DE2140387C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Beurteilung der Lärmschädlichkeit von Geräuschen, zur erfolgreichen Bekämpfung der Ursachen von Lärmschwerhörigkeit.

Zur Beurteilung der Gehörschädlichkeit zeitlich schwankender Geräusche sind gegenwärtig zwei Verfahren bekannt.

Beim älteren, standardisierten Verfahren wird der Mittelwert der Schallintensität über den Meßzeitraum gebildet und im Pegelmeßstab als äquivalenter Dauerschallpegel Leq angegeben. Da unterschiedliche Vorstellungen bestehen, mit welchem Gewicht die verschiedenen Pegelstufen zum Mittelwert beitragen sollen, wird die Schallintensität mit dem Exponenten 3/q bewertet in die Rechnung eingeführt. Die Bildung von L_n, erfolgt nach der Beziehung (I).

[τ/

«■·

= Meßzeitraum
Leq = äquivalenter Dauerschallpegel
L_A(t) — zeitabhängiger /4-bewerteter Schalldruckpegel

q = als zulässig erachtete Pegelzunahme bei einer Halbierung der Einwirkungszeit

Bei der bekannten Form der apparativen Realisierung dieses Verfahrens wird der auszuwertende Peeelbereich in etwa 10 Klassen der Maximalbreite

60

65 5 dB unterteilt Ein Pegelklassiergerät fragt mit einer festen Taktfrequenz den Momentanwert des A-bewerteten Pegels ab, ordnet ihn in die betreffende Klasse ein und zählt die Häufigkeit n/für das Verweilen des Pegels in der/ten Klasse. Die durch Gleichung (I) vorgeschriebene Integration wird bei der anschließenden Auswertung durch eine Summation angenähert, wobei die vorgeschriebene Rechenoperation manuell durch Rechnung oder durch Anwendung spezieller Diagramme ausgeführt wird Außerdem ist auch eine Anordnung bekannt, bei der die Auswertung des Klassierergebnisses automatisch erfolgt (DE-OS 15 47 063). Dabei ist einer Klassiereinrichtung ein gesteuerter Multivibrator nachgeschaltet, derart, daß jeder einzelnen Pegelklasse eine entsprechend unterschiedliche Ausgangsfrequenz des Multivibrators entspricht Am Ausgang des Multivibrators entsteht damit eine Frequenz, deren Wert z. B. proportional der Klasse ist, in welche der Pegelmeßwert fällt Dieser Frequenzwert wird beispielsweise unter Zwischenschaltung eines entsprechenden Frequenzteilers einem üblichen mechanischen oder elektronischen Impulszähler zugeführt In diesem Zähler wird die Anzahl der Perioden der durch den Multivibrator erzeugten Ausgangsfrequenz gezählt Ein Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß eine Klassiereinrichtung für die Gewinnung des Meßwertes erforderlich ist Weiterhin ist in der DD-PS 69 222 ein Verfahren bekannt, bei dem durch Zählung einer von einem Grenzwertschalter gesteuerten Impulsfolge die Dauer von Pegelüberschreitungen ermittelt wird. Bei diesem Meßverfahren bleibt jedoch die Pegelhöhe selbst völlig unberücksichtigt Aus der US-PS 30 14 550 ist auch ein Lärmdosimeter bekannt, bei dem eine dem Schalldruck äquivalente Spannung nach einer Frequenz- und Amplitudenbewertung mittels eines Netzwerkes und anschließender Gleichrichtung an die Anode und Katode einer elektrochemischen Speicherzelle geschaltet ist, wobei die nach einem Expositionszeitraum gemessene Schalldruckdosis aus dem Ladungsenergiezustand der Speicherzelle ermittel wird. Dabei können auf Grund der elektrolytischen Ansprechwelle der elektrochemischen Speicherzelle erst Schalldrücke oberhalb einer Ansprechschwelle zum Meßergebnis beitragen.

Dieses Lärmdosimeter ist nicht geeignet den Mittelwert der Schallintensität über den Meßzeitraum, d. h., den äquivalenten Dauerschallpegel L_eq zu messen.

