Schallpegelmesser

herkömmlicher Art taugen nicht für Mündungsknalle

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Davor war der FS7-BKA-Feldversuch

Inhalt Zeiten | Mündungsknalle | Grenzwerte | Schnelle Schädigung | Schnelle Messung | Andere Messungen | Elektronischer Gehörschutz | Brüel & Kjaer Schallpegelmesser | Bastelstunde | Fehlerteufel | Kein Mikrophon für Schußknalle | Neuer Schallaufnehmer

Zeiten

Schallpegelmesser sind Präzisionsmeßgeräte, die nach der TA-Lärm eine Meßgenauigkeitsklasse entsprechend DIN IEC 651 erfüllen müssen. Der Schalldruck wird durch das Mikrofon in ein analoges elektrisches Signal umgewandelt. Dieses Signal wird verstärkt und je nach Meßaufgabe mit einem Bewertungsfilter mit den Bewertungskurven A, B oder C gefiltert. Überwiegend kommt die A-Bewertung zum Einsatz. Die Effektivwertbildung berücksichtigt unterschiedliche Integrationszeiten und läßt die Anzeige nach DIN 45 633 im sog. Fast-, Slow- oder Impulsbetrieb zu.

Impulsgeräusche sind nach VDI 2058 Geräusche, deren Pegel schnell um mehr als 5 dB(A) über den mittleren Pegel des übrigen Geräusches ansteigt und deren Dauer kurz ist (z.B. Geräusche von Hämmern oder Schreibmaschinen).

Die Integrationszeiten für die Effektivwertbildung betragen für die verschiedenen Anzeigearten:

Quelle (kursiv von mir)

Mündungsknalle

Mündungsknalle aus Jagdbüchsen ohne Knalldämpfer dauern etwa 4 Millisekunden (4 ms = 0,004 s). Die Anstiegszeit der sich als Front ausbreitenden N-Welle (Whitham 1954. Siehe auch 1, 2, 3 ) in einigem Abstand von der Quelle (mehrfacher Weberradius) ist nur 20 Mikrosekunden (20 µs = 0,000.02 s) kurz. Das ist der fünfzigste Teil einer Millisekunde. Offen, ohne Dämpfer, dauert der Druckansteig auf den Spitzenwerte also nur 1/200 mal so lange, wie der gesamte Vorgang.

Durch den umhüllenden Knalldämpfer entleeren sich die große Menge der Schwaden sehr viel langsamer ins Freie als ohne. Ein kleiner Teil schießt allerdings, insbesondere bei kurzen Dämpfern, immer noch schnell aus. Das Massenverhältnis beider Entleerungen bestimmt vornhmlich die Mündungsknalldämpfung.

Grenzwerte

Cochlea-Fettiplace

Figure: (A) Scanning electron micrographs of the stereociliary bundles of rat cochlear inner (top) and outer hair cells; scale bar = 2.6 µm (top) and 2.0 µm (bottom). (B) Single mechanotransducer channels evoked by deflections of the stereociliary bundle of an inner hair cell. The unitary conductance is about 200 pS (see Beurg et al. 2006). Quelle

Die Höhrhaare = Haarzellen im Ohr schwingen je nach Größe aus Abstimmungsgründen nur auf gewisse Frequenzen. Ihre Nachgiebigkeit ist begrenzt. Bei zu großer Anregung brechen Sie ab. Verschiedene Quellen nennen als unteren Grenzwert, ab dem die Zerstörung beginnt, 137 dB Schallpegel. Ein C-Bewertung ist unerheblich, da in dem tiefen Bereich, in dem der C-Filter die Werte beinflußt, das Ohr eh nicht hört. Man soll also unbewertet messen.

Schnelle Schädigung

Das Ohr wird durch Schallarbeit an demselben = Schalleistung (ab einem gewissen Pegel) für eine gewisse Dauer, geschädigt. Um also die menschliche und tierische Ohren schädigende Schallarbeit zu erkennen, ist unabdingbar den Schalldruckverlauf des Knalles zu kennen. Wenn man den tatsächlichen Schalldruckverlauf über die Zeit ihn nicht als Zeitreihe von Pegelwerten, sondern in einer einzigen Maßzahl „Spitzenwert“ abgebildet betrachten möchte, muß diese Spitzenwertbildung für eine aussagekräftige Abbildung so erfolgen, daß sowohl das Schallereignis als auch dessen Wirkung auf das Ohr hinreichend berücksichtigt werden.

Schnelle Messung

Schnelle Schädigungen erfordern schnelle Messungen. Anders wird man der schädigenden Schallquelle gar nicht gerecht.

