EUHA Foerderpreis 2012 Merz
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Förderpreis 2012 Studie der akustischen Eigenschaften von MusikerInnen-Gehörschutz Diplomarbeit zur Erlangung des akademischen Grades Magistra artium (Mag. Art.) Verfasser: Esther Merz Betreuer: Ao. Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Wilfried Kausel Datum der Abgabe: 19. März 2012
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Förderpreis <strong>2012</strong><br />
Studie der akustischen Eigenschaften<br />
von MusikerInnen-Gehörschutz<br />
Diplomarbeit<br />
zur Erlangung des akademischen Grades<br />
Magistra artium (Mag. Art.)<br />
Verfasser:<br />
Esther <strong>Merz</strong><br />
Betreuer:<br />
Ao. Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn.<br />
Wilfried Kausel<br />
Datum der Abgabe: 19. März <strong>2012</strong>
E UHA<br />
Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
Herausgeber: Europäische Union der Hörgeräteakustiker e.V.<br />
Neubrunnenstraße 3, 55116 Mainz, Deutschland<br />
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© <strong>EUHA</strong> <strong>2012</strong><br />
Impressum<br />
i
E UHA<br />
Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
Kurzfassung<br />
Studie der akustischen Eigenschaften von MusikerInnen-Gehörschutz<br />
Für eine MusikerInnen-Karriere ist es relevant, das eigene Gehör zu schützen. Ein dazu verwendbares<br />
Produkt ist der maßgefertigte Gehörschutz ER-15 TM der amerikanischen Firma<br />
Etymotic. Er soll über den gesamten Hörbereich die Musik gleichmäßig leiser machen und<br />
auf diese Weise die Klangqualität während der Schutzwirkung erhalten.<br />
Im ersten Teil der Arbeit werden verschiedene Prüfverfahren von Gehörschutz vorgestellt<br />
und auf die beschreibenden Normen verwiesen. Jedes Verfahren hat seine Vor- und Nachteile.<br />
Für den zweiten, praktischen Teil der Arbeit wird ein Verfahren gewählt, das einige<br />
dieser Nachteile ausmerzen soll. Mittels eines Miniaturmikrofons im Gehörgang der ProbandInnen<br />
wird an acht Ohren die Dämmung des Gehörschutzes gemessen.<br />
Das Ergebnis sind Aspekte in Bezug auf das Wirken des Gehörschutzes insbesondere auf<br />
Musik, welche durch die Aufnahme mit dem Mikrofon im Gehörgang hörbar gemacht<br />
wurden. Das letzte Kapitel weist auf Weiterentwicklungsmöglichkeiten in der Gehörprävention<br />
für Musizierende hin.<br />
Abstract<br />
Study of the acoustical properties of hearing protector devices for musicians<br />
For a musician’s career it is important to protect own hearing. A product therefore is the<br />
custom-made hearing protector device ER-15 TM of the company Etymotic, USA. It shall<br />
damp the whole frequency range in a regular way so that sound quality can be preserved<br />
while hearing is protected.<br />
In the first part of the thesis, several validating tests for hearing protector devices will<br />
be presented and referenced to the corresponding standards. Every validation test has<br />
its pros and cons. For the second part, a procedure will be chosen by which some of the<br />
disadvantages will be eliminated. For the validating test, which was built up for this thesis,<br />
the damping of so-called musician’s earplugs will be measured in the ear canal of eight<br />
individual ears by means of a miniature microphone.<br />
The results are some aspects of the impact of damping with regard to music which can be<br />
