AT509033A1

AT509033A1 - Verfahren zum bestimmen und optional justieren einer schalldurchlässigkeit einer otoplastik

Info

Publication number: AT509033A1
Application number: AT0163109A
Authority: AT
Original assignee: Audio Lab Austria Gmbh
Priority date: 2009-10-16
Filing date: 2009-10-16
Publication date: 2011-05-15

Description

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Verfahren zum Bestimmen und optional Justieren einer Schalldurchlässigkeit einer Otoplastik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen und optional Justieren einer 5 Schalldurchlässigkeit einer Otoplastik, die mit einem innenseitigen Kanal ausgebildet ist, in welchem ein verstellbares Ventil aufgenommen ist, durch dessen Positionierung die Schalldurchlässigkeit von einer Außenseite zu einer Innenseite der Otoplastik einstellbar ist. 10 Des Weiteren betrifft die Erfindung ein System aus einer mit einem Ventil ausgestatteten Otoplastik und einer Einrichtung zum Bestimmen und optional Justieren einer Schalldurchlässigkeit der Otoplastik.

Arbeiter in Industriebetrieben sind, neben anderen Umwelteinflüssen, grundsätzlich auch 15 einem großen Lärm ausgesetzt, welcher durch Produktionsanlagen verursacht wird. Um die Arbeiter vor dauerhaften gesundheitlichen Schäden zu schützen, werden verschiedene Lärmschutzsysteme angeboten, die an bzw. in Ohrmuscheln oder in Gehörgängen getragen werden. 20 Unter den bekannten Lärmschutzsystemen sind insbesondere sogenannte Otoplastiken bevorzugt. Otoplastiken, die in der Regel aus einem Kunststoff gefertigt sind, weisen menschlichen Ohren bzw. Gehörgängen angepasste äußere Formen bzw. Konturen auf und können in den Ohren bzw. Gehörgängen trotz kleiner Bauweise effektiv einen Schalldurchtritt reduzieren und somit Lärmbeeinträchtigungen verhindern. Diese 25 Otoplastiken sind häufig mit Ventilen ausgestattet, die es erlauben, eine Intensität des durchtretenden Schalls zu regulieren. Hintergrund für diese konstruktive Maßnahme ist, dass die Otoplastiken einerseits menschliche Ohren vor unerwünscht hoher Lärmbeeinträchtigung schützen sollen, andererseits aber auch sichergestellt sein soll, dass eine gewisse Schalldurchlässigkeit gegeben ist, die beispielsweise eine 30 Kommunikation mit Arbeitskollegen oder insbesondere ein akustisches Erkennen von Warnsignalen, beispielsweise bei Ausfällen von Maschinen im Produktionsbetrieb, erlaubt. Durch die maßgenaue Passform ist ein mehrstündiges Tragen der Otoplastiken möglich. ·« ·· ·· ·· ·· ·« ·· 2

In der Praxis werden für jeden Benutzer individuell angepasste Otoplastiken mit voreingestellten Ventilen ausgeliefert, wobei die Ventile so eingestellt sind, dass eine Kommunikation über kurze Distanzen oder ein Erkennen von lauten Warnsignalen möglich ist, Maschinengeräusche jedoch für das menschliche Ohr grundsätzlich 5 unterdrückt werden. Vor Auslieferung werden die individuellen Otoplastiken insofern angepasst, als dass die Ventile entsprechend eingestellt werden, sodass meist durch Normen vorgegebene Dämmungswerte erreicht werden. Anschließend werden die Otoplastiken versiegelt und in diesem Zustand dem Benutzer übergeben. 10 Nach Auslieferung werden die Otoplastiken vom Benutzer bei der Arbeit im Betrieb teilweise mehrere Jahre verwendet, wobei die Otoplastiken regelmäßig kontrolliert werden müssen, um sicherzustellen, dass die Ventile nach wie vor so sitzen bzw. eingestellt sind, dass zwar wie gewünscht eine Kommunikation bzw. das Erkennen eines Warnsignals möglich ist, nicht jedoch eine Lärmbeeinträchtigung auftritt bzw. vorgegebene 15 Dämmungswerte nicht erreicht werden. Gegebenenfalls sind die Ventile neu zu justieren.

