Komplettsystem zur Messung der Nachhallzeit im Bereich der Raumakustik DIN 3382 und DIN 18233

Die Schallausbreitung in einem Raum hat einen erheblichen Einfluss auf den Höreindruck. Die akustischen Eigenschaften können durch viele Parameter beschrieben werden. Der wichtigste Parameter der Raumakustik ist hierbei die Nachhallzeit RT60, die angibt in welcher Zeit der Pegel nach Abschalten der Schallquelle um 60dB abfällt.
In kleinen Räumen treten bei tieferen Frequenzen die Raummoden in den Vordergrund. 
Die Raumakustik kann insbesondere durch Absorber, Aufstellung der Lautsprecher oder aktive Klangregelungen verbessert werden. Mittlerweile sind hier eine Vielzahl von Maßnahmen zur Verbesserung der Raumakustik verfügbar, die auch hohen ästhetischen Ansprüchen genügen.

Im Vordergrund steht jedoch zunächst eine Analyse der Raumakustik durch eine geeignete Meßtechnik. Mit dieser kann auch die Wirksamkeit von z.B. Absorbern untersucht werden. Nach Abschluss der Verbesserungen kann die neue Raumakustik auch objektiv erfasst und dokumentiert werden.
Mit unserem Meßsystem können Sie unter anderem die frequenzabhängige Nachhallzeit RT60 erfassen oder mit einer hochauflösenden Spektralanalyse Raummoden erkennen.

Das Meßsystem erfüllt die einschlägigen Normen wie DIN 3382 / DIN 18233 sowie DIN 60286-16 zur Messung der Raumakustik. Es eignet sich zur Analyse von kleinen Räumen bis hin zu Kirchen und großen Hallen.

Mit WinAudioMLS können Sie eine Vielzahl raumakustischer Messungen durchführen. Eine kurze Beschreibung zur Nachhallzeit finden Sie hier, eine kurze Übersicht zur Sprachverständlichkeit ( STI RASTI STIPA DIN 60268-16 bzw. DIN 60849) befindet sich hier.
Die vollständige Dokumentation befindet sich im Manual.

Der Laptop und der Lautsprecher sind in diesem Paket nicht enthalten.

Eigenschaften des Systems zur Messung der Nachhallzeit

WinAudioMLS unterstützt die klassischen Meßverfahren zur Messung der Raumakustik durch Anregung mit einem Knall oder durch abgeschaltetes Rauschen sowie die hochentwickelten Verfahren mittels Log-Sweep (Chirp) bzw. MLS. Damit werden alle bekannten Verfahren zur Messung der Raumakustik unterstützt.  

• Messung ist konform zu DIN 3382 und DIN 18233
• Einfache Messung der Raumakustik mit einem Assistenten
• Meßergebnisse (Grafiken und Tabellen) können in einem automatischen Bericht gespeichert werden. Alle Ergebnisse können damit übersichtlich archiviert werden.
• Messung mit MLS und Log-Sweep (Chirp) zur optimalen Störunterdrückung
• Breitbandige Berechnung der Nachhallzeit
• Berechnung zusätzlich mit 1/1 und 1/3 Oktavauflösung
• Impulsantwort Messung durch MLS und Chirp
• Raumimpulsantworten können als .wav Datei importiert und exportiert werden.
• Graphische Darstellung der Energie-Zerfallskurve (Schroeder Plot) sowie der frequenzabhängigen Nachhallzeiten.
• Durch die freie Konfigurierbarbeit können unter anderem RT60, RT30 sowie "Early Decay" Zeiten (EDT) ermittelt werden.
• Messung Klarheit und Definition
• Auswahl des Mittelungsbereichs graphisch direkt an der Meßkurve.
• Messung der Sprachverständlichkeit STI+RASTI+STI-PA DIN 60268-16 bzw. DIN 60849
• Langzeitpegel (LEQ)
• Echtzeit-Terzanalysator (1/1-1/32) Oktavauflösung
  
  

Komponenten

In diesem Paket zur Messung der Raumakustik sind folgende Komponenten enthalten

• WinAudioMLS PRO
• Signalgenerator PRO
• Plug-in Nachhallzeit DIN3382
• Plug-in Sprachverständlichkeit (STI-RASTI-STIPA DIN 60268-16 bzw. DIN 60849)
• Plug-in 1/1-1/32 RTA
• USB-Dongle
• Messmikrofon 1/2"    
• USB Soundkarte mit Phantomspeisung 
• Mikrofonstativ  mehr...
• Schallpegelkalibrator IEC 60942  Klasse 2  mehr...
• Mikrofonkabel XLR 3m

Die Komponenten sind sorgfältig aufeinander abgestimmt und vielfach erprobt.