rendered audible by way of the microphone positioned in the ear canal. The final chapter<br />
is about further developments in the prevention of hearing loss for musicians.<br />
Kurzfassung/Abstract<br />
ii
E UHA<br />
Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
Inhaltsverzeichnis<br />
Impressum<br />
Kurzfassung/Abstract<br />
Inhaltsverzeichnis<br />
i<br />
ii<br />
iii<br />
1. Vorwort 1<br />
2. Einleitung 3<br />
3. Grundlagen 7<br />
3.1 Anatomie des äußeren Gehörganges 7<br />
3.1.1 Luftleitung 7<br />
3.1.2 Knochenleitung 8<br />
3.2 MusikerInnen-Gehörschutz „Musician’s Earplug“ ER-15 TM 9<br />
4. Messmöglichkeiten der Gehörschutzdämmung – Stand der Technik 12<br />
4.1 Subjektive Messmethode 12<br />
4.1.1 Oktavpegel-Verfahren 15<br />
4.2 Objektive Messmethoden 18<br />
4.2.1 Messung mit Sondenschlauch 18<br />
4.2.2 MIRE-Verfahren 20<br />
4.2.3 Field-MIRE-Verfahren 24<br />
4.3 Nicht-akustische Messung: Dichtigkeitsprüfung 25<br />
4.4 Weitere kritische Parameter 26<br />
4.4.1 Akustische Masse 26<br />
4.4.2 Okklusionseffekt 27<br />
4.4.3 Problematische Messwerte bei 4 und 8 Kilohertz 30<br />
4.4.4 Akustische Impedanz 30<br />
4.4.5 Anteil Knochenleitung 32<br />
5. Untersuchung 34<br />
5.1 Hypothese 34<br />
5.2 Versuchsaufbau 37<br />
5.3 Experimente 45<br />
5.3.1 Probandensuche 1 45<br />
5.3.2 Versuch 1: Probanden mit optisch unterschiedlichen Gehörgängen 46<br />
5.3.3 ProbandInnensuche 2 47<br />
5.3.4 Versuch 2: ProbandInnen mit Resonanzen von 2–3,5 kHz 48<br />
Inhaltsverzeichnis<br />
iii
E UHA<br />
Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
6. Ergebnisse und Diskussion 51<br />
6.1 Messungen mit Rauschen 51<br />
6.1.1 Auswertung Proband 2 51<br />
6.1.2 Auswertung Proband 3 52<br />
6.1.3 Auswertung Probandin 4 52<br />
6.1.4 Anmerkungen zu den Messungen mit Rauschen 53<br />
6.2 Messungen mit Musik 54<br />
6.2.1 Klangverhalten 54<br />
6.2.2 Impulstreue 59<br />
6.3 Produktionsfehler 61<br />
6.4 Fehler im Versuchsaufbau 62<br />
7. Erkenntnisse 63<br />
8. Ausblick 63<br />
9. Verzeichnisse 65<br />
9.1 Literaturverzeichnis 65<br />
9.2 Abbildungsverzeichnis 67<br />
9.3 Normenverzeichnis 69<br />
10. Anhang 70<br />
10.1 Impedanzsimulation mit VIAS 70<br />
10.2 Akustische Masse – Überprüfung 71<br />
10.3 Gehörgangsresonanzen Versuch 1 73<br />
10.4 Ergebnisse Versuch 2 74<br />
10.5 CD-Verzeichnis 88<br />
10.6 Datenblatt Mikrofon TO-30043-000 88<br />
10.7 E-Mail von Patty Niquette 90<br />
10.8 E-Mail von Marshall Chasin 91<br />
10.9 Danksagung 92<br />
Inhaltsverzeichnis<br />
iv
E UHA<br />
Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
1. Vorwort<br />
Durch meinen Beruf als Hörgeräteakustikmeisterin habe ich einen vermehrt medizinisch<br />
und akustisch orientierten Bezug zur Tonmeisterei gewonnen. Es ist mir ein persönliches<br />
Anliegen, die KollegInnen darauf aufmerksam zu machen, dass das Ohr ein sehr wertvolles<br />
Instrument in einem Musikberuf darstellt (vielleicht sogar das wertvollste?!). Man muss,<br />
wie ich finde, über seine Funktionsweise und (vor allem) über seinen Schutz informiert<br />
sein.<br />
TonmeisterInnen haben durch ihre Ausbildung ein extrem gut geschultes Gehör. MusikerInnen-Gehörschutz<br />
findet jedoch in dieser Berufsgruppe eher selten Verwendung. TonmeisterInnen<br />
haben wie MusikerInnen gelernt, mit ihrem ungeschützten Ohr zu arbeiten.<br />
Jeglicher Fremdkörper im Ohr zerstört das geschulte und daher intuitiv funktionierende<br />
