DE102017010968A1 - Verfahren zur Messung der Lautstärke und der Lästigkeit von Impulsschall bei ortsfesten und und mobilen Lärmquellen wie: Fahrzeuge die mit Explosions - Verbrennungsmotoren angetrieben werden, mit automatischer Erkennung und Korrektur von Messfehlern - Google Patents

Verfahren zur Messung der Lautstärke und der Lästigkeit von Impulsschall bei ortsfesten und und mobilen Lärmquellen wie: Fahrzeuge die mit Explosions - Verbrennungsmotoren angetrieben werden, mit automatischer Erkennung und Korrektur von Messfehlern Download PDF

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Abstract

Verfahren zur hörgerechten Messung der Lautstärke und der Lästigkeit von Impulsschall bei ortsfesten und mobilen Lärmquellen, wie z. B. Fahrzeugen, die mit Explosions- Verbrennungsmotoren angetrieben werden. Geeignet zur Durchführung von Lärmmessungen im Freifeld und auf dem Prüfstand, dadurch gekennzeichnet, dass,nach 1.1die Messung von Impulsschallen der periodischen Impulsfolge ohne eine vorherige Frequenzbewertung, an den Hörbereich des menschlichen Ohres für Impulsschalle vom tiefrequenten Infraschallbereich von unter 1Hz bis zur Grenze des Hörbereichs bei 20kHz, angepasst wird.nach 1.2Einzelimpulse, wie Knalle und Fehlzündungen unter 1kHz und Impulsschalle der periodischen Impulsfolge, mit einer Messfrequenz im Millisekundenbereich an die Integrationszeit des Ohres angepasst werden.nach 1.3die Anzahl und die Höhe der steil ansteigenden Impulsamplituden der periodischen Impulsfolge und der kurzzeitigen auffälligen Pegelspitzen, damit hörgerecht messtechnisch erfasst, ohne durch die A Bewertung vorher herausgefiltert zu werden.nach 1.4durch die exakte Erfassung der hohen Impulsamplituden, die Entfernung der lautesten Schallquellen indirekt geortet wird. Dadurch können entfernungs- und geschwindigkeitsbedingte systematische Messfehler, sowie Lärmmanipulationen an und mit den Fahrzeugen, automatisch gemessen und korrigiert werden.nach 1.5die Messung der Tonhaltigkeit und der Informationshaltigkeit über die Frequenz der periodischen Zündfolge der Motorordnungen ermittelt wird. Dadurch kann der Informations- und Tonhaltigkeitszuschlag durch Abzug des unperiodischen Geräuschpegels vom dominanten Pegel der periodischen Impulsfolge, nach DIN 45681 messtechnisch exakt erfasst und muss nicht ungenau pauschal mit 3- oder 6dB geschätzt werden.nach 1.6die Mittelfrequenz indirekt, durch die Ortung, über die frequenz- und entfernungsabhängige Absorbtion ermittelt wird. Damit kann eine genaue Hochrechnung auf weiter entfernte Immissionsorte nach TA Lärm A.3.4.2, unter Einbeziehung der stark frequenz- und Impulsabhängigen Absorbtion erfolgen.

Description

  • Sehr geehrte Damen und Herren,
    von 1960 bis 1990 habe ich als Mitarbeiter in der Forschungsabteilung eines Großbetriebes an mehreren großen Verfahrenspatenten maßgeblich mitgearbeitet. Dazu gehörte die Erfindung eines „Doppelkammerofens,“ das Patent Nr. 254 397 B14, als wesentliche Verbesserung des Verfahrenspatentes Nr.204 270 und die Einführung eines akustisches Messverfahrens zur sicherheitstechnischen Überwachung von metallurgischen Schmelzprozessen zur Verhinderung von Knallgasexplosionen bei Wassereinbrüchen.
  • Gründe für die Entwicklungen des neuartigen Messverfahrens:
    • Im Jahr 1996 wurde mitten im urbanen Bereich eines Ballungsgebietes in nur 100 Meter Entfernung unseres Wohngebietes eine ständige Renn- und Teststrecke für straßenzulassungsfähige Fahrzeuge errichtet. Seitdem ist das Wohngebiet eines ganzen Stadtteils zunehmend, und fast täglich von unerträglichem Lärmterror betroffen. Die unerlaubt eingesetzten Sportfahrzeuge entsprechen nicht dem Stand der Lärmminderungstechnik für Straßenfahrzeuge nach TA Lärm.
    • Anstatt nur 110dB Schalleistungspegel = 0,1 Watt Schallleistung, erreichen diese Fahrzeuge bei Volllast bis zu 160dB Schallleistungspegel = 10 Kilowatt Schallleistung, das ist das Zehntausendfache des gesetzlichen Grenzwertes nach ISO 362. Aufgrund einer außergewöhnlichen Häufung von lärmbedingten schweren Herz- Kreislauferkrankungen im Umfeld dieser Anlage und meiner über 30 jährigen Berufserfahrung als Messtechniker und freiberuflicher Erfinder, habe ich 2012 im Auftrag einer Bürgerbewegung eigene Messungen aufgenommen. In nur fünf Jahren habe ich ein neuartiges innovatives Messverfahren entwickelt, mit dem die systematischen und die zufälligen Messfehler des Gutachters vermieden werden.
  • Das Verfahren wurde speziell zur messtechnischen Überwachung für Anlagen mit großer Flächenausdehnung, wie z.B. Motorsport- und Freizeitanlagen oder Flugplätze etwickelt. Wegen der großen Entfernungsunterschiede zwischen schnell beweglichen Lärmquellen und den Messorten wurde eine anlagenspezifisch angepasste, automatische Entfernungsortung, zur Korrekktur entfernungs- und geschwindigkeitsbedingter Messfehler in das Messverfahren integriert. Damit können die unterschiedlichsten Lärmmanipulationen der Betreiber an den Meßstellen und systematische Mess- und Berechnungsfehler des mit der Überwachung der Anlage beauftragten, damit völlig überforderten Lärmschutzgutachters, in Größenordnungen bis über 30dB messtechnisch erfasst und korrigiert werden.
  • Mit der Regressionsanalyse können Gleichungen mit mehreren Unbekannten nach dem Prinzip des Gaußschen Fehlerintegrals relativ einfach, folgendermaßen gelöst werden:
    • Durch die statistische Auswertung der offiziellen Messungen des Gutachters an den Renntagen konnten die Zusammenhänge zwischen variablen und nichtvariablen Messwerten durch vorher genau festgelegte Kreuzvergleiche einer großen Vielzahl von Einzelrennen ermittelt werden.
    • Dabei konnten die signifikannten Messwertabweichungen bei Freifeldmessungen auf etwa zehn Primärursachen eingegrenzt werden.
  • Auf Wind- und Witterungseinflüsse, unterschiedliche Schallausbreitung durch Spiegelschallquellen und die frequenzabhängige Absorbtion, die Fahrweise, Anzahl und Motorordnungen der Fahrzeuge, sowie entfernungs- und geschwindigkeitsbedingte systematische Messfehler, die unterschiedlichsten Lämmanipulationen der Betreiber an den Meßstellen und die unterschiedliche Vorbelastung an den einzelnen Immissionsorten.
  • Die größten Messfehler kommen durch fachliches Versagen des Gutachters und den fatalen Irrtum der akustischen Lehre zustande, das der hörbare Frequenzbereich für normalhörende Menschen auf 10 Oktaven zwischen 16Hz und 16kHz begrenzt ist. Das trifft ausschließlich auf sinusförmige Luftschallwellen und auf breitbandige Geräusche ohne Impulse und komplexe virtuelle Töne, nicht aber auf komplexe Schallereignisse wie Impulsschall und die periodischen Impulsfolge von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren zu.
  • Der erweiterte Hörbereich dieser Luftschalle geht über 15 Oktaven und beginnt schon im Infraschallbereich unter 1Hz, er erstreckt sich bis über 20kHz in den Ultraschallbereich. Impulsschalle sind verantwortlich für die Lautstärkeempfindung des Ohres. Mit frequenzbewerteten Schallpegeln wird die Messung auf den stark eingeschränkten Hörbereich sinusförmiger Frequenzen beschränkt, die Lautstärke kann damit nicht gemessen werden.
  • Dazu kommen die Manipulationen durch die Akustikdesigner der Fahrzeugindustrie und die - werkseitige Umgehung schalltechnischer Innovationen, wie der kompletten Aufhebung der schalldämmenden Wirkung an Ansaug- und Abgasanlage durch „Scharfmachen“ auf Knopfdruck im Sportmodus.
  • Bei der VSZ Anlage sind es die gezielten Manipulationen an den Auspuffanlagen und durch leises Vorbeifahren an den Messmikrofonen. Durch die nicht normgerechte Messung an den Ersatzmeßstellen werden diese Manipulationnen der Anlagenbetreiber noch begünstigt.
  • Durch diese Einflüsse können sich die systematischen Fehlmessungen leicht auf über 40dB summieren. Die Vorbelastung zur Bestimmung des Beurteilunspegels an den Immissionsorten gehört zu einer kalkulierbaren Fehlerquelle bei der Messung über Ersatzmessorte.
  • Um möglichst alle Fehlerquellen zu eliminieren, musste das neue Mess- und Bewertungsverfahren folgende Anforderungen erfüllen.
  • 1. Um die großen Pegelunterschiede durch Wind- und Wetterverhältnisse zu vermeiden ist die Emission der Fahrzeuge nach TA Lärm A.3.4.2 über nahe an den Lärmquellen befindliche Ersatzmessorte, in ca. 30 Meter Entfernung analog dem Ersatzmessort 8, indirekt zu messen.
  • 2. in Anlehnung an die Neufassung der TP-Norm"ISO 362-neu", 2001/43/EG kann die bekannte Höhe der Fahrgeräusche bei ausgeschaltetem Motor übernommen werden. Der Grundgedanke der neuen TP-Norm besteht darin, gut reproduzierbare Messfahrten sowohl bei Konstantfahrt als auch bei Vollast durchzuführen. Über die Geschwindigkeit und der Motordrehzahl können daraus realistische Lästigkeitszuschläge für die Ton- und Informationshaltigkeit nach DIN 85681, durch Abzug des unperiodischen Fahrgeräuschpegels vom unbewertet zu messenden Pegel der dominanten periodischen Impulsschalle ermittelt werden.
  • 3. Die Spiegelschallquellen auf dem Anlagengelände sind durch akustische Siebketten zu beseitigen, die Wirkung ist die gleiche wie die hochabsorbierenden Zuschauermassen bei den großen Motor- Rennsportveranstaltungen. Der Gutachter, Herr Förster hat bei den Rennauswertungen selbst festgestellt, das die Pegeldifferenzen zwischen den Ersatzmessorten und den Immissionsorten viel höher sind als beim VSZ Motorsportbetrieb auf dem großen Rundkurs, er ist aber nicht auf die Absorbtionswirkung durch die Zuschauer als Ursache gekommen. Mit unserer innovativen Messmethode konnten wir die unterschiedlichen Entfernungen zwischen den mobilen Lärmquellen und den Ersatzmessorten als Primärursache für die hohe Varianz der Messwerte von über 20dB rechnerisch ermitteln. (Regressionsanalysen Anlage 1 bis 9).
  • 4. Durch die Integration einer automatischen Entfernungsortung in das neue Messverfahren, können die lautesten Fahrzeuge auf dem weitläufigen VSZ Anlagengelände geortet und die systematischen entfernungs- und geschwindigkeitsbedingten Messfehler korrigiert werden.
  • 5. Gleichzeitig kann über die Entfernung zwischen Immissionsort und den lautesten Streckenabschnitten, die entfernungs- und frequenzabhängige Absorbtion und damit die Mittelfrequenz der Motorordnungen indirekt gemessen werden. Eine Frequenzmessung ist wegen der kurzen Zeitspanne der Vorbeifahrt nicht möglich. Durch die indirekte Messung wird die unterschiedliche Absorbtion zwischen hohen und tiefen Frequenzen der periodischen Impulsfolge automatisch berücksichtigt. Damit kann eine genaue Hochrechnung auf weiter vom Zentrum der Anlage entfernten Immissionsorte, mit der entfernungs- und frequenzabhängigen meteorologischen Korrektur erfolgen. Mit einen minimalen Messaufwand gelingt dadurch die automatische Korrektur von systematischen Messfehlern sobald sich eine Einflußgröße ändert.
