DE2906443A1

DE2906443A1 - Schallisolationsmessgeraet

Info

Publication number: DE2906443A1
Application number: DE19792906443
Authority: DE
Inventors: Patrice Bourcet; Jean Pujolle
Original assignee: Telediffusion de France ets Public de Diffusion
Current assignee: Telediffusion de France ets Public de Diffusion
Priority date: 1978-02-24
Filing date: 1979-02-20
Publication date: 1979-09-27
Also published as: DK151647B; DK65379A; US4204432A; JPS5852174B2; GB2016693A; GB2016693B; FR2418461A1; DE2906443C2; FR2418461B1; BE874369A; DK151647C; CA1116740A; JPS54123982A

Description

Schallisolationsmeßgerät

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur direkten Messung von Schallübertragungswerten zur Bestimmung der Schallisolationseigenschaften von Gegenständen oder Systemen im Vergleich mit einem Bezugssignal, wobei das zu prüfende Objekt oder System einem Erregungssignal ausgesetzt ist, das sich vom Bezugssignal unterscheidet; mit einem Eingang zum Empfang eines ersten elektrischen Wechselspannungssignales, welches das von dem Objekt oder System effektiv übertragene Signal repräsentiert; mit einem Eingang zum Empfang eines zweiten elektrischen Wechselspannungssignales, welches das auf das Objekt oder System einwirkende Erregungssignal repräsentiert; mit einer inneren Stufe zur elektrischen Darstellung der Charakteristiken des Bezugssignales;

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mit einer Einrichtung zur Aufteilung des ersten und des zweiten Wechselspannungsslgnales In Spektralkomponenten mit den gleichen Bandspektren; und mit einer Einrichtung zum Wiederherstellen der Spektralkomponenten des zweiten Signales_f um wiederhergestellte Spektralkomponenten zu erhalten«

Die Erfindtang betrifft also allgemein das Gefeiet der Messung der Schallisolation von Konstruktionen,, wie von Gebäudefassaden, Mauern» Antllärmwänden, Trennwänden usw., und insbesondere solche Messungen* bei denen die Lärmquelle, der die zu prüfende Konstruktion ausgesetzt ist, einen Lärm erzeugt* der sich vom Bezugslärm unterscheidet,,

Eine solche Situation liegt In der Praxis regelmäßig vor j Insbesondere in der Bauakustik, wenn, man beispielsweise die Isolation einer Gebäudefassade Im Hinblick auf eine Bezugslärmgröße messen will..- Die Messung selbst wirft keine besonderen Probleme auf, wenn es möglich Ist_s das zu untersuchende System dem Bezugslärm selbst auszusetzen. Komplizierter wird es aber_$ wenn man zur Erregung des Systems keine Bezugslärmquelle zur Yerfügung hat, wenn also beispielsweise die Fassade eines Gebäudes nicht dem mittleren Straßenlärmwert ausgesetzt werden kann«

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Es sind bereits verschiedene Vorrichtungen zur Lösung des Problems der direkten Messung einer Schallisolation bekannt, wenn der Erregungslärm sich in der Stärke vom Bezugslärmwert unterscheidet, oder wenn er sich durch seine Stärke und seine spektrale Leistungsdichte unterscheidet, sofern der zuletztgenannte Unterschied bekannt ist und sich im Laufe der Messung nicht verändert, In den beiden Fällen betrifft die Messung praktisch eine Messung in bezug auf zwei Größen. Die eine dieser Größen wird mit der anderen nach einer Korrekturspektrale verglichen, die einer eventuellen bekannten Differenz entspricht. In allen anderen Fällen ist eine direkte Messung nicht möglich. Man ist gezwungen, zwei Meßserien durchzuführen, von denen die eine zur Bestimmung der Spektraldichte des das System tatsächlich erregenden Lärmes, die andere zum Bestimmen des tatsächlich durch das System übertragenen Lärmes dient. Die erhaltenen Ergebnisse erlauben dann entweder den Isolationswert des Systems gegenüber dem Bezugslärm oder den Pegel, mit welchem dieser Lärm durch das System übertragen wird, zu berechnen. Die beiden Ergebnisse sind äquivalent, da ihre Summe dem Bezugslärmpegel entspricht. Die Zuflucht zu einer Rechnung erlaubt übrigens die sehr einfache Einführung einer eventuellen Bewertung dergestalt, daß man ein