Hörsystem. Es fällt schwer, diese neue Akustik zu akzeptieren und sich an die neue Situation<br />
mit Gehörschutz zu gewöhnen. Gleichzeitig sind viele TonmeisterInnen nicht wirklich<br />
sensibel dafür, dass sie die Finger am Lautstärkeregler haben und ihr Publikum dadurch<br />
einerseits durch zu hohe Lautstärken gefährden oder aber andererseits auch vor Lärm<br />
schützen können. Die Schalldruckpegel sind in den letzten Jahren immer höher geworden.<br />
Um dem Einwand zu gewähren, gab es in der Kulturhauptstadt Linz09 eine Initiative<br />
zum Thema „Beschallungsfrei“, die viel Zivilcourage erforderte: Es wurden öffentliche Plätze<br />
vor „Zwangsbeschallung“ bewahrt und jegliche „Musik-Berieselung“ dort abgedreht. 1<br />
Bei einer audiometrischen Untersuchung im Rahmen der AES 2 Student Section habe ich<br />
im Januar 2011 in unserem Institut für Komposition und Elektroakustik 15 StudentInnen<br />
getestet. Gemessen wurden (u. a.) die Luftleitungshörschwellen 3 der insgesamt 30 Ohren<br />
über 125-16’000 Hz: Den arithmetischen Mittelwert der Hörschwellen (siehe Abbildung 1)<br />
kann man durchaus als „Golden Ears“ bezeichnen (in Anlehnung an das technische<br />
125 250 500 1000 2000 4000 6000 8000 9000 10000 11200 12500 14000 16000<br />
-10<br />
0<br />
10<br />
20<br />
15.1.2011<br />
TonmeisterstudentInnen Wien<br />
Mittelwert<br />
Höchster Wert<br />
Tiefster Wert<br />
Abbildung 1: Gemittelte<br />
Audiogramme der Tonmeisterklasse<br />
Wien vom Januar 2011<br />
(x-Achse in Hertz, y-Achse in<br />
dB) – OpenOfficeCalc-Grafik<br />
30<br />
40<br />
50<br />
1<br />
www.hoerstadt.at/beschallungsfrei/gegen_zwangsbeschallung.html am 23.9.2011<br />
2<br />
AES = Audio Engineering Society www.aes.org<br />
3<br />
Messung über Kopfhörer, siehe 3.1.1<br />
Vorwort Seite 1
E UHA<br />
Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
Gehörbildungsprogramm von Dave Moulton 4 ), jedoch gab es bereits erhebliche Auswüchse<br />
von leichter bis hin zu bereits mittlerer [!] Innenohrschwerhörigkeit.<br />
Ich denke, dass es uns allen ein Anliegen sein sollte, die Entwicklung von Gehörschutz,<br />
explizit für Musizierende, voranzutreiben. Denn wir müssen unser Gehör schützen – wenn<br />
es nicht durch eine Begrenzung der Lärmemissionen 5 möglich ist, so müssen wir es eben<br />
selber in die Hand nehmen. Ich möchte mit dieser Arbeit einen Denkanstoß zur weiteren<br />
Entwicklung von spezifischem MusikerInnen-Gehörschutz liefern.<br />
4<br />
www.moultonlabs.com/full/product01/ am 23.9.2011<br />
5<br />
Emission = Schallabstrahlung einer Schallquelle an die Umwelt<br />
Vorwort Seite 2
E UHA<br />
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2. Einleitung<br />
Der beste zurzeit erhältliche MusikerInnen-Gehörschutz ER TM verspricht eine gleichmäßige<br />
Dämmung 6 über alle Frequenzen, sodass beim Tragen die Musik zwar leiser wahrgenommen,<br />
aber in ihrem Klangbild nicht verändert wird. Da jedes Ohr dank der natürlichen<br />
Formenvielfalt anatomisch eine leicht andere Geometrie aufweist, soll in dieser Arbeit untersucht<br />
werden, ob der MusikerInnen-Gehörschutz ER TM am Trommelfell des/der TrägerIn<br />
tatsächlich auch eine gleichmäßige Dämmung über alle Frequenzen aufweist.<br />
MusikerInnen befinden sich in einer Zwickmühle: Den Schall, den sie erzeugen und der für<br />
sie selbst schädlich sein kann, müssen sie hören können. Sie sind darauf angewiesen, feinste<br />