  • 6. Die automatische Entfernungsortung muss entsprechend den unterschiedlichen Schallausbreitungsbedingungen und den topografischen Verhältnissen bei jeder Anlage individuell den Anlagenbetrieb angepasst werden.
  • 7. Damit können die unterschiedlichsten Messwertmanipulationen und sogar systematische Mess- und Auswertungsfehler aus den Monatsauswertungen des Gutachters in Größenordnungen bis 40dB(A) messtechnisch nachgewiesen werden.
  • 8. Besonders wichtig ist die Anpassung der Messung an den erweiterten Hörbereich des menschlichen Ohres von Einzelimpulsen und Impulsschall zwischen 1Hz bis 20kHz. Dazu gehört die Erhöhung der Messfrequenz auf eine bis drei Millisekunden damit die Pegelspitzen der hochenergetischen steilen Impulsamplituden messtechnisch auch erfasst werden. Bei Impulsen wird die Integrationszeit des Ohres von ca. 35 Millisekunden weit unterschritten, dadurch fehlt die Zeitspanne für den Druckausgleich und die Anspannung des Trommelfelles zum Schutz des Innenohres vor Gehörschäden.
  • 9. Durch die Methode der Beseitigung von Fehlerquellen über eine Regressionsanalyse die auch bei astronomischen Messungen angewendet wird, kann mit einem Minimum an Messaufwand über die indirekte Messung psychoakustischer Messgrößen, die Regressionsgleichung an die Zielwerte angeglichen werden. Damit gehen die systematischen Messfehler gegen Null und verbleibende Abweichungen sind auf die Vorbelastungen und auf systematische Fehler des Gutachters bei der Auswertung von Messwerten der Ersatzmeßstellen zurückzuführen.
  • Die Bürgerinitiative hat 2013 die zuständigen Umweltbehörde des Landes Sachsen über die ständigen Lärmmanipulationen an den Meßstellen und die Aufsichtspflichtverletzungen der Anlagenbetreiber und der Überforderung des Lärmschutzgutachters umfassend in Kenntnis gesetzt. Daraufhin wurden im Jahr 2013 zwei unangekündigte Lärmmessungen vom SMUL in Auftrag gegeben und von einer staatlichen Meßstelle nach §29 BlmSchG durchgeführt.
  • Dabei wurden eindeutig die jahrelangen Fehlmessungen des Lärmschutzgutachters und die Manipulationen der Anlagenbetreiber von durchschnittlich 25dB(A) nachgewiesen, trotzdem wurde bis jetzt von den sächsischen Behörden nichts gegen diese ständigen Umweltstraftaten des Anlagenbetreibers und den systematisch falschen Messungen des Lärmschutzgutachters unternommen.
  • Um überhaupt gegen die Lärmschutzgutachten eines „renomierten Gutachterbüros“ und die untätigen sächsischen Behörden anzukommen, musste ein neues Messverfahren entwickelt werden. Das Lärmproblem stellte sich verblüffenderweise als Irrtum oder Unkenntnis in der theoretischen Lehrmeinung über den Hörbereich des menschlichen Ohres im angeblich „unhörbaren“ Infraschallbereich und einer großen Rechenschwäche des Gutachters und der Fachleute heraus. Der Unterschied zwischen Geräuschen und periodischen Schallereignissen und zwischen unhörbaren sinusförmigen Frequenzen und der hörbaren periodischen Impulsfolge bis in den Infraschallbereich, ist in der theoretischen Lehre und bei Akustikern offenbar nicht bekannt. Hier gilt immer noch die Theorie das der hörbare Frequenzbereich des Menschen auf nur 10 Oktaven zwischen 16HZ und 16kHz begrenzt ist.
  • Der Zusammenhang zwischen Lautstärke und Schalldruckpegel für sämtliche Frequenzen des Hörbereichs sinusförmiger Töne zwischen 16Hz und 16kHz ist mit einem sytematischen Fehler behaftet. Es wurden keine psychometrischen Messung mit Impulsschall und komplexen virtuellen Klängen im Frequenzbereich unter 1Hz bis 20kHz durchgeführt. Eine der Ursachen, die Messgeräte konnten erst ab 1986 die schnellen Impulse von 1 bis 3 Millisekunden erfassen mit denen die meisten psychoakustischen Phänomene, objektiv gemessen werden könnten. Psychometrischen Messung wurden erstmals 1926 mit den individuellen Hörvergleichen von Barkhausen durchgeführt. Diese Hörvergleiche wurden in den 60-ziger Jahren mit den Durchschnittsmessungen einer Vielzahl von „normalhörenden“ Personen von Fletscher und Munson fortgesetzt die 1961 zur Einführung der ISO 226 führten. Zahlreiche weitere psychoakustische Untersuchungen führender Akustiker, die alle mit dem gleichen systematischen Fehler der Frequenzbewertung behaftet waren, führten 2003 zur wesentlichen Änderung der ISO 226 und damit zur Angleichung der mit dem systematischen Fehler behafteten Messung von sinusförmigen Tonfrequenzen mit der A Bewertung. Damit sind die hörbaren Impulsschalle von Motoren und von Fährzeuglärm, die Primärlärmquellen bei Verkehrs- und Umweltlärm, nicht messbar. Ausgerechnet Akustiker der Fahzeugindustrie sorgten in der Vergangenheit immer dafür, das der hörbare Frequenzbereich der Impulsschalle im Infraschallbereich mit der A Bewertung fast vollständig herausgefiltert wird.
  • So konnte sich die Hypothese der Unhörbarkeit von Infraschall bis jetzt halten. Das erinnert an die atronomischen Berechnungen von Keppler und Galilei, die gegen den Glauben als erste erkannten, das sich die Erde um die Sonne dreht und nicht umgekehrt.
  • Physik und Mathematik ist keine Glaubensfrage, sie unterliegt den Naturgesetzen und nicht dem Wissen und Glauben der Zeit. Das Wissen über die Hörbarkeit von Impulsschallen im Infraschallbereich über 15 Oktaven zwischen 0 und 20kHz darf nicht länger nur der Fahrzeugindustrie vorbehalten bleiben.
  • Diese Wissenslücke der Gutachter und Behörden wird durch Sounddesigner der Fahrzeugindustrie ausgenutzt. Sie haben die Erfahrung gemacht, das man die Frequenzen der Motorordnungen durch einfache schalltechnische Vorrichtungen nur in den „unhörbaren“ Infraschallbereich manipulieren muß. Dann ist der tieffrequente Lärm zwar immer noch kilometerweit als Lautstärke hörbar, aber mit der A Bewertung als Lautstärkepegel (Impulse) nicht messbar.
  • Deshalb ist das neue Verfahren in allererster Linie dadurch gekennzeichnet, das es der falschen Hypothese der akustischen Lehrmeinung über die Begrenzung des Hörbereiches von Luftschall auf Frequenzen zwischen 16Hz und 16kHz widerspricht. Die Begrenzung des Hörbereiches auf 10 Oktaven trifft nur auf sinusförmige periodische Schalle zu. Die periodische Impulsschalle von Verbrennungsmotoren bringen das Trommelfell schon unter 1Hz in Erschütterungen und lösen so eine starke Lautstärkeempfindung im Innenohr aus.
  • Kennzeichnend für systematische Messfehler ist das Typprüfverfahren ISO 362 für die Straßenzulassung von Kraftfahrzeugen und das Verfahrensmuster Nr. 10, deshalb wurde es von mir ausführlich und allgemeinverständlich in Anlage 1 beschrieben.
  • Der Gesamtgesellschaftliche Nutzen des neuen Messverfahrens liegt in der Umsetzung dieser Erkenntnis in ein neues Messverfahren um damit die „psychometrische“ Lautstärkemessung durch eine objektive Messmethode zu ersetzen.
  • Das neue, erfolgreich am Sachsenring erprobte Messverfahren mit der hörgerechten messtechnischen Erfassung von Impulsschallen ist besonders geeignet, die Entstehung von Umweltlärm schon an der Quelle zu verhindern. Damit können die vorläufigen Berechnungsvorschriften für Umgebungslärm durch Industrie und Gewerbe (VBUI) vom 10.Mai 2006, entsprechend an den erweiterten Hörbereich und der unterschiedlichen Schallausbreitung von tieffrequenten Impulsschallen angepasst werden.
  • Darüber hinaus kann mit der Einführung des neuen Messverfahrens das Typprüfverfahren für Kraftfahrzeuge nach ISO 362, unserem Erkenntnisstand über den erweiterten Hörbereich von Impulsschallen der periodischen Impulsfolge angepasst werden.
  • Damit wird der Fahrzeugindustrie ein zuverlässiges Mess- und Prüfverfahren zur Einhaltung der gesetzlichen Lärm Grenzwerte für die Zulassung neuer Fahrzeuge zur Verfügung gestellt.
  • Im Rahmen einer COP- Prüfung (Conformity of Production) wird die Einhaltung der Grenzwerte vom Gesetzgeber schon seit 2014 in der laufenden Produktion gefordert.
  • Die Entwicklung des Verfahrens und der Anwendungsmuster dauerte insgesamt über 5 Jahre weil ich den schalltechnischen Problemen die sich ergaben nahezu allein gegenüberstand.
  • Das letzte Jahr standen mir nur drei Fachleute, ein Kfz Meister mit Erfahrungen in der Fahrzeugakustik und ein Musikproduzent mit entsprechender Auswertungsoftware und ein anonymer Gutachter zur Seite. Nur so konnten Propleme gelöst werden, die normalerweise nur in transdiziplinärer Zusammenarbeit von Akustikem, Mathematikern, Lärmmedizinern und Messtechnikern mit langer Berufspraxis gelöst werden können.
  • In dieser Zeit musste ich hohe Schulden aufnehmen weil meine finanziellen Mittel nur sehr gering sind, vom Spott des beaftragten Gutachters und der sächsischen Behörden ganz zu schweigen. Das Ergebnis kann sich nach fünf Jahren Forschung aber trotzdem sehen lassen.
  • Patentanmeldung
  • 1. Verfahren zur hörgerechten Messung der Lautstärke und der Lästigkeit von Impulsschall bei ortsfesten und mobilen Lärmquellen, wie z. B. Fahrzeugen, die mit Explosions- Verbrennungsmotoren angetrieben werden. Geeignet zur Durchführung von Lärmmessungen im Freifeld und auf dem Prüfstand, dadurch gekennzeichnet, dass,
    • - die Messung von Impulsschallen der periodischen Impulsfolge ohne eine vorherige Frequenz bewertung, an den Hörbereich des menschlichen Ohres für Impulsschalle vom tiefrequenten Infraschallbereich von unter 1Hz bis zur Grenze des Hörbereichs bei 20kHz, angepasst wird.
    • - Einzelimpulse, wie Knalle und Fehlzündungen unter 1kHz und Impulsschalle der periodischen Impulsfolge, mit einer Messfrequenz im Millisekundenbereich an die Integrationszeit des Ohres angepasst werden.
    • - die Anzahl und die Höhe der steil ansteigenden Impulsamplituden der periodischen Impulsfolge und der kurzzeitigen auffälligen Pegelspitzen, damit hörgerecht messtechnisch erfasst, ohne durch die A Bewertung vorher herausgefiltert zu werden.
    • - durch die exakte Erfassung der hohen Impulsamplituden, die Entfernung der lautesten Schallquellen indirekt geortet wird. Dadurch können entfernungs- und geschwindigkeitsbedingte systematische Messfehler, sowie Lärmmanipulationen an und mit den Fahrzeugen, automatisch gemessen und korrigiert werden.
