Grebel, Antje (2020)
Unsicherheit bei der Bestimmung der Schallabsorption mithilfe des Kundt’schen Rohres.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.25534/tuprints-00011455
Dissertation, Erstveröffentlichung

Kurzbeschreibung (Abstract)

Das Kundt’sche Rohr mit zwei Mikrofonen bietet die Möglichkeit, das Spektrum des Schallabsorptionsgrades von Schaumstoffen schnell und kostengünstig zu bestimmen. Die Berechnungsmethode sowie das Vorgehen beim Messen selbst sind in der Norm DIN EN ISO 10534-2 beschrieben. Trotz Normung treten – in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern – starke Abweichungen zwischen den Messungen in berechneten Schallabsorptionsgradspektren auf. Aus der Literatur ist der Einfluss des Durchmessers auf das ermittelte Schallabsorptionsgradspektrum bekannt, wird aber kontrovers diskutiert. In Ringversuchen, d. h. Versuchen zur Bestimmung der Schallabsorption an identischen Materialien in verschiedenen Laboratorien, werden viele Effekte vermischt, weshalb sich aus diesen Untersuchungen keine eindeutigen Parameter mit Einfluss auf das Schallabsorptionsgradspektrum ableiten lassen. Daher wird an einem Polyurethanschaum der experimentelle Messprozess zur Bestimmung des Schallabsorptionsgradspektrums im Kundt’schen Rohr systematisch untersucht. Dabei werden Faktoren identifiziert, die das Ergebnis des Schallabsorptionsgradspektrums beeinflussen: der Durchmesser der Probe, die Probendicke, die Art des Einbaus und des Zuschnitts der Probe und auch die Erfahrung der Person, die die Probe zuschneidet. Zum Überprüfen aller Faktoren wurden verschiedene vollfaktorielle Versuchspläne aufgestellt. Außer der grafischen Auswertung und dem visuellen Vergleich verschiedener gemittelter Schallabsorptionsgradspektren zur Einschätzung eines Einflusses auf das Schallabsorptionsgradspektrum werden Einzahlwerte berechnet, die als Zielgrößen bei der Berechnung von Varianzanalysen verwendet werden. Aus der Bauakustik ist der α_w-Wert als Einzahlwert zur Angabe der Schallabsorption von Dämpfungselementen bekannt. Weiterhin werden außer dem arithmetischen Mittelwert der berechneten Absorptionsgrade, die klassischen Kennzahlen einer Kurvenanalyse genutzt: mittlere absolute Abweichung, Varianz, Schiefe und Wölbung. Die Varianzanalyse zeigt, ob Parameter einen Einfluss haben oder nicht. Eine anschließende Effektberechnung zeigt, wie groß der Einfluss der getesteten Parameter tatsächlich ist. Der visuelle Vergleich von Absorptionsgradspektren ermöglicht detaillierte Aussagen zu Einflüssen der Faktoren auf das Spektrum in bestimmten Frequenzbereichen. Durch die Berechnung von Einzahlwerten aus dem Spektrum des Absorptionsgrades kann mithilfe der Effektberechnung der Einfluss quantifiziert werden. Die Berechnung der Varianzanalyse zeigt, dass alle Faktoren einen signifikanten Einfluss auf den Absorptionsgrad haben – unabhängig von der gewählten Zielgröße. Die Effektberechnung hingegen zeigt, dass beispielsweise der Durchmesser und auch die Einbaurichtung keinen für die Praxis relevanten Einfluss auf den Einzahlwert des berechneten Absorptionsgrades haben, der Effekt durch den Faktor Mensch aber nicht vernachlässigbar ist. Die Ergebnisse der berechneten Absorptionsgradspektren werden mit den Berechnungen der Absorptionsgradspektren aus den Materialmodellen verglichen. Die systematische Auseinandersetzung mit den Faktoren, die den Absorptionsgrad beeinflussen, erlaubt die Beurteilung von Ergebnissen unter der gegebenen Unsicherheit.

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