Nuancen über alle Frequenzen hin wahrzunehmen, um musikalisch kommunizieren zu<br />
können. Gleichzeitig müssen sie ihr Gehör schützen, da es ein Teil ihres Instrumentes ist:<br />
Ohne zu hören, kann man nur begrenzt (z. B. rhythmisch über Vibrationen) musizieren.<br />
Aus diesen Gründen sind die Anforderungen an MusikerInnen-Gehörschutz spezifischer<br />
als für Menschen in nicht-musikalischen Berufen, und die gleichmäßige Dämpfung über<br />
alle Frequenzen macht das Produkt für die Zielgruppe sehr attraktiv.<br />
Laut Untersuchungen an Mitgliedern des Chicago Symphony Orchestra 7 sind z. B. OrchestermusikerInnen<br />
Lärmspitzen von bis zu 116 dB SPL 8 ausgesetzt. Da diese oft nur am Ende<br />
eines fulminanten Stückes und nur für wenige Sekunden auftreten, sind sie nicht wirklich<br />
als gehörschädigend zu betrachten. Jedoch können einzelne Musizierende an ihrem Ohr<br />
durch ihr Instrument durchaus höhere Schalldruckpegel erleben. Außerdem erfährt der/<br />
die MusikerIn diese Lautstärken nicht nur im Konzert, sondern ebenso bei Proben wie<br />
auch beim individuellen Üben. Dieses findet zum Teil in sehr kleinen Räumen statt, was<br />
die Schallexposition 9 durch starke Reflexionen noch verstärkt.<br />
Konventionelle Schallschutzmaßnahmen, wie das Begrenzen der Emissionen, sind beim<br />
Musizieren oft nicht möglich, denn das würde heißen, dass man generell leiser spielen<br />
müsste. Das kann beim Üben zwischendurch durchaus eine sinnvolle Maßnahme sein,<br />
aber im Konzertfall ist es aus musikalischen Gründen nicht angebracht.<br />
Ein erfolgreicher Ansatz zur Begrenzung der Exposition für Musizierende findet sich in der<br />
Raumakustik, die bereits umsetzbare Konzepte entwickelt hat. 10 Allerdings ist es finanziell<br />
aufwändig, einen Raum akustisch zu modifizieren. Hinzu kommt, dass viele Konzertsäle<br />
denkmalgeschützt sind, was bauliche Maßnahmen erschwert.<br />
Das Tragen von Gehörschutz bei der Arbeit ist ab einem jeweils von den einzelnen Staaten<br />
definierten Maß an Lärmexposition obligatorisch. Die A-bewertete Lärmeinwirkung pro<br />
6<br />
Dämmung = durch den Gehörschutz verursachter Verlust an Lautstärke<br />
7<br />
Siehe KILLION, 2009, S. 22<br />
8<br />
Dezibel Sound Pressure Level: Schalldruckpegel bezogen auf die Hörschwelle bei 20 Mikropascal; Lautstärkenangabe:<br />
0 dB = Hörschwelle, 140 dB = Schmerzgrenze<br />
9<br />
Schallexposition = Verweildauer im Lärm<br />
10<br />
Siehe BOENNINGHAUS / LENARZ, 2005, S. 7<br />
Einleitung Seite 3
E UHA<br />
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Woche, 11 die gerade noch als unschädlich gilt, ist z. B. bei der Schweizerischen ArbeitnehmerInnenversicherung<br />
SUVA bei 85 dB(A) festgelegt, sofern eine normale 40-Stunden-<br />
Arbeitswoche vorliegt. 12<br />
Um ein Innenohr mittels Schalleinwirkung dauerhaft zu schädigen, sind die Lautstärke<br />
und deren Einwirkungszeit, der sogenannte Expositionspegel, relevant. 13 Dieser wird bei<br />
älteren Personen natürlicherweise höher, da man mit zunehmendem Alter länger dem<br />
Umgebungslärm ausgesetzt sein wird als in jungen Lebensjahren. Die Art des auf das<br />
Gehör einwirkenden Schalls oder eben auch der Musikstil spielen dabei keine Rolle.<br />
Um einem permanenten Gehörschaden vorzubeugen, ist es wichtig, dass dem Gehör<br />
nach einer Lärmexposition eine entsprechende Ruhezeit gewährt wird. So regeneriert<br />