Die erstmalige Justierung der Ventile der Otoplastiken bzw. deren Überprüfung nach einem längeren Gebrauch im Einsatz und gegebenenfalls eine Neujustierung der Ventile ist bislang nur mit sehr aufwendigen Messmethoden möglich, denen zudem der Nachteil 20 anhaftet, dass sie wenig reproduzierbar und ungenau sind.

Hier setzt die Erfindung an. Aufgabe der Erfindung ist es, die vorstehend genannten Nachteile zu beseitigen. 25 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem Verfahren der eingangs genannten Art folgende Schritte vorgesehen sind: a) Erzeugen zumindest eines Prüfsignals; b) Umwandeln des Prüfsignals in Schall in einer im Wesentlichen schalldichten Messkammer; 30 c) Aufnehmen des in der Messkammer erzeugten Schalls mit einem einen Adapter für die Otoplastik aufweisenden Mikrofon und Erstellen eines Referenzspektrums; d) Einbringen der Otoplastik in die im Wesentlichen schalldichte Messkammer, wobei die Otoplastik auf den Adapter aufgesetzt wird; e) Wiederholen der Schritte a) und b); 3 ·· ···· ·· • · ♦ · • · · ··· • · · · · • · · · · · • ·· ·· ·· f) Aufnehmen des Schalls mit dem Mikrofon und Erstellen eines Messspektrums; g) Bilden einer Differenz aus Messspektrum abzüglich Referenzspektrum; h) optional Verstellen des Ventils und Wiederholen der Schritte e) bis g). 5 Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, dass die Otoplastik nach deren Herstellung mit einem Ventil versehen werden kann, das Ventil rasch und genau auf eine vorgegebene Schalldurchlässigkeit eingestellt werden kann und auch eine Überprüfung der Schalldurchlässigkeit der Otoplastik nach längerem Gebrauch auf einfache Weise möglich ist. Dazu wird lediglich in der Messkammer ein 10 Referenzspektrum aufgenommen und anschließend eine analoge Messung mit der mit dem Ventil ausgestatteten Otoplastik durchgeführt, wobei die Otoplastik beispielsweise im Bereich des innenseitigen Kanals auf den vorgesehenen Adapter aufgesteckt ist. Durch Bildung einer Differenz aus dem Messspektrum abzüglich des Referenzspektrums kann dann sehr einfach eine Schalldurchlässigkeit ermittelt werden, wie diese auch bei Einsatz 15 der Otoplastik im menschlichen Ohr bzw. Gehörgang gegeben wäre bzw. ist, da durch Aufnahme des Referenzspektrums die Messbedingungen präzise erfasst werden.

Bevorzugt ist es, dass das Prüfsignal so gewählt wird, dass Schall mit einer Frequenz von weniger als 300 Hz erzeugt wird. Grund hierfür ist, dass bereits geringe Änderungen der 20 Justierung des Ventils dazu führen können, dass insbesondere Schall im niedrigen Frequenzbereich die Otoplastik passieren kann. Hingegen ist ein Ventilsitz bei höherfrequentem Schall weniger problematisch, da höherfrequenter Schall durch das Ventil, auch bei ungenauem Sitz, besser gefiltert werden kann. Somit ist es in vielen Fällen ausreichend, die Einstellung bzw. Justierung des Ventils oder allgemein betrachtet 25 die Schalldurchlässigkeit der Otoplastik bei einer Frequenz von 300 Hz oder weniger zu überprüfen bzw. zu justieren.