    • - die Messung der Tonhaltigkeit und der Informationshaltigkeit über die Frequenz der periodischen Zündfolge der Motorordnungen ermittelt wird. Dadurch kann der Informations- und Tonhaltigkeitszuschlag durch Abzug des unperiodischen Geräuschpegels vom dominanten Pegel der periodischen Impulsfolge, nach DIN 45681 messtechnisch exakt erfasst und muss nicht ungenau pauschal mit 3- oder 6dB geschätzt werden.
    • - die Mittelfrequenz indirekt, durch die Ortung, über die frequenz- und entfernungsabhängige Absorbtion ermittelt wird. Damit kann eine genaue Hochrechnung auf weiter entfernte Immissionsorte nach TA Lärm A.3.4.2, unter Einbeziehung der stark frequenz- und Impulsabhängigen Luftabsorbtion erfolgen.
  • 2.1. Alle bekannten Messverfahren gehen von der ISO 226/1961 aus, die den Zusammenhang zwischen Tonhaltigkeit und Schalldruckpegel für sinusförmige Tonfrequenzen des Hörbereichs über 10 Oktaven zwischen 16Hz und 16kHz, mit den Kurven gleicher „Lautstärke“ darstellen.
  • Die Bewertungskurven für die Schallpegelbereiche wurden damit gemäß IEC mit den Bewertungsfiltern, A von 0 bis 30dB, B von 30 bis 60dB und C über 60dB international festgelegt. Die Isophonen veranschaulichen aber nur die durchschnittliche spektrale Empfindlichkeit des Gehörs für sinusförmige Tonfrequenzen des Hörbereichs zwischen 16Hz und 16kHz.
  • 2003 wurde die ISO 226 mit der A Bewertung für die Messung von Geräuschen angepasst. Die Bewertungskurve A entspricht daher nur der Hörschwellenkurve für breitbandige Geräusche und berücksichtigt nicht den pegel- und frequenzabhängigen Hörbereich sinusförmiger Tonfrequenzen im hörbarem Bereich zwischen 16Hz und 16.kHz und den wesentlich erweiterten Hörbereich des menschlichen Ohres für Impulsschalle von unter 1Hz bis über 20kHz. Die Lärmemission von Fahrzeugen wird mit dem Typprüfverfahren nach ISO 362 nur mit A bewerteten Schalldruckpegeln gemessen, das ist fachlich falsch, weil damit nur der unperiodische Geräuschpegel für „breitbandiges Rauschen,“ hörgerecht gemessen werden kann.
  • Die Eigenschaften des menschlichen Hörvermögens für sinus- und nichtsinusförmigen Tonfrequenzen und für den erweiterten Hörbereich von Impulsschallen der periodischen Impulsfolge von Explosions-Verbrennungsmotoren, können damit naturgemäß nicht gemessen werden.
  • Dadurch unterscheiden sich die mit der A Bewertung erzielten Messergebnisse bis heute ganz erheblich von der objektiven Messung und der subjektiven Hörempfindung von sinusförmigen und nichtsinusförmigen Tonfrequenzen. Deshalb sind dem Geräuschpegel in dB(A) laut TA Lärm, Lästigkeitszuschläge für den Ton- und Informationsgehalt und die Impulshaltigkeit entsprechend der objektiven Messung aufzuschlagen.
  • Alle bisher bekannten Verfahren zu Messung von Schall gehen vom Stand der Technik nach TA Lärm aus, die TA Lärm berücksichtigt aber nicht nur die Messung des Schallpegels von breitbandigen Geräuschen, sondern auch die Lästigkeit von Lärm. Für die Beurteilung von Lärm ist deshalb eine exakte Messung der dominanten periodischen Schallereignisse, wie komlexer Töne und Impulsschalle, die aus dem breitbandigen Geräuschpegel herausgehört werden erforderlich.
  • Mit den bisherigen Messverfahren wird der unterschiedliche Hör- und Wahrnehmungsbereich von unhörbaren „tieffrequenten Geräuschen“ und der tieffrequenten, als lautes Knattern oder tiefes Brummen laut hörbaren Impulsschalle der periodischen Impulsfolge nicht beachtet.
  • Mit der A Frequenzbewertung werden Töne und tieffrequenter Impulsschall im Innen- und Außenbereich, auch von lauten Freitzeitlärm wie Disko- und Festveranstaltungen überhaupt nicht gemessen werden.
  • Während höherfrequente sinusförmige Töne und breitbandige Geräusche oft schon über kurze Entfernungen von der Luft und einfachen Hindernissen absorbiert werden, hört man die Impulsschalle von Fahrzeugen und lauter Diskomusik auch im „angeblich unhörbaren“ Infraschallbereich wegen fehlender Luftabsorbtion und Schallbeugung noch kilometerweit.
  • Die technische Aufgabe und Zielsetzung war es, anlassbedingt eine neue Messmethode zu entwickeln, mit der die hörbaren sehr gesundheitsschädlichen Impulsschalle der periodischen Impulsfolge im tieffrequenten Bereich, gehörrichtig und objektiv gemessen werden.
  • Dazu mussten die entfernungs- und geschwindigkeitsbedingten systematischen Messfehler sowie Manipulationen an den Fahrzeugen und beim Vorbeifahren an den Messmikrofonen, beim VSZ Motorsportbetrieb, durch Ortung der lautesten Lärmquellen erkannt, automatisch ausgewertet und korrigiert werden (Verfahrensmuster Nr.10 siehe Anlage 1).
  • 2.2. Bei Verbrennungsmotoren entstehen durch die intermittierende Arbeitsweise des Kolbenmotors, hochenergiereiche Impulsschalle innerhalb von Millisekunden, entsprechend der Frequenz der Zündfolge der Motorordnungen. Die Frequenz von periodischen Impulsschallen, kann sich im Gegensatz zu sinusförmigen Tonfrequenzen, durch Überlagerung der Amplituden mehrerer Einzelschallquellen zu höheren Frequenzen aufsummieren und vervielfachen. Der Hör- und Wahrnehmbereich von Impulsschall der periodischen Impulsfolge nimmt, anders als der Hörbereich für sinusförmige Tonfrequenzen, entgegen der theoretischen Lehrmeinung, kontuinierlich bis in den Infraschallbereich zu. Die Akustik ist auf dem Stand vor 1926 zurückgeblieben, sie unterscheidet nicht zwischen den Hörbereich sinusförmiger und nichtsinusförmiger Periodizitäten, zwischen Tönen, der periodischen Impulsfolge und Geräuschen.
  • Die energiereichen tieffrequenten Impulsschalle der periodischen Impulsfolge werden vom menschlichem Ohr, anders wie sinusförmige Tonfrequenzen, als starke Erschütterung des Trommelfells wahrgenommen. Als lauter Einzelknall, als Knattern oder tieffrequentes Brummen bis zu sägenden, besonders scharfen virtuellen Tönen, werden sie deshalb schon unter 1Hz bis zu einer Frequenz von über 20kHz über 15 Oktaven noch gehört.
  • Tieffrequente Impulsschalle sind mit bewerteten Schallpegel nicht messbar, sie werden mit der A Bewertung als „unhörbare tieffrequente Geräusche“ bis zu 100% herausgefiltert.
  • Um die Messung an den Hörbereich der gesundheitsschädlichen tieffrequenten Impulsschalle anzupassen, muß die Messung in Ergänzung zur Frequenz- und Tonbewertung, mit Schallpegelmessern ohne Bewertungsfilter mit erweitertem Messbereich schon ab 1Hz im Infraschallbereich und mit einer hohen Messfrequenz erfolgen. Die Messfrequenz muß dabei weit unter der Integrationszeit des Ohres von 35 Millisekunden liegen.
  • 2.3. Dieses indirekte, hochauflösene Messverfahren stellt eine schalltechnische Innovation im Sinne des BlmSchG dar. Mit der genauen und hörgerechten messtechnischen Erfassung von Impulsschall durch die Erweiterung des Messbereichs bis in den Infraschallbereich, können komplexe psycho- und physioakustische Empfindungsgrößen wie die Lautheit, Schärfe, Periodizität, Impulshaltigkeit und die Informationshaltigkeit erstmals messtechnisch objektiv erfasst werden. Damit wird die Messgenauigkeit und die Wiederholbarkeit im Vergleich zu subjektiven psychometrischen Messverfahren wesentlich erhöht.
  • Das Anwendungsgebiet beschränkt sich nicht nur auf Fahrzeug- und Verkehrslärm, sondern auf alle Lärmarten bei denen hörbare tieffrequente Impulsschalle über große Entfernungen emittiert und als „unhörbare tieffrequente Geräusche“ nicht gemessen werden, wie zum Beispiel nächtlicher Diskolärm. Impulsfolgen sind wegen der Periodizität und fehlender Wellenlänge keine unhörbaren Geräusche oder sinusförmige Tonfrequenzen, sondern starke Schallwechseldruckschwankungen, die je nach Frequenz als Einzelimpuls, als Impulsfolge oder als virtueller Ton oder Klang über das Sinnesorgan Ohr physisch wahrgenommen werden.
  • Bei der Erfindung handelt es sich um eine Auftragsarbeit für eine Bürgerinitiative gegen Lärm am Sachsenring. Wegen der großen gesamtgesellschaftlichen Bedeutung von Lärmschutzmaßnahmen die an der Quelle der Lärmentstehung ansetzen um neue schädliche Umwelteinwirkungen zu vermeiden, wurden daraus mehrere Anwendungsmuster zur Überwachung ortsfester- und ortsveränderlicher lärmemittierender Anlagen entwickelt.
  • Schutzrechte:
  • Die Schutzrechte umfassen nicht nur die hörgerechte messtechnische Erfassung von unperiodischen Geräuschen und periodischer sinusförmiger Tonfrequenzen nach TA Lärm allgemein, sondern auch die Erfassung von unperiodischen Impulsschall und periodischen Impulsschall der periodischen Impulsfolge, z.B. von Explosions- Verbrennungsmotoren, nach den neuesten Erkenntnissen aus gehörpysiologischer- und psychoakustischer Sicht.
  • Daraus wurden mehrere Anwendungsmuster zur Messung und Bewertung von Fahrzeug-, Verkehrs- und Umgebungslärm unter realen Bedingungen der Schallausbreitung im Freifeld und auf dem Prüfstand entwickelt.
  • Das neuartige Messverfahren kann für alle Lärmarten im Innen- und Außenbereich angewandt werden, in denen unperiodische oder periodische Impulsschalle, Tonfrequenzen und schmalbandiges Strömungdrauschen vorkommen. Mit unseren neuen Verfahren konnten erstmalig Frequenzerhöhung durch Überlagerung und Addierung von Impulsschallen nachgewiesen werden, die bei sinusförmigen Tonfrequenzen wegen der „Wellenform“ nicht vorkommen. Durch die Ortung der lautesten Lärmquellen, können Lärmmanipulationen an Abgasanlagen und geschwindikeits- und entfernungsbedingte systematische Messfehler erkannt und automatisch korrigiert werden.
  • Dazu gehört ein wesentlich verbessertes und vereinfachtes Verfahren zur Beurteilung und Messung des Informations- und Tongehaltes von periodischen Schallereignissen, durch Abzug des unperiodischen Geräuschpegels vom dominanten Frequenzpegel periodischer Schallereignisse nach DIN 45681 oder dem Typprüfverfahren ISO 362 / 2001/43/ EG.
  • Die Bewertung von auffälligen Pegelspitzen und Impulsschall erfolgt messtechnisch, nach gehörpysiologischen und lärmmedizinischen Erkenntnissen aus DDR Grundlagenforschung und eigener Freifeldforschung an einer gewerblich betriebenen Motorsportanlage über die Auswirkung von tieffrequentem Impulsschall der periodischen Impulsfolge.
  • Dabei konnte die Häufung von lärmstressbedingten schweren Herz- Kreislauf- Erkrankungen nach Lärmtagen mit einer Dauerbelastung von über 80dB(A) im Einwirkungsbereich dieser Motorsportanlage, registriert und dem Anlagenlärm eindeutig zugeordnet werden.
