ISO-3744-Schallleistungsmessung mit OpenTest

Nach Vorschriften wie der EU-Maschinenlärmrichtlinie müssen immer mehr Produkte - von Spielzeugen und Elektrowerkzeugen bis hin zu IT-Geräten - auf Etiketten und in der Dokumentation ihren Geräuschleistungspegel deklarieren, anstatt lediglich zu behaupten, sie seien "leise genug".

Für typische Bürogeräte wie Notebook-Computer liegt das Leerlaufgeräusch häufig bei etwa 30 dB(A), während der Volllastbetrieb bis zu 40 dB(A) erreichen kann. Diese Werte werden üblicherweise aus Geräuschleistungsmessungen gewonnen, die gemäß ISO 3744 und den zugehörigen Normen durchgeführt werden.

Schalldruck vs. Schallleistung

Eine Geräuschquelle emittiert Schallleistung, während wir mit einem Mikrofon den Schalldruck messen.

Der Schalldruck hängt von Raumgröße, Nachhall und Mikrofonabstand ab, wohingegen die Schallleistung die eigene "Geräuschenergie" der Quelle ist und sich bei Änderung von Einbau oder Umgebung nicht ändert. Das macht die Schallleistung zu einer besseren Kenngröße für die externe Geräuschangabe von Produkten.

Vereinfacht ausgedrückt:

• Schallleistung ist die Ursache - die von der Quelle abgegebene Energie (Einheit: W / dB);
• Schalldruck ist die Wirkung - der Schalldruckpegel, den wir hören und messen (Einheit: Pa / dB).

ISO 3744 legt fest, wie dies in einem "im Wesentlichen freiem Schallfeld über einer reflektierenden Ebene" zu erfolgen hat: Mikrofone werden auf einer umhüllenden Messfläche um die Quelle herum angeordnet, die Schalldruckpegel auf dieser Fläche werden gemessen und anschließend werden die vorgeschriebenen Korrekturen und Berechnungen angewendet, um stabile, vergleichbare Geräuschleistungspegel zu erhalten.

Prüfling: Ein ganz normales Notebook

Als DUT nehmen wir ein 17-Zoll-Büro-Notebook an. Ziel ist es, seinen A-bewerteten Geräuschleistungspegel unter verschiedenen Betriebsbedingungen (Leerlauf, Bürolast, Volllast) zu bestimmen, um:

• unterschiedliche Kühlkonzepte und Lüfterregelungsstrategien zu vergleichen;
• standardisierte Daten für Produktdokumentation oder Konformität bereitzustellen;
• Basisdaten für Sound-Quality-Engineering zu liefern (zum Beispiel, ob das Lüftergeräusch als störend empfunden wird).

Die Prüfumgebung ist ein halbfreier Messraum (halbanechoischer Raum) mit reflektierendem Boden. Das Notebook wird auf der reflektierenden Ebene platziert, und mehrere Mikrofonpositionen werden darum herum angeordnet (unter Verwendung eines halbkugelförmigen Rahmens oder eines regelmäßigen Rasters). Insgesamt erfüllt der Aufbau die ISO-3744-Anforderungen an Messfläche und Umgebung.

Messsystem: SonoDAQ Pro + OpenTest-Schallleistungsmodul

Auf der Hardwareseite verwenden wir SonoDAQ Pro zusammen mit Messmikrofonen, die gemäß der Norm um das Notebook herum angeordnet sind.

OpenTest verbindet sich über das openDAQ-Protokoll mit SonoDAQ. In der Kanal-Setup-Oberfläche wählen Sie die zu verwendenden Kanäle aus und konfigurieren Parameter wie Empfindlichkeit und Abtastrate.

Vom Standard zur Plattform: Warum OpenTest für Schallleistung?

OpenTest ist CRYSOUNDs Next-Generation-Plattform für Akustik- und Schwingungsprüfungen. Sie unterstützt drei Modi - Measure, Analysis und Sequence - und deckt sowohl F&E-Labore als auch wiederholte Produktionstests ab.

Für Schallleistungsanwendungen implementiert OpenTest eine schalldruckbasierte Lösung, die vollständig konform ist mit ISO 3744 (Ingenieurverfahren) und zusätzlich ISO 3745 (Präzisionsverfahren) sowie ISO 3746 (Übersichtsverfahren) abdeckt. Sie können die Prüfgenauigkeitsklasse flexibel entsprechend der Prüfumgebung und den Genauigkeitsanforderungen auswählen. Die Plattform enthält spezielle Schallleistungs-Berichtsvorlagen, die normkonforme Berichte direkt erzeugen und wiederholte manuelle Arbeit in Excel vermeiden.

Auf der Hardwareseite verbindet sich OpenTest über openDAQ, ASIO, WASAPI und NI-DAQmx mit DAQ-Geräten verschiedener Hersteller und ermöglicht das einheitliche Management von CRYSOUND SonoDAQ, RME, NI und anderen Systemen. Von wenigen Kanälen zur Verifikation bis hin zu großen Mikrofonarrays lässt sich alles innerhalb einer einzigen Softwareplattform abbilden.