sich die Cochlea 14 z. T. wieder von selbst. 15<br />
Es wird dabei von einer Erholungszeit von mindestens 10–16 Stunden nach einer hohen<br />
Schallbelastung ausgegangen. 16 Ansonsten kann eine sensorineurale 17 Hörschädigung,<br />
eine permanente Lärmschwerhörigkeit, entstehen.<br />
Die physiologischen Prozesse, die einer Lärmschwerhörigkeit zugrunde liegen, sind noch<br />
nicht eindeutig erforscht. Deshalb wird das oben beschriebene und vom Gesetzgeber<br />
etablierte Modell (Equal-Energy-Hypothese 18 ) angezweifelt, unter anderen von Gerald<br />
Fleischer 19 , der die schädliche Wirkung von Schallimpulsen (sehr kurze Schallereignisse<br />
über alle Frequenzen, z. B. Pistolenschuss) untersuchte und zum Schluss kam, dass nicht<br />
nur die Einwirkungsdauer, sondern auch Lautstärken und Tonhöhe eines Schallereignisses<br />
je ihren Teil zur Lärmschwerhörigkeit beitragen.<br />
Vielleicht noch bedeutender als die Schwerhörigkeit sind für ein MusikerInnenleben Folgekrankheiten<br />
wie Tinnitus (Geräusche wie Rauschen oder Pfeifen im Kopf), Diplakusis<br />
(das Wahrnehmen von unterschiedlichen Tonhöhen links und rechts) und Hyperakusis<br />
(Überempfindlichkeit gegenüber Schall). 20 Diese Krankheiten sind leider bis heute nicht<br />
heilbar, sondern nur therapierbar. Ab welchem Expositionspegel sie auftreten, ist ebenfalls<br />
bis heute unklar.<br />
11<br />
A-Bewertung = im Unterschied zu rein physikalischen Messwerten dem menschlichen Frequenzgang für leise<br />
Lautstärken angepasster Pegel<br />
12<br />
Siehe Musik und Hörschäden, 2008, S. 11<br />
13<br />
Siehe Safe und Sound, 2008, S. 18<br />
14<br />
Cochlea = lateinischer Begriff für Innenohr<br />
15<br />
Siehe FLEISCHER u. a., 2000, S. 78<br />
16<br />
Siehe Safe und Sound, 2008<br />
17<br />
Sensorineurale Schwerhörigkeit: Schwerhörigkeit, der als Ursache eine Schädigung der Haarsinneszellen im Innenohr<br />
zugrunde liegt (im Gegensatz zur Schallleitungsschwerhörigkeit, wo der Schaden im Mittelohr auftaucht, oder zu einer<br />
zentralen Störung, die im Hirn auftaucht)<br />
18<br />
Siehe HELLBRÜCK / ELLERMEIER, 2004, S. 190–191<br />
19<br />
Siehe FLEISCHER u. a., 2000, S. 47<br />
20<br />
Siehe NIQUETTE, 2006<br />
Einleitung Seite 4
E UHA<br />
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Obwohl MusikerInnen ihr Gehör also schützen sollten, um es möglichst lange im Optimalzustand<br />
zu erhalten, gibt es viele Gründe, wieso dies oft unterlassen wird: 21<br />
n Das Tragen von Gehörschutz behindert beim Spielen, weil die Klangqualität des<br />
eigenen Spiels verfärbt wird (die Frequenzen werden bei den gängigen Produkten<br />
nicht gleichmäßig gedämpft)<br />
n Es ist schwieriger, andere spielen zu hören (zu hohe Dämmung, d. h. zu starker Verlust<br />
an Lautstärke durch den Gehörschutz)<br />
n Das Tragen ist unbequem (Gefühl eines Fremdkörpers im Ohr)<br />
n Es ist mühsam, den Gehörschutz überhaupt ins Ohr einzuführen<br />
n Man kann während der Proben schlechter kommunizieren<br />
n Wenn bereits eine Schwerhörigkeit vorliegt, dämmt der Gehörschutz das restliche<br />
Hörvermögen zu stark<br />
n Man glaubt, dass es nicht notwendig sei, sein Gehör zu schützen<br />
n Die Kosten für einen maßgefertigten MusikerInnen-Gehörschutz sind hoch (derzeit<br />
ca. 200 €, muss bei Überschreiten der ungefährlichen Pegel aber von ArbeitgeberIn<br />
bezahlt werden)<br />
