workflow gebracht werden.

Prüfobjekt vor Ort und Messaufbau

Das Prüfobjekt vor Ort war ein serverähnliches Gerät. Servergeräusche stammen in der Regel von Lüftern, Luftkanälen, strukturellen Öffnungen und Bereichen zur Kühlung des Netzteils. Sie können breitbandiges Geräusch sowie ausgeprägte Lüfterordnungen oder schmalbandige Töne umfassen. Die Messung des Schalldrucks an nur einem Punkt macht es schwierig, das insgesamt von der gesamten Maschine nach außen abgestrahlte Geräusch zu beschreiben.

Der Test wurde in einem halbnechoischen Raum durchgeführt. Die Ingenieure platzierten den Server im Zentrum der halbkugelförmigen Messfläche und installierten Mikrofone an mehreren normgerechten Messpunkten auf dem halbkugelförmigen Rahmen. Alle Mikrofone wurden über Kabel mit dem SonoDAQ Pro verbunden, während OpenTest die Konfiguration der Geräuschleistungsmessung, die Erfassung des Hintergrundgeräuschs, die Erfassung des Betriebsgeräuschs und die anschließende Berechnung übernahm.

Was tatsächlich synchron aufgezeichnet werden muss

Die Messung der Geräuschleistung besteht nicht einfach nur darin, mehrere Mikrofone anzuschließen. Damit die Ergebnisse überprüfbar sind, müssen während der Prüfung mindestens die folgenden Informationen zusammengehalten werden:

• Messpunktposition und dem jeweiligen Mikrofon zugeordnete Kanalnummer;
• Kalibrierinformationen vor und nach der Prüfung sowie Mikrofonempfindlichkeitsparameter;
• Umgebungsbedingungen im halbnechoischen Raum, einschließlich Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck und Hintergrundgeräusch;
• Zeitgemittelte Schalldruckpegel und Spektraldaten an jedem Messpunkt, während der Server im spezifizierten Betriebszustand läuft;
• Korrektur des Hintergrundgeräuschs, Umgebungskorrektur und endgültiges A-bewertetes Geräuschleistungsergebnis.

Wenn diese Informationen auf verschiedene Tabellen, Softwaretools und handschriftliche Notizen verteilt sind, können bei der Berichtserstellung leicht Fehler auftreten. Hier kommt die Mehrkanal-Synchronerfassung ins Spiel: Alle Messpunkte werden innerhalb desselben Zeitfensters erfasst, sodass das Prüfpersonal kein einzelnes Mikrofon ständig umsetzen muss und die durch Änderungen des Serverbetriebszustands verursachte Unsicherheit verringert wird.

Vom Hintergrundgeräusch zum Ergebnis der Geräuschleistungsmessung

Ein vollständiger Test beginnt in der Regel mit dem Hintergrundgeräusch. Wenn der Server nicht in Betrieb ist, zeichnet das System zunächst das Umgebungsgeräusch im halbnechoischen Raum auf. Anschließend wird der Server gestartet und in den spezifizierten Betriebszustand versetzt, woraufhin an jedem Messpunkt das Betriebsgeräusch erfasst wird. OpenTest berechnet den Geräuschleistungspegel gemäß der ausgewählten Norm und den Parametern der Messfläche und stellt Spektrumsergebnisse bereit.

Für Prüfinstitute sind Spektraldaten nützlicher als ein einzelner Gesamtwert. Der gesamte Geräuschleistungspegel kann für Berichterstellung und Beurteilung genutzt werden, während Spektren Kunden helfen, die Frequenzbänder zu identifizieren, in denen sich das Geräusch hauptsächlich konzentriert. Bei Serverproben beispielsweise tritt lüfterbedingtes Geräusch häufig im Mittel- bis Hochfrequenzbereich oder an bestimmten schmalbandigen Stellen deutlicher hervor. Diese Informationen können an F&E- und Optimierungsteams zurückgespielt werden.