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subjektives Niveau anstelle eines objektiven Niveaus veranschlagt. Man findet ein detailliertes Protokoll von Messungen und von durchzuführenden Berechnungen, insbesondere was eine Isolationsmessung von Lärm in der Luft von Räumen gegenüber Außenlärm am Gebäude betrifft» in der Anlage III, Kapitel II eines Rundschreibens Nr. 72-110 vom 29.6.1972 des französischen Ministeriums für Wohnungsbau und des Transportministeriums _t Diese Rundschrift ist unter dem Titel "Label confort acoustique" von der Nationaldruckerei als Spezialfaksimile No. 72-54bis vertrieben worden.

Wenn auch die Maßnahmen, die vorstehend erwähnt worden sind, eine Lösung des Problems erlauben, erlauben sie doch nicht ein direktes und rasches Erzielen des gesuchten Ergebnisses mit Hilfe einer automatisch arbeitenden Vorrichtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie eine automatische Messung der gewünschten Größe erlaubt, also eine Schallisolationsmessung hinsichtlich einer Bezugsgröße, wenn die Differenz zwischen der spektralen Dichte des tatsächlich zur Erregung des zu messenden Systems vorhandenen Lärmes und der spektralen Dichte des Bezugslärmes nicht bekannt ist, oder, was noch kritischer ist, wenn dieser Unterschied als Punktion der Zeit im Verlaufe der gleichen Messung variiert.

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Die gestellte Aufgabe wird mit einer eingangs genannten Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sie folgende zusätzliche Einrichtungsteile aufweist:

Schaltungen zum paarweisen Addieren der wiederhergestellten Spektralkomponenten des zweiten Signales mit den Spektralkomponenten des ersten Signales der gleichen Bandspektren, um vereinigte Signale zu erhalten;

Schaltungen zum Abschwächen oder Dämpfen der vereinigten Signale;

Schaltungen zum Trennen der gedämpften spektralen Wechselspannungskomponenten und der gedämpften wiederhergestellten Spektralkomponenten in den gedämpften vereinigten Signalen; Schaltungen zum Vergleichen der gedämpften wiederhergestellten Spektralkomponenten mit den Spektralkomponenten des den gleichen Bandspektren zugeordneten Bezugssignales und zum daraus Fehlersignal des Spektralbandes abzuleiten;

und Schaltungen zum Steuern der Dämpfungsschaltungen durch die Fehlersignale des Spektralbandes.

Gemäß der Erfindung werden also in die als Wertmesser verwendeten Meßvorrichtung Korrekturelemente eingefügt, welche den Unterschied zwischen der spektralen Dichte

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des (eventuell abgeglichenen) Bezugslärms und der spektralen Dichte des tatsächlich auf das zu messende System einwirkenden Lärms berücksichtigen. Diese Maßnahme bewirkt in jedem Augenblick eine Umformung der wirklichen Werte des durch das System übertragenen und von der Meßvorrichtung erfaßten Lärmes, dergestalt, daß sie mit denjenigen identisch werden, die man erhalten hätte, wenn das System mit dem Bezugslärm erregt worden wäre_s und daß sie in dieser neuen Form durch den Anzeiger des verwendeten Pegels integriert werden»

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer in eine Schallmeßeinrichtung einfügbaren Einrichtung zur Modifikation der Schallspektren anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.

Im einzelnen zeigen:

Fig„ 1 ein schematisches Blockschalt-

diagramm der Einrichtung zur Spektrenmodifikation gemäß der Erfindungj

Fig. 2 ' ein detailliertes Schema der

Schaltung, das die in den einzelnen Blöcken enthaltenen elektrischen Schaltungselemente erkennen läßt|

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Fig. 3 eine schematische Darstelllang

der Schallmeßeinrichtung, in welcher die erfindungsgemäß ausgebildete Modifikationseinrichtung eingebaut ist.