n Ästhetik (der Gehörschutz ist nur unter langem und offen getragenem Haar unsichtbar)<br />
n Schamgefühle (als MusikerIn hat man schließlich ein gutes Gehör zu haben …)<br />
Die Probleme sind vielfältig, und vielversprechende Produkte am Markt wie der ER TM -<br />
Gehörschutz sowie jahrzehntelange Forschung konnten diesen Anwendungsfall bisher<br />
nicht zufriedenstellend lösen. Der Aspekt der gleichmäßigen Dämmung über alle Frequenzen<br />
ist für MusikerInnen besonders wichtig, weil sie nicht nur Sprache verstehen<br />
(wie z. B. andere AnwenderInnen, die im Lärm arbeiten), sondern auch die Klangfarbe (das<br />
Frequenzspektrum) ihres eigenen Instrumentes mit all seinen Obertönen sowie dasjenige<br />
allfälliger Mitmusizierender genau wahrnehmen möchten.<br />
Konventionelle Ohrstöpsel erfüllen diese hohen Ansprüche von vornherein nicht, weil sie<br />
durch das Verschließen des Gehörganges die hohen Frequenzen übermäßig dämmen,<br />
sodass in jedem Fall auf teure Maßanfertigungen zurückgegriffen werden muss.<br />
Es wird in dieser Arbeit untersucht, ob der MusikerInnen-Gehörschutz sein Versprechen<br />
am individuellen Ohr halten kann. Dazu wird ein Mikrofon in verschiedenen Gehörgängen<br />
platziert und die Dämmung spektral, also pro Frequenz, gemessen.<br />
21<br />
Siehe Musicians’ Hearing Protection<br />
Einleitung Seite 5
E UHA<br />
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Vielleicht sind die geometrischen Bedingungen der individuellen Gehörgänge ein Grund,<br />
weshalb die Dämmung nicht so gleichmäßig ausfällt wie vom Hersteller geplant, und das<br />
wiederum könnte mit ein Grund sein für die seltene Verwendung von Gehörschutz bei<br />
MusikerInnen. 22<br />
22<br />
Siehe RICHTER / ZANDER / SPAHN, 2007, S. 53: Obwohl der MusikerInnen-Gehörschutz bei einem Vergleich mit<br />
industriellen Gehörschutzen am besten abgeschnitten hat, tragen ihn 76 % der OrchestermusikerInnen beim Üben<br />
nie, 53 % bei Orchesterproben nie und 58 % bei Aufführungen nie.<br />
Einleitung Seite 6
E UHA<br />
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3. Grundlagen<br />
3.1 Anatomie des äußeren Gehörganges<br />
Um die akustische Funktionsweise von MusikerInnen-Gehörschutz zu verstehen, muss<br />
man mindestens den Aufbau des Gehörganges bis zum Trommelfell kennen. Im Folgenden<br />
wird erklärt, auf welche zwei Arten der Schall aufgrund der anatomischen Gegebenheiten<br />
gehört und gemessen werden kann.<br />
3.1.1 Luftleitung<br />
Der vom Menschen gehörte Luftschall tritt durch die Concha 23 der Pinna 24 auf den Meatus<br />
25 und wird durch diesen zur Membrana tympani 26 weitergeleitet. Die Membran überträgt<br />
die Schallwellen mechanisch auf die Ossicula auditus 27 , welche ihrerseits durch die<br />
Basis stapedis 28 mit dem ovalen Fenster der Cochlea verbunden ist. Die verschiedenen<br />
Größen der zwei Membranen (Trommelfell ca. 60 mm 2 , ovales Fenster ca. 3 mm 2 29 ) verursachen<br />
durch ihre Kraft pro Fläche eine Verstärkung des Luftschalls, welche notwendig ist,<br />
um die lymphatische 30 Flüssigkeit im Innenohr zum Mitschwingen bewegen zu können.<br />
Der gesamte Vorgang wird Luftleitung genannt (im Gegensatz zur Knochenleitung, siehe<br />
unten).<br />
Das menschliche Außenohr besteht aus der Pinna und dem Meatus (das Trommelfell gehört<br />
anatomisch gesehen bereits zum Mittelohr). Der äußere Gehörgang ist oval. Er hat<br />
einen Durchmesser von durchschnittlich 8 Millimetern (kann aber auch deutlich größer<br />