  • Mit dem neuen Messverfahren wird eine wesentliche Verbesserung der Messgenauigkeit bis über 40 dB, durch die automatische Korrektur geschwindigkeits- und frequenzbedingter Messfehler, die Erkennung von Lärmmanipulationen durch Ortung und der erstmaligen messtechnischen Erfassung des hörbaren, tieffrequenten Impulsschalls möglich.
  • Die Frequenzmessung für die Ermittlung des frequenzabhängigen Absorbtionskoeffizienten der Luft, erfolgt dabei indirekt über die automatische Ortung der Entfernung durch Vergleich zwischen A- bewerteter Messung am Ersatzmessort und der unbewerteten linearen Messung im genau definierten Abstand zum Immissionsort.
  • Anwendungsmuster,
  • mit der neuen Messmethode kann das Typprüfverfahren für die Straßenzulassung von Kraftfahrzeugen nach ISO 362, durch die Anpassung der Messung an die Fahrgeschwindigkeit und das Hörvermögen des menschlichen Ohres für Impulsschall, wesentlich verbessert werden. Die Bewertung der größten Umweltlämbelastung der Verkehrslärm, kann mit der Messung der hörbaren Impulsschalle im Infraschallbereich durch messbare Lästigkeitszuschläge für die Impulshaltigkeit, die Lautstärke und den Informationsgehalt an den Stand der Messtechnik nach TA Lärm angepasst werden.
  • Der Fahrzeug- und Geräteindustrie wird damit eine genaue Messmethode zur Begrenzung der maximalen Schallleistung zur Verfügung gestellt. Damit kann die Einhaltung der im Gesetz geforderten Grenzwerte für die laufende Produktion im Rahmen einer COP-Prüfung (Conformity of Production) abgesichert werden.
  • Anwendungsmuster
  • Ein Lärmmessgerät dass nach dem neuen Mess- und Bewertungsverfahren arbeitet und die Emission von Fahrzeugen im laufendem Verkehrsgeschehen sicher überwachen kann.
  • Anwendungsmuster
  • Das Verfahren kann zur Beurteilung der erhöhten Belästigung von Anlagen durch die Emission intermittierender periodischer und nichtperiodischer Impulsschalle und periodischer sinusförmiger Töne, besonders auch bei niedrigem Umgebungsgeräusch eingesetzt werden.
  • Anwendungsmuster 4
  • Einführung des Messverfahrens bei allen dafür geeigneten Anlagen von denen Impulsschall, tieffrequente Impulsschalle und Tonfrequenzen in die Umgebung emittiert werden.
  • Zum Beispiel kann das Verfahren zur Messung und Pegelbegrenzung tieffrequenter Impulsschalle im Innen- und Außenbereich auch bei lauten Disko- und Festveranstaltungen zur sicheren Einhaltung der gesetzlichen Immissionsrichtwerte eingesetzt werden.
  • Anwendungsmuster 5
  • Änderung der bestehenden Messtechnik durch Erweiterung des Messbereiches bis in den Infraschallbereich unter 1Hz, zur Messung von Einzelimpulsen und periodischer Impulsfolgen, entsprechend des Hör- und Wahrnehmbarkeitsbereiches von Impulsschall. Integrierung eines Verfahrens zur Ortung der lautesten Lärmquellen zur Erkennung von Fahrzeugmanipulationen und der automatischen Korrektur von entfernungs- und geschwindigkeitsbedingten systematischen und zufälligen Messfehlern.
  • Anwendungsmuster 6
  • Einbau eines Rechenprogramms zur messtechnischen Ermittlung des immissionswirksamen Schallleistungspegels und zur Erkennung von Manipulationen auch in Handmessgeräte.
  • Anwendungsmuster 7
  • Präzisierung der TA Lärm in Bezug auf die Definition akustischer Begriffe, wie „Geräusche“ und den wichtigsten objektiven physioakustischen Empfindungen wie Lautheit, Rauhigkeit, Schärfe, Impulshaltigkeit und Periodizität und subjektiven Empfindungsgrößen die auch psychometrisch bestimmt werden können, wie die Tonhöhe und die Informationshaltigkeit. Die Unterschiede zwischen geschwindigkeitsbedingten auffälligen Pegeländerungen und echten auffälligen Pegelspitzen, von Impulsen und dem länger anhaltenden Pegelsprung bei Kraftfahrzeugen. Sowie der Unterschied des Hörbereiches zwischen sinusförmigen und nichtsinusförmigen Frequenzen und zwischen periodischen und nichtperiodischen Schallen muss in der TA Lärm, mit dem Vorschreiben des Messverfahrens für eine objektive Messung und Bewertung der Lästigkeitszuschläge, präzisiert werden.
  • Anwendungsmuster 8
  • Ein indirektes Messverfahren zur Messung der Mittelfrequenz über die Entfernung und den frequenzabhängigen Absorbtionskoeffizienten der Luft. Mit der automatischen Entfernungsortung kann damit der Absorbtionskoeffizient der Luft auch für Impulsschalle, über die durchschnittliche Mittelfrequenz ermittelt werden.
  • Anwendungsmuster 9
  • Ist besonders besonders geeignet, die vorläufigen Berechnungsvorschriften für Umgebungslärm durch Industrie und Gewerbe (VBUI) vom 10.Mai 2006 entsprechend der tatsächlichen Umweltlärmbelastung anzupassen und die gesetzlich vorgeschriebene A Bewertung laut TA Lärm mit objektiv messbaren Lästigkeitszuschlägen zu versehen. Nur damit kann die EU Umgebunslärmrichtlinie effektiv gegen die ständig steigende Lärmbelastung durch Verkehrs- und Umweltlärm durchgesetzt werden.
  • Verfahrensmuster 10
  • Das Verfahren ist durch die integrierte, anlagenspezifische Ortung der lautesten Lärmquellen besondes geeignet zur Überwachung von Anlagen mit großer Flächenausdehnung und mobilen Lärmquellen wie Kraftfahrzeuge, Schienen- und Luftfahrzeuge, bei denen die gesetzlichen Abstandskriterien, doppelter Radius der Anlage, nicht erfüllt werden können.
  • Wie zum Beispiel bei Motorsportanlagen wie das Verkehrssicherheits Zentrum am Sachsenring mit der weltbekannten GP Rennstrecke in Hohenstein-Ernstthal.
  • Ebenso kann das Messverfahren bereits bei der Planung von Start- und Landebahnen von Flugplätzen kostensparend eingesetzt werden. Damit können kostenspielige Nachbesserungen wie am Berliner Großflughafen, durch nachträgliche Lärmschutzmaßnahmen um die Anwohner vor den besonders gesundheitsschädlichem tieffrequenten Impulsschallen zu schützen, schon während der Bauplanung vermieden werden. Aber auch bei der Planung von Verkhrs- und Freizeitanlagen, besonders bei lauten nächtlichen Disko- und Freizeitveranstaltungen ist unser neues Messverfahren anwendbar.
  • Verfahrensmuster 10
  • Beispiel der messtechnischen Überwachung des Verkehrs Sicherheits Zentrums am Sachsenring, einer ständigen Renn- und Teststrecke für straßenzugelassene Fahrzeuge
  • Das neue Messverfahren wurde speziell für die Messung von unterschiedlichen mobilen Lärmquellen entwickelt, die keinen gleichmäßigen sondern ständig stark intermittierenden Impulsschall in die Umgebung emittieren. Auf dem Gelände des VSZ bewegen sich oft mehrere Lärmquellen gleichzeitig mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und unterschiedlichen Entfernungen zu den Messorten auf dem großen Anlagengelände der ständigen Renn- und Teststrecke für Verkehrssicherheitstrainings und Motorsport mit Straßenfahrzeugen. Diese Anlage wurde in einem Gewerbegebiet, mitten im urbanen Bereich eines dichtbesiedelten Ballungsraumes errichtet und darf daher nur mit straßenzulassungsfähigen Fahrzeugen, die dem Stand der Technik entsprechen, befahren werden. Zur Erfüllung der schalltechnischen Kriterien, insbesondere des Abstandskriterieum, ist auf dem gesamten Gelände des Verkehrssicherheitszentrums der gesetzliche Immissionsrichtwert eines Gewerbegebietes von 65dB(A) sicher einzuhalten.
  • Die Grenzwerte für die Lärmemission von Kraftfahrzeugen wurden durch die EG als Anforderungen für die Straßenzulassung von Kraftfahrzeugen nach §38 BlmSchG festgesetzt. In der Norm ISO 362, werden dabei die Vorbeifahrtspegel unter Vollast ermittelt. Eine Ausnahme stellen Fahrzeuge dar, die Hochleistungskriterien erfüllen; diese werden nur im dritten Gang gemessen, da Vollast im innerstädtischen Verkehr bei den leistungsstarken heutigen Fahrzeugen keinen repräsentativen Betriebszustand darstellt. Seitdem gilt für straßenzugelassene Pkw ein „Geräuschgrenzwert“ von 74dB(A) = 110dB(A) Schallleistungspegel und für Motorräder 77dB(A) = 113dB(A) Schallleistungspegel. Beim Typprüfverfahren ISO 362, wird der Schallpegel im seitlichen Abstand von 7,5 Meter gemessen.
  • Mit der A Bewertung können nur unperiodische Geräusche gemessen werden, bei Fahrzeug- und Verkehrslärm handelt es sich nicht um Geräusche und sinusförmige Tonfrequenzen, sondern um Impulse, komplexe Töne und Klänge die entsprechend der Frequenz der Motorordnung als periodische Impulsfolge oder als virtuelle Töne bis in den Infraschallbereich uneingeschränkt hörbar sind.
  • In der Betriebsgenehmigung wurde für Fahrzeuge auf dem Gelände der VSZ Anlagen ein maximaler Schallleistungspegel von 115dB(A) für Motorräder und 120dB(A) für Pkw, bindend festgelegt. Damit entsprechen diese Fahrzeuge nicht dem Stand der Technik nach TA Lärm. Zusätzlich können die Abstandskriterien zu den Immissionsorten, die mindestens den doppelten Radius des Quellgebietes (hier 1Km) entsprechen müssen, nicht eingehalten werden. Wird der gebietsbezogenen Immissionsrichtwert eines Gewerbegebietes nicht eingehalten, werden die Immissionsrichtwerte der umliegenden Immissionsorte deutlich überschritten.
  • Zur ständigen Überwachung der Lärmemissionen dieser Anlage wurden deshalb zwei Ersatzmeßstellen nach TA Lärm, A.3.4.2 installiert. Die Messung erfolgt aber nicht normgerecht nach ISO 362 mit zwei Messmikrofonen, sondern nur mit einem Mikrofon. Ohne eine genaue Entfernung zu den vorbeifahrenden Fahrzeugen und den bis zu 480 Meter entfernten VSZ Übungsflächen ist eine messtechnische Überwachung über Eratzmeßstellen nach TA Lärm A.3.4.2 nach den physikalischen Gesetzen der Schallausbreitung definitiv nicht möglich. Dadurch sind die zwei installierten Ersatzmeßstellen auch nur eingeschränkt für die Überwachung der VSZ Rennveranstaltungen auf dem großen Rundkurs geeignet, wenn nicht bei der Vorbeifahrt an den Meßstellen manipuliert wird und die im BlmSchG vorgeschriebenen maximalen Schalleistungen von 110dB für Pkw und 113dB für Motorräder nicht überschritten wird.
  • Die VSZ Motorsportveranstaltungen auf dem weitläufigen VSZ Gelände mit den bis zu 480m von den Meßstellen entfernten Übungsplätzen können damit nicht überwacht werden.
  • Mit dieser unprofessionellen Messung sind systematische Messfehler und grobe Fehleinschätzungen der Lärmimmission an allen Immissionsorten von bis zu 30dB(A) vorprogrammiert. Das kann mit den Fehlmessungen von bis zu 13dB(A) bei den offiziellen Rennauswertungen, und bis zu 30dB(A) bei der Rastermessung des Gutachters, exakt nachgewiesen werden.
