DIN SPEC 45660-1-2014 Guide for handling uncertainty in acoustics and vibration - Part 1 Uncertainty of acoustical quantities《处理声学和振动不确定性指南 第1部分 声量的不确定度》.pdf

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1、Mai 2014 Normenausschuss Akustik, Lrmminderung und Schwingungstechnik (NALS) im DIN und VDIPreisgruppe 22DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 17.140.01Zur Erstel

2、lung einer DIN SPEC knnen verschiedene Verfahrensweisen herangezogen werden: Das vorliegende Dokument wurde nach den Verfahrensregeln eines Fachberichts erstellt.!%,QT“2094649www.din.deDDIN SPEC 45660-1Leitfaden zum Umgang mit der Unsicherheit in der Akustik undSchwingungstechnik Teil 1: Unsicherhei

3、t akustischer KenngrenGuide for handling uncertainty in acoustics and vibration Part 1: Uncertainty of acoustical quantitiesGuide pour traiter lincertitude en acoustique et vibrations Partie 1: Lincertitude des quantits acoustiquesAlleinverkauf der Spezifikationen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berl

4、in www.beuth.deGesamtumfang 62 SeitenDIN SPEC 45660-1:2014-05 2 Inhalt Seite Vorwort 4 Einleitung .5 1 Anwendungsbereich .6 2 Begriffe .6 3 Akustische Kenngren .8 4 Ermittlung der Unsicherheit .9 4.1 Unsicherheitsermittlung durch Modellbildung .9 4.2 Ermittlung der Unsicherheit aus Ringversuchen .9

5、4.3 Ermittlung von Unsicherheiten aus Erfahrungswerten 10 4.3.1 Allgemeines . 10 4.3.2 Eingangsdaten fr Prognosen 10 5 Ergebnisdarstellung . 11 6 Verwendung von Unsicherheiten 12 6.1 Allgemeines . 12 6.2 Behandlung der Unsicherheit als Zu- bzw. Abschlag . 12 6.3 Verwendung von Unsicherheitsklassen .

6、 12 Anhang A Messunsicherheit eines Terz-Schalldruckpegels in reflexionsarmer Umgebung 14 A.1 Messaufgabe . 14 A.2 Modell . 14 A.3 Unsicherheitsbeitrge und kombinierte Unsicherheit 14 A.4 Kombinierte Unsicherheit 15 A.5 Angabe der Messergebnisse . 15 Anhang B Unsicherheiten bei der Fremdgeruschkorre

7、ktur 16 B.1 Allgemeines zur Bercksichtigung des Fremdgeruscheinflusses bei der Bestimmung von quellenbezogenen akustischen Kenngren bzw. Kennwerten und deren Unsicherheit 16 B.2 Bestimmung des fremdgeruschkorrigierten Mittelungspegels aus der Messung des Gesamt- und Fremdgeruschs 16 B.2.1 Voraussetz

8、ung 16 B.2.2 Modellfunktion 16 B.2.3 Gesamt- und fremdgeruschbezogene Sensitivittskoeffizienten 17 B.2.4 Kombinierte Standardunsicherheit . 17 B.3 Zur Bestimmung von Unsicherheiten des Messergebnisses diskontinuierlich emittierender Schallquellen im Freien, verursacht durch Fremdgerusche 18 B.4 Zu d

9、en Randbedingungen . 19 B.5 Zur Dokumentation der Unsicherheiten . 20 Anhang C Unsicherheiten bei der Bestimmung der Schallemissionskenngre Schallleistungspegel 21 C.1 Allgemeines . 21 C.2 Unsicherheitsermittlung durch Modellbildung 22 C.3 Ermittlung der Unsicherheit aus Ringversuchen 23 C.4 Beispie

10、l 23 Anhang D Unsicherheiten bei der Messung des Lrms am Arbeitsplatz Beispiel zur Ermittlung der Messunsicherheit des Lrmexpositionspegels bei ttigkeitsbezogenen Messungen nach DIN EN ISO 9612 24 D.1 Einleitung . 24 D.2 Grundlagen der Berechnung . 24 DIN SPEC 45660-1:2014-05 3 D.2.1 Einflussfaktore

11、n 24 D.2.2 Unsicherheit bei der Erfassung der lngerfristig typischen Lrmexposition . 25 D.2.3 Unsicherheit der Messgerte . 25 D.2.4 Unsicherheit aufgrund der Mikrofonposition . 26 D.2.5 Ermittlung der erweiterten kombinierten Unsicherheit fr die ttigkeitsbezogene Messung . 26 D.3 Beispiel zur Berech