sein) und eine Länge von 3–3,5 Zentimetern. 31 Er wird der Länge nach durch den Isthmus 32<br />
in zwei ungefähr gleich lange Teile geteilt: den äußeren, knorpeligen Teil, wo die Schmalzdrüsen<br />
angesiedelt sind, und den inneren, knöchernen Teil, wo eine dünne Hautschicht<br />
direkt auf dem Knochen des Mastoïden 33 zu liegen kommt. Der zweite Teil des Gehörganges<br />
ist mehr oder weniger stark nach hinten oben gebogen (siehe Abbildung 2).<br />
Concha<br />
Isthmus<br />
Abbildung 2: Querschnitt eines rechten, äußeren Gehörganges<br />
von vorne (Luftleitung = pink, knorpeliger Teil = hellbraun, knöcherner<br />
Teil = grün, Trommelfell = dunkelrot, Skizze)<br />
23<br />
Concha = lateinischer Begriff für die anatomische Senke, die zum Gehörgang führt<br />
24<br />
Pinna = lateinischer Begriff für Ohrmuschel<br />
25<br />
Meatus = lateinischer Begriff für äußeren Gehörgang<br />
26<br />
Membranae tympani = lateinischer Begriff für Trommelfell<br />
27<br />
Ossicula auditus = lateinischer Begriff für die Gehörknöchelchenkette (Hammer, Amboss, Steigbügel) im Mittelohr<br />
28<br />
Steigbügelplatte<br />
29<br />
Siehe PAWLATA, o. J., Kapitel 3, S. 5<br />
30<br />
Lymphe = gelbliche Körperflüssigkeit, bestehend aus Zellen und Lymphplasma<br />
31<br />
Siehe BOENNINGHAUS / LENARZ, 2005, S. 7<br />
32<br />
Isthmus = einmalige Verengung des Gehörgangsdurchmessers<br />
33<br />
Mastoïd: mit Hohlräumen durchsetzter Teil des Schläfenbeins (Schädelknochen), auch Warzenfortsatz genannt<br />
Grundlagen Seite 7
E UHA<br />
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3.1.2 Knochenleitung<br />
Obwohl die Anatomie des Gehörganges einfach zu beschreiben ist, kann sie doch von<br />
Mensch zu Mensch stark abweichen, ganz zu schweigen von bereits operierten Ohren, deren<br />
Geometrie durch den Eingriff verstärkt individuelle Züge aufweist. Für die akustische<br />
Beschallung hat das Auswirkungen, da die Raumgeometrie sehr klein ist und jede kleine<br />
Änderung in Durchmesser, Länge und Beschaffenheit die akustischen Eigenschaften wie<br />
Reflexionen 34 , stehende Wellen 35 und Absorption 36 beeinflusst.<br />
Der Mastoïdknochen des Schädels, in den der Gehörgang und auch das Innenohr, die<br />
Cochlea, eingebettet sind, kann durch Vibrationen zum Schwingen gebracht werden.<br />
Auf diese Weise wird der Schall auf zusätzlichem, mechanischem Wege – anstatt über die<br />
Pinna in den Gehörgang, über Trommelfell und Mittelohrknöchelchen zum ovalen Fenster<br />
der Cochlea – direkt via Knochenleitung zum Innenohr gebracht. Die Knochenleitung<br />
kann auch über den Kiefer erfolgen (siehe Abbildung 3).<br />
In der Cochlea erfolgt der eigentliche Hörvorgang mit Reizweiterleitung an den Auditorischen<br />
Kortex 37 .<br />
Abbildung 3: Hörvorgang über Knochenleitung<br />
(Schädel = türkis, Pinna = violett, Gehörknöchelchenkette<br />
= blau, Cochlea = hellgrün,<br />
Skizze)<br />
34<br />
Reflexion = Zurückwerfen von Wellen an einem harten Gegenstand<br />
35<br />
Stehende Wellen = Spezialfall der Reflexion: in sich selbst reflektierende Welle, die dadurch zu mehr Energie kommt<br />
36<br />
Absorption = Umwandelung des Schalls in Wärme durch einen geeigneten Gegenstand, auch Schallschluckung<br />
genannt<br />
37<br />
Auditorischer Kortex = Hörzentrum in der Großhirnrinde, Endpunkt der Hörbahn<br />
