1.2. Wie wird der Schalldruckpegel gemessen?

Druck wird definiert als Kraft pro Fläche (Kraft/Fläche) und wird in Pascal (Pa) angegeben. Da die Zahlenwerte in der Akustik oft sehr klein sind, wird der Schalldruck auch in Mikropascal (μPa) ausgedrückt, z. B. 20 μPa statt 0,00002 Pa. Ein Vergleich: Der Luftdruck beträgt etwa 100.000 Pa.

20 μPa ist der niedrigste Schalldruckpegel, den ein Normalhörender wahrnehmen kann, wenn das Schallsignal ein Reinton mit einer Frequenz von ca. 2.000 Hz ist. Am anderen Ende der Skala, an dem das Schallsignal unangenehm laut ist, liegt der Schalldruckpegel bei ca. 20.000.000 μPa, was eine Million Mal größer ist als das leiseste hörbare Schallsignal. Wegen der großen Veränderungen des Schalldrucks ist es schwierig, die verschiedenen Schalldruckpegel in Mikropascal auszudrücken. Aus diesem Grund wurde die Dezibelskala eingeführt.

1.2.1. Die Dezibelskala

Die Entwicklung des Telefonnetzes erforderte eine Ein- heit für den Schalldruckpegel, welche leichter zu handhaben war und die mit der Schalldruckwahrnehmung des Ohres besser übereinstimmte. Eine logarithmische Skala mit der Einheit Dezibel (dB) wurde eingeführt – benannt nach dem Erfinder des Telefons, Alexander Graham Bell.

Die Einheit Dezibel (dB) gibt den relativen Unterschied zwischen zwei Schalldruckpegeln an. Zunächst wird das Verhältnis zwischen den beiden Schalldruckpegeln gemessen. Dann wird der Zehnerlogarithmus dieses Verhältnisses berechnet und das Ergebnis mit 20 multipliziert.

Beispiel:

Das Verhältnis zwischen zwei Schalldruckpegeln von 20.000 μPa bzw. 200 μPa ist 100:1. Der Logarithmus von 100 ist 2, und der Unterschied zwischen den beiden Schalldruckwerten ist 2 mal 20, was 40 dB ergibt. Das eine Schallsignal ist somit 40 dB lauter als das andere Schallsignal.

Die Einheit Dezibel (dB) gibt den relativen Unterschied zwischen zwei Schalldruckpegeln an.

Da die Dezibelskala logarithmisch ist, wird der große Unterschied zwischen 20 und 20.000.000 μPa in 120 Dezibel umgewandelt, was ein leichter zu handhabender Wert ist.

1.2.2. Der Bezugswert der Dezibelskala

Wird der Schalldruck in Dezibel ausgedrückt, sagt dies etwas über den relativen Unterschied zwischen zwei Schalldruckpegeln aus. Ein Schallsignal könnte – wie im obigen Beispiel beschrieben – 40 dB lauter sein als ein anderes Schallsignal. Um den absoluten Schalldruck anzugeben, sind Informationen über den Bezugswert für den Nullpunkt notwendig.

Der absolute Schalldruck wird in dB SPL angegeben. SPL steht für „Sound Pressure Level“, also Schalldruckpegel. Der Bezugswert des Schalldruckpegels ist auf die untere Grenze des menschlichen Hörvermögens festgelegt: 20 μPa.

0 dB SPL entspricht damit einem Schalldruck von 20 μPa, und ein Schalldruckpegel von z. B. 40 dB SPL entspricht einem Schalldruck, der 40 dB über dem Bezugswert von 20 μPa liegt. Leise Sprache hat typisch einen Schalldruckpegel von ungefähr 40 dB SPL.

dB SPL gibt den Schalldruckpegel an, d. h. um wie viel Dezibel der Schalldruck den Bezugswert von 20 μPa überschreitet.

Schalldruckpegel werden mit einem Schallpegelmesser gemessen. Ein Schallpegelmesser hat ein Mikrofon, das die Größe der Druckunterschiede in der sich ausbreitenden Schallwelle misst.

Die Schalldruckpegel von alltäglichen Schallsignalen liegen im Allgemeinen in einem Bereich von 0 dB SPL bis etwa 120–140 dB SPL. Die folgende Tabelle enthält Beispiele für den Schalldruckpegel verschiedener Schallarten:

Schallquelle

Typischer Schalldruckpegel

Blätterrascheln

ca. 10 dB SPL

Wohnzimmer

50 dB SPL

Normales Gespräch

65–70 dB SPL

Industrielärm

ca. 85 dB SPL

Rockkonzert

ca. 110 dB SPL

Schmerzgrenze des Ohres

ca. 120 dB SPL

Lärm eines Düsenflugzeugs

130–140 dB SPL

Neben dem Schalldruckpegel gibt es weitere Konzepte, die zusammen mit einer Dezibelskala für audiologische und audiometrische Messungen verwendet werden können.

Dezibelskala

Dezibelskala mit typischen Schalldruckpegeln.

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