Messen mit professionellen Mitteln - schrotti

[yewie56]

Es wäre sehr interessant, wie das Verhältnis über und unter der Erdoberfläche aussehen würde-

Obod0002, in ein paar Wochen geb ich einen aus - wegen den vielen Messaufgaben. Leider habe ich keinen Schacht zur Verfügung.

Wollte ohnehin mal in Deine Nähe. In Kelkheim gibt es ein kleines Computermuseum, mit alten funktionierenden Computern. Die Führung kostet pro Person eine Flasche Rotwein. Da wollte ich schon lang mal hin.

http://www.technikum29.de/de/

In Deiner Nähe ließe sich dann ein kleines Treffen ausmachen ---

[schrotti]

Hi,
anstelle eines Mikrofones habe ich den Beschleunigungsmesser an dem Schallpegelmessgerät angeschlossen und damit eine Messung mit Terzbändern durchgeführt.
Die Messwerte mussten anhand der Kalibrierdaten des Messgerätes von dB in Volt umgerechnet werden und anschließend mit den Kenndaten des Beschleunigungssensors (Volt) in Beschleunigungswerte.
Mit den Beschleunigungswerten und der Terzmittenfrequenz kann die Schnelle und der Schwingweg der Vibration errechnet werden. Das verwenden der Terzmittenfrequenz ist nur eine Annäherung. Zitat aus Fachbuch: „Handelt es sich um reine Sinusschwingung, so kann durch einfache Division durch die jeweilige Kreisfrequenz ( 2* pi * f) die Bewegungsgeschwindigkeit in m/s (Schnelle) und durch nochmalige Division die Bewegungsamplitude (Schwingweg) gewonnen werden.“
Also habe ich die Terzmittenfrequenz für eine Berechnung eingesetzt. Das wird wohl ausreichend genau sein.
Bei einer schwingenden Oberfläche die mit der errechneten Schnelle vibriert folgt zwangsläufig die angrenzende Luftschicht der gleichen Schnelle. Somit kann durch eine einfache Multiplikation des Wertes der Schnelle mit der Schallkennimpedanz der Luft (426) der Schalldruck errechnet werden.
Schnelle * Schallkennimpedanz = Schalldruck.
Jetzt muss nur noch der errechnete Schalldruck durch den Wert des Bezugsschalldruckes für die Schallpegelmessung (0.00002 Pa) dividiert werden. Den Logarithmus dieser Verhältniszahl mit 20 multipliziert und man hat den Schallpegel in dB.
Also viel Rechnerei und ich bin mir nicht sicher ob aller Rechenschritte in Theorie und in Praxis korrekt durchgeführt sind. Muss noch überprüft werden und einige Werte erscheinen mir doch etwas hoch.
Aber dennoch zeigt die letzte Grafik schon in welchem Frequenzbereich hauptsächlich Vibration aufgetreten ist.

Die Bezeichnung indirekter Schall ist eigentlich falsch sollte vielleicht Sekundärschall genannt werden. Und die Pegelwerte sind nicht mit einem Mikrofon gemessen sondern anhand der gemessenen Beschleunigungswerte errechnet worden.
Sekundärschall kann, soweit mir bekannt ist, nur mit einem speziellen Messvorsatz gemessen werden der auf dem Mikrofon aufgesteckt wird und mit dem Mikro zusammen direkt auf die zu messende Wand aufgesetzt wird. Soll auch nur bei Schallharten Wänden funktionieren, also Stein usw. Kosten dieses speziellen Teiles etwa 1000 Euros.

[yewie56]

Danke Schrotti für Deine ausführliche Erläuterung.

Sekundärschall könnte doch aber auch dann entstehen, wenn die Erde bebt. Dann könnte man den Primärschall mit einem Beschleunigungsaufnehmer (wie geschehen) aufnehmen und den Sekundärschall mit einem Mikro.

Ist es nicht einfach nur die Annahme, dass der Boden deshalb vibriert, weil Du annimmst, dass Umweltlärm den Boden zum vibrieren bringt?

Welche wirklich große Energie müsste Umweltlärm aufbringen um den Boden zum vibrieren zu bringen?

Und welche wirklich geringe Energie müsste der Boden aufbringen (mit seiner riesigen "Membran"-Fläche) um schon kleinste Mikroseismik akustisch wahrnehmbar werden zu lassen?

Ich empfinde es deshalb wahrscheinlicher, dass die Bodenvibration der Primär-"Schall" ist und unser Brumm der Sekundärschall.