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Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
3.2 MusikerInnen-Gehörschutz „Musician’s Earplug“ ER-15 TM<br />
Auf Abbildung 4 ist ein linkes Ohr einer Trägerin mit eingesetztem Gehörschutz dargestellt.<br />
Abbildung 4: MusikerInnen-Gehörschutz im linken Ohr einer Trägerin –<br />
www.etymotic.com/hp/erme.html am 20.10.2011<br />
© Copyright Etymotic Research Inc. Used with permission.<br />
Das äußere Ohr bildet akustisch gesehen ein halboffenes Rohr, welches mit der Länge<br />
von ca. drei Zentimetern seine Resonanzfrequenz 38 bei einer Frequenz von ungefähr<br />
3’000 Hertz 39 hat und dort den Schall um ca. 15–20 Dezibel 40 verstärkt (das entspricht<br />
einem Faktor von ungefähr 25). Diese „Konstruktion“ kommt vor allem der Sprachverständlichkeit<br />
zugute, weil sich im Frequenzbereich um 3 kHz Konsonanten befinden, die<br />
leiser als Vokale klingen. Man spricht auch von Gehörgangsresonanz (siehe Abbildung<br />
5: blaue Linie „UNPROTECTED EAR“). Das ER-15 TM -Filter, das von Elmer Carlson 41 in den<br />
späten 1970er-Jahren 42 bei der amerikanischen Firma Etymotic 43 entwickelt wurde, ist ein<br />
akustisches Filter 44 , welches diese durchschnittliche Resonanzüberhöhung bei 2,7 kHz<br />
mit 15 dB passiver Verstärkung 45 nachbildet. Dadurch soll der natürliche Frequenzgang<br />
des äußeren Ohres bei der Dämmung durch den Gehörschutz trotzdem erhalten bleiben<br />
(siehe Abbildung 5: rote Linie „WITH ER-15 EARPLUG“).<br />
Damit das ER TM -Filter seine Wirkung optimal entfalten kann, darf kein Schall auf Nebenwegen<br />
in den Gehörgang gelangen. Der Gehörschutz muss das Ohr vollkommen abdichten.<br />
Es muss also eine Maßanfertigung produziert werden. Dazu wird von einem Fachmann<br />
38<br />
Resonanzfrequenz = Eigenfrequenz eines schwingungsfähigen Systems / Frequenz, bei dem das System am besten<br />
schwingt<br />
39<br />
1 Hertz = 1 Schwingung pro Sekunde<br />
40<br />
Dezibel, abgekürzt dB = logarithmisches Maß für die Lautstärke, bezogen auf die Ruhehörschwelle bei 1 kHz von 20<br />
Mikropascal Schalldruck. Die Dynamik des menschlichen Ohres umfasst ca. 0-140 dB.<br />
41<br />
Siehe KILLION / DE VILBISS / STEWART, 1988<br />
42<br />
www.infield-safety.de/Gehoerschutz/produkte_spezial1.html am 30.9.2011<br />
43<br />
www.etymotic.com<br />
44<br />
Akustisches Filter = im Vergleich zum elektronischen Filter durch mechanische Komponenten erzeugte Auswahl von<br />
Frequenzen<br />
45<br />
Passive Verstärkung: im Vergleich zur aktiven, elektronischen Verstärkung eben ohne Elektronik erlangte Verstärkung<br />
Grundlagen Seite 9
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Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
Real-Ear Attenuation in dB<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
UNPROTECTED EAR<br />
15 dB<br />
WITH ER-15 EARPLUG<br />
Abbildung 5: REAR mit und ohne<br />
ER-15 TM – ER Fitting Guide<br />
© Copyright Etymotic Research Inc.<br />
Used with permission.<br />
-30<br />
125 250 500 1000 2000 4000 8000<br />
Frequency (Hz)<br />
oder einer Fachfrau mit Silikon ein Ohrabdruck gemacht. Mittels eines aufwändigen Positiv-Negativ-Positiv-Verfahrens<br />
46 wird in einem sogenannten Otoplastik 47 -Labor der individuelle<br />
Gehörgang aus Kunststoff nachgebaut. Meistverwendete Materialien sind Silikon<br />
und Acryl, da diese leicht formbar sind und meistens von der Haut gut vertragen werden.<br />
In die Otoplastik wