Bestimmung der Schallleistung von Maschinen - systematische Fehler

Entsprechend den im "Guide Expression of Uncertainty in Measurement" (GUM) international festgelegten Forderungen müssen systematische Abweichungen, die sich bei Anwendung verschiedener Messverfahren zur Bestimmung einer physikalischen Größe ergeben, durch Korrekturen beseitigt werden. Dementsprechend sollte das für die Schallleistungsbestimmung von Maschinen und Geräten heute meist verwendete Schalldruckverfahren durch Korrekturen mit Hilfe des sogenannten Nahfeldfehlers dem Verfahren angepasst werden, bei dem die Schallintensität als Messgröße verwendet wird. Dies berücksichtigt die Festlegung von ISO/TC43 "Acoustics", wonach die Schallintensitätsmethode als Bezug für alle Schallleistungsbestimmungen an Maschinen und Geräten allgemein zu verwenden ist.

Der Forschungsbericht fasst als ein erster Schritt den derzeitigen Wissensstand zum Nahfeldfehler zusammen und erweitert diesen mit folgenden Hauptergebnissen:

Der Nahfeldfehler hängt von einer großen Zahl von Kombinationen verschiedener Parameter ab, die sowohl von den Eigenschaften der Schallquellen (Frequenz, Moden der Maschinenoberflächenschwingungen, Maschinengrößen, Richtcharakteristik der Schallfeldes, ...), als auch von den Messbedingungen (Messabstand, Gestalt der Messfläche, ...) bestimmt sind. Dadurch variiert der Nahfeldfehler unter allgemeinen Bedingungen in einem Wertebereich sehr großer Bandbreite. Für eine bestimmte Maschinenfamilie und für eingeschränkte Messvorschriften, wie z. B. durch angepasste Festlegung größerer maschinenspezifischer Messabstände, erscheint es aber möglich, Mittelwerte dieses Fehlers mit kleineren Toleranzen zu erhalten.

  • Eine allgemeine Gesetzmäßigkeit wurde hergeleitet, nach der der Nahfeldfehler proportional dem Kehrwert des Schallabstrahlgrades ist. Bedauerlicherweise bedeutet dies dann aber, dass eine Maschine mit einem wünschenswert schlechten Wirkungsgrad für die Schallabstrahlung, Schallabstrahlgrad << 1, große Nahfeldfehler-Korrekturen erfordert.
  • Der Nahfeldfehler wird an zahlreichen verschiedenen Schallquellen untersucht, an Kugelstrahlern verschiedener Ordnungen, Schallquellen mit generalisierten Oberflächengestalten, korrelierte und nicht-korrelierte Doppelmonopole, sowie an eingebetteten schwingenden ebenen Platten verschiedener Schwingungsordnungen, wobei die Frequenz beziehungsweise das Verhältnis von Luftschallwellenlängen zu Strahlerabmessungen variiert wird.
  • Es kann für eine Nahfeldfehlerberechnung übergeordnet empfohlen werden, die Direkte Finite Elemente Methode (DFEM) für die Berechnung des Nahfeldfehlers und speziell für den Beugungseffekt zu verwenden, bei der die schwingende Maschinen-Oberfläche durch ein Netz von äquivalenten Monopolen ersetzt wird. Die Verwendung von nicht-korrelierten äquivalenten Monopolen ist allerdings dabei nur erlaubt, wenn der experimentelle Nachweis erbracht wurde, dass der Nahfeldfehler frequenzunabhängig ist.
  • Messdaten werden in einem speziellen Abschnitt mitgeteilt
  • Ein umfangreicher Anhang vermittelt Werte von lokalen Nahfeldfehlern für einen großen Bereich verschiedener Schallquellen und Messbedingungen.

Bibliografische Angaben

Titel:  Bestimmung der Schallleistung von Maschinen - systematische Fehler. 

Verfasst von:  Hübner, G.; Kandelaki, D.; Kraus, M.

1. Auflage.  Bremerhaven:  Wirtschaftsverlag NW Verlag für neue Wissenschaft GmbH, 2004. 
(Schriftenreihe der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin: Forschungsbericht , Fb 1015)

ISBN: 3-86509-141-5, Seiten: 216, Projektnummer: F 1236, Papier

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