Sofern eine größere Messgenauigkeit gewünscht ist, kann auch vorgesehen sein, dass mehrere Prüfsignale erzeugt werden, die beispielsweise so gewählt werden, dass Schall 30 mit einer Frequenz von 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1,0 kHz, 2,0 kHz, 4,0 kHz und 8,0 kHz erzeugt wird. Es ist dann möglich, für mehrere Frequenzen festzustellen, ob vorgegebene Dämmungswerte erfüllt sind oder nicht. 4

Dabei kann insbesondere auch vorgesehen sein, um eine möglichst rasche Überprüfung zu ermöglichen, dass aus zumindest zwei Punkten der nach Schritt g) gebildeten Differenz ein Dämmungsmittelwert der Otoplastik berechnet wird und dieser Dämmungsmittelwert mit einem vorgegebenen Dämmungsmittelwert verglichen wird, 5 wonach bei Nichterreichen des vorgegebenen Dämmungsmittelwertes Schritt h) durchgeführt wird. Mit diesen Verfahrensschritten ist es auf einfache Weise möglich, die Otoplastik durch wenige Messungen, die gegebenenfalls wiederholt werden, an vorgegebene Dämmungsmittelwerte anzupassen. Selbstverständlich ist es auch möglich, die nach Schritt g) gebildeten Differenzen für einzelne Frequenzen mit vorgegebenen 10 Dämmungswerten zu vergleichen.

Bei der Aufnahme des Messspektrums wird die Otoplastik im Bereich des innenseitigen Kanals auf den passgenau ausgebildeten Adapter aufgesetzt, wiewohl es bei entsprechender Ausbildung des Adapters auch möglich ist, eine ausreichend genaue 15 Messung vorzunehmen, wenn die Otoplastik im Bereich der Außenseite auf dem Adapter angeordnet ist.

Ein Ziel der Erfindung ist es auch, ein System der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem auf einfache Weise eine in Bezug auf eine Schalidurchlässigkeit geeignet 20 eingestellte Otoplastik rasch bereitgestellt werden kann.

Dieses Ziel wird durch ein System der eingangs genannten Art erreicht, bei dem die Otoplastik mit einem innenseitigen Kanal ausgebildet ist, in welchem ein verstellbares Ventil aufgenommen ist, und die Einrichtung eine im Wesentlichen schalldichte 25 Messkammer mit einem Lautsprecher und einem Mikrofon umfasst, wobei das Mikrofon mit einem Adapter ausgebildet ist, auf welchen die Otoplastik im Bereich einer Außenseite oder Innenseite passgenau aufsetzbar ist.

Ein erfindungsgemäßes System bietet insbesondere den Vorteil, dass eine mit einem 30 Ventil ausgestattete Otoplastik auf einfache Weise, rasch und genau in Bezug auf ihre Schalldurchlässigkeit überprüft bzw. justiert und im Anschluss bereitgestellt werden kann. Dabei erweist es sich als äußerst zweckmäßig, dass die Messkammer auf- und zuklappbar ist und der Lautsprecher und das Mikrofon über Kabel mit einer außerhalb der Messkammer befindlichen Datenverarbeitungseinrichtung verbunden sind, damit die 5 #· ··♦· ♦· genannten Einheiten von außerhalb der Messkammer einfach ansteuerbar sind und Messsignale ohne Störung des Systems bzw. der Messkammer aufgenommen werden können. 5 Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiel, anhand dessen die Erfindung noch weitergehend erläutert ist. Soweit in diesem Zusammenhang auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen ist, zeigen in diesen: 10 Fig. 1 eine Otoplastik in teilweise querschnittlicher Darstellung;

Fig. 2 einen inneren Teil bzw. eine Ventilhülse einer Otoplastik;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie lll-lll in Fig. 2;

Fig. 4 ein in eine Ventilhülse ersetzbares Ventil im Querschnitt;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Messkammer mit einem Adapter zur 15 Aufnahme einer Otoplastik;

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Kalibriervorgangs zur Aufnahme eines Referenzspektrums;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Messvorgangs zur Aufnahme eines Messspektrums; 20 Fig. 8 eine Darstellung von Spektren bzw. daraus erhaltenen Messergebnissen.

