In Massachusetts schreibt das Gesetz vor, dass bestimmte Schallquellen keinen Lärm verursachen dürfen. Was wird als Lärm definiert, fragen Sie sich vielleicht? Nun, Lärm liegt im Commonwealth unter zwei Bedingungen vor: wenn der Schall von einer Quelle ausgeht, die einen Anstieg von 10 dB über dem Umgebungs-/Hintergrundgeräusch verursacht, oder wenn der Schall einen so genannten „Reinton“ erzeugt. In diesem Blog werden wir uns mit der zweiten Bedingung befassen.
Was ist ein reiner Ton? Der Gründer von BBN, Leo Beranek, bezeichnet reine Töne als „den einfachsten periodischen Klang“. Seine Definition lautet: „Ein Reinton ist eine Druckstörung, die sinusförmig mit einer festen Frequenz schwankt“. Ein anderer renommierter Akustikprofessor, Cyrill Harris, bringt es auf den Punkt und definiert den reinen Ton als „einen Ton, der aus einer einzigen Frequenz besteht“.
Lassen Sie uns ein paar Beispiele von Tönen ausprobieren, die einen reinen Ton enthalten. Das Beispiel, das ich bei Gesprächen mit Kunden verwende, ist das Quietschen von Bremsen oder das Geräusch von Fingernägeln auf einer Kreidetafel. Meine Kollegen von der Noise & Vibration Group haben noch einige andere Beispiele aus der Praxis genannt, z. B. das Geräusch einer Stimmgabel, einer Kirchenglocke, einer Schiffs- oder Zugpfeife und das Geräusch von Hydrauliksystemen. Wenn Sie schon einmal einen Hörtest gemacht haben, müssen Sie Töne mit einer bestimmten Frequenz hören und dann die Amplitude und Frequenz ändern. Diese Töne sind reine Töne und liegen in der Regel auf bestimmten Frequenzen, den so genannten Oktavbändern.
Wenn eine Person durch Geräusche belästigt wird, ist es meiner Meinung nach eher das Vorhandensein eines reinen Tons, der sie stört, als nur der Schallpegel. Bei den falschen Frequenzen kann ein reiner Ton ein sehr störendes Geräusch sein. Die Sirenen von Rettungsfahrzeugen verwenden einen modulierten Reinton, weil sie leicht über den Hintergrundgeräuschen zu hören sind. Sie fragen sich vielleicht: Wie kann ich wissen, ob ich einen Reinton habe? Wenn das Geräusch, das Sie stört, brummt, schrill ist oder wimmert, handelt es sich wahrscheinlich um einen Reinton.
Der akustische Charakter kann leicht gemessen werden, aber Sie benötigen ein Schallpegelmessgerät, das frequenzabhängige Messungen durchführen kann. Dazu gehören Oktavband, Terzband, FFT (Fast Fourier Transform) oder die Möglichkeit der Spektralanalyse. Da die Messung eines reinen Tons unabhängig von seiner Amplitudengenauigkeit ist, kann eine Smartphone-Anwendung wie Analyzer verwendet werden, um eine genaue Analyse des reinen Tons zu ermöglichen.
Ich war an vielen Lärmuntersuchungen in Gemeinden beteiligt, sowohl von Seiten der Gemeinde als auch von Seiten der Industrie. Im Jahr 2009 beschwerte sich eine Vorstadtgemeinde über störenden Lärm, der von einem industriellen Anlieger über einen Zeitraum von einigen Jahren verursacht wurde. Ein Berater des Unternehmens führte Lärmmessungen durch, die jedoch nicht als reiner Ton gemäß den MassDEP-Standards registriert wurden. Daraufhin beauftragte mich die Gemeindegruppe, in ihrem Namen Messungen durchzuführen. Was ich dabei herausfand, war sehr interessant. Meine Messungen zeigten, dass es nach der Commonwealth-Methode tatsächlich keinen reinen Ton gab. Dabei wird der Schall in Oktavbändern gemessen, was eine grobe Schallmessung ist. Ein reiner Ton wird erkannt, wenn der Schalldruckpegel in einem Oktavband mehr als 3 Dezibel über den beiden benachbarten Bändern liegt.
Im Jahr 2009 war es für meine Ohren offensichtlich, dass die fragliche Anlage einen reinen Ton erzeugt. Als ich beim Kunden ankam und aus meinem Auto stieg, hörte ich das Problem sofort. Wie bei einer Sirene für Rettungsfahrzeuge ist ein reiner Ton im mittleren Frequenzbereich, etwa über 250 Hertz, offensichtlich. Aufgrund der Informationen, die mir meine Ohren lieferten, erfasste ich Daten mit einer feineren Auflösung, die sowohl Messungen im Terzband als auch FFT-Messungen (Schmalband) umfassten. Die mit feineren 1/3-Oktav-Bändern gemessenen Daten zeigten wahrscheinliche Töne in zwei Bändern: 400 und 800 Hertz. Messungen mit einer noch feineren FFT/Spektrum-Analyse ergeben die genauen Frequenzen, und in diesem Fall hatten wir Töne bei 363 und 726 Hertz. In diesem Fall ist der reine 726-Hertz-Ton genau das Zweifache des reinen 363-Hertz-Tons. Der Ton mit der höheren Frequenz wird als Oberton des Tons mit der niedrigeren Frequenz bezeichnet.
Warum wurde bei den Messungen des Oktavbandrauschens kein Reinton registriert, obwohl feinere Messungen eindeutig das Gegenteil ergaben? Dies war die offensichtliche Frage der an dem Fall beteiligten Personen. Bestimmte Geräusche, die Obertöne enthalten, d. h. Geräusche, die ein ganzzahliges Vielfaches des Hauptgeräusches sind, können die vom Staat verwendete Oktavbandmethode für reine Töne überdecken. In der Medizin ist das so, als würde man ein Röntgenbild verwenden, um einen Bänderriss zu erkennen, den man nur mit einem MRT sehen kann.
Zum Beispiel würde ein Reinton im 250-Hertz-Band mit einer einzigen Oberwelle einen Reinton im 500-Hertz-Band erzeugen. Wenn einer der beiden Töne allein vorhanden wäre, würde er von der MassDEP-Methode als Reinton definiert werden, aber zusammengenommen ergibt sich eine Situation, in der kein Reinton mit der MassDEP-Methode klassifiziert werden kann. Solange mehr als ein Ton in einem beliebigen Zwei-Oktaven-Band vorhanden ist, kann die MassDEP-Methode keinen reinen Ton erkennen.
Was ist zu tun? Es gibt andere Methoden, um festzustellen, ob ein reiner Ton vorhanden ist, indem feinere Messmethoden verwendet werden: Terzbänder und Schmalband. Meine Empfehlung aus dem Jahr 2009 gilt auch heute noch: Das MassDEP muss eine bessere Methode anwenden. Um es noch einmal mit einem medizinischen Vergleich zu sagen: Der Arzt wird Sie vielleicht zuerst röntgen lassen, aber wenn dabei nichts gefunden wird, wird er Ihnen ein MRT verschreiben.
