Schalldruckpegel vs. Schallleistungspegel: Wie sollte Geräusch von Haushalts- und Elektrogeräten eigentlich gemessen werden?

Bei der Beurteilung des Geräuschs eines Geräts zeigt ein einzelner Messwert eines Schallpegelmessers nur an, wie laut es an einem ganz bestimmten Messort ist. Er bildet nicht direkt das inhärente Geräusch ab, das vom Produkt selbst abgegeben wird. Dieser Artikel beginnt mit der Erläuterung des Unterschieds zwischen Schalldruckpegel und Schallleistungspegel und macht deutlich, warum zwei Werte, die in dB(A) angegeben sind, nicht beliebig austauschbar verwendet werden können. Anschließend werden die Grundlagen der Schallleistungsmessung vorgestellt, ihre typischen Anwendungsszenarien sowie ihr Nutzen für Produktspezifikationen, Lärmminderungsentwicklung, Produktvergleiche, Qualitätskontrolle und Zertifizierungsprüfungen.

Der grundlegende Unterschied zwischen Schalldruckpegel und Schallleistungspegel ist einfach: Der Schalldruckpegel beantwortet die Frage "Wie laut ist es an diesem Ort?", während der Schallleistungspegel die Frage beantwortet "Wie viel akustische Energie strahlt dieses Produkt ab?"

Beginnen Sie damit zu klären, was die Messung tatsächlich beschreibt

Viele Fehler bei der Bewertung von Geräuschen von Geräten werden nicht durch ungenaue Instrumente verursacht, sondern dadurch, dass der Schalldruckpegel an einem bestimmten Ort als der Geräuschpegel des Produkts selbst behandelt wird. Wird zum Beispiel ein Pegel von 55 dB(A) in einem Abstand von 1 m von einer Maschine gemessen, gibt dies nur den Schalldruckpegel an diesem Messpunkt an. Wird das Mikrofon auf einen anderen Abstand, eine andere Position oder in einen anderen Raum bewegt, kann sich der Messwert entsprechend ändern.

Aus diesem Grund ist es nicht sinnvoll, sich ausschließlich auf eine Schallmessung an einem einzigen Punkt zu stützen, wenn es um Produktspezifikationen, technische Vergleiche, Produktionsqualitätskontrolle oder Zertifizierungsprüfungen geht. Ein geeigneterer Ansatz besteht darin, standardisierte Schallleistungsmessungen durchzuführen, die den Einfluss von Messentfernung, Raumakustik und Hintergrundgeräusch minimieren und es ermöglichen, dass der Schallleistungspegel die inhärente akustische Emission des Produkts repräsentiert.

Ein Satz, um die beiden zu unterscheiden

Schalldruckpegel (Lp): Der an einem bestimmten Ort gemessene Schalldruck, der darstellt, wie laut es klingt, wo Sie stehen.

Schallleistungspegel (Lw): Die gesamte von einer Schallquelle abgestrahlte akustische Energie, die darstellt, wie viel Geräusch das Gerät selbst erzeugt.

Ein hilfreicher Vergleich ist eine Glühbirne:

• Schallleistung ist wie der intrinsische Lichtstrom der Glühbirne.
• Schalldruckpegel ist wie die Helligkeit, die an einem bestimmten Ort wahrgenommen wird.

Die von Ihnen wahrgenommene Helligkeit ändert sich in Abhängigkeit von Entfernung, Raumgröße und Reflexionen an den Wänden. Die tatsächliche Lichtabgabe der Glühbirne bleibt jedoch unverändert.

Was ist der Schalldruckpegel?

Schalldruck ist die Schwankung des Luftdrucks, die durch eine Schallwelle verursacht wird. Die physikalische Größe wird mit p bezeichnet und in Pascal (Pa) gemessen.

Da der vom menschlichen Ohr erfassbare Schalldruckbereich extrem groß ist, verwenden Ingenieure typischerweise eine logarithmische Skala, den sogenannten Schalldruckpegel (Lp):

Lp = 20 log₁₀(p / p0)

Dabei gilt:

• p = gemessener Schalldruck (Pa)
• p₀ = Referenzschalldruck, typischerweise 20 μPa
• Lp = Schalldruckpegel (dB)

Wenn eine A-Bewertung angewendet wird, um die Frequenzempfindlichkeit des menschlichen Gehörs zu approximieren, wird dies üblicherweise als LpA geschrieben und in dB(A) angegeben.

Der entscheidende Punkt ist, dass der Schalldruckpegel eine ortsabhängige Größe ist. Er beschreibt, wie viel akustischer Druck an einem bestimmten Punkt, in einem bestimmten Abstand und in einer bestimmten Umgebung vorhanden ist.