Das zweite Verfahren erlaubt eine wesentlich zuverlässigere Beurteilung der Gehörschädlichkeit zeitlich schwankender Geräusche. Bekanntlich wirkt sich die Lärmeinwirkung in einer Senkung der Empfindlichkeit des Hörorgans aus, die als eine Verschiebung der sogenannten Hörschwelle (kleinster Pegel, bei dem eine Hörunempfindlichkeit vorliegt) gemessen werden kann. Das zweite Verfahren beruht nun darauf, daß der Zeitverlauf der lärmbedingten zeitweiligen Hörschwellenverschiebung (Vertäubung) rechnerisch nachgebildet wird.

Die Abhängigkeit der Vertäubung von der Zeitdauer der Lärmbelastung, also die Anstiegskurve mit der Zeit, läßt sich gut durch eine Funktion der Art

IS₁ = k_x[Ly

(II)

AS = Schwellenverschiebung gegenüber dem Ruhewert
Lv = Pegel des einwirkenden Lärms

fa = Dauer des Belastungsintervalls K\ — Konstante t\ = Bezugszeit

beschreiben. s

Während der nachfolgenden Lärrc pause erholt sich das Gehör. Dies IaBt sich in einem Rückgang der zeitweiligen Hörschwellenverschiebung (Vertäubung) meßtechnisch nachweisen. Für diesen Rückbildungsvorgang während der Lärmpausendauer t_p läßt sich folgende Gleichung aufstellen:

(IH)

15

= Konstante

= Lärmpausenzeit

= Bezugszeit

Der jeweils folgende Vertäubungsvorgang baut auf dem am Ende der ersten Ruhepause verbliebenen Vertäubungsrest ASr auf. Den Vertäubungsrest kann man nun berücksichtigen, indem man ihn in eine äquivalente Beschallungsdauer umrechnet Diese Zeitspanne ist anschließend zur Dauer des folgenden Lärmintervalls te hinzuzuschlagen.

So wird abwechselnd das Aufbauen und die Rückbildung der Vertäubung erfaßt Gehörschädigungsgefahr liegt dann nicht vor, wenn die errechnete Vertäubung, die ein Maß für die Schadenswirkung darstellt, einen vorgegebenen Grenzwert nicht überschreitet. Diese außerordentlich umfangreiche Rechnung kann durch Anwendung zugeschnittener Diagramme etwas erleichtert werden.

Das zweite Verfahren kann z. Z. nur durch registrierung des Pegel-Zeit-Verlaufs und anschließende manuelle Auswertung realisiert werden.

Der apparative Aufwand der Pegelkassiergeräte beim ersten Verfahren ist relativ groß. Das Meßergebnis liegt in Form von etwa zehn mehrstelligen Zahlenwerten vor, aus denen erst auf rechnerischem oder grafischem Wege der äquivalente Dauerschallpegel ermittelt werden muß.

Eine Vorrichtung zur Realisierung des zweiten Verfahrens ist nicht bekannt Der z. Z. begangene Weg ■»■< der manuellen Auswertung von Pegelschreiben ist extrem zeitaufwendig und führt dazu, daß das Verfahren trotz bestehender Notwendigkeit aus Granden des Aufwandes nicht zur Anwendung kommt Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zur Anwendung der zwei Lärmbewertungsverfahren erforderlichen Operationen in einer relativ kleinen Geräte-Einheit durchzuführen und das Ergebnis direkt auszugeben. Das wesentliche Problem besteht dabei darin, die Integration über extrem lange Zeiten mit kleinstmöglichem Aufwand zu realisieren und dabei bei Unterschreiten vorgegebener Pegelmeßwerte die beim Gehör auftretenden erholungsvorgänge nachzubilden.