Sie benötigen lediglich ein PC bzw. Laptop mit Microsoft Windows und ein geeigneten (Aktiv)-Lautsprecher.
Sofern Sie noch nicht über Lautsprecher verfügen, können wir Ihnen für mobile Messungen dieses System empfehlen.

Für Messungen mit erhöhten Anforderungen ist ein Dodekaeder sinnvoll.

Für den Einsatz im professionellen Umfeld bieten wir eine erweiterte Version an, die als eigenständiges Produkt unter dem Namen "NeAkustik Raum" ausschliesslich über die Fa. Stratenschulte Meßtechnik vertrieben wird. 

Das Komplettpaket zur Messung der Raumakustik besteht aus folgenden Software und Hardware-Modulen. Die Software-Module sind farblich hervorgehoben. Sofern Sie bereits über die notwendigen Geräte verfügen, empfehlen wir das reine Software Paket.

Preis

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Bitte beachten Sie, dass wir solche schlüsselfertigen Komplettsysteme auch vermieten. Weitere Details finden Sie hier.

Dokumentation

• Eine kurze Broschüre zum Speichern (.pdf 1MB) mit allen Informationen übersichtlich zusammengefasst finden Sie hier. 
• Kurzanleitung (80s .pdf) hier
• Hinweise, wie Sie Messfehler erkennen können (10s .pdf) hier

• Grundlagen der Raumakustik

• Grundlagen der Nachhallzeit

• Messung der Nachhallzeit

Hintergrundinformationen

Meßverfahren zur Bestimmung der Nachhallzeit

Im Bereich der Raumakustik haben sich vier Messverfahren zur Messung der Nachhallzeit etabliert: 

1. Direkt mit Impulsanregung Knall/Explosion 

2. Abgeschaltetes Rauschen 

3. Korrelationsverfahren mit MLS 

4. Korrelationsverfahren mit Chirp (Log-Sweep) 

Diese Verfahren sind  in den Normen DIN 3382 und DIN 18233 standardisiert.

Impulsanregung

Bei diesem Verfahren wird der Raum impulsförmig angeregt. Das Meßsignal am Mikrofon ist direkt die Impulsantwort des Raumes. Im Idealfall muss der Anregungsimpuls einen unendlich hohen Pegel und unendlich kurz sein (Dirac-Impuls). Dies läßt sich natürlich nur näherungsweise erreichen. Typischweise werden hier Funkenstrecken, Pistolen, kleine Sprengladungen oder mit Wasserstoff gefüllte Ballons verwendet. Das Ziel ist es den Raum mit möglichst hoher Energie zum Schwingen zu bringen. Mit Lautsprechern lässt sich dies nicht erreichen, da diese kurze Impulse nur mit geringer Energie abstrahlen können. 

Dieses Verfahren ist vom Aufbau sehr einfach und gehört daher zu den ältesten Verfahren. Allerdings ist die Handhabung aufgrund der hohen Schallpegel nicht ganz ungefährlich und es werden hohe Anforderungen an die Pegelfestigkeit der Mikrofone gestellt. 
Andererseits ist die Schallquelle hier nahezu punktförmig und strahlt gleichmäßig in alle Richtungen. 

Abgeschaltetes Rauschen

Bei diesem Verfahren wird der Raum mit Rauschsignalen von einem Lautsprecher angeregt und abrupt abgeschaltet. Sowohl ein Impuls als auch weißes Rauschen sind breitbandige Signale. Impulse sind jedoch für Lautsprecher ungeeignet, da hier die mechanische Auslenkung der Membran eine Begrenzung darstellt. Mit Rauschen lässt sich mit einem Lautsprecher wesentlich mehr Schallenergie abstrahlen. 

Dieses Meßverfahren ist vom Aufwand noch sehr einfach und wird daher in vielen Handgeräten verwendet. Der Nachteil ist, das Störsignale direkt in die Messung eingehen. Daher müssen hier hohe Schallpegel verwendet werden, die wiederum hohe Anforderungen an die Verstärker und Lautsprecher stellen. Mit diesem Verfahren kann auch nicht die Impulsantwort des Raumes gemessen werden, die die Grundlage für weitere Analysen darstellt. 