Warum SonoDAQ Pro und OpenTest verwenden

In diesem Projekt besteht die Aufgabe von SonoDAQ Pro darin, mehrere Mikrofonsignale stabil und synchron zu erfassen. Die Aufgabe von OpenTest besteht nicht nur darin, als Rechner zu dienen, sondern den gesamten Prüfprozess zu organisieren: Auswahl der Methode, Festlegung der Messfläche, Erfassung des Hintergrundgeräuschs, Erfassung des Betriebsgeräuschs, Ansicht der Spektren und Export der Berichte.

Der Nutzen liegt auf der Hand. Vor Ort kann sich das Prüfpersonal auf den Zustand der Prüflinge und die Messbedingungen konzentrieren, statt Zeit mit Kanaltabellen, Dateibenennung und Datentransfer zu verbringen. Für Einrichtungen wie Metrologieinstitute ist ein klarer Workflow wichtiger, als bei einem einzelnen Test ein paar Minuten zu sparen, da er sich auf die nachgelagerte Berichtsprüfung, die Kundenerläuterung und die Rückverfolgbarkeit im Qualitätssystem auswirkt.

Welche Anwendungen diese Methode unterstützen kann

Das Prüfobjekt in diesem Fall war ein Server, aber derselbe Workflow kann auf Haushaltsgeräte, Motoren, Lüfter, Kompressoren und kleine komplette Maschinen ausgeweitet werden. Für Aufgaben mit höheren Genauigkeitsanforderungen kann unter Bedingungen eines halbnechoischen Raums die Präzisionsmethode eingesetzt werden. Für routinemäßige Auftragsprüfungen und Produktbenchmarking kann die Ingenieurmethode verwendet werden. Für eine schnelle Bewertung vor Ort oder eine erste Vorauswahl kann auch die Übersichts- bzw. Orientierungs­methode eingesetzt werden.

Genau diese Art von System benötigen Prüfinstitute: kein Provisorium für ein einzelnes spezifisches Prüfobjekt, sondern eine wiederverwendbare Methode zur Geräuschleistungsmessung. Wenn sich das Prüfobjekt ändert, bleibt die Messlogik transparent; wenn sich der Adressat des Berichts ändert, bleibt die Datenkette vollständig.

Vom Datenbestand zur Beurteilung

Die Geräuschleistungsmessung beantwortet letztlich nicht die Frage, ob das Gerät Geräusche erzeugt. Stattdessen beantwortet sie mehrere stärker ingenieurorientierte Fragen: Wie hoch ist der Geräuschleistungspegel dieses Geräts? Erfüllt das Ergebnis die Kundenanforderungen oder die Vorgaben der Normen? In welchen Frequenzbändern ist das Geräusch hauptsächlich konzentriert? Ändert sich die Geräuschleistung unter anderen Betriebsbedingungen deutlich?

Wenn Mehrkanal-Schalldruckdaten, Spektren, Hintergrundgeräusch und Berichtergebnisse synchron im selben System gespeichert werden, kann das Prüfpersonal leichter vom Datenbestand zur Beurteilung übergehen. Dies ist der Kernwert dieser Fallstudie: Aus einem scheinbar gewöhnlichen Servergeräuschtest wird ein reproduzierbarer, erklärbarer und lieferbarer Workflow zur Geräuschleistungsmessung.

Fazit

Für Kunden beruht die Glaubwürdigkeit eines Geräuschleistungsberichts auf dem Zusammenspiel aus Aufbau vor Ort, Erfassungskette, Berechnungsmethode und Datenaufzeichnungen. Die Prüfkonfiguration des Metrologieinstituts verbindet den halbnechoischen Raum, die halbkugelförmige Messfläche, die Mehrkanalerfassung und die Softwareanalyse und schafft damit eine stabilere Grundlage für die Geräuschprüfung von Servern, Haushaltsgeräten, Motoren, Lüftern und ähnlichen Produkten.