Fig. 1 bis Fig. 4 zeigen eine Otoplastik 1 und einen inneren Teil bzw. eine Ventilhülse 11 derselben sowie ein in diese ersetzbares Ventil 3. Die Otoplastik 1 ist außenseitig in der Regel aus einem Kunststoff geformt, der die Ventilhülse 11 umgibt, wobei eine äußere 25 Oberfläche bzw. Kontur der Otoplastik 1 exakt einem Gehörgang bzw. einem menschlichen Ohr angepasst sein kann, was hier nicht näher dargestellt ist. Die Ventilhülse 11 der Otoplastik 1 ist im Zentrum im Wesentlichen hohl ausgebildet und weist einen innenseitigen Kanal 2 auf, der einen Sitz für ein Ventil 3 bildet, welches in die Otoplastik 1 eingeschraubt werden kann. Sofern sich der die Ventilhülse 11 umgebende 30 Kunststoff zum Gehörgang hin über den innenseitigen Kanal 2 erstreckt, was in Fig. 1 dargestellt, aber nicht zwingend ist, ist der Kanal 2 der Ventilhülse 11 im Kunststoff durch einen Zusatzkanal 22 verlängert. 6 ·· ·♦·♦ ♦♦ • · · · ··· ·· • · • ··ι : ··

Das Ventil 3 ist an einem Ende mit einem Zapfen 31 ausgebildet, der eine Nut 32 aufweist. Eine Schalldurchlässigkeit der Otoplastik 1 von einer Außenseite 4 zu einer Innenseite 5, die beim Tragen dem menschlichen Gehörgang zugewandt ist, kann durch Justieren des Ventils 3 stufenlos eingestellt werden. Je weiter das Ventil 3 in den Kanal 2 5 eingebracht ist, desto mehr schließt sich ein freier Querschnitt der zur Außenseite 4 hin verjüngt ausgebildeten Nut 32 und umso geringer ist eine Schalldurchlässigkeit von der Außenseite 4 zur Innenseite 5 entlang von Durchlässen 21 und der Nut 32. Eine Ventilhülse 11 für das Ventil 3 ist von Vorteil, denkbar ist es aber auch, das Ventil 3 unmittelbar in der Otoplastik 1 anzuordnen. 10

Vor Auslieferung einer Otoplastik 1 wird in diese bzw. deren Ventilhülse 11 ein Ventil 3 lösbar eingesetzt, z. B. durch Einschrauben, und auf eine vorgegebene Position eingestellt, sodass eine gewisse, aber nicht allzu hohe Schalldurchlässigkeit der Otoplastik 1 gegeben ist. Die Schalldurchlässigkeit soll so gewählt sein, dass z. B. laute 15 Warnsignale hörbar sind, störende Maschinengeräusche aber nicht durch die Otoplastik 1 dringen können. Quantitativ kann dies durch Normen festgelegt sein, die für bestimmte Frequenzen bestimmte Dämmungswerte oder -bereiche vorschreiben. Zur Überprüfung, ob vorgegebene Schwellwerte eingehalten sind, wird vorerst eine in Fig. 5 schematisch dargestellte schalldichte Messkammer 6 im geschlossenen Zustand über eine externe 20 Datenverarbeitungseinrichtung mit diskreten Prüfsignalen, beginnend bei 125 Hz und endend bei 8,0 kHz, beaufschlagt, wozu ein Lautsprecher 9 oder allgemein ein Schallwandler dient. Über ein Mikrofon 8, das einen Adapter 7 für die Otoplastik 1 aufweist, wird ein Referenzspektrum aufgenommen und gespeichert. 25 Anschließend wird die Messkammer 6 geöffnet und die Otoplastik 1 auf den Adapter 7 aufgesteckt, indem der innenseitige Kanal 2 der Otoplastik 1 oder der Zusatzkanal 22, dessen freier Durchmesser einem äußeren Durchmesser des Adapters 7 entspricht, auf den Adapter 7 aufgesteckt wird. Selbst wenn das Ventil 3 mit dem Zapfen 31 im Kanal 2 sitzt und ein restlicher Teil der Otoplastik 1 den Kanal 2 nicht oder nicht vollständig 30 umgibt, so ist dennoch ein genügender Haltebereich gegeben, sodass die Otoplastik 1 auf dem Adapter 7 hält. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Otoplastik 1 in anderer Weise für die Zwecke einer nachfolgenden Aufnahme eines Messspektrums anzuordnen, wenn sichergestellt ist, dass bei der Aufnahme des Messspektrums vom Mikrofon 8 nur durch die Otoplastik 1 tretender Schall registriert wird. 7 • · • ψ • · • · ·· ·♦·· ·· • · · • • · · ♦ ·· • · • • · · · • ·· ·♦ ··