12、nung des Tages-Lrmexpositionspegels und der Messunsicherheit fr ttigkeitsbezogene Messungen . 29 D.3.1 Schritt 1: Arbeitsanalyse 29 D.3.2 Schritt 2: Auswahl der Strategie 29 D.3.3 Schritt 3: Messungen 29 D.3.4 Schritt 4: Fehlerbetrachtung 30 D.3.5 Schritt 5: Berechnung und Darstellung der Ergebnisse

13、 und der Unsicherheit 30 D.3.6 Ergebnisse . 32 Anhang E Unsicherheiten bei der Ermittlung des Schalldmm-Maes von Bauteilen im Prfstand 33 E.1 Messprinzip 33 E.2 Unsicherheitsermittlung durch Modellbildung. 33 E.3 Ermittlung der Unsicherheit aus Ringversuchen . 33 E.4 Beispiel . 34 Anhang F Unsicherh

14、eiten bei Immissionsmessungen Beispiele . 35 F.1 Unsicherheit messtechnisch erhobener akustischer Gren zur Kennzeichnung von Geruschimmissionen 35 F.1.1 Unsicherheitsrelevante Randbedingungen 35 F.1.2 Beispiel Immission 36 Anhang G Verwendung von Vorwissen zur Bestimmung von Unsicherheiten . 42 G.1

15、Ermittlung der Unsicherheiten aus Erfahrungswerten 42 G.2 Anwendung von Vorwissen bei Immissionsmessungen bei greren Stichprobenumfngen 43 G.2.1 Vorbemerkung . 43 G.2.2 Invariante Systemgre zu Bestimmung der Unsicherheit 43 Anhang H Unsicherheiten bei Immissionsprognosen Rechenbeispiel zur Ermittlun

16、g der Unsicherheit . 46 H.1 Gesamtpegelberechnung: Punkt-zu-Punkt-Immissionsprognose . 46 H.2 Beispiel zur Bestimmung der Ergebnisunsicherheit des Beurteilungspegels einer Immissionsprognose 49 H.2.1 Aufgabe 49 H.2.2 Modell . 56 H.2.3 Unsicherheitsbeitrge . 56 H.2.4 Kombinierte Unsicherheit . 58 H.2

17、.5 Angabe des Messergebnisses . 58 Literaturhinweise 59 DIN SPEC 45660-1:2014-05 4 Vorwort Eine DIN SPEC nach dem Verfahren eines Fachberichtes ist ein Sachstandsbericht, der Erkenntnisse, Daten usw. aus Normungsvorhaben enthlt, die der Information ber den Stand der Normung auch anderer internationa

18、ler und regionaler Normungsorganisationen dient und der bei spteren Normungsarbeiten als Grundlage herangezogen werden kann. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. DIN und DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezg

19、lichen Patentrechte zu identifizieren. Eine DIN SPEC (Fachbericht) ist das Ergebnis eines DIN-Arbeitsgremiums oder die bernahme eines europischen oder internationalen Arbeitsergebnisses. DIN SPEC (Fachbericht) dienen der Sicherung einmal gewonnener Daten und Erkenntnisse, indem sie die Arbeitsergebn

20、isse der Normungsarbeit dokumentieren, die nicht als Norm oder DIN SPEC (Vornorm) herausgegeben werden sollen. Eine DIN SPEC (Fachbericht) wird nach den Regeln der DIN 820 erarbeitet. ber die Herausgabe einer DIN SPEC (Fachbericht) entscheidet der zustndige Arbeitsausschuss des DIN. Dieses Dokument

21、wurde vom Ausschuss NA 001 BR-03 SO Unsicherheit akustischer Gren“ im Normen-ausschuss Akustik, Lrmminderung und Schwingungstechnik (NALS) im DIN und VDI erarbeitet. DIN SPEC 45660-1:2014-05 5 Einleitung Dieses Dokument entstand auf Anregung des Beirats des Normenausschusses Akustik, Lrmminderung un

22、d Schwingungstechnik“ (NALS) im DIN und VDI. Es beinhaltet eine Anleitung zur Ermittlung der Unsicherheiten von gemessenen oder prognostizierten akustischen Kenngren sowie zur Verwendung der Unsicherheiten beim Vergleich mit Anforderungswerten. DIN SPEC 45660-1:2014-05 6 1 Anwendungsbereich Die in d

23、iesem Dokument bereitgestellten Informationen und Verfahrenshinweise finden bei der Erarbeitung von Normen auf akustischem Gebiet, wie Normen zur Schallemission, Schallimmission, Bauakustik, akustischen Produktmerkmalen, akustischen Messgerten, Bercksichtigung. 2 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dok

24、uments gelten die folgenden Begriffe. 2.1 Unsicherheit (en: uncertainty) dem Ergebnis einer Messung oder Berechnung zugeordneter Parameter, der die Streuung der Werte kennzeichnet, die vernnftigerweise der gemessenen oder berechneten Gre zugeordnet werden knnen 2.2 Standardunsicherheit (en: standard

