Schalldruck


Der Schalldruck (Formelzeichen p von engl.: pressure) ist in der Akustik die wichtigste lineare Schallfeldgröße. Man nennt die Druckschwankungen eines Schallübertragungsmediums die bei der Ausbreitung von Schall auftreten, Schalldruck. Allein diese Schalldruckschwankungen können vom Trommelfell als Sensor in Bewegungen zur Hörempfindung umgesetzt werden. Wenn es sich um hörbaren Schall handelt, können diese Bewegungen dann durch das Innenohr (Gehör-Hirn-System) wahrgenommen werden. Der Schalldruck p ist also der Verdichtungswechseldruck (eine Wechselgröße), der dem statischen Druck (Luftdruck) des umgebenden Mediums überlagert ist.
PA0 ist der atmosphärische Normaldruck p = 1,013bar = 1013m bar (Luftdruck). Lautsprecher und Stimmbänder erzeugen eine Schalldruckdifferenz Dp bezogen auf den Normaldruck. Formal ist die Schalldruckdifferenz eine Kraftdifferenz Delta F bezogen auf eine Fläche A:

Flächen sind z.B. Lautsprecherflächen, die Fläche des Trommelfells usw. Für Berechnungen wird der effektive Schalldruck verwendet. Als Formel gilt wie bei der Wechselspannung oder des Wechselstroms:

Daraus folgt für die Formel des Schalldrucks:
Die SI-Einheit des Schalldrucks, ebenso wie des Drucks, ist das Pascal mit der Einheit Pa. Ein Pascal entspricht einem Druck von einem Newton pro Quadratmeter und dem Luftdruck von 10mbar. Der Luftdruck wird im allgemeinen in mbar angegeben (s. Wetterkarte).

Schalldruckpegel Der Schalldruckpegel Lp beschreibt das Verhältnis der Stärke des Schalldrucks zu seinem mit po = 20 mPa = 2 · 10-5 Pa festgelegten Bezugspegel von 0 dB. Dieser Bezugspegel entspricht der Hörschwelle im empfindlichsten Frequenzbereich des menschlichen Gehörs. Der Schalldruckpegel Lp gibt das Verhältnis zweier Schalldrücke p und po wieder.

wobei p den zu beschreibenden Schalldruck angibt und po der Bezugspegel ist. Entsprechend der englischen Bezeichnung sound pressure level ist die Abkürzung SPL gebräuchlich. Vereinfachend wird auch Schallpegel gesagt. Das Einheitenzeichen des Schalldruckpegels ist dB. Man beachte, dass dB die Einheit 1 hat. Handelt es sich bei po um den genormten Bezugsschalldruck (Referenzschalldruck = Hörschwelle) von
so wird auch die Angabe "dBSPL" statt "dB" verwendet. Die Messung des Schalldruckpegels erfolgt mit geeichten Mikrofonen.
    · Die Richtcharakteristik solcher Mess-Mikrofone ist im allgemeinen kugelförmig.
    · Unterschiede von 3 dBA sind deutlich hörbar.
    · Ein Unterschied im Schalldruckpegel von 10 dBA wird annähernd als doppelte Lautstärke wahrgenommen.
    · Kleinere Schallpegelunterschiede sind meist nur bei direktem Vergleich erkennbar.

Lautstärken

Die Lautheit "verdoppelt" sich, wenn der Schall als "doppelt so laut" empfunden wird und soll somit dem Anwender das Vergleichen zweier Schallereignisse erleichtern. Lautheit ist ein psychoakustischer Begriff, der beschreibt, wie Menschen die empfundene Lautstärke von Schall beurteilen. Die Lautstärke eines Schalls ist ein Maß dafür, wie laut ein bestimmter Schall vom Menschen empfunden wird. Die Lautstärke stellt der physikalisch messbaren Stärke oder Amplitude des Schalls (z.B. als Schalldruckpegel) das von Menschen wahrgenommene Lautheitsempfinden gegenüber. Die Lautstärke ist eine psychoakustische Größe und wird in der Maßeinheit phon angegeben.
    · Die untere Hörgrenze, als Hörschwelle liegt bei 0 Phon,
    · die obere Hörgrenze, als Schmerzschwelle etwa bei 130 Phon.
    · Noch lautere Geräusche werden als Schmerz wahrgenommen und können selbst bei kurzzeitiger Einwirkung zu Hörschäden führen. Bei einer Schall-Frequenz von 1000 Hz stimmen Schalldruckpegel, gemessen in dB SPL, und Lautstärkepegel gemessen in Phon, überein.

Der Wert der Lautstärke in Phon gibt an, welchen Pegel ein Sinuston mit einer Frequenz von 1000 Hz hat, der gleich laut wie das Schallereignis empfunden wird. Durch diesen Vergleich der empfundenen Lautstärke eines beliebigen Schallsignals mit der Lautstärke eines Referenzsignals (Sinuston 1000 Hz) ist es möglich, die Hörempfindung mit einem Pegelwert zu beschreiben, nämlich dem Pegelwert des Referenzsignals.

dB(A)

Grundlage für die Lärmbewertung ist nach den gültigen Schallschutzrichtlinien, eine Messung des Schalldruckpegels in dB (Dezibel), wobei über Bewertungsfilter der Frequenzgang des Gehörs berücksichtigt werden soll. Vorgeschrieben ist eine Lärmmessung mit Hilfe des A-Bewertungsfilters, der dem Frequenzgang des Gehörs bei leisen Geräuschen entspricht; das Ergebnis ist der Schalldruckpegel, gemessen in dB(A).

Die Skalen dB bzw. dB(A) sind logarithmisch, eine Erhöhung um 10 dB(A) m bedeutet annäherungsweise eine Verdopplung der empfundenen Lautstärke, aber eine Verzehnfachung des physikalischen Schalldrucks.

Lp(A)bewerteter Schalldruck in dB (A)
Lp(A) bewerteter Schallduck in dB(A)
Delta Lp(A) Korrekturpegel nach der Bewertung A
LN Lautstärkepegel in phon

Werte des Schalldruckpegels aus dem täglichen Leben