Akustik-Grundlagen: Schall, Messung und Frequenzbereiche

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Geschrieben am 21. Mai 2025 in Deutsch mit einer Größe von 4,31 KB

Akustik-Grundlagen: Definitionen und Konzepte

Schall: Eine Wellenbewegung, die sich durch Druckschwankungen im atmosphärischen Druck ausbreitet. Der hörbare Frequenzbereich für den Menschen liegt typischerweise zwischen 20 Hz und 20 kHz. Der Schalldruckpegel kann zwischen der Hörschwelle (ca. 20 × 10^-6 Pa bei 1 kHz) und der Schmerzgrenze (ca. 200 Pa bei 1 kHz) variieren, begrenzt durch die Isophonen.
Welle: Eine Störung, die sich ausbreitet und dabei Energie, aber keine Materie transportiert.
Druck: Kraft pro Flächeneinheit (Kraft / Fläche).
Fletcher-Munson-Kurven (Isophonen): Diese Kurven stellen die Empfindlichkeit des menschlichen Ohrs bei verschiedenen Frequenzen dar. Sie zeigen den Schalldruckpegel in dB, der erforderlich ist, um einen Ton bei einer bestimmten Frequenz als gleich laut wahrzunehmen.
Hörbereich: Der Frequenzbereich, der vom menschlichen Ohr wahrgenommen werden kann, typischerweise von 20 Hz bis 20 kHz. Dieser Bereich wird durch die Hörschwelle und die Schmerzgrenze (Isophonen) begrenzt.

Reiner Klang: Ein sinusförmiger Schall.
Komplexer Klang: Der Schalldruck ist eine Funktion der Zeit. Nach dem Fourier-Theorem kann jeder komplexe Klang als Summe reiner (sinusförmiger) Klänge ausgedrückt werden.
Zeitbereich: Die Darstellung eines Klangs als Funktion der Zeit.
Frequenzbereich: Die Darstellung eines Klangs als Funktion seiner Frequenzen (Spektrum).
Analyse: Die Untersuchung eines Klangs, um seine Frequenzkomponenten zu bestimmen.
Synthese: Das Erzeugen von Wellenformen aus reinen Tönen.

SPL: Schalldruckpegel

P_ref: Referenzschalldruck von 20 × 10^-6 Pa (20 µPa) bei 1 kHz.

Schallintensität: Die Energiemenge, die pro Zeiteinheit durch eine Flächeneinheit transportiert wird, senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Schalls.

SIL: Schallintensitätspegel

I_ref: Referenzschallintensität von 10^-12 W/m².

Betrachtet man eine punktförmige Schallquelle (Kugelwellen) und zwei Punkte in den Abständen R₁ und R₂:

Bei Verdopplung der Entfernung von einer punktförmigen Schallquelle nimmt der Schalldruckpegel um 6 dB ab.

Dezibelwerte können nicht einfach addiert werden. Stattdessen müssen die zugrunde liegenden Schallintensitäten addiert werden.

Wenn sich die Schallintensität einer Quelle verdoppelt, erhöht sich der Schalldruckpegel um 3 dB.

dBA: Ein Dezibelwert, der die unterschiedliche Empfindlichkeit des menschlichen Ohrs bei verschiedenen Frequenzen berücksichtigt. Es handelt sich um eine A-gewichtete Dezibel-Kurve.

Isophonen werden durch die Verbindung von Punkten mit gleichem Lautheitsempfinden (gleicher Lautstärke) gebildet.

Frequenzbänder: Dies sind oft Gruppen von Frequenzen, deren obere Grenze das Doppelte der unteren Grenze ist (Oktavbänder).
Oktavbänder: Frequenzbänder, bei denen die obere Grenzfrequenz das Doppelte der unteren Grenzfrequenz ist (f - 2f).
Terzbänder: Frequenzbänder, bei denen eine Oktave in drei Bänder unterteilt wird, um eine genauere Analyse zu ermöglichen.

Weißes Rauschen: Rauschen mit gleicher Energieverteilung über alle Frequenzen.