Der zur Anwendung der Lärmbewertungsverfahren erforderliche apparative und/oder manuelle Aufwand to soll dabei entscheidend verringert werden, um die Lärmbewertungsverfahren auf breiter Basis zur Anwendung zu bringen, wie es zur erfolgreichen Bekämpfung der Ursachen von Lärmschwerhörigkeit dringend erforderlich ist. b5

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe laut dem Patentanspruch gelöst

Sieht ein Lärmbewertungsverfahren eine Berücksich

tigung von Rückbildungs- und Erholungsvorgängen, d. h. Auf- und Abbau einer Hörschweüenverschiebung oder Vertäubung des menschlichen Gehörs bei Schalleinwirkungen vor, so soll erfindungsgemäß der über den Schalter eingeschaltete Grenzwertmelder eine laufende Umschaltung von Vor- auf Rückwärtszahlung der Zähleinrichtung sowie des Ausganges des elektronischen Umschalters vom eingangsseitig angeschalteten Netzwerk auf das am zweiten Eingang liegende, von der Zähleinrichtung rückgeführte Signal bei Ober- bzw. Unterschreiten der vorgegebenen Schallpegelgrcnzwerte bewirken. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Schallpegelgrenzwertes erfolgt die Vorwärtszählung und bei Unterschreiten eines zweiten niedrigeren Schallpegelgrenzwertes wird die Rückwärtszählung ausgelöst Zwischen beiden Schallpegelgrenzwerten kann sich ein neutraler Bereich befinden, innerhalb dessen keine Zählung erfolgt; es ist jedoch auch möglich, daß beide Schallpegelgrenzwerte zusammenfallen.

Zur weiteren Vereinfachung können die für den Aufbau und die Rückbildung der Vertäubung vorgesehenen Verläufe durch elementare Funktionen approximiert werden. Den einfachsten Fall einer solchen Approximation würde ein linearer Auf- und Abbau darstellen, da hier der gesamte Meßvorgang auf einfache Vor- und Rückwärtszählung zurückgeführt werden kann. Mit der Rückführung des Zählerstandes über den Digital-Analog-Wandler erfolgt eine Approximation an Expotentialverläufe, während sich alle anderen Verläufe durch eine entsprechende zusätzliche zeitliche Steuerung des Spannungs-Frequenz-Umsetzers ergeben. Für die Realisierung der genannten nichtlinearen Zeitabhängigkeiten ist ebenfalls der Zeitprogrammgeber zur zusätzlichen Steuerung des Spannungs-Frequenz-Umsetzers, d.h. zur exakten Nachbildung oder optimalen Approximation durch elementare Verläufe des Anstieges und der Rückbildung vorgesehen.

Die technisch-ökonomischen Auswirkungen bestehen darin, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Gerätes zuverlässig und mit wenig Aufwand erkennbar wird, an welchen Stellen und in welchem Umfang Lärmbekämpfungsmaßnahmen eingeleitet werden müssen, wobei sich bei der Durchführung der Messungen eine erhebliche Einsparung an hochqualifiziertem Bedienungspersonal ergibt.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt die Schaltungsanordnung zur Ermittlung des äquivalenten Dauerschallpegels und zur Beurteilung der Gehörschädlichkeit von Geräuschen anhand des Auf- und Abbaus der Vertäubung.

Nach der Erfassung des Schallvorganges durch ein Mikrofon 1 wird die Meßspannung in einem Verstärker 2 verstärkt, in einem Frequenzbewertungsfilter 3 frequenzbewertet und der Effektivwert in einem Effektivwertgleichrichter 4 gebildet. Diese Aufgaben kann ein an sich bekannter Schallpegelmesser übernehmen.

Die Weiterverarbeitung der Meßspannung erfolgt dadurch, daß die Meßspannung zunächst über ein Netzwerk 5 pegelabhängig nichtlinear bewertet wird. Die weitere Meßwertbildung hängt vor der Stellung eines Schalters 7 für einen Grenzwertmelder 6 ab. Ist der Grenzwertmelder 6 abgeschaltet, wird der Meßwert über den Eingang A eines elektronischen Umschalters 8 einem mit Hilfe eines Zeifnrogrammgebers 13 mecha-

nisch oder elektrisch zusätzlich gesteuerten Spannungsfrequenz-Umsetzer 9 zugeführt, der die Umsetzung der analogen in eine frequenzmodulierte oder impulszahlverschlüsselte Größe realisiert. Durch den Zeitprogrammseber 13 lassen sich sowohl die Multiplikation *> mit einem Faktor als auch die Nachbildung nichtlinearer zeitabhängigkeiten realisieren.