  • Eine Überwachung des VSZ Motorsportbetriebes auf dem großen Rundkurs bei gleichzeitigem Übungsbetrieb auf den weitläufig verteilten Übungsflächen des Anlagengeländes, ist ebenfalls aus Gründen des Abstandskriteriums mit der Messung über Ersatzmeßstellen nicht möglich. Wegen der unterschiedlichen Entfernungen zwischen den lauten Fahrzeugen und den Messstellen und dem frequenz- und entfernungsabhängigen Absorbtionsverlust, ist eine Hochrechnung auf die einzelnen Immissionsorte über „feste Pegeldifferenzen“ des Gutachters zwischen Ersatzmessort und den Immissionsorten praktisch unmöglich.
  • Durch die in sämtlichen Messverfahren bisher nicht beachteten hör- und messbaren, tieffrequenten Impulsschalle der periodischen Impulsfolge, können sich dabei die Messfehler einschließlich der Lästigkeitszuschläge, auf über 30dB(A) aufsummieren.
  • Die nicht normgerechte, grob fehlerhafte Lärmmessung zur Überwachung dieser Anlage wird mit der Festlegung der maximalen Vorbeifahrtspegel von 90dB(A) am Ersatzmessort in 30m Entfernung gemessen, dokumentiert. Das entspricht einen Schallleistungspegel der Fahrzeuge von 140dB(A), damit werden die in der in der Betriebsgenehmigung und im ÖRV bindend festgelegten maximalen Schallleistungspegel von 115- und 120dB(A) um 20dB(A), das ist das Hundertfache überschritten.
  • Durch ständige Lärmmanipulationen an den Fahrzeugen und beim Vorbeifahren an den Meßstellen werden die Messwerte, unter der Aufsicht des VSZ Personals zusätzlich noch bis über 20dB(A) verfälscht, damit ist eine Hochrechnung der Messwerte auf die einzelnen Immissionsorte nicht möglich. Dadurch kommt es an über 150 Tagen im Jahr zu extrem hohen Richtwertüberschreitungen an allen Immissionsorten im Einwirkungsbereich dieser Anlage, besonders in den Wohngebieten des Stadteils Hohenstein in nur 240 Meter Entfernung zur Anlage.
  • Die unhörbaren tieffrequenten Geräusche und die hörbaren Impulsschalle im Infraschallbereich, die mit der A Bewertungng messtechnisch nicht erfasst werden können, sind einer der Hauptursachen für schwerste Herz- Kreislauf Erkrankungen wie Bluthochdruck, Schlaganfall und Herzinfarkt.
  • Gerade diese schweren Erkrankungen haben in der Nachbarschaft dieser illegal betriebenen Motorsportanlage, immer nach mehreren Lärmtagen hintereinander, auffallend zugenommen. Mehrere leichte und zwei schwere Schlaganfälle sowie ein schwerer Herzinfarkt in unmittelbarer Nachbarschaft der Anlage, durch die tieffrequenten hörbaren Impulsschalle verursacht, waren der aktuelle Anlass zur Entwicklung und Erprobung des neuen Messverfahrens.
  • Durch die automatische Ortung der lautesten Fahrzeuge und der selbstständigen Korrektur entfernungs- und manipulationsbedingter Messfehler, können Fehleinschätzungen bis zu 30dB(A) in den Monatsauswertungen des Gutachters noch nach Jahren festgestellt werden. Diese „unerklärlichen“ Fehlmessungen des Gutachters beim VSZ Motorsport auf dem großen GP Ring wurden durch zwei Überwachungsmessungen des SMUL am 13.06.2013 und am 23.08.2013 voll bestätigt. Beim Motorsport mit einem einzigen Rallye-Fahrzeug von über 150dB(A) Schallleistungspegel wurde der Immissionsrichtwert von 65dB der für das gesamte VSZ Gelände gilt, nicht eingehalten. Dadurch kam es am 27.02.2012 auf dem weitläufigen VSZ Übungsgelände in 480 Meter Entfernung vom Ersatzmessort EMO7 zu einer hohen Lärmimmission, die aufgrund der hohen Impuls- Ton- und Informationshaltigkeit im ganzen Stadtgebiet zu extremen Belästigung der Anwohner und zur Beschwerde vom 06.03.1012 führte.
  • Diese Beschwerde von genervten Bürgern wurde vom damaligen Referent der LDS für physikalische Umweltfaktoren, Herrn Wagner mit der Begründung abgewiesen, dass der gemessene Taktmaximalpegel am Ersatzmessort EMO7 (in 480 Meter Entfernung gemessen) nur 62dB(A) betrug. Ohne die physikalisch- mathematischen Gesetzmäßigkeiten der Schallausbreitung zu beachten, wurde der Schallpegel vom Ersatzmessort auf die Immissionsorte mit der „festen Pegeldifferenz“ des Gutachters von 14dB(A) hochgerechnet:
    Dadurch wurde der Beurteilungspegel in den Wohngebieten der Stadt in 960 Meter Entfernung vom Quellgebiet des Lärms um 30dB(A) zu niedrig eingeschätzt.
  • So kamen in der Wohnsiedlung in 480 Meter Entfernung vom Ersatzmessort, anstatt 56dB(A) plus 6dB Ton- und 6dB Impulszuschlag = 68dB(A), nur 35dB(A) heraus, weil der Messwert am Ersatzimmissionsort mit der falsch ermittelten Pegeldifferenz den fehlerhaften Rastermessung des Gutachters von 27dB(A) hochgeschätzt wurde. Kennzeichnend für die Qualifikation des Gutachters und der Fachbehörden ist, dass sie nicht mal mit den einfachsten Gesetzen der Schallausbreitung und mit der logarithmischen dB Skala zurechtkommen.
  • So wurde nicht bemerkt das an diesem Tage für 20 Tage Lärm produziert wurde, diese lauteVeranstaltungen hätte nach den Vorgaben der Betriebsgenehmigung, wegen Überschreitung der Immissionsrichtwerte spätestens nach einer halben Stunde abgebrochen werden müssen.
  • Mit unserem neuartigen Messverfahren, können diese eklatanten Messfehler nicht passieren. Es kombiniert die objektive Messung psyschoakustischer Phänomene mit der Regressionsanalyse und der Berechnung mit dem Gaußschen Fehlerintegrals durch indirekte Messung der abhängigen Veränderlichen. Damit werden die stark veränderlichen Messwerte durch die Regressionsanalyse über die Regression der Wirkungen auf die Ursachen, objektive und unveränderliche Messwerte.
  • Das Messverfahren wurde extra für die Überwachung großflächiger Anlagen in fünfjähriger Forschungsarbeit entwickelt und über ein Jahr lang erfolgreich am Verkehrssicherheitszentrum Sachsenring erprobt. Mit der automatischen Entfernungsortung der lautesten Fahrzeuge, konnten Lärmmanipulationen an den Abgasanlagen und beim „leisen Vorbeifahren“ an den Ersatzmessorten sowie entfernungsbedingte Messfehler bis zu 20dB(A) exakt nachgewiesen werden. Durch die messtechnische Ermittlung des immissionswirksamen Schallleistungspegel vom Immissionsort aus, der linearen hörgerechten Messung „psychoakustischer“ Empfindungsgrößen wie Impulshaltigkeit, Lautheit, Schärfe und Periodizität sowie der geschwindigkeitsabhängigen Pegelspitzen mit einer höheren Messfrequenz, konnte die Messgenauigkeit um über 30dB(A) verbessert werden. Durch die indirekte Messung der Mittelfrequenz über die Entfernung und der unterschiedliche Luftabsorbtion tiefer und hoher Frequenzen ist es möglich die meteorologische Korrektur, die je nach Entfernung und Frequenz bis über 50dB betragen kann, genau zu ermitteln.
  • Mit dem neuartigen Messverfahren konnten die großen Pegelunterschiede von 30dB(A), zwischen der Immissionsprognose des Genehmigungsgutachtens vom Ingenieurbüro SLG Hartmannsdorf und den offiziellen Messungen des IB. Förster & Wolgast und dem Versagen der zuständigen Überwachungsbehörden messtechnisch nachgewiesen werden.
  • Die Regressionsanalyse und das Gaußsche Fehlerintegral wird überwiegend in der Astrophysik bei astronomischen Entfernungsmessungen eingesetzt. Mit der Regressionsgleichung berechnete schon Kopernikus im 15. Jahrhundert das zweite heliozentrische Planetensystem was auch Galileo spater vertrat. Damit können über die indirekte Messung von Licht- oder elektromagnetische Wellen im interplanetarem Raum große astronomische Entfernungen und unerklärliche Phänomene errechnet werden.
  • Analog können diese Berechnungen auch auf Schallwellen übertragen und im Medium Luft durchgeführt werden, wie beim Verfahrensmuster 10..
  • Literatur Montgomery, D. C.: Design and Analysis of Experiments; John Wiley & Sons, 1984 damit wird von Fahrzeugakustikem vergebens versucht Gehörphänome wie die Lautstärke mit zweifelhaften psychometrischen Messungen anstatt mit einer objektiven Messungen des Lautstärkepegels zu bestimmen.
  • Die hörgerechte Messung komplexer Empfindungsgrößen der Emission von ortsfesten und ortsveränderlichen Anlagen wie z.B. Fahrzeugen.
  • Bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren entstehen durch die intermittierende Arbeitsweise des Kolbenmotores Impulsschalle, in Form der periodischen Impulsfolge entsprechend der Frequenz der Motorordnungen. Impulse werden als starke Lufterschütterung vom Ohr als Einzelknall, die Impulsfolge entsprechend der Motorordnung als lautes Knattern oder tiefes Brummen und wegen fehlender Luftabsorbtion tiefer Frequenzen, kilometerweit gehört. Impulse der periodische Impulsfolge von Verbrennungsmotoren haben keine Wellenlänge und keine Phase wie sinusförmige Tonfrequenzen. Sie bestehen praktisch nur aus dem steilen Anstieg hoher Impulsamplituden die durch das explosionsartige freisetzen von Schallenergie innerhalb von Millisekunden entstehen. Dadurch kommt es bei tieffrequenten Impulsschall, anders als bei unhörbaren „tiefrequenten“ Geräuschen, zu einer starken Erschütterung des Trommelfells die für die Stärke der Lautstärkewahrnehmung maßgebend ist.
  • Der Hör- und Wahrnehmbarbereich von Impulsschall der periodischen Impulsfolge von Verbrennungsmotoren nimmt deshalb mit sinkender Frequenz kontuinierlich von 1kHz bis in den Infraschallbereich zu.
  • Vom Messgerät können Impulsschalle nur ohne Frequenzbewertung und mit einer sehr hohen Messfrequenz von 1 bis zu 3 Millisekunden, so wie vom Ohr wahrgenommen, mit einem entsprechenden Messausschlag registriert werden.
  • Tieffrequente Impulsschalle werden so gut wie nicht absorbiert, sie werden anders als sinusförmige Tonfrequenzen, von einfachen Hindernissen und Lärmschutzwänden nicht aufgehalten und gelangen so als „hörbarer“ Körperschall auch in Wohngebäude.
  • Sie verursachen jährlich erhebliche Kosten für aufwändige Lärmschutzmaßnahmen, um die Bewohner vor diesen extrem gesundheitsschädlichem Lärm zu schützen.
  • Dagegen nimmt der Hör- und Wahrnehmbarkeitsbereich des Ohres für sinusförmige Töne entsprechend der Wellenlänge beginnend ab 1kHz bis hin zum Infraschall kontiunierlich ab. Große Wellenlängen über 22 Meter und kleine Wellenlängen unter 2 cm bringen das Trommelfell nicht zur Eigenschwingung und werden deshalb vom Ohr als glatt und genau wie der athmosphärische Luftdruck oder Wind nicht mal als Geräusch wahrgenommen.