Nach Anordnen der Otoplastik 1 wird die Messkammer 6 geschlossen und es erfolgt erneut ein Beschallen mit Prüfsignalen, und zwar ident zum Beschallen während der Aufnahme des Referenzspektrums, also mit gleichen Frequenzen und gleichen Amplituden der Prüfsignale. 5

In Fig. 6 ist eine Messordnung für die Messung des Referenzspektrums gezeigt, wobei ein von einem Signalgenerator 10 erzeugtes Signal in der geschlossen Messkammer 6 von einem Schallwandler bzw. Lautsprecher 9 in Schall umgewandelt wird, welcher in der Folge vom Mikrofon 8 registriert und einer Auswerteeinheit bzw. 10 Datenverarbeitungseinrichtung 12 zugeführt wird. Wie in Fig. 7 dargestellt, erfolgt die Aufnahme eines Messspektrums analog, wobei jedoch die Otoplastik 1 wie beschrieben auf dem Mikrofon 8 bzw. dem Adapter 7 angeordnet ist.

In Fig. 8 sind Ergebnisse eines wie zuvor erläutert durchgeführten Verfahrens dargestellt. 15 Messkurve B entspricht einem Referenzspektrum, wie es bei einer Messung entsprechend dem Schema nach Fig. 6 erhalten wurde. Messkurve C entspricht einem Messspektrum, wie es bei einer Messung entsprechend dem Schema nach Fig. 7 erhalten wurde. Wie ersichtlich, wurden beide Messkurven B, C durch Beschallen der Messkammer 6 bzw. des Mikrofons 8 im Frequenzbereich von 125 Hz bis 8,0 kHz 20 erhalten. Die Beschallung mit verschiedenen Prüfsignalen bzw. Frequenzen erfolgte gleichzeitig, um eine Messzeit kurz zu halten. Durch Bilden einer Differenz der Messkurve C abzüglich der Referenzkurve B wurde ein Differenzspektrum A erhalten, welches eine Dämmungscharakteristik der untersuchten Otoplastik 1 widerspiegelt. Aus den einzelnen Dämmungswerten, die bei den Prüffrequenzen 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1 kHz, 2 kHz, 4,0 25 kHz und 8,0 kHz erhalten wurden und in Fig. 8 durch Kreise hervorgehoben sind, wurde ein interpolierter Frequenzverlauf D erhalten, welcher vorgegebenen Kriterien entsprach.

Sofern ein interpolierter Frequenzverlauf D nicht vorgegebene Kriterien hinsichtlich einer Dämmung erfüllt, kann das in Fig. 4 gezeigte Ventil 3 weiter in die Otoplastik 1 bzw. die 30 Ventilhülse 11 eingeschraubt werden. Anschließend wird die Messung wiederholt und überprüft, ob die Kriterien nun erfüllt sind. Diese Vorgänge werden wiederholt, bis die Dämmungscharakteristik der Otoplastik 1 ein gewünschtes Verhalten zeigt. Da für die Messung selbst nur wenige Sekunden benötigt werden und auch ein Nachstellen des Ventils 3 innerhalb von wenigen Sekunden durchgeführt werden kann, kann eine ··

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Einstellung bzw. Justierung der Otoplastik 1 in wenigen Sekunden abgeschlossen werden. Dabei ist es nicht erforderlich, das Referenzspektrum nochmals aufzunehmen.