In Fig. 1 sind die beiden Eingänge der Einrichtung mit den Bezugsziffern 11 und 12 bezeichnet. Auf den einen Eingang 11 werden Signale vom übertragenen Lärm und auf den Eingang 12 Signale vom erzeugten Lärm gegeben, also Schallwerte von vor und hinter dem Objekt, dessen Isolationswert geprüft werden soll, gemessenen Geräuschen. Die beiden Eingänge 11 und 12 sind jeweils mit einem Verstärker 13 oder 14 zur Niveauregelung verbunden, die ihrerseits mit Filterbatterien 15 und verbunden sind, von denen jede η Bandpaßfilter ¹5-j-i5_n und 16,j-16_n aufweist, die sich paarweise gleichen und die dazu dienen, den übertragenen Lärm und den Erregungslärm in η Frequenzbänder aufzuteilen, die durch die nachfolgenden Schaltkreise getrennt behandelt werden. Die Filterbatterie 16 ist mit einer Batterie verbunden, die η Gleichrichter- und Integrierstufen 17-]-i aufweist, die zum Umformen von η von den Filtern 16^—16 gelieferten Signale in η Spannungen dienen, welche die wirksamen Werte der spektralen Dichte des erregenden Lärmes repräsentieren.

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Die Ausgänge der Filterbatterie 15 und die Ausgänge der aus Gleichrichter- und Integrierstufen bestehenden Batterie 17 sind mit einer Batterie 18 aus Additionskreisen ¹S-J-^O_n verbunden, welche paarweise die von der Filterbatterie 15 kommenden Wechselspannungen mit den von der Batterie 17 kommenden η Gleichspannungen addieren. Die in den Gleichrichter- und Integrierstufen ^7<i-17_n verwendeten Integrationszeitkonstanten sind ausreichend groß gewählt, damit jedes von den Additionskreisen 18-J-IS_n gelieferte Signal aus zwei frequenzmäßig klar unterscheidbaren Spannungen besteht, von denen die eine als die Gleichspannungskomponente der anderen betrachtet werden kann.

Die Batterie 18 aus Additionskreisen ist mit einer Batterie 19 mit η einstellbaren Dämpfungsstufen 19-j-19_n (oder Verstärkern) verbunden, die spannungsgesteuert sind. Diese Dämpf ungsstufen werden durch die η Fehlerspannungen gesteuert, die von einem Schaltkreis geliefert werden, der später noch beschrieben wird, und die getrennt auf die von der Batterie 18 gelieferten η Spannungen einwirken.

Hinter der Schaltung 19 findet man in Fig. 1 eine Schaltung zum Beschneiden der von der Batterie 18 gelieferten η Spannungen.

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Eine Speicherschaltung 22 liefert η Gleichspannungen, welche die spektrale Dichte des Bezugslärmes darstellen, oder diese gleiche Dichte abgestimmt in dem Fall, bei welchem man direkt einen Endpegel mit subjektivem Wert zu erhalten wünscht, insbesondere ausgedrückt in abgeglichenen Dezibel A. Diese Speicherschaltung 22 ist mit η ersten Eingängen einer Batterie 20 von Vergleichsstufen 20^-2O_n verbunden, die auf ihren η zweiten Eingängen die vom Schaltkreis 21 beschnittenen Spannungen erhalten. Die η Vergleichs stufen 20-.-20 liefern die η Steuerspannungen für die Batterie 19. Durch Einwirkung auf die einstellbaren Elemente der Batterie 19 (auf eine Weise, die übrigens nicht vorbekannt sein muß) gewährleistet jede Vergleichsstufe des Schaltkreises 20 die dauernde Gleichheit der vom Schaltkreis 21 beschnittenen η Spannungen und der η Bezugsspannungen nach einem bekannten Prinzip, das bei der Ausbildung stabilisierter oder regulierter Speisespannungen laufend verwendet wird. Eine Summierschaltung 23 setzt die η Signale nach ihrer Spektralkorrektur wieder zusammen, und ein Impedanzadapter 24 erlaubt die Ausgangsimpedanz der Einrichtung auf ein Maximum zu reduzieren.