Korrelationsverfahren mit MLS

Bei diesem Verfahren werden rauschähnliche (Pseudo-Noise) Signale verwendet. Diese Signale werden über Lautsprecher abgestrahlt. Durch die speziellen Eigenschaften können Störungen unterdrückt werden. Daher kann mit deutlich geringeren Pegeln gearbeitet werden. Lautsprecher und Verstärker können damit kleiner dimensioniert werden was besonders für mobile Anwendungen interessant ist. Durch mathematische Operationen wird zunächst die Raumimpulsantwort bestimmt. Aus der Raumimpulsantwort wird die Energiezerfallskurve berechnet. Diese Kurve, die auch als Schroeder-Kurve bezeichnet wird, erlaubt die Berechnung der Nachhallzeit. 

Korrelationsverfahren mit Chirps (Log-Sweep)

Die Messungen mit ML-Sequenzen hat mittlerweile eine große Verbreitung gefunden, da mit dieser Messungen der Raumakustik schnell und effizient durchgeführt werden können. Allerdings hat dieses Verfahren auch einige Nachteile, die verbesserte Verfahren erforderlich machten. Die wichtigsten Nachteile sind: 

• Hohe Empfindlichkeit gegenüber Verzerrungen 

• Hohe Empfindlichkeit gegenüber Frequenzverschiebungen 

• Gleichmäßige Energiedichte im Frequenzbereich. 

• Verzerrungen sind nicht sofort hörbar 

Bei Messungen im Bereich der Raumakustik ist es wichtig, einen ausreichenden Signalpegel über dem Grundrauschen zu erzielen. Daher werden Lautsprecher an Ihrer Leistungsgrenze betrieben, wo bereits deutliche Verzerrungen auftreten. Diese Verzerrungen treten bei MLS-Messungen in Form von Rauschen auf und verringern die nutzbare Dynamik. Daher werden große und leistungsfähige und damit leider auch unhandliche Lautsprecher benötigt. 

Chirp Messungen sind wesentlich unempfindlicher gegenüber Verzerrungen. Die Lautsprecher können deshalb entsprechend kleiner ausgelegt werden, was insbesondere für mobile Messungen sehr nützlich ist. 

MLS Signale haben aufgrund ihres Entwurfs eine konstante spektrale Leistungsdichte („weiß“). Dies ist für Messungen mit Lautsprechern eher ungünstig, da der überwiegende Signalanteil sich im Hochtonbereich befindet. Beträgt die Ausgangsleistung 100W im Bereich von 20Hz bis 20kHz, so liegen 50W im Bereich zwischen 10kHz und 20kHz, 47W im Bereich zwischen 500Hz und 10kHz und lediglich 3W im Tiefton Bereich zwischen 20Hz und 500Hz. Diese Aufteilung ist daher für typische Lautsprecher ungeeignet, da die höchste Belastbarkeit eher im Tiefton-Bereich liegt. Diese konstante Verteilung führt auch schnell zu Überlastungen der Hochtöner. Man kann zwar durch Filter das spektrale Verhalten bei MLS anpassen, allerdings ist diese Technik recht aufwendig. 

Chirp Signal fallen mit 3dB pro Oktave im Spektralbereich ab. Diese Leistungsverteilung entspricht eher Rosa-Rauschen, obwohl beide Signale völlig unterschiedlich klingen. Der Großteil der Signalenergie liegt daher im tieffrequenten Bereich und passt daher ideal zu der typischen Belastbarkeit der Lautsprecher. 

Weiterhin kann bei Chirp-Messungen eine obere und unter Grenzfrequenz definiert werden, die gesamte Signalenergie wird daher in diesem Frequenzbereich gebündelt. Daher wird ein Anregungssignal von vorn herein nur in dem Frequenzbereich erzeugt, wo es auch benötigt wird und muß nicht erst aufwendig gefiltert werden. 


Aufgrund des rauschartigen Charakters werden bei MLS, Verzerrungen nur schwer gehört. Dieses Warnsignal, dass ein Lautsprecher an seiner Leistungsgrenze betrieben wird, fällt daher unter Umständen zu spät auf. Solche Verzerrungen fallen bei Chirp Signalen wesentlich stärker auf. Es ist allerdings auch mit Chirp Signalen problemlos möglich die Lautsprecher zu überlasten. Bei MLS tritt dies eher durch thermische Überbelastung im Hochtonbereich auf. Bei Chirp-Messungen durch mechanische Überbelastung bei tiefen Frequenzen. Daher ist grundsätzlich der Pegel vorsichtig anzupassen. 

Chirp Sequenzen „klingen“ leider bei hohen Pegeln recht unangenehm und fallen deutlich stärker auf als das monotone Rauschen bei MLS. 

Das grundsätzliche Meßverfahren ist identisch mit der MLS-Messung. Durch Korrelation wird zunächst die Raumimpulsantwort bestimmt. 

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Last modified: Oktober 02, 2012