  • Dagegen werden langsam verlaufende Druckveränderungen des Windes vom Messgerät ohne Bewertungsfilter als Pegelausschlag registriert. Die A- Bewertung dient daher gleichzeitig als Windfilter im Messgerät. Die A Bewertung des Schallpegels entspricht deshalb nur der Wahrnehmung des Ohres für unperiodische breitbandige Geräusche. Sind sinusförmige Tonfrequenzen zwischen 16Hz bis etwa 16kHz oder Impulse im Geräusch heraushörbar, ist laut TA Lärm eine Pegelkorrektur für Ton- und Informationshaltigkeit und Impulshaltigkeit vorzunehmen. Impulse und auffällige Pegeländerungen werden bisher It. TA Lärm in der A Frequenzbewertung im Taktmaximalpegelverfahren ermittelt. Das ist falsch, die hörbaren Impulsschalle sind mit der A Bewertung nicht messbar weil sie mit bewerteten Schallpegel wie langwellige Luftschwankungen des Windes, je nach Frequenz bis zu 100% herausgefiltert werden.
  • Seit der Einführung der Kurven gleicher Lautstärke, den Isophonen, wird die Lautstärke mit dem subjektiv messenden DIN Lautstärkemesser in DIN phon gemessen. Die Isophonen veranschaulichen aber nur die durchschnittliche und nicht die altersabhängige spektrale Empfindlichkeit des Gehörs für sinusförmige (wellenförmige) Tonfrequenzen.
  • Zudem kennt die theoretische akustische Lehrmeinung keinen Unterschied zwischen den stark eingeschränkten Hörbereich von sinusförmigen Periodizitäten zwischen 16Hz bis 16kHz und den erweiterten Hörbereich von Impulsschall der periodischen Impulsfolge von 1Hz bis 20kHz über 15 Oktaven. Anders als Geräusche kann der hörbare tieffrequente Impulsschall im Infraschallbereich mit der Lärmmessung nach TA Lärm in der A Bewertung, nicht hörgerecht messtechnisch erfasst werden.
  • Es musste ein neues Verfahren entwickelt werden, in Anlehnung der bestehenden Typprüfverfahren für Kraftfahrzeuge nach ISO 362 unter Beachtung der bestehenden Normen und Richtlinien des BlmSchG und der TA Lärm. Wobei auch die Lästigkeiten entsprechend der TA- Lärm, mit Lästigkeitszuschlägen objektiv gemessen und entsprechend dem subjektiven Hörempfinden des menschlichen Ohres an Impulsschalle angepasst wird. Die lärmmedizinischen Erkenntnisse über die Wirkung ständig intermittierenden tieffrequenter Impulsschalle auf das Herz- Kreislaufsystem und der ständigen hohen Pegelspitzen wurden dabei besonders beachtet.
  • Stand der Technik
  • Der Stand der Messtechnik ist durch konkrete Festlegungen in der TA Lärm vorgegeben. Danach werden Geräusche und periodische Schallwechseldrücke mit Schallpegelmessgeräten mit der A-Bewertung in dB(A) gemessen und mit Lästigkeitszuschlägen ergänzt. Ortsfeste Schallquellen mit konstanter Schallemission werden mit dem energieäquivalenten Dauerschallpegel LAFeq/1s gemessen.
  • Bei ortsfesten Schallquellen mit auffälligen Pegeländerungen und mobilen Lärmquellen wird mit dem Taktmaximal-Mittelungspegel LAFTeq/1s energetisch gemittelt.
  • Bei ortsveränderlichen Schallquellen wie Fahrzeugen, entstehen hohe geschwindigkeits- und entfernungsbedingte Pegelabweichungen, bei Impulsschallen und bei hohen Pegelspitzen ist der Taktmaximal-Mittelungspegel im 5 Sekunden Takt, LAFmax/5s zur überenergetischen Mittelung vorgeschrieben.
  • Der Lästigkeitszuschlag für Ton- und Informationshaltigkeit wird dabei entweder über eine Frequenzmessung nach DIN 45681 messtechnisch ermittelt, mit dem subjektiv messenden DIN Lautstärkemesser in Phon oder durch die subjektive Wahrnehmung bestimmt.
  • Der Beurteilungspegel für die Immissionsorte ist immer die Gesamtbelastung, bestehend aus der Vorbelastung des Immissionsortes und der Zusatzbelastung durch die zu beurteilende Anlage.
  • Nachteile der Messung nach TA Lärm:
    • Die Tonhaltigkeit von ortsveränderlichen oder ständig intermittierenden Schallquellen wie Verbrennungsmotoren kann wegen der langen Einschwingzeit der Filterkette von etwa 3 Sekunden, messtechnisch nicht erfasst und deshalb nicht nach DIN 45681 ermittelt werden.
    • Mit der A Frequenzbewertung können nur breitbandige Geräusche hörgerecht gemessen werden. Die laut hörbaren Impulsschalle der periodischen Impulsfolge von Explosionsverbrennungsmotoren im Infraschallbereich werden dabei herausgefiltert, der Impulszuschlag kann deshalb nicht über das Taktmaximalpegelverfahren in dB(A) gemessen werden.
  • Nach TA Lärm A.3.4.2 wird der Stand der Technik auch für Messungen über Ersatzmessorte festgelegt. Dabei werden die Emissionen der Schallquellen im genau definierten Abstand des Ersatzmessortes gemessen und mit einer Schallausbreitungsberechnung auf die Entfernungen der einzelnen Immissionsorte hochgerechnet.
  • Der Nachteil, bei Fahrzeugen werden Manipulationen an der Abgasanlage sowie entfernungs- und geschwindigkeitsbedingte Fehlmessungen nicht erkannt. Zusätzlich können, durch die stark frequenzabhängige Luftabsorbtion, die Messergebnisse von Ersatzimmissionsorten nicht ohne vorherige Frequenzmessung, auf weiter entfernte Immissionsorte nach A.3.4.2 berechnet werden. Durch frequenz- und entfernungsbedingte Messfehler und durch gezielte Manipulationen an Abgasanlagen, können sich die Mess- und Auswertungsfehler auf über30dB(A) aufsummieren.
  • Die Prüfung im Regelfall nach TA Lärm 3.2, liefert dabei nur gebietsbezogene Richtwerte. Der Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen ist damit nur vorbehaltlich der Regelungen in den Absätzen 2 bis 5 sicherstellt. Die Vorbehalte in den Absätzen 2 bis 5 gelten für die Vorbelastung von Immissionsorten oder wenn in Geräuschen, Impulse, Informationen und Töne enthalten sind. Durch die zu vergebenden Lästigkeitszuschläge auf die A Bewertung nach TA Lärm, kann sich der gebietsbezogene Richtwert um bis zu 16dB verringern.
  • Der korrekten Messung der Lästigkeitszuschläge kommt deshalb eine besonders große Bedeutung zu. Bei Immissionsmessungen nach TA Lärm und § 47 BlmSchG zur Umsetzung der EU Umgebungslärrichlinie, ist immer die Vorbelastung und die Zusatzbelastung durch den Anlagenlärm als Gesamtimmission an den Immissionsorten zu messen.
  • Daneben kann noch das Typprüfverfahren für Fahrzeuge nach ISO 362 und die EU - Umgebungslärmrichtlinie für Ballungsgebiete nach § 47 BlmSchG, als Stand der Technik angesehen werden. Beide berücksichtigen jedoch keinerlei Lästigkeitszuschläge zur A Bewertung und sind deshalb nicht mit dem Stand der Messtechnik nach TA Lärm kompaktibel.
  • Besonderheiten bei Verkehrslärmemissionen durch Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren. Auszug aus dem Handbuch Fahrzeugakustik von Peter Zeller ISBN 978-3-8348-1443-2
  • Bei komplexen Tönen von Verbrennungsmotoren muß die Lärmmessung an die Besonderheiten der Schallentstehung angepasst werden. Bedingt durch die intermittierende Arbeitsweise von Hubkolbenmotoren sind die Strömungsvorgänge beim Ansaugen der Frischluft und beim Ausschieben der heißen Verbrennungsgase nicht nur durch hohe Strömungsgeschwindigkeiten in den Gas führenden Bauteilen sondern auch durch hohe Druckschwankungen von Impulsschall im Rythmus der Zündfrequenz gekennzeichnet. Sowohl das schmalbandige Strömungsgeräusch als auch die Druckpulsation werden über die Mündungen von Ansaug- und Abgasanlage als Primärschall in die Umgebung emittiert.
  • Der Schallpegel auf der Abgasseite liegt in der Regel bis zu 20dB über demjenigen der Ansaugseite, er stellt damit die Hauptlärmquelle im Außenbereich dar. Zur Lärmminderung, d.h. zur Glättung der Gasdruckschwankungen, ist der Einsatz von entsprechen dimesionierten Schalldämpfern für die Ansaug- und Abgasseite notwendig.
  • Ansaugseitig werden die Pegelminderungen normalerweise durch Querschnittssprünge in der Ansaugluftführung erzielt, spektrale Dominanzen werden dabei durch Helmholtzresonatoren eliminiert.
  • Die akustische Auslegung der abgasseitigen Schalldämpfersysteme gestaltet sich dagegen oft schwierig, da eine Reihe von Zielkonflikten gelöst werden müssen. So wird aus Gründen der Motorleistung ein niedriger Abgasgegendruck und damit große Leitungsdurchmesser gefordert, diese haben jedoch eine entsprechend geringe Einfügedämmung der Anlage zur Folge. Kompensiert werden kann das durch größere Volumen der Abgasanlage und durch den Einsatz schaltbarer Abgasklappen sowie mit Absorbtionsmaterialien. Dabei wird je nach Betriebszustand die Abgasanlage ein- oder zweiflutig durchströmt. Durch die einflutige Durchströmung der Abgasanlage bei niedrigen Drehzahlen und bei geschlossener Abgasklappe werden die tieffrequenten hörbare Mündungsschalle um bis zu 10 dB und damit auf die halbe empfundene Lautstärke reduziert. Damit kann unerwünschtes Brummen im Innenraum vermieden werden.
  • Bei höheren Geschwindigkeiten und der entsprechenden Gangwahl wird das zweite Rohr freigeschaltet und damit der Abgasgegendruck minimiert. Gleichzeitig reduziert der vergrößerte Querschnitt das Strömungsgeräusch, damit wird die Lärmemission in der Konstantfahrt bei hohen Gängen wirksam reduziert.
  • Die zuschaltbaren Abgasklappen stellen genauso wie die Harnstoffeinspritzung bei Dieselfahrzeugen gegen die Schadstoffemission, eine sehr wirksame schalltechnische Innovation zur Reduzierung der Larmemission im Sinne des § 5 der 16. BlmSchV dar.
  • Damit könnten die Lärmemissionen des Typprüfverfahrens nach ISO 362 und nach der EU Umgebungslärmrichtlinie bei entsprechender Fahrweise auch von hochmotorisierten Fahrzeugen im normalem Straßenverkehr eingehalten werden.
  • Bei sportlichen Fahrzeugen mit leistungsstarkem Antrieb ist dessen akustische Rückmeldung durch den lauten Mündungsschall an den Fahrer ein wichtiger Beitrag zum subjektiven Dynamikempfinden bei der Kaufentscheidung für ein lautstarkes potentes Fahrzeug. Zur Erfüllung der gesetzlichen Typprüfanforderungen nach ISO 362 ist der Pegel dieser Lärmquellen nur am Vorbeifahrmikrofon in den erforderlichen gesetzlichen Grenzen zu halten.
  • Da der sportliche Fahrer diese akustische Rückmeldung beim Tritt aufs Gaspedal auch emotional im Fahrzeuginnenraum erleben will, ist das sogenannte Scharfmachen im Sportmodus auf Knopfdruck bei vielen Fahrzeugen gleich serienmäßig eingebaut.
  • Die Fahrzeugindustrie umgeht damit diese schalltechnische Innovation zur wirksamen Umgebungslärmminderung genauso wie beim Dieselskandal, indem bei den meisten Fahrzeugen die Wirkung der zuschaltbaren Abgasklappen und der Ansaugschalldämmung auf Knopfdruck, schon beim Anfahren und im Stadtverkehr komplett aufgehoben werden kann.