Meine Forderungen sind:

Die Anstiegszeit der Meßkette darf 20 ms nicht übersteigen

Die oberer Grenzfrequenz muß 50 KHz übersteigen

Die Integrationszeit sollte vermutlich 0,1 ms nicht übersteigen, um dem sich schnell ändernden Signal angemessen folgen zu können - also 350 mal schneller als die üblichen "Peak"- oder „Impuls“-Mittelungszeiten.

Ich werde mich um eine solche Meßkette bemühen, um für die Gesundheit aussagekräftige Messungen durchzuführen und Maßzahlen zu ermitteln.

Andere Messungen

Die Anstiegs- bzw. Integrationszeiten erhältlicher Schallpegelmesser sind (gemäß den einschlägigen Normen für Schallpegelmesser) langsamer, fest , aber nicht frei wählbar. Eine schnelle Messung gelänge mit einem herkömmlichen Schallpegelmesser allein nicht!

Das Brüel & Kjaer  2250 wird mit Peak-Wert zur Kennzeichnung für Schießlärm eingesetzt. Man zweigt das Mikrofonsignal in roher Form an der Signalausgangsbuchse ab und fängt den Verlauf des Knalls per Speicheroszilloskop ein. Das Zeitsignal müßte hochaufgelöst aufgezeichnet und dann mittels einer hochauflösenden FFT analysiert werden. Das erfordert ein passendes Aufzeichnungsgerät sowie einen leistungsfähigen FFT-Analysator. Die Kosten liegen mit dem passenden Mikrofon preislich über 20.000 €. Dabei ist das Mikrofon für schnelle Messungen allerdings immer noch zu langsam

Die Messungen in der WuH Beilage November 2014 mittels eine Brüel & Kjaer 2250 (siehe 4 und 5) wurden mit dem Integrations- und Bewertungsverfahren LCPeak(C) = Impuls = 35 ms Integrationszeit durchgeführt. Solch viel zu langsame Messungen nehmen daher auch alle - die Spitzenwertmessung fälschenden - Reflexionen, Echos, Hall und so weiter auf. Solche viel zu langsam gemittelte Messungen muß man für den Zweck verwerfen, denn sie sagen nichts Sinnvolles aus.

Elektronischer Gehörschutz

Das Urteil des Verwaltungsgerichts Freiburg (Az.: 1 K 2227/13) ist veröffentlicht Donnerstag, der 27. November 2014

Sehr geehrter Herr Möller,

ist den ein elektronischer Gehörschutz im Hinblick auf die von Ihnen dargestellte kurze Mündungsknallentwicklungszeit überhaupt in der Lage rechtzeitig, d.h. ohne Schädigung des Gehörs den Schalldruck hinreichend zu dämpfen?

LM: Wenn er schnell genüg wäre, könnte die Elektronik die Verstärkung zwar runterregeln, aber im wie Urteil des Verwaltungsgerichts Freiburg (Az.: 1 K 2227/13) richtig wiedergegeben, gilt die TOP-Weise nach der Lärmschutzverordnung 2007 der für Schutzwecke  anzuwenden Reihenfolge

  1. Technische Maßnahmen am Enstehungsort sind zu allererst einzusetzen

  2. Organisatorische Maßnahmen folgen danach

  3. Persönliche Maßnahmen sind der letzte Ausweg

Insofern suche Sie zuerst einen Knalldämpfer. Der sitzt n der Schallquelle Dort wird der Schall - auch für den Hund (Tierschutz ist zu beachten!) gemindert. Alles Andere ist hilfloser Mumpitz!

Mit freundlichen Grüßen und Waidmannsheil

Dr. Konrad Schmalhofer, Donnerstag, 27. November 2014 09:24

Brüel & Kjaer Schallpegelmesser

sind nicht billig. Dennoch erfüllt das für knapp 25.000 € angebotene System meine Anforderungen an eine hinreichend schnelle Messung nicht, denn das Mikrofon ist zu langsam.

Lutz Möller Freitag, der 28. November 2014

Bastelstunde

Guten Tag Herr Möller,

meine Anfrage war mehr zur Preisfindung und Meinungsbildung gedacht. Wenn ich eine Kaufentscheidung fälle werde ich eine neue Anfrage stellen.

Ich finde es sehr kompliziert und unbefriedigend, sich über Schalldämpfer per Internet zu informieren.

LM: Ach ja? Seien Sie froh, das Internet zu haben. Lesen Sie hier alles Wissenwerte über Knalldämpfer!

Mehrere Fragen:

  1. Sie haben doch bestimmt Vergleichsprodukte anderer Hersteller getestet, um die Effektivität und Effizienz ihrer eigenen Produkte besser bewerten zu können. Könnten sie vielleicht ein Video auf Youtube stellen, bei dem verschiedene Schalldämpfer unter sonst gleichen Bedingungen geschossen werden.