Die Summation erfolgt mit Hilfe der Zähleinrichtung tO, die bei dieser Betriebsart nur in Vorwärtsrichtung arbeitet ui

Als Ergebnis wird der äquivalente Dauerschallpegel von einem Logarithmierer 11 unmittelbar im Pegelmaßstab angezeigt oder ausgegeben. Ist der Grenzwertmelder 6 über den Schalter 7 eingeschaltet, dann bildet die Meßeinrichtung die Auf- und Abbauvorgänge der Vertäubung im menschlichen Gehör durch Vorwärts- und Rückwärtszählung nach.

Überschreitet die dem Grenzwertmelder 6 zugeführte Signalspannung einen vorgegebenen Schallpegelgrenzwert, dann schaltet der vom Grenzwertmelder 6 gesteuerte elektronische Umschalter 8 die am Eingang A anliegende Signalspannung auf den Spannungs-Frequenz-Umsetzer 9 durch und es erfolgt eine Aufsumma tion durch die Zähleinrichtung 10. Der Zeitprogramm geber 13 übernimmt dabei die Nachbildung dei Zeitabhängigkeit des Vertäubungsaufbaus. Wird dei Schallpegelgrenzwert unterschritten, dann schallet dei Grenzwertmelder 6 die Zähleinrichtung 10 übei Eingang D auf Rückwärtszählung und den elektroni sehen Umschalter 8 auf Eingang ßum. Die Nachbildung des Rückbildungsvorganges der Vertäubung erfolg durch Informationsentnahme aus der Zähleinrichtung 10, Gewinnung eines analogen Steuersignals mit Hilft des Digital-Analog-Wandlers 12, Eingabe dieses Steuer signals in den Spannungs-Frequenz-Umsetzer 9 übe Eingang B des elektronischen Umschalters 8 um Rückwärtszähiung des von dem Spannungs-Frequenz Umsetzer 9 abgegebenen frequenzmodulierten ode impulszahlverschlüsselten Signals in der Zähleinrich tung 10. Als Meßergebnis wird der Maximalwert ode der zeitabhängige Momentanwert der Vertäubung voi der Zähleinrichtung 10 oder dem Logarithmierer Γ angezeigt oder ausgegeben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Lärmmeßgerät zur Mittelwertbildung der Schallintensität über einen Meßzeitraum oder zur Bildung eines Meßwertes bei Simulation der Reaktion des durchschnittlichen menschlichen Gehörs auf Lärm, enthaltend ein Mikrofon, einen Verstärker, ein Frequenzbewertungsfilter, einen Effektivwertgleichrichter, ein die Meßspannung nichtlinear bewertendes Netzwerk und einen Zeitgeber, gekennzeichnet durch folgende Merkmalskombination: Der Ausgang des Netzwerkes (5) ist einmal mit dem Eingang eines mittels eines Schalters (7) aus- und einschaltbaren Grenzwertmelders (6) und zum anderen mit dem ersten Eingang (A) eines vom Grenzwertmelder (6) über Steuereingang fQgesteuerten elektronischen Umschalters (8) verbunden; dessen Ausgang ist über einen Spannungs-Frequenz-Umsetzer (9), der mit einem Zeit-Programmgeber (13) gesteuert ist, an eine Zähleinrichtung (10) geschaltet; an deren Steuereingang (D) ist ein vom Grenzwertmelder (6) bei Unterschreiten eines Grenzwertes die Zähleinrichtung (10) auf Rückwärtszählung schaltendes Signal gelegt, das gleichzeitig den Ausgang des elektronischen Umschalters (8) vom ersten Eingang (A) «αϊ den zweiten Eingang (^durchschalten an letzteren ist ein mittels eines Digital-Analog-Wandlers (12) gewandeltes, aus der Zähleinrichtung (10) entnommenes Signal gelegt und der Mittelwert der Schallintensität oder der die Reaktion des menschlichen Gehörs simulierende Meßwert als Maß für die Lärmschädlichkeit ist aus der Zähleinrichtung (10) entnehmbar.

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