  • Damit erreichen diese Fahrzeuge Schallleistungspegel von Rennfahrzeugen mit über 150dB, das ist über die zehntausendfache Schallleistung eines straßenzugelassenen Pkw.
  • Werden die Abgasklappen bei Volllast in niedrigen Gängen nicht geöffnet, entsteht wiederum in Absorbtionsschalldämpfern ein Hitzestau, der bei dieser Fahrweise zu Motorschäden führen kann. Mit den sogenannten Sounddesign werden die Motorordnung geprägten Frequenzen durch schalltechnische Manipulationen wie Querschnittsvergrößerung der Endrohre, unter die Hörbarkeit von sinusförmigen Tonfrequenzen verändert.
  • Dadurch sind diese hochenergetischen Impulse der periodischen Impulsfolge von Verbrennungsmotoren die für schwerste lärm- und stressbedingte todliche Krankheiten ursächlich sind, zwar laut hörbar, aber mit A bewerteten Schallpegelmessungen nicht mehr messbar.
  • Im Gegensatz zu sinusförmigen Tonfrequenzen ist der Hörbereich für Impulse und periodische Impulsfolgen von Verbrennungsmotoren wegen fehlender „Wellenlänge“ nicht auf 10 Oktaven zwischen 16Hz und 16kHz begrenzt.
  • Dieser Lärm ist als hochenergetisches lautes Brummen und Knattern bzw. als starke Lufterschütterung nach TA Lärm von Einzelimpulsen, aufgrund fehlender Luftabsorbtion tiefer Frequenzen, kilometerweit extrem laut und lästig zu hören.
  • Dabei gibt es im Straßenverkehr und bei Motorsportanlagen eine Besonderheit, die wir im Rahmen unserer Beobachtungen bei Motorsportveranstaltungen erstmalig festgestellt haben. Hier können sich die Frequenzen der Impulsfolge mehrerer Fahrzeuge mit der gleichen Motorordnung, aufgrund der fehlenden Wellenlänge zu höheren Frequenzen aufsummieren.
  • Das ist in der Regel immer dann der Fall wenn sich mehrere Fahrzeuge mit der gleichen Geschwindigkeit und gleicher Motorordnung im Pulk auf einer langen Streckengeraden befinden.
  • Dabei kann sich die Zündfolge von Einzelfahrzeugen durch Addition der Zylinder von mehreren Fahrzeugen zu höheren Frequenzen bis über 8kHz aufsummieren. Dadurch kommt es, daß die lautesten GP Fahrzeuge aufgrund der höheren Motorordnung und der erhöhten Luftabsorbtion der Mittelfrequenz, am Immissionsort etwa 8dB(A) „leiser“ gemessen werden als die „kleinen“ der Moto 3 Klasse mit der halben Motorordnung.
  • Der Frequenz und der Form des Schalls wird viel zu wenig Bedeutung zugeordnet, dabei sind gerade diese beiden Eigenschaften für die Lärmausbreitung und die Hörbarkeit von größter Bedeutung.
  • Die Frequenzanalyse ist, wegen des frequenzabhängigen Absorbtionskoeffizienten der Luft bei indirekter Messung über Ersatzmessorte, immer gleichzeitig mit an den Immissionsorten durchzuführen. Über die Pegeldifferenz der A und C Bewertung zwischen Ersatzmessort und Immissionsort kann dabei die Mittelfrequenz und die frequenzabhängige Luftabsorbtion über die Entfernung errechnet werden.
  • Zu einer noch weitergehenden Beitragsanalyse des „Antriebsgeräusches“ gelangt man in einem Außengeräuschprüfstand durch die Messung der Schallpegel als Funktion der Motordrehzahl an den Vorbeifahrtssmikrofonen, bei Hochlauf des Motors gegen den simulierten Fahrwiderstand.
  • Richtet man dabei einen der Vorbeifahrt ähnlichen Gradienten der Motordrehzahl ein, so kann aus den gewonnenen Kennfeldern ein Pegelverlauf in der Meßstrecke durch „auslesen“ beim Drehzahlverlauf n(s) einer Vorbeifahrt als akustische Prognose der Tonhaltigkeit über die Messung der Impulsschall gewonnen werden. Das Ergebnis eignet sich zur weiteren Verrechnung mit anderen Beiträgen und gibt wesentliche Erkenntnise zur Typprüffähigkeit eines Fahrzeuges.
  • Der Messung von Impulsen bzw. der periodischen Impulsfolge von Verbrennungsmotoren kommt bei der Beurteilung des ständig zunehmenden Verkehrs- und Freizeitlärns wachsende Bedeutung zu.
  • Die hörbaren hochenergetischen Schallwechseldrücke im Infraschallbereich sind dem stets unperiodischen Geräuschpegel überlagert. Durch verkleben und verklumpen der Blutblättchen und Blutfette, sind sie hauptsächlich für schwerste gesundheitliche Folgen wie Dauerstress, Bluthochdruck, schwere Stoffwechselerkrankungen, für Ischämische Erkrankungen wie TIAs, Herzinfarkt und Schlaganfälle verantwortlich.
  • Ebenso kommt der Messung der allgemeinen Belästigung in einer immer lauter werdenden Umwelt bei ständig zunehmendem Verkehrslärm eine ganz besondere Bedeutung zu.
  • Diese Belästigung von Tönen und Impulsschallen kann aber mit der A Bewertung nicht hörgerecht gemessen werden.
  • Die hohe Störwirkung eines lauten Einzelfahrzeuges durch die Lautstärke, die Impulsschalle und den hohen Informationsgehalt bei niedrigem Umgebungsgeräusch, stellt eine besondes große Belästigung und Gesundheitsgefährdung für die Anwohner dar.
  • Das haben nach unseren Recherchen lärmedizinische Grundlagenforschungen der DDR ergeben, dabei wurden hauptsächlich die hohen Pegelspitzen und die Gesamtdauer des Lärms mit hohen Pegelspitzen und Impulsen untersucht. Aus lärmmedizinischer Sicht müssen die ständigen auffälligen Pegelspitzen und die hohen Impulsamplituden überenergetisch gemittelt werden.
  • Auf die hohen Impulsamplituden reagiert der Körper als Abwehrreaktion mit sofortiger Ausschüttung von Stresshormonen, der Abbau dieser Hormone bei Dauerlärm erfolgt nicht in Sekunden sondern erst nach dem Abklingen des Dauerlärms in Stunden.
  • Unsere Recherchen haben ergeben das die Form und die Entstehung des Schalls bei keinem der bekannten Verfahren und Normen beachtet wird. Die tiefen Frequenzen werden schon ab etwa 900Hz beginnend bei der Messung mit der A Bewertung, zunehmend bis unter 1Hz als „unhörbare tieffrequente Geräusche“ oder unhörbarer Körperschall, mit A bewerteten Schallpegeln bis zu 100% weggefiltert und damit nicht gemessen.
  • Man wundert sich nicht erst seit Bestehen der neuen ISO 226 Norm über die fehlende Übereinstimmung von Höreindruck und Messergebnis kommt aber nicht auf die psyscho- und physioakustischen Zusammenhänge. Das Ohr ist eben nicht nur ein Druckempfänger wie ein Schallpegelmesser sondern gleichzeitig unterscheidet es zwischen Frequenz, Wellenlänge und dem schnellen steilen Druckanstieg bei Impulsschall oder dem langsamen Druckanstieg einer Windböe oder bei langwelligen (sinusförmigen) Frequenzen.
  • Deshalb kann man mit unbewerteten Schallpegelmessern auch Druckschwankungen des Windes als „lange Welle“ in dB messen, die das Ohr als glatt empfindet und nicht mal als Geräusch registriert.
  • Das Problem einer hörgerechten Lärmmessung zu lösen, führte bisher zu keiner einheitlichen Bewertungen von Fahrzeuglärm. Dabei wird von dem Irrtum der akustischen Lehrmeinung ausgegangen, das Frequenzen unter 16Hz wie Wind oder sinusförmige Frequenzen für das menschliche Ohr unhörbar sind.
  • Mit dem derzeit gültigen Typprüfverfahren ISO 362 werden nur die „Vorbeifahrtsgeräusche“ in seitlicher Entfernung erfasst, tonale Anteile und die Frequenz der Impulse bzw. der periodischen Impulsfolge können wegen der schnellen Vorbeifahrt, messtechnisch nicht erfasst werden.
  • Die Lärmmessung von Fahrzeugen erfolgt dabei auf einer Prüfstrecke von 20 Metern mit zwei Messmikrofonen im Abstand von 15 Metern zueinander bei Volllast und einer Geschwindigkeit von 50 km/h mit der A Bewertung. Die dominanten Impulsschalle, werden wegen der Richtwirkung des Auspuffs nach hinten, nicht in voller Höhe erfasst.
  • Das neue Messverfahren wurde in Anlehnung der bestehenden Typprüfverfahren nach ISO 362 unter Beachtung der bestehenden Normen und Richtlinien des BlmSchG und der TA Lärm entwickelt. Wobei auch die Lästigkeiten nach TA- Lärm objektiv gemessen werden, die dem subjektiven Hörempfinden des menschlichen Ohres entsprechen.
  • Die lärmmedizinischen Erkenntnisse der Wirkung tieffrequenter Impulsfolgen auf das Herz-Kreislaufsystem werden mit der exakten Messung der ständigen hohen Pegelspitzen dabei besonders beachtet. Die Messung wird entsprechend der Richtwirkung des Auspuffs und der frequenz- und entfernungsabhängigen Luftabsorbtion angeglichen. Die Mittelfrequenz wird dabei indirekt, über die automatische Entfernungsortung und der Ermittlung des frequenzabhängigen Absorbtionskoeffizienten der Luft mit einer Regressionsgleichung, ähnlich einer astronomischen Entfernungsmessung berechnet.
  • Akustische Begriffe
  • Psychometrische Messungen, sind Vergleichsmessungen bei denen der Mensch als Messinstrument im Mittelpunkt steht..
  • Die meisten psychometrischen Messungen beruhen auf Vergleichsmessungen mit sinusförmigen Frequenzen. Unsere hochauflösenden objektiven Messungen die weit über den Hörbereich sinusförmiger Frequenzen bis in den hörbaren Infraschallbereich reichen, können dagegen die ungenauen psychometrischen Messungen ersetzen.
  • Mithörschwelle / Verdeckungseffekt:
  • In der Fahrzeugakustik spielt die Verdeckung eine erhebliche Rolle, da das relativ niedrigfreqente Fahrgeräusch zahlreiche unerwünschte höherfrequente Störgeräusche maskieren kann. Um unhörbar zu bleiben, müssen diese daher nicht unter die absolute Hörschwelle gedrückt werden, es reicht vielmehr aus, sie unterhalb des Maskierungspegels durch das Fahrgeräusch zu legen. Nur Störgeräusche die oberhalb der Verdeckungsschleppe liegen oder Impulsschalle, tragen auch tatsächlich zum Lautheitseindruck bei.
  • Verdeckungseffekte entsprechend der Lautstärkebestimmung nach Zwicker und Fast
  • Hörempfinden
  • Das menschliche Ohr kann Änderungen der Frequenz im Vergleich zur Amplitude sehr viel feiner auflösen. Die empfundene Klangfarbe des Schalls hängt weitgehend von der Zusammensetzung des Amplitudenspektrums ab, der Phasengang spielt demgegenüber kaum eine Rolle, da das menschliche Ohr für Änderungen der Phasenbeziehungen im Frequenzspektrum des freien Schallfeldes weitgehend unempfindlich ist. Nur in geschlossenen Räumen können Phasenbeziehungen aufgrund von Interferenzerscheinungen hörbar werden.