Drei Schritte: Einen standardisierten ISO-3744-Schallleistungs-Workflow ausführen

Schritt 1: Parametereinstellung und Vorbereitung der Umgebung

Nachdem Sie ein neues Projekt in OpenTest erstellt haben:

1. Wählen Sie in der Kanal-Setup-Ansicht die zu verwendenden Mikrofonkanäle aus und konfigurieren Sie Empfindlichkeit, Abtastrate, Frequenzbewertung und weitere Parameter.
2. Wechseln Sie zu Measure > Sound Power und legen Sie die Messparameter fest:
   • Prüfverfahren und messflächenbezogene Parameter;
   • Layout der Mikrofonpositionen;
   • Messzeit;
   • Weitere Parameter entsprechend ISO 3744.

Dieser Schritt wandelt die Klauseln der Norm effektiv in eine wiederverwendbare OpenTest-Szenariovorlage um.

Schritt 2: Zuerst Hintergrundgeräusch, dann Betriebsgeräusch messen

Gemäß ISO 3744 müssen Sie die Schalldruckpegel auf derselben Messfläche mit abgeschaltetem und mit laufendem Gerät messen, um Hintergrundgeräuschkorrekturen durchführen zu können.

In OpenTest ist dies als zwei klar getrennte Aktionen umgesetzt:

• Hintergrundgeräusch erfassen
  Klicken Sie in der Symbolleiste auf das Symbol zur Erfassung des Hintergrundgeräuschs. OpenTest zeichnet das Umgebungsgeräusch für die voreingestellte Dauer auf.
  • Im Übersichtsverfahren aktualisiert OpenTest den LAeq für jeden Kanal einmal pro Sekunde; im Ingenieurverfahren und im Präzisionsverfahren wird der LAeq jedes 1/3-Oktavbandes einmal pro Sekunde aktualisiert.
• Betriebsgeräusch erfassen
  Klicken Sie nach der Hintergrundaufzeichnung auf das Test-Symbol. OpenTest wird:
  a. das Betriebsgeräusch des Notebooks für die voreingestellte Dauer aufzeichnen;
  b. die momentanen Schalldruckpegel einmal pro Sekunde aktualisieren;
  c. den Lauf automatisch als Datensatz zur späteren Wiedergabe und zum Vergleich speichern.

Schritt 3: Von mehreren Messungen zu einem standardisierten Bericht

Nachdem Sie mehrere Betriebszustände abgeschlossen haben (zum Beispiel: Leerlauf, typische Büroarbeit, Volllast-Stresstest):

• Wählen Sie in der Datensatz-Ansicht die Datensätze aus, die Sie vergleichen möchten, und überlagern Sie sie, um Unterschiede der Schallleistung unter verschiedenen Bedingungen zu erkennen;
• Klicken Sie im Data Selector auf das Speichersymbol, um die zugehörigen Wellenformdateien und CSV-Datentabellen für weitere Verarbeitung oder Archivierung zu exportieren;
• Klicken Sie in der Symbolleiste auf Report, füllen Sie Projekt- und Geräteinformationen aus, wählen Sie die einzubeziehenden Datensätze, passen Sie Diagramme und Tabellen an und exportieren Sie mit einem Klick einen Excel-Bericht.

Der Bericht enthält Prüfbedingungen, Beschreibung der Messfläche, band- oder A-bewertete Geräuschleistungspegel, Hintergrundkorrekturen und weitere Schlüsselinformationen. Er kann direkt für interne Reviews oder Einreichungen bei Behörden bzw. Kunden verwendet werden und folgt demselben Ansatz wie andere standardisierte Lösungen zur Schallleistungsberichterstattung.

Von einem einzelnen Notebook-Test zur wiederverwendbaren Schallleistungsplattform

Ein ISO-3744-Schallleistungstest an einem Notebook ist nur ein Beispiel. Noch wichtiger ist:

• Das standardisierte OpenTest-Szenario kann für Drucker, Haushaltsgeräte, Elektrowerkzeuge und viele andere Produkte geklont werden;
• Mehrkanal-Mikrofonarrays und SonoDAQ-Hardware können innerhalb derselben Plattform in verschiedenen Projekten wiederverwendet werden;
• Der Prüfworkflow und das Berichtsformat sind durch die Software "fest vorgegeben", was die Übergabe, Überprüfung und Auditierung über Teams hinweg erleichtert.

Wenn Sie Ihre Schallleistungsmesskapazität aufbauen oder erweitern, sollten Sie ISO 3744 als Rückgrat und OpenTest als Plattform in Betracht ziehen, die Umgebung, Erfassung, Analyse und Berichterstellung zu einer wiederholbaren Kette verbindet - sodass jeder Test eindeutig rückverfolgbar ist und leichter von einem einmaligen Experiment in einen dauerhaften Engineering-Wert.

Besuchen Sie www.opentest.com, um mehr über die OpenTest-Funktionen und Hardwarelösungen zu erfahren, oder kontaktieren Sie das CRYSOUND-Team, indem Sie das untenstehende "Get in touch"-Formular ausfüllen.