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Indem man die dauernde Gleichheit der beiden Serien von Spannungen Wert für ¥ert gewährleistet„ bewirkt der Schaltkreis 20 mit Hilfe der Batterie 19 eine Spektralkorrektur, die gleich der Differenz zwischen der Spektraldichte des Erzeugungslärmes und der Spektraldichte des Bezugslärmes ist_f selbst wenn dieser Unterschied mit der Zeit schwankte Die Präzision der Korrektur hängt im wesentlichen von der Zahl der verwendeten Filter ab_s und die Zahl η wird dementsprechend gewählte Angenommen^ das Signal des durch das zu prüfende Objekt hindurchübertragenen Lärmes darstellende Signal erhält genau die Spektralkorrektur des Erzeugngslärms (die frequenzhomologen Signale, die entsprechend die gleichen Dämpfungselemente oder Elemente von veränderlichem Gewinn durchlaufen)„ dann besitzt das durch die Summierschaltung rekonstruierte Signal genau die Eigenschaften des Signales, das man erhalten hätte, wenn der Erzeugungslärm der Bezugslärm gewesen wäre, gegebenenfalls ausgeglichen«, Eine vollkommene Korrektur ist wegen der notwendigerweise begrenzten Auflösung, mit welcher man die Spektraldichte von Lärm bestimmen kann,, nicht möglich, was auch für die Einrichtungen des Standes der Technik gilt.

Die Einrichtung läßt sich leicht an eine beliebige Bezugsgröße anpassen! es genügt, eine starre Speicherschaltung 22 oder mehrere entsprechend der für die Messung erforderlichen Bezugsgröße umschaltbare Schaltkreise vorzusehen«

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In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung im Aufbau jeweils einer einzelnen der η Schaltkreise näher dargestellt, welche die Batterien 15,16,17,19,20,21 und 22 bilden.

Das Bandpaßfilter 15-j der Filterbatterie 15 ist ein RAUCH-Filter zweiter Ordnung. Es weist einen Operationsverstärker 150, einen Eingangsserienkondensator 151 und einen Reaktionswiderstand 152, welche die erste Filterzelle bilden, sowie einen Eingangs-Reihenwiderstand 153 und einen Reaktionskondensator 154, welche die zweite Zelle des Filters bilden, auf. Das Bandpaßfilter 16.. der Filterbatterie 16 ist gleich aufgebaut wie das Bandpaßfilter 15-j. Seine Elemente 160-164 sind den Elementen 150-154 identisch.

Die Gleichrichter- und Integrierstufe 17^ weist eine Diode 170 und ein Last-RC-Glied 171/172 auf.

Der Addierkreis 18-j besteht aus einem Widerstand 180 und einem Kondensator 181.

Die spannungsgesteuerte Dämpfungsstufe 19«j, die in der Batterie 19 enthalten ist, ist ein Fotowiderstand 190, der durch eine Elektrolumineszenzdiode 191 erregt

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Der Schaltkreis 21 ^ zur Vorwegnahme der Gleichspannungskomponente weist einen Spannungsteiler 210/211 und Kondensatoren 212 und 213 auf«

Die Vergleichsschaltung 20^ ist ein Operationsverstärker 200, Die Speicherschaltung 22 weist eine Vielzahl von Spannungsteilern auf, von denen nur einer dargestellt Ist.

Fig» 3 zeigt die Einrichtung zur Spektrenmodifikation 1", verbunden mit einer Schallmeßeinrichtung. Ihre Eingangsklemme 11 und die Ausgangsklemme 25 sind mit Anschlüssen 57 verbunden, die bei Schallmessern im allgemeinen zum Anschluß äußerer Filter vorgesehen sind.