Eigentlich sagst Du es ja auch schon:

Bei einer schwingenden Oberfläche die mit der errechneten Schnelle vibriert folgt zwangsläufig die angrenzende Luftschicht der gleichen Schnelle

Ok, der auf das Messmikro aufsteckbare Messvorsatz muss ja zunächst einmal die Aufnahme von Luftschall verhindern - um dann wiederum Vibration in dieser Kammer in für das Mikro "hörbaren" Luftschall (Schalldruck) umzusetzen?

Das Dilemma: Vibration von zum Beispiel Wänden könnte natürlich schon durch Luftschall erzeugt werden und an das Erdreich weitergeleitet werden.

Wenn ich aber auf freiem Feld (kilometerweit keine Gebäudewände oder ähnliches) Bodenvibrationen messen kann, dann sollten diese wohl nicht durch Luftschall verursacht worden sein?

Sondern beispielsweise durch Fahrbahnen, eventuell Fahrbahnbrücken eventuell aber auch durch Mikroseismik,

Ich sehe einfach keine Möglichkeit auseinander zu halten, was Primärschall und Sekundärvibration bezw. Primärvibration und Sekundärschall ist.

Eigentlich sollte sowas vielleicht möglich sein, wenn man eine - Laufzeit analysierte - Korrelationsmessung von Beschleunigungsaufnehmern und Mikrofonen macht. In Günzburg waren auch Beschleunigungsaufnehmer dabei. Von solch einer Korrelationsanalyse habe ich allerdings nicht gelesen.

[obod0002]

In Kelkheim gibt es ein kleines Computermuseum, mit alten funktionierenden Computern. Die Führung kostet pro Person eine Flasche Rotwein. Da wollte ich schon lang mal hin.

das hört sich gut an, speziell weil ich's in Berlin nicht geschafft habe dort in das Computermuseum zu kommen

[schrotti]

Sekundärschall könnte doch aber auch dann entstehen, wenn die Erde bebt. Dann könnte man den Primärschall mit einem Beschleunigungsaufnehmer (wie geschehen) aufnehmen und den Sekundärschall mit einem Mikro.

Als erstes möchte ich anmerken, das ich in der Akustik Laie bin und mir alle diese Dinge nur angelesen habe bzw. immer noch tue.
Nennen wir den von vibrierenden Flächen abgestrahlten Schall Sekundärschall. Dann kann mit der gleichen Methode wie zuvor beschrieben die Vibration der Erde aufzeichnen und in Schallpegelwerte umrechnen. Bei der Schalldruckmessung kann man vermutlich keine Trennung zwischen Primärschall, der direkt von der Maschine kommt, und Sekundärschall, der von den weitergeleiteten Vibrationen kommt, machen. Beim Schalldruck misst man glaube ich immer die Summe aus allen vorhandenen Schallquellen.
Möglicherweise kann mit einer Schallintensitätssonde eine Trennung nach Schallquelle gemacht werden.

Ist es nicht einfach nur die Annahme, dass der Boden deshalb vibriert, weil Du annimmst, dass Umweltlärm den Boden zum vibrieren bringt?

Nein keine Annahme. Die weiter oben angeführte Messung wurde innerhalb einer Wohnung im 2. OG durchgeführt.
Ich habe aber auch kurze Messungen im Freien gemacht. Im Garten 0.3 m vor der Terrasse habe ich einen Pflasterstein in die Wiese eingelassen und mit einem Metallplättchen versehen. Auf diesem kann ich den Beschleunigungssensor mit einem Magneten befestigen und Messungen machen. Also messtechnisch nachgewiesen vibriert die Wiese. Werde mal bei passender Gelegenheit eine längere Messung machen und diese dokumentieren. Werde auch mal bei Gelegenheit eine Messung irgendwo im freien Gelände machen.

Welche wirklich große Energie müsste Umweltlärm aufbringen um den Boden zum vibrieren zu bringen?