Er eignet sich daher sehr gut zur Beurteilung von:

• Geräusch am Arbeitsplatz eines Mitarbeiters
• Geräusch in der Nähe des Ohres eines Nutzers
• Geräusch an einem bestimmten Ort in einem Raum

Was ist der Schallleistungspegel?

Schallleistung ist die gesamte akustische Energie, die eine Quelle pro Zeiteinheit abstrahlt. Die physikalische Größe wird mit W bezeichnet und in Watt (W) gemessen.

Da die Schallleistung einen sehr großen Bereich abdeckt, wird sie ebenfalls logarithmisch als Schallleistungspegel ausgedrückt:

Lw = 10 log₁₀(W / W0)

Dabei gilt:

• W = von der Quelle abgegebene Schallleistung (W)
• W₀ = Referenzschallleistung, typischerweise 10⁻¹² W (1 pW)
• Lw = Schallleistungspegel (dB)

Wenn eine A-Bewertung angewendet wird, wird dies üblicherweise als LwA geschrieben und kann ebenfalls in dB(A) angegeben werden.

In der Alltagssprache wird der Schallleistungspegel manchmal einfach als "Schallleistung" bezeichnet, in Produktspezifikationen ist der korrekte Begriff jedoch in der Regel Schallleistungspegel.

Der Schallleistungspegel ist im Wesentlichen ein Maß für die Geräuschemissionsfähigkeit der Quelle. Solange sich der Betriebszustand des Geräts nicht ändert, sollte sich der Schallleistungspegel nicht einfach dadurch ändern, dass sich der Beobachter näher heran- oder weiter wegbewegt.

Warum können die beiden nicht austauschbar verwendet werden?

Die Einheit dB ist ein logarithmischer Ausdruck und keine eindeutige Einheit, die an eine einzige physikalische Größe gebunden ist.

Sowohl der Schalldruckpegel als auch der Schallleistungspegel können in dB angegeben werden. Nach A-Bewertung können beide sogar als dB(A) erscheinen.

Daher sollte, wenn Sie einen Wert wie 55 dB(A) sehen, die erste Frage lauten:

Handelt es sich um LpA oder LwA?

Warum ist ein Schallpegelmesser allein nicht ausreichend?

Ein Schallpegelmesser ist auf jeden Fall nützlich. Er misst schnell den Schalldruckpegel an einem bestimmten Ort.

Wenn es jedoch darum geht, die intrinsische Geräuschleistung eines Geräts zu bewerten, kann eine Einzelpunkt-SPL-Messung stark von äußeren Bedingungen beeinflusst werden:

• Messentfernung: Messwerte bei 0,5 m und 1 m können sich deutlich unterscheiden.
• Messposition: Messungen vorne, an der Seite und hinten können nicht übereinstimmen.
• Installationsbedingungen: Aufstellung in der Nähe von Wänden, Ecken oder Tischplatten beeinflusst Reflexionen.
• Raumakustik: Büros, Hallräume, reflexionsarme Räume und halbreflexionsarme Räume liefern unterschiedliche Ergebnisse.
• Hintergrundgeräusch: Höhere Umgebungsgeräusche können das tatsächliche Geräusch des Produkts überdecken.

Das führt zu Folgendem:

• Schalldruckpegel beantwortet die Frage: "Wie laut klingt es an diesem Ort?"
• Schallleistungspegel beantwortet die Frage: "Wie viel Geräusch erzeugt das Produkt selbst?"

Für die Produktbewertung ist Letzteres in der Regel wichtiger.

Wie wird der Schallleistungspegel gemessen?

Der Schallleistungspegel wird im Allgemeinen nicht direkt an einem einzelnen Punkt gemessen.

Stattdessen werden standardisierte Prüfverfahren verwendet. Ein gängiger Ansatz besteht darin, mehrere Mikrofone um das Gerät herum zu platzieren, den mittleren Schalldruckpegel über einer definierten Messfläche zu messen und Korrekturen für Hintergrundgeräusch und Umwelteinflüsse vorzunehmen.

Eine vereinfachte Gleichung lautet:

Lw = Lp,avg + 10 log10(S / S0) - K1 - K2

Dabei gilt:

• Lw = Schallleistungspegel
• Lp,avg = mittlerer Schalldruckpegel über der Messfläche
• S = Messflächeninhalt (m²)
• S₀ = Bezugsfläche (1 m²)
• K₁ = Korrektur für Hintergrundgeräusch
• K₂ = Korrektur für Umwelteinflüsse

Dies verdeutlicht ein wichtiges Prinzip:

Die Schallleistungsmessung besteht nicht einfach darin, an einer anderen Position einen weiteren Dezibelwert zu messen. Sie ist ein standardisierter Prozess mit Datenerfassung, Korrekturen und Berechnungen, der darauf ausgelegt ist, den Einfluss von Entfernung, Raumakustik und Umgebungsgeräusch zu minimieren.