Die Schallmeßeinrichtung weist In üblicher Welse folgende Teile aufs

ein Mikrofon 51;

eine Schaltung 52 zur Stromversorgung des Mikrofons und mit einer Impedanzanpassungsstufeι einen Eingangsverstärker 53I einen Ausgangsverstärker 54; eine Detektor- und Integrierstufe 55* und einen in Dezibel geeichten Pegelanzeiger

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Der von dem zur Erregung des Systems erzeugten Lärm bewirkte Schalldruck wird durch ein zweites Mikrofon in ein elektrisches Signal umgewandelt. Dieses Signal kann eventuell durch einen Sender 62 übertragen und von einem Empfänger 63 empfangen werden. Auf diese Weise kann der Schallmesser selbständig arbeiten, ohne eine Verbindungsleitung. Die Teile 63 und 1 können vorteilhafterweise dem Schallmesser in Form eines kleinen Zusatzgerätes angefügt sein.

Die so gebildete neuartige Einrichtung erlaubt es, direkt eine Schallisolationsmessung bezogen auf einen Bezugslärm zu erhalten. Darüberhinaus kann diese Einrichtung dazu dienen, Isolationsfehler aufzuzeigen. Es genügt, die Summierschaltung 23 (Fig. 1) durch einen Umschalter zu ersetzen, der gestattet, nacheinander die Werte der η Kanäle abzulesen und Verbesserungen in bezug auf das oder die Frequenzbänder vorzunehmen, die am besten übertragen werden.

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Claims

Patentanspruch

1. ) Einrichtung zur direkten Messung von Schallübertragungswerten zur Bestimmung der Sehallisolationseigenschaften von Gegenständen oder Systemen im Vergleich mit einem Bezugssignal, wobei das zu prüfende Objekt oder System einem Erregungssignal ausgesetzt ist, das sich vom Bezugssignal unterscheidet; axt einem Eingang zum Empfang eines ersten elektrischen ¥echselspannungssignales, welches das von dem Objekt oder System effektiv übertragene Signal repräsentiert!

mit einem Eingang zum Empfang eines zweiten elektrischen Weehselspannungssignales, welches das auf das Objekt oder System einwirkende Erregungssignal repräsentiert; mit einer inneren Stufe zur elektrischen Darstellung der Charakteristiken des Bezugssignalsi mit einer Einrichtung zur Aufteilung des ersten und des zweiten Wechselspannungssignales in Spektralkomponenten mit den gleichen Bandspektren; und mit einer Einrichtung zum Wiederherstellen der Spektralkomponenten des zweiten Signales, um wiederhergestellte Spektralkomponenten zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende zusätzliche Einrichtungsteile aufweist?

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Schaltungen zum Abschwächen oder Dämpfen der vereinigten Signale;

Schaltungen zum Trennen der gedämpften spektralen Wechselspannungskomponenten und der gedämpften wiederhergestellten Spektralkomponenten in den gedämpften vereinigten Signalen; Schaltungen zum Vergleichen der gedämpften wiederhergestellten Spektralkomponenten mit den Spektralkomponenten des den gleichen Bandspektren zugeordneten Bezugssignales und zum daraus Fehlersignale des Spektralbandes abzuleiten;

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Signal ein Lärmsignal ist und daß das erste Signal der Teil des zweiten Signales ist, der durch ein Objekt oder ein System hindurch übertragen worden ist, dessen Schallisolation gemessen werden soll.

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Einrichtung nach Anspruch 2, insbesondere zum Messen der Schallisolation von Wohngebäuden, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Eingänge aufweist, von denen der eine mit einem in dem Gebäude, wo die Messung stattfindet, angeordneten Mikrofon und das andere mit einem Radiofrequenzexapfanger, der von einem mit einer außerhalb des Gebäudes angeordneten Lärmquelle zugeordneten Sender Signale empfängt, verbunden ist.

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