Gute Frage, die kann ich aber auch nicht beantworten. Wir können nur versuchen aufgrund der technischen Situation in unserem Lande einige Ursachen zu benennen die mit großer Wahrscheinlichkeit als Grund für die Bodenvibration angesehen werden können.
Als erstes dürfen wir annehmen das alles was irgendwie motorisch angetrieben wird Vibrationen verursacht. Diese Vibrationen verursachen zuerst mal Primärschall. Ein Teil der Vibrationen wird am Standort der Maschinen in den Boden geleitet. Ein paar einzelne Maschinen bräuchte man nicht zu beachten aber die Gesamtzahl der Maschinen die alle mit der gleichen Netzfrequenz angetrieben werden können, so meine ich, in der Summe schon einiges bewirken. Laut Wikipedia wurden im Jahr 2002 in der BRD 581 Mrd. kWh verbraucht. Davon wurde ein Teil als Vibrationsenergie an die Umwelt abgegeben. Zuerst mal bei der Erzeugung der elektrischen Energie und zum zweiten bei dem Verbrauch der elektrischen Energie. Keine Ahnung wie groß die Vibrationsverluste der Maschinen sind aber nehmen wir nur 1 Prozent dann haben wir 5,81 Mrd. kWh die den Boden vibrieren lassen das sind 7,89 Mrd. PS.
Diese Vibrationsenergie wird in einem Industrieland wie die BRD an vielen Stellen in der Fläche verteilt in den Boden geleitet. Google mal desy bodenvibration. Z.B. nur an meinem Arbeitsplatz gibt es über 200 größere und kleinere Lüftungsmaschinen.

Auch könnte der Boden besondere seismische Eigenschaften aufweisen die je nach geologischem Material, - Situation usw. besondere Frequenzen weiterleiten. Denkbar auch das der Boden ab einer bestimmten Stärke der Einwirkung und Zeit quasi wie ein Pudding elastisch reagiert.

Und welche wirklich geringe Energie müsste der Boden aufbringen (mit seiner riesigen "Membran"-Fläche) um schon kleinste Mikroseismik akustisch wahrnehmbar werden zu lassen?

Aufgrund der großen schwingenden Fläche müsste die Vibration sehr gut abgestrahlt werden. In einem Fachbuch wird beschrieben wie dieses vonstatten geht. Der Bodenschall ist im Boden sehr viel schneller als der Schall in der Luft. Usw.

Ich empfinde es deshalb wahrscheinlicher, dass die Bodenvibration der Primär-"Schall" ist und unser Brumm der Sekundärschall.

Eigentlich sagst Du es ja auch schon:
Zitat:
Bei einer schwingenden Oberfläche die mit der errechneten Schnelle vibriert folgt zwangsläufig die angrenzende Luftschicht der gleichen Schnelle


Ok, der auf das Messmikro aufsteckbare Messvorsatz muss ja zunächst einmal die Aufnahme von Luftschall verhindern - um dann wiederum Vibration in dieser Kammer in für das Mikro "hörbaren" Luftschall (Schalldruck) umzusetzen?

Das Dilemma: Vibration von zum Beispiel Wänden könnte natürlich schon durch Luftschall erzeugt werden und an das Erdreich weitergeleitet werden.

Wenn ich aber auf freiem Feld (kilometerweit keine Gebäudewände oder ähnliches) Bodenvibrationen messen kann, dann sollten diese wohl nicht durch Luftschall verursacht worden sein?

Sondern beispielsweise durch Fahrbahnen, eventuell Fahrbahnbrücken eventuell aber auch durch Mikroseismik,

Ich sehe einfach keine Möglichkeit auseinander zu halten, was Primärschall und Sekundärvibration bezw. Primärvibration und Sekundärschall ist.

Eigentlich sollte sowas vielleicht möglich sein, wenn man eine - Laufzeit analysierte - Korrelationsmessung von Beschleunigungsaufnehmern und Mikrofonen macht. In Günzburg waren auch Beschleunigungsaufnehmer dabei. Von solch einer Korrelationsanalyse habe ich allerdings nicht gelesen.

Ja mit den Begriffen Primär – Sekundärschall kann man schnell durcheinander geraten. Vielleicht muss man das immer wieder relativieren und von der jeweiligen lokalen Ursache aus betrachten um die Übersicht zu behalten. Bei der Messung von Luftschall misst man immer alle Komponenten gemeinsam. Wie viele Komponenten in dem gemessenen Schalldruck enthalten sind ist nicht erkennbar.

Bei Messung im Freien Feld gibt es eigentlich nur zwei Komponenten den Direktschall und den vom Boden abgestrahlten Sekundärschall. Durch Messung der Vibration kann die Bodenkomponente rechnerisch bestimmt werden.