    LM: Ich veröffentliche seit Jahren (auch Filme) auf meinerm eigenen Netzplatz. Lies Welchen Dämpfer soll ich wählen?

  2. Ihr Stocker 241 besteht ja grob aus 2 verschiedenen Anteilen. Haben sie mit größeren Expansionskammen experimentiert? Was sind Vor- und Nachteile? Gibt es Zu groß oder wird die größe der Expansionskammer sinnvoll nur vom Gewicht und Reflex-länge limitiert? Oder gibt es ab einem bestimmten Volumen einfach keinen Vorteil mehr?

    LM: Was ich zu sagen habe ist bereits veröffntlicht.

  3. der Argumentation von 2. folgend einen akustischen Vorteil vorrausgesetzt, wäre es möglich die Expansionskammer zu verlängern, entweder mit längeren Bauteilen als Sonderanfertigung oder durch Reihenschaltung 2er Expansionskammern mittels eines speziellen Adaptegewindes?

    LM: Da einige meiner Dämpfer aus Schraubteilen bestehen können Sie basteln, wie sie mögen.

  4. Auf den vorderen Anteil des Stockers bezug nehmend: Sie haben bestimmt mit mehr oder weniger Blenden experimentiert.

    LM: Wie gesagt.

  5. Sind weniger Blenden deutlich lauter? Sind mehr Blenden deutlich leiser?

    LM: Im Verhältnis beides ja.

  6. Oder als kombination: Braucht man vielleicht mit einer größeren Expansionskammer weniger „Blenden“ und damit weniger Verlängerung der Waffe?

    LM: Auch das.

  7. Ich hoffe, die Fragen sind verständlich formuliert.

    LM: Ich bin keine kostenlose Fernuniversität mit Zeit für unnötige Fragen ohne Hintergrundwissen ohne Ende. Das Gegenteil ist der Fall! Also bitte.

Waidmannsheil, Philipp Wildner, Mittwoch, 11. November 2015 14:39

Betreff: Fernuniversität

Guten Abend Herr Möller,

LM: Ich bin keine kostenlose Fernuniversität mit Zeit für unnötige Fragen ohne Hintergrundwissen ohne Ende. Das Gegenteil ist der Fall! Also bitte.

Also danke ! Recht so ! Passt ! ! !

Waidmannsheil ! C. Ehrhardt, Mittwoch, 11. November 2015 19:11

Fehlerteufel

Betreff: Mündungsknalle und Einheiten für die Zeit

Hallo Herr Möller,

angeregt durch Ihre Erörterungen zum neuen Titan Knalldämpfer, las ich dazu auf Ihrer Seite weiter. Bei „Mündungsknalle“ fiel mir auf, die Einheiten für Millisekunden und Mikrosekunden sind mit (ms) gleich abgekürzt

LM: Fehlerteufel, verdammt☻, schon verbessert. Danke für Ihren aufmerksamen Hinweis

Das ist, denke ich, verwirrend und so nicht in SI enthalten. Nach dem Dokument müßte es µs heißen. (Ich hoffe, das kleine griechische „mikron“ wird richtig dargestellt).

LM: Danke UTF-8 inzwischen ja

Wie leider immer möglich, kann ich mich irren. Prüfen Sie bitte selbst nach.

LM: Gern. Ohne Hilfe ist das alles allein gar nicht zu schaffen. Der immer einen Fehler findet, melde mir den bitte sogleich. Während der Gärtner schläft, pflanzt der Teufel Unkraut😫. 

Nicht zu vergessen mein Dank für Ihre gründlichen Ausführungen und die Arbeit, die Sie dafür aufbringen.

LM: Danke 😊. Der (Whitham 1954, siehe auch 1, 2, 3 ) nicht kennt und versteht, wird das Thema nie beherrschen. Ohne Grundlagenarbeit kann man auf gar nichts bauen, sondern baut, um hier ein beschreibendes Bild zu malen, nur Sandburgen auf Schlamm. Das wird nix. Ohne das Grundlegende, geht das Abgeleitete nicht.

Herzliche Grüße und Waidmanns Heil, Freitag, 4. Januar 2019 10:18

Kein Mikrophon für Schußknalle

Betreff: Überlegungen zum Meßgerät für Schalldruckanstieg

Lieber Herr Möller,

20 µs Anstieg / Flankensteilheit mögen für jemanden, der sich vor allem mit mechanischen Vorgängen befaßt unvorstellbar kurz erscheinen, für mich Elektroniker ist das recht langsam.

Kurz im Kopf gerechnet: 1/20 µs = 50kHz

Wenn man mit zumindest der hundertfachen Abtastrate, um eine brauchbare Auflösung zu erhalten,  mißt, also 5 MHz, so ist das ein Kinderspiel für jedes moderne Speicheroszilloskop:

Das Problem besteht somit darin, ein geeignetes Mikrofon zu finden, . . .