Darüber hinaus ist es auch möglich, das Ventil 3 bis zu einer Endstellung in die Otoplastik 5 1 einzuschrauben und für diesen Zustand eine Dämmungscharakteristik zu messen. In diesem Fall soll eine maximale Dämmung im gesamten Frequenzbereich erhalten werden.

Claims

·· 99 9999 99 9 9 9 · ··· » · 9 9* » · · · · « 99 ·· ·· Patentansprüche 1. Verfahren zum Bestimmen und optional Justieren einer Schalldurchlässigkeit einer Otoplastik (1), die mit einem innenseitigen Kanal (2) ausgebildet ist, in welchem ein 5 verstellbares Ventil (3) aufgenommen ist, durch dessen Positionierung die Schalldurchlässigkeit von einer Außenseite (4) zu einer Innenseite (5) der Otoplastik (1) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Erzeugen zumindest eines Prüfsignals; b) Umwandeln des Prüfsignals in Schall in einer im Wesentlichen schalldichten 10 Messkammer (6); c) Aufnehmen des in der Messkammer (6) erzeugten Schalls mit einem einen Adapter (7) für die Otoplastik (1) aufweisenden Mikrofon (8) und Erstellen eines Referenzspektrums; d) Einbringen der Otoplastik (1) in die im Wesentlichen schalldichte Messkammer (6), wobei die Otoplastik (1) auf den Adapter (7) aufgesetzt wird; 15 e) Wiederholen der Schritte a) und b); f) Aufnehmen des Schalls mit dem Mikrofon (8) und Erstellen eines Messspektrums; g) Bilden einer Differenz aus Messspektrum abzüglich Referenzspektrum; h) optional Verstellen des Ventils (3) und Wiederholen der Schritte e) bis g).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfsignal so gewählt wird, dass Schall mit einer Frequenz von weniger als 300 Hz erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Prüfsignale erzeugt werden. 25
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Schall mit einer Frequenz von 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1,0 kHz, 2,0 kHz, 4,0 kHz und 8,0 kHz erzeugt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus zumindest zwei 30 Punkten der nach Schritt g) gebildeten Differenz ein Dämmungsmittelwert der Otoplastik (1) berechnet wird und dieser Dämmungsmittelwert mit einem vorgegebenen Dämmungsmittelwert verglichen wird, wonach bei Nichterreichen des vorgegebenen Dämmungsmittelwertes Schritt h) durchgeführt wird. 10 ···· ·· · • · · ♦· • · #·· · • · · · • · · · · · > ·· ·· ···
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Otoplastik (1) im Bereich des innenseitigen Kanals (2) auf den Adapter (7) aufgesetzt wird.
7. System aus einer mit einem Ventil (3) ausgestatteten Otoplastik (1) und einer Einrichtung zum Bestimmen und optional Justieren einer Schalldurchlässigkeit der Otoplastik (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Otoplastik (1) mit einem innenseitigen Kanal (2) ausgebildet ist, in welchem ein verstellbares Ventil (3) aufgenommen ist, und die Einrichtung eine im Wesentlichen schalldichte Messkammer (6) mit einem Lautsprecher 10 (9) und einem Mikrofon (8) umfasst, wobei das Mikrofon (8) mit einem Adapter (7) ausgebildet ist, auf welchen die Otoplastik (1) im Bereich einer Außenseite (4) oder Innenseite (5) passgenau aufsetzbar ist.
8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Otoplastik (1) mit dem 15 innenseitigen Kanal (2) oder einem an den innenseitigen Kanal (2) anschließenden Zusatzkanal (22) passgenau auf den Adapter (7) aufsetzbar ist.
9. System nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer (6) auf- und zukiappbar ist und der Lautsprecher (9) und das Mikrofon (8) über Kabel mit 20 einer außerhalb der Messkammer (6) befindlichen Datenverarbeitungseinrichtung (12) verbunden sind.