Bei Messungen im Räumen haben wir Direktschall von Außen und schwingende Böden, Decken und Wände usw. also mindestens 6 schwingende Teile und da wird es schon sehr viel schwieriger. Die Vibrationsmessung weiter oben wurde nur auf dem Boden durchgeführt, Decke oder Wände könnten ebenso stark vibrieren wurden aber nicht gemessen.

Die Aufzeichnung von Luftschall und die Vibration von Boden und Wand werde ich mal bei Gelegenheit machen. Die Korrelation der Signale würde mich sehr interessieren. Werde ich mal zur Nachtzeit in einem Kellerraum machen.
Also wie eingangs schon angeführt bin ich Laie und diese Ausführungen sind eben solche eines Laien.

[obod0002]

ich denke wir müssen um zum Erfolg zu kommen mindestens folgende Probleme lösen:

welche Konstellation verursacht

• bei uns als Individuen mit

• jeweils gegebener Umgebung,

• gegebener Vorbelastung (Lärm, Flüge, Ortswechsel)

• und natürlichen Faktoren (Luftdruck, Temperatur, ...)

wann einen Brummton?

Anhand dieser Ergebnisse könnten wir dann die Problemfrequenzen herausfinden und damit

• entweder die Ursache verbessern

• oder dämmen oder dämpfen

• oder umziehen dorthin wo's die Frequenzen (noch) nicht gibt

In diesem Thread angesprochen und ebenfalls sehr wichtig: wie verhalten sich Frequenzen in unterschiedlichen Medien UND !!! wie ändern sie sich beim Übergang von einem Medium in ein anderes (so unser Problem tiefe Frequenzen sind und diese sich beim Durchgang ebenfalls ändern)?

[schrotti]

Hi absolut richtig
100%ige Zustimmung!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

[yewie56]

Schrottis Darstellung der Percentilen als ein übersichtlicheres Bild:

Schrotti Percentile-PV.jpg

Schrotti Percentile.jpg

Quelle:

http://www.brummforum.net/viewtopic.php ... 2eee7b0c7e

[yewie56]

Schrottis Darstellung eines Dreitages-Verlaufes mit Darstellung der Percentilen P1 und P50 als ein übersichtlicheres Bild:

Schrotti Percentile1-PV.jpg

Schrotti Percentile1.jpg

Quelle:
http://www.brummforum.net/viewtopic.php ... 2eee7b0c7e

[schrotti]

Beschleunigungsmessung in der gleichen Wohnung wie weiter oben die Schallmessung. Der Beschleunigungssensor war mit dem Magnetfuß an einer Abschussleiste aus Metall an dem Boden befestigt. Die Messung ging über 3 Tage von Sonntag 12.00 Uhr bis Mittwoch 12.00 Uhr.
Ohne Kalibriergerät für Beschleunigung mussten die Messdaten mit den Kalibrierdaten für Schall und den Kenndaten des Beschleunigungssensors in mehreren Rechenschritten umgerechnet werden.
Das Ergebnis der Berechnung sind die gemessenen Beschleunigungswerte.
Zur Berechnung der Schnelle müssen weitere Berechnungen durchgeführt werden.
Handelt es sich um eine reine Sinusschwingung kann durch Division mit der Kreisfrequenz die Schnelle berechnet werden. Da die Messung in Terzbändern durchgeführt wurde habe ich die Terzmittenfrequenzen für eine annähernde Berechnung verwendet.

Die Grafiken zeigen Sekundärschall des vibrierenden Bodens. Allerdings muss man annehmen, dass mit großer Wahrscheinlichkeit auch die Decke und die Wände vibrieren. Dann hätten wir 6 mögliche Schallquellen 4 Wände, Boden und Decke.

Ich hoffe, dass ich die Berechnung ohne große Fehler in Theorie und Praxis hinbekommen habe.

BerechneteMessdaten_6-3_Hz.jpg

BerechneteMessdaten_8_Hz.jpg

BerechneteMessdaten_10_Hz.jpg

BerechneteMessdaten_12-5_Hz.jpg

BerechneteMessdaten_16_Hz.jpg

BerechneteMessdaten_20_Hz.jpg

BerechneteMessdaten_25_Hz.jpg

BerechneteMessdaten_31-5_Hz.jpg

BerechneteMessdaten_40_Hz.jpg

BerechneteMessdaten_50_Hz.jpg

BerechneteMessdaten_63_Hz.jpg

BerechneteMessdaten_80_Hz.jpg

BerechneteMessdaten_100_Hz.jpg

BerechneteMessdaten_125_Hz.jpg