Vorlesung 1

Ergonomie
Vorlesung 8
Vorlesung 8
14.12.2006
Hören, Schall, Lärm
Übersicht
- Physikalische Grundlagen
- Physiologische Grundlagen
- Schallpegel und Lautheit
- Wirkung von Lärm
- Lärmschutz
Schall
Wellen
Druckänderung
Infraschall bis 20 Hz
Hörschall 20 bis 20000Hz
Ultraschall über 20 kHz
Longitudinal und Transversalwellen
Longitudinal (Schall):
Oszillatoren schwingen in der Ausbreitungsrichtung
Transversal:
Oszillatoren schwinge quer zur Ausbreitungsrichtung
Schalldruck-Zeit-Verlauf am Ort
Schalldruck p in Pa
(über- und unterschreitet den atmosphärischen Druck)
Darstellung in Zeit – Frequenz Ebene
Effektivwert (RMS-Wert)
Peff  T  
T
1 2
p  t  dt  Pa  : Effektivwert = Root mean square (RMS)
T 0
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Basale Grössen für die Beschreibung von Schallereignissen
- Schalldruck (p)
Druckschwankung in der Luft
 Pa    N m2 
-
Schallintensität (I)
Energie durch eine Fläche pro Zeit
 W m 2 
-
Schallleistung ( L w )
Von Quelle pro Zeiteinheit abgegebene Energie
[W]
Schalldruckpegel L p
Reine, logarithmisch bewertete Verhältniszahl. Gibt Verhältnis zwischen effektivem
Schalldruck p zu Referenzschalldruck p 0
[dB]
Refrenzschalldruck: 0.00002 Pa (= Hörschwelle bei 1000Hz)
Schmerzschwelle: 20Pa
 p2 
L  10  log  2  dB
 p0 
-
Dezibell-Skala
0
15 dB
Flüstern
30 dB
Konzertsaal ohne Zuhörer
60 dB
Ruhige Unterhaltung
80 dB
Starker Strassenverkehr
100 dB
Proberaum Band, Presslufthammer
110 dB
Walkman
120 dB
Rockkonzert
130 dB
Startender Jet
140 dB
Düsentriebwerk
150 dB
Knallkörper
Dezibell-Arithmetik
Zwei Quellen à 80 dB  83 dB
0 dB + 0 dB = 3 dB (!!!)
 N

Addition L  10  lg  100.1Ln 
 n 1

Mittelwertsbildung
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Hörschwelle
Kommunikation beeinträchtig
Gefährdung des Gehörs
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Schalldruckverlauf und Terzbandspektrum
Ton (Reinton)
Klang
Geräusch (Rauschen)
Akustische Signale
Frequenzbetrachtung
Terzband
Schallpegelmessung
„Sampoo-Flasche“
Kunstkopf für stereophone Aufnahmen
Gebräuchliche Messgrössen
SPL: Momentaner Schalldruckpegel (bzw. sein Verlauf) (Sound Pressure Level)
Lmax: Maximal ermittelter Pegel in der Messdauer
SEL: Sound Exposure Level (Gesamtenergie eines Schallereignisses)
Leq: Äquivalenter Dauerschallpegel (=Mittelwert)
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Bewertete Schalldruckpegel
- A-Gewichtung: Für Lautstärke-Pegel unter 55 phon
- B-Gewichtung: Für Lautstärke-Pegel zwischen 55 und 85 phon
- C-Gewichtung: Für Lautstärke-Pegel über 85 phon
Schallausbreitung
- Punktförmige Schallquelle
Bsp. Flugzeug
Abnahme um 6 dB pro Abstandsverdoppelung
- Flächenförmige Schallquelle
Bsp. Fabrik-Aussenwand
Keine Pegelabnahme mit zunehmendem Abstand
- Linienförmige Schallquelle
Bsp. Strasse
Abnahme um 3 dB pro Abstandsverdoppelung
Schallfelder im Innenraum
Pegelverteilung im Raum in 1.3m Höhe
Raum mit 5 x 4 x 3 m
Schalltoter Raum (Quasi-Freifeld)
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Physiologische Grundlagen
Anatomie des Ohrs
- Ohrkanal, Luftleitung
- Knochenleitung
- Trommelfell
- Cochlea
- Gleichgewichtsorgan
- Eustachische Röhre
Aussenohr, Mittelohr, Innenohr
Mittelohr
- Trommelfell
- Hammer
- Ambos
- Steigbügel
- Ovales Fenster
- Rundes Fenster
Kleinste Knochen und daran kleinste Muskeln des Körpers
Impedanzanpassung
Übersetzung von kleinem Druck auf grosser Fläche (Trommelfell) zu grossem Druck auf
kleiner Fläche (Ovales Fenster)
Innenohr
- Cochlea, cortisches Organ
- Helicotrema
- Scalen (scala vestibuli, scala media, scala …)
- Basilarmembran
- Hörnerv
- Outer hair cells
- Cilia of hair cell
- Inner hair cells
Schallwellen  Sound-induced vibrations  Aktionspotential im Nerv
Hohe Frequenzen am Anfang der Basilarmembran, Tiefe Frequenzen am Ende
Basilarmembran
Frequenz-Tunigkurve einer einzelnen Haarzelle
 maximal empfindlich für charakteristische Frequenz
Die Basilarmembran ist kein passiver Druckaufnehmer!
Auditive Bahnen im ZNS
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