Warum ist der Schallleistungspegel für Haushaltsgeräte wertvoller?

Für Produkte wie:

• Klimaanlagen
• Kühlschränke
• Staubsauger
• Ventilatoren
• Elektromotoren
• Kompressoren
• Küchengeräte
• Bürogeräte

Hersteller interessieren sich in der Regel für mehr als nur eine einzelne Schalldruckmessung.

Sie benötigen eine Kenngröße, die:

• stabil
• wiederholbar
• vergleichbar

Geräuschreduktionsentwicklung:

Hat eine neu gestaltete Luftführung, ein Laufrad, ein Motor, ein Kompressor oder ein Gehäuse die Geräusche tatsächlich reduziert?

Produktversionsvergleich:

Ist Version A wirklich leiser als Version B?

Qualitätskontrolle in der Produktion:

Können Geräuschunterschiede, die durch verschiedene Lieferanten oder Fertigungslose verursacht werden, identifiziert werden?

Zertifizierungsprüfungen:

Basieren die angegebenen Geräuschwerte auf anerkannten Prüfstandards?

Produktmarketing:

Kann der veröffentlichte Geräuschkennwert als vertrauenswürdig angesehen und fair verglichen werden?

Genau in diesen Situationen glänzt der Schallleistungspegel.

Da er das Produkt selbst und nicht einen temporären Messort widerspiegelt, bietet er eine aussagekräftigere Grundlage für Vergleiche.

Welche Probleme löst eine Schallleistungsmesslösung?

Ein professionelles System zur Schallleistungsprüfung umfasst typischerweise:

• Mehrkanalige akustische Datenerfassung
• Standardisierte Mikrofonpositionierung
• Verwaltung der Messflächen
• A-Bewertung und Frequenzspektrumanalyse
• Korrektur des Hintergrundgeräuschs
• Umgebungskorrektur
• Berechnung der Schallleistung
• Automatisierte Prüfberichterstellung

Dies verwandelt Prüfungen von einer einfachen Einpunktmessung in einen standardisierten Bewertungsprozess.

Die Vorteile umfassen:

• Aussagekräftige Vergleiche zwischen Produkten, Konstruktionen und Fertigungslosen
• Objektive Daten zur Unterstützung von Maßnahmen zur Geräuschreduzierung
• Einheitliche Kennwerte für F&E, Qualitätssicherung, Zertifizierung und Marketingteams
• Weniger Streitfälle, die durch Unterschiede im Messabstand, in den Raumbedingungen oder im Hintergrundgeräusch verursacht werden

Wann sollten Sie den Schalldruckpegel und wann den Schallleistungspegel verwenden?

Fazit: Fragen Sie nicht nur, was der Schallpegelmesser anzeigt

Sowohl Schalldruckpegel als auch Schallleistungspegel sind wichtig, aber sie beantworten unterschiedliche Fragestellungen.

• Der Schalldruckpegel (Lp) beschreibt den Schall, der an einem bestimmten Ort gehört wird.
• Der Schallleistungspegel (Lw) beschreibt die gesamte akustische Energie, die das Gerät selbst abstrahlt.

Wenn das Ziel darin besteht zu verstehen, wie laut sich ein bestimmter Ort anfühlt, ist die Messung des Schalldruckpegels mit einem Schallpegelmesser vollkommen angemessen.

Für Produktentwicklung, Qualitätskontrolle, Modellvergleich, Zertifizierungsprüfungen und Produktspezifikationen hingegen ist der Schallleistungspegel die wissenschaftlichere, stabilere und besser vergleichbare Kenngröße.

Kurz gesagt: Ein Schallpegelmesser sagt Ihnen, wie laut es hier ist, während die Schallleistungsmessung zeigt, wie laut das Produkt selbst tatsächlich ist.

Für weitere Informationen zur Schallleistungsprüfung, zur Bewertung von Geräuschen bei Haushaltsgeräten oder zu den akustischen Messlösungen von CRYSOUND füllen Sie bitte das Kontaktformular unten aus. Unser Engineering-Team hilft Ihnen gerne dabei, die geeignetste Prüfmethode auszuwählen und technischen Support für Ihre spezifische Anwendung bereitzustellen.