  • Binaurales Hören
  • Das Hören mit beiden Ohren (binaurales Hören) beeinflusst einerseits die Lautstärkeempfindung und bildet andererseits auch die Basis für die Fähigkeit zur räumlichen Lokalisation von Schallquellen. Dazu werden sowohl die Lautheitsunterschiede als auch die Pegelunterschiede zwischen den Ohrsignalen interprätiert. Das Gehör ist in der Lage, im geamten hörbaren Frequenzbereich Pegeldifferenzen zu erkennen und als Richtungsinformation auszuwerten. Im Frequenzbereich unterhalb von ca. 400Hz (mit Ausnahme von Impulsschall) sind Pegelunterschiede zwischen den Signalen wegen der Beugungserscheinungen der Schallwellen am Kopf allerdings praktisch nicht mehr vorhanden. Erst oberhalb dieser Frequenz nehmen sie mit steigender Frequenz zu.
  • Komplexe Empfindungsgrößen
  • Liegt kein reiner Sinuston, sondern ein Gemisch von Frequenzen vor, so spricht man entweder von komplexen Tönen bzw. von Klängen oder von Geräuschen. Musikalische oder technische Töne sind in der Regel komplexe Töne, d.h. neben der Grundfrequenz sind im Spektrum noch weitere Obertöne enthalten. Bei harmonischen komplexen Tönen sind die Obertöne ein festes ganzzahliges Vielfaches des Grundtones, die sogenannten Harmonischen. Interessant ist, dass für die subjektive Tonhöhenempfindung die Spektralhöhen der Harmonischen nur eine geringe Rolle spielen, während das Gehör weitere sogenannte virtuelle Tonhöhen erkennt, welche vorrangig als Subharmonische unterhalb des Grundtones angesiedelt sind. Klänge setzen sich wiederum aus Tönen zusammen, deren Tonhöhe in einem bestimmten ganzahligen Verhältnis zueinander steht (z.B. Oktave 1:2).
  • Geräusche hingegen beinhalten ein spektrales Kontinuum (breitbandige Gleichmäßigkeit), ohne festen Bezug zu einem Grundton.
  • Während ein Sinuston durch seine Tonhöhenempfindung bereits ausreichend charakterisiert ist, sind bei komlexen Höreindrücken weitere Primärwahrnehmungsdimensionen zu berücksichtigen. Die psyschoakustische Beurteilung von Geräuschen erfordert daher neben der Lautheit die Definition einer Reihe von weiteren Empfindungsgrößen, um den subjektiven Geräuscheindruck einigermaßen vollständig zu erfassen.
  • Die Lautstärke
  • ist die wichtigste Empfindungsgröße, wenn die Lästigkeit von Geräuschen beurteilt werden soll. Die Lautstärke ist keine psychoakustische Messgröße, bei Impulsschall wird sie hauptsächlich von der Amplitudenhöhe und vom erweiterten Hörbereich von 0 bis 20kHz bestimmt. Bei sinusförmigen Frequenzen ist die Lautstärke auf die hörbarenTonfrequenzen zwischen 16Hz und 16kHz begrenzt. Die vorstehende Beziehung ist jedoch nicht allgemeingültig für den Zusammenhang zwischen Schalldruckpegel mit und ohne Bewertungsfilter für die Empfindung der Lautheit.
  • Die Qualität von komplexen Tönen wie z.B. der Fahrzeugsound kann über psychoakustische Größen wie Impulshaltigkeit = Lautstärke, Periodizität = Tonhaltigkeit /Lautheit, Dynamik, Schärfe und Härte charakterisiert werden. Die bekannten Lautheitsmodelle von der Fa. Ford, Fa AVL und von Zwicker und Fastl gehen dabei alle nur vom Hörbereich für sinusförmiger Tonfrequenzen zwischen 16Hz und 16kHz aus, der erweiterte Hörbereich von Impulsschallen im Infraschallbereich wird dabei weitgehend nicht beachtet.
  • Unsere hochauflösenden linearen (unbewerteten) Messungen sind eine wichtige messtechnische Ergänzung zu den ungenauen psychometrischen Messungen der bekannten Lautheitsmodelle. Damit kann allenfalls die Lautstärkeempfindung des Gehörs für breitbandige und fluktuierende Geräusche hörpsychologisch richtig widergegeben werden.
  • Das Knattern, die Rauheit und die Schärfe sind dagegen Hörempfindung die durch die Frequenz von Impusschallen ausgelöst werden und die nur mit hochauflösenden linearen Messungen messtechnisch erfasst werden. Rauhe Geräusche werden wesentlich störender empfunden als „glatte“ Geräusche. Bei sportlichen Fahrzeugen wird die Rauheit durch die Zündfolge der halben Motorordnungen erzeugt, sie soll den sportlichen Charakter des Fahrzeuges unterstreichen.
  • Impulshaltigkeit - Dieselhaftigkeit
  • Neben der allgemeinenen psychoakustischen Empfindungsgröße Rauheit für fluktuierende Geräusche werden auch automobilspezifische Bewertungsverfahren verwendet. Bei Dieselfahrzeugen kommt der unter dem Begriff Dieselhaftigkeit bekannten Geräuscheigenschaft eine zunehmende Bedeutung zu. Man versteht darunter eine durch den spezifischen innermotorischen Verbrennungsvorgang des Dieselmotors bedingte hohe Impulshaltigkeit des Signals, deren Periodizität auf der Folge der Zylinderbefeuerungen beruht. Das Dieselnageln ist im Leerlauf am stärksten ausgeprägt und gilt aufgrund der hohen Auffälligkeit in dieser Situation besonders störend. Um ein brauchbares Bewertungssystem für Fahrzeuge mit Dieselantrieb aufzustellen, ist unsere neue hochauflösende Messung auch für Impulsschalle bis unter den Infraschallbereich geeignet. Sie kombiniert die Impulshaltigkeit und den Lautstärkepegel (SPL) in einem Messwert, da ein Motorgeräusch mit ausgeprägter Impulshaltigkeit und niedrigem Pegel gleichermaßen störend empfunden wird wie ein Fahrzeug mit geringerer Impulshaltigkeit und höherem Schallpegel.
  • Für das Typprüfverfahren ist eine objektive Messung psychoakustischer Empfindungsgrößen unerlässlich für die Lästigkeitszuschläge nach TA Lärm wenn mit der falschen A Bewertung gemessen wird.
  • Schallverdünnung durch die Entfernung
  • Mit jeder Entfernungsverdopplung nimmt der Schallpegel quadratisch auf der Fläche um 6dB ab, dabei muß die frequenzabhängige Absorbtion immer mitbeachtet werden.
  • Die Absorbtion von Schall in der Luft
  • Die Lufabsorbtion ist stark frequenzabhängig, tiefe Frequenzen und Impulse werden so gut wie nicht von der Luft oder von Hindernissen absorbiert und deshalb kilometerweit gehört.
  • Mit steigender Frequenz wird Schall zunehmend von Hindernissen und der Luft absorbiert und in Wärmeenergie umgewandelt.
  • Die Schallverdünnung um 6dB pro Entfernungsverdopplung sind zusammen mit der frequenzabhängige Luftabsorbtion pro Meter und der Beugung die wichtigste Grundlage für Schallausbreitungsberechnungen und Prognosen.
  • Besonders bei Anlagen mit großer Flächenausdehnung und Immissionsorten in unterschiedichen Entfernungen und in allen Windrichtungen verteilt, sind genaue Immissionsprognosen und Messungen wegen der unterschiedlichen Entfernungen, systematischer Berechnungsfehlerder, der frequenzabhängigen Absorbtion und der Beeinflussung von Wind und Wetter oft extrem fehlerhaft wie das Verfahrensbeispiel Nr. 10 zeigt.
  • Aufgrund einer außergewöhnlichen Häufung von lärmbedingten schweren Herz- Kreislauferkrankungen mit mehreren leichten, zwei schweren Schlaganfällen und einen schweren Herzinfarkt, immer nach mehreren Lärmtagen hintereinander mit über 75dB impulshaltigem Dauerlärm. Wurden die lärmmedizinischen Erkenntnisse über die Auswirkung tieffrequenter Impulsschalle auf das Herz- Kreislaufsystem und der ständigen hohen Pegelspitzen dabei mit der hörgerechten hochauflösenden linearen Messung der Impulsschalle besonders beachtet. Das neue Messverfahren wurde in Anlehnung der bestehenden Typprüfverfahren nach ISO 362 unter Beachtung der bestehenden Normen und Richtlinien und der TA Lärm entwickelt. Wobei auch die Lästigkeiten nach TA- Lärm mit Lästigkeitszuschlägen objektiv gemessen werden, die dem subjektiven Hörempfinden des menschlichen Ohres und den lärmedizinischen Erkenntnissen entsprechen.
  • Literaturhinweise:
    • Handbuch Fahrzeugakustik von Peter Zeller, überarbeitete Auflage 2012, ISBN 978-3-8348-1443-2. Technische Akustik von Ivar Veit, 7., erweiterte Auflage 2012, ISBN 978-3-8343-3282-0. Technische Aspekte von H. Steven 26.04.2010 Verbraucherforum Motorradlärm. Beeinträchtigung der Gesundheit durch Verkehrslärm, lärmmedizinische Untersuchungen Bundesumweltamt 2004.
    • Montgomery, D. C.: Design and Analysis of Experiments; John Wiley & Sons, 1984 damit wird vergebens versucht, psychometrische Messungen über den Interquartilsabstand mit sogenannten Boxplotzs darzustellen antatt sie über statistische Messauswertungen und dem Gaußschen Fehlerintegral zu berechnen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • DIN 85681 [0013]
    • ISO 226 [0024, 0041, 0155]
    • DIN 45681 [0060]
    • ISO 362 / 2001/43/ EG [0060]
    • ISO 362 [0112]

Claims (1)

  1. Verfahren zur hörgerechten Messung der Lautstärke und der Lästigkeit von Impulsschall bei ortsfesten und mobilen Lärmquellen, wie z. B. Fahrzeugen, die mit Explosions- Verbrennungsmotoren angetrieben werden. Geeignet zur Durchführung von Lärmmessungen im Freifeld und auf dem Prüfstand, dadurch gekennzeichnet, dass, nach 1.1 die Messung von Impulsschallen der periodischen Impulsfolge ohne eine vorherige Frequenzbewertung, an den Hörbereich des menschlichen Ohres für Impulsschalle vom tiefrequenten Infraschallbereich von unter 1Hz bis zur Grenze des Hörbereichs bei 20kHz, angepasst wird. nach 1.2 Einzelimpulse, wie Knalle und Fehlzündungen unter 1kHz und Impulsschalle der periodischen Impulsfolge, mit einer Messfrequenz im Millisekundenbereich an die Integrationszeit des Ohres angepasst werden. nach 1.3 die Anzahl und die Höhe der steil ansteigenden Impulsamplituden der periodischen Impulsfolge und der kurzzeitigen auffälligen Pegelspitzen, damit hörgerecht messtechnisch erfasst, ohne durch die A Bewertung vorher herausgefiltert zu werden. nach 1.4 durch die exakte Erfassung der hohen Impulsamplituden, die Entfernung der lautesten Schallquellen indirekt geortet wird. Dadurch können entfernungs- und geschwindigkeitsbedingte systematische Messfehler, sowie Lärmmanipulationen an und mit den Fahrzeugen, automatisch gemessen und korrigiert werden. nach 1.5 die Messung der Tonhaltigkeit und der Informationshaltigkeit über die Frequenz der periodischen Zündfolge der Motorordnungen ermittelt wird. Dadurch kann der Informations- und Tonhaltigkeitszuschlag durch Abzug des unperiodischen Geräuschpegels vom dominanten Pegel der periodischen Impulsfolge, nach DIN 45681 messtechnisch exakt erfasst und muss nicht ungenau pauschal mit 3- oder 6dB geschätzt werden. nach 1.6 die Mittelfrequenz indirekt, durch die Ortung, über die frequenz- und entfernungsabhängige Absorbtion ermittelt wird. Damit kann eine genaue Hochrechnung auf weiter entfernte Immissionsorte nach TA Lärm A.3.4.2, unter Einbeziehung der stark frequenz- und Impulsabhängigen Absorbtion erfolgen.
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