LM: Genau! Dazu muß das auch noch hinreichend klein sein, um die Ortsauflösung nicht zu verwischen.

. . . nicht das elektronische Meßzeug dahinter. Hierbei kann ich Ihnen leider nicht helfen da ich zu wenig von Akkustik verstehe. Aber wenn Sie eine geeignetes Mikrophon gefunden haben, ist die Sache so gut wie gelöst.

LM: Stimmt. Die Eletronik kann ich schon (selbst oder mehr mit Hilfe), aber der fehlende, geignete Schallaufnehmer ist eben genau der hindernde Knackpunkt.

„Das Brüel & Kjaer 2250 wird mit Peak-Wert zur Kennzeichnung für Schießlärm eingesetzt. Man zweigt das Mikrofonsignal in roher Form an der Signalausgangsbuchse ab und fängt den Verlauf des Knalls per Speicheroszilloskop ein. Das Zeitsignal müßte hochaufgelöst aufgezeichnet und dann mittels einer hochauflösenden FFT analysiert werden. Das erfordert ein passendes Aufzeichnungsgerät sowie einen leistungsfähigen FFT-Analysator. Die Kosten liegen mit dem passenden Mikrofon preislich über 20.000 €. Dabei ist das Mikrofon für schnelle Messungen allerdings immer noch zu langsam“

Den Sinn der erwähnten FFT erschließt sich mir nicht, da das Frequenzspektrum für den Schalldruck neerheblich  ist, weil, auch wenn man etwas nicht hört, das dennoch durch seinen Energieeintrag ins Ohr das schädigt.

LM: Richtig.

Oder habe ich hier etwas mißverstanden?

LM: Nein. Ganz im Gegenteil. Sie erkennen die Lage bestens. Die, ich sage jetzt mal „Hörhährchen“, also die resonierenden Schallaufnehmer im Ohr werden von auftreffenden Wellenfronten bewegt, und, wenn deren Amplitude bei den Eigenfrequenz dieser Hährchen hinreichend groß ist, abgeknickt. Dann sind sie hin. Tot. Taub.

FFT können die Digitaloszis heute auch alle, aber wenn nicht, dann macht man das auf dem PC. Das braucht ja nicht in Echtzeit zu sein, ein paar Sekunden zu warten, stört gar nicht.

LM: Knalle sind keine linearen Erscheinungen. Die großen Energien dieser Wellenfronten heizen die Luft dort. Die Hitze ändert die örtliche Schallgeschwindigkeit. Damit werden die Vorgänge bei großen Schallenergien nichtlinear. Durch die Hitze laufen die, an sich mit den Frequenzen verteilten, Fronten zusammen. Das ergibt in einiger Entfernung von der Quelle, lassen wir das mal 100 Kaliber sein, eine irre steile Flanke. Die FFT ist nur ein Mittel nach der Messung zu erkennen, was in der Flanke steckt. Man muß das nicht unbedingt messen, um zu wissen, daß die Bandbreite sehr groß ist. Man kann das auch rechnen. Lighthill und Witham (N-Wave) haben das schon sehr gut beschrieiben. Lesen Sie da nach. Für alle Nichtingenieure noch mal: Mit gewöhnlichem Umwelt-Technik-Kram ist Schußknallen gar nicht beizukommen. Der mit käuflichem Umweltzeug erhobene Daten zur Beurteilung von Schußknallen nutzt, oder dazu selbst veröffentlicht, zeigt nur, daß er von Schußknallen rein gar nichts versteht.

AW, Samstag, 5. Januar 2019 19:08
Nur mit Initialen

Neuer Schallaufnehmer

Servus Lutz!

Deine ewigen Zweifel zu Schallpegelmessern ließen mir keine Ruhe. Derzeit leicht laufkrank an den Schreibtisch gebunden, fand ich heute Zeit zu recherchieren.

Es gibt sehr wohl geeignetes Meßzeug!

Diese Mikrofonkapsel mißt korrekt bis 70 kHz Schalldruck bis 170 dB! D.h. Deine gewünschten 20ms Flankensteilheit, die ja 50kHz entspricht, wird mehr als erfüllt! Lt. B&K wird genau diese für Dämpfer-Messungen verwendet. Die Ingenieure wußten sofort, worum es geht. Hier das Datenblatt:

Dazu noch den Adapter WA0371 sowie den Schallpegelmesser B&K 2250L und es kann losgehen!

LM: Wieviele zigtausen € verlangt B&K denn für einen vollständigen Meßaufbau mit allem Drum und Dran?

Geht nicht gibt´s nicht!

Liebe Grüße, AAW; Donnerstag, 14. März 2019 14:15

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