25、 uncertainty) u als Standardabweichung ausgedrckte Unsicherheit des Ergebnisses einer Messung oder Berechnung 2.3 kombinierte Standardunsicherheit (en: combined standard uncertainty) ucStandardunsicherheit eines Messergebnisses oder Prognoseergebnisses, wenn dieses Ergebnis aus den Werten einer Anza

26、hl anderer Gren gewonnen wird. Anmerkung 1 zum Begriff: Sie ist gleich der positiven Quadratwurzel einer Summe von Gliedern, wobei die Glieder Varianzen oder Kovarianzen dieser anderen Gren sind, gewichtet danach, wie das Messergebnis oder Prognoseergebnis mit nderungen dieser Gren variiert. QUELLE:

27、 DIN V ENV 13005:1996-06, 2.3.4, modifiziert oder Prognoseergebnisses“ wurde hinzugefgt, zustzliche Informationen wurden in Anmerkung 1 zum Begriff aufgenommen. 2.4 Erweiterungsfaktor (en: coverage factor) k Zahlenfaktor, mit dem die kombinierte Standardunsicherheit multipliziert wird, um eine erwei

28、terte Ergebnis-unsicherheit zu erhalten Anmerkung 1 zum Begriff: Zum Erweiterungsfaktor k siehe Abschnitt 5, Tabelle 1. QUELLE: DIN V ENV 13005:1996-06, 2.3.6, modifiziert Messunsicherheit“ wurde durch Ergebnisunsicherheit“ ersetzt. 2.5 erweiterte Ergebnisunsicherheit (en: expanded result uncertaint

29、y) U Kennwert, der einen Bereich um das Ergebnis kennzeichnet, von dem erwartet werden kann, dass er einen groen Teil der Werte umfasst, die der gemessenen oder berechneten Gre vernnftigerweise zugeordnet werden knnen QUELLE: DIN V ENV 13005:1996-06, 2.3.5, modifiziert Anteil der Verteilung der Wert

30、e umfasst, die der Messgre“ wurde durch Teil der Werte umfasst, die der gemessenen oder berechneten Gre“ ersetzt. DIN SPEC 45660-1:2014-05 7 2.6 Vergleichbedingungen (en: reproducibility conditions) Bedingungen bei der Gewinnung von voneinander unabhngigen Ermittlungsergebnissen, bestehend in der An

31、wendung desselben Verfahrens an identischen Untersuchungsobjekten an verschiedenen Orten durch verschiedene Personen mit verschiedenen Gerteausrstungen QUELLE: DIN ISO 5725-1:1997-11, 3.18, modifiziert Labore“ erweitert auf Orte“ 2.7 Vor-Ort-Bedingungen (en: in-situ conditions) Bedingungen bei der G

32、ewinnung von voneinander unabhngigen Ermittlungsergebnissen, bestehend in der Anwendung desselben Verfahrens an identischen Untersuchungsobjekten am selben Ort durch verschiedene Personen mit verschiedenen Gerteausrstungen 2.8 Wiederholbedingungen (en: repeatability conditions) Bedingungen bei der G

33、ewinnung von voneinander unabhngigen Ermittlungsergebnissen, bestehend in der Anwendung desselben Verfahrens am identischen Untersuchungsobjekt am selben Ort durch dieselben Personen mit derselben Gerteausrstung in kurzen Zeitabstnden QUELLE: DIN ISO 5725-1:1997-11, 3.14, modifiziert Labore“ erweite

34、rt auf Orte“ 2.9 Vergleichstandardabweichung (en: reproducibility standard deviation) RStandardabweichung von Ermittlungsergebnissen, gewonnen unter Vergleichbedingungen Anmerkung 1 zum Begriff: Das Formelzeichen bezeichnet in diesem Dokument sowohl die Standardabweichung einer Grundgesamtheit als a

35、uch die Standardabweichung einer Stichprobe. Die Zuordnung ergibt sich aus dem Zusammenhang. QUELLE: DIN ISO 5725-1:1997-11, 3.19 2.10 Vor-Ort-Standardabweichung (en: in-situ standard deviation) situStandardabweichung von Ermittlungsergebnissen, gewonnen unter Vor-Ort-Bedingungen 2.11 Wiederholstand

36、ardabweichung (en: repeatability standard deviation) rStandardabweichung von Ermittlungsergebnissen, gewonnen unter Wiederholbedingungen QUELLE: DIN ISO 5725-1:1997-11, 3.15 2.12 Standardabweichung fr die Instabilitt der Betriebs- und Aufstellungsbedingungen OMCStandardabweichung von Messergebnissen

37、, die bei Variation nur der Betriebs- und Aufstellungsbedingungen oder bei Variation nur der Einbaubedingungen ermittelt wurden BEISPIEL Die Variation nur der Betriebs- und Aufstellungsbedingungen kann bei Schallleistungspegeln von Maschinen oder die Variation nur der Einbaubedingungen bei bauakusti

38、schen Kenngren von Relevanz sein. DIN SPEC 45660-1:2014-05 8 2.13 Produkt-Standardabweichung PStandardabweichung von Messergebnissen, die an verschiedenen Exemplaren des nominell identischen Produkts ermittelt wurden BEISPIEL Verschiedene Exemplare eines nominell identischen Produkts knnen Maschinen

39、 aus einem Los sein. 2.14 Anforderungswert (en: specified/requirement value) Yanfein gesetzlich oder anderweitig geforderter Wert fr eine akustische Kenngre Anmerkung 1 zum Begriff: Statt Anforderungswert wird hufig auch Grenzwert, Auslsewert, Richtwert oder Garantiewert verwendet. 2.15 Variationsko

40、effizient (en: coefficient of variation) Quotient aus Standardabweichung und dem Mittelwert x Anmerkung 1 zum Begriff: Gilt unter der der Voraussetzung, dass alle Einzelelemente der Stichprobe positiv sind. Anmerkung 2 zum Begriff: Hufig wird der Variationskoeffizient in % angegeben. 3 Akustische Ke

41、nngren Akustische Kenngren dienen allgemein zur Beschreibung der Entstehung, bertragung und Einwirkung von Schall. Zu unterscheiden sind direkt messbare Feldgren wie der Schalldruckpegel und aus Feldgren und evtl. weiteren Gren errechnete Gren wie der Mittelungspegel, die Schalldmmung, der Schalllei

42、stungs-pegel, der Immissionspegel oder der Absorptionsgrad. Mit akustischen Kenngren knnen einzelne Produkte aber auch komplexe akustische Situationen charakterisiert werden. Die meisten akustischen Kenngren sind Pegelgren in dB. Fr das Schalldmm-Ma 1 und den Schall-Leistungspegel 2 konnte durch Aus

43、wertung von Ringversuchen gezeigt werden, dass sie einer Normal-verteilung gehorchen. Fr Pegelgren wird daher eine Berechnung von Mittelwerten und Standard-abweichungen im dB-Mastab im Allgemeinen empfohlen. Bei linearen Gren wie Nachhallzeiten oder Absorptionsgraden sollten die Berechnungen dagegen

44、 in physikalischen Einheiten durchgefhrt werden. ANMERKUNG Bei der simultanen berlagerung von Schalleinwirkungen aus verschiedenen Quellen werden die Schalldruckquadrate und nicht die Schalldruckpegel addiert. Hierbei knnen sich Verteilungen einstellen, die deutlich von der Normalverteilung abweiche

45、n. Akustische Kenngren werden in den zugehrigen Normen und anderweitigen Vorschriften meist exakt definiert. So ist z. B. das Schalldmm-Ma der zehnfache dekadische Logarithmus des Verhltnisses von auftreffender zu durchgelassener Schallleistung. Neben dieser theoretischen Definition existiert auch e

46、ine implizite Definition durch die konkrete Handlungsanweisung zur Ermittlung der Kenngre. Eine Befolgung der Norm bzw. anderweitigen Vorschrift fhrt zu einem Zahlenwert, der der Kenngre beigemessen wird. DIN SPEC 45660-1:2014-05 9 4 Ermittlung der Unsicherheit 4.1 Unsicherheitsermittlung durch Mode

47、llbildung Ein detailliertes Unsicherheitsbudget auf der Grundlage eines vollstndigen Modells des Mess- und Prognoseverfahrens ist aus verschiedenen Grnden anzustreben. Ein Grund ist, dass ein solches Budget verwendet werden kann, um die wichtigsten Unsicherheitsbeitrge zu ermitteln und ggf. zu reduz

48、ieren. Weiterhin spiegelt die durch ein solches Modell ermittelte Unsicherheit die konkreten Bedingungen wider, die bei der Bestimmung der Kenngre tatschlich vorlagen. Damit ist sie individuell an die Kenngre angepasst. Dieser Abschnitt gibt eine Anleitung, wie solche Unsicherheitsbudgets ermittelt

49、werden knnen. Werte von akustischen Kenngren werden durch eine Vielzahl von Parametern beeinflusst. Dies knnen sein: Prfmittel; zeitliche und spektrale Struktur des Schallereignisses; unvollkommene rumliche oder zeitliche Mittelung; Fremdgerusch; meteorologische Bedingungen wie Luftdruck-, -temperatur, -feuchte, Wind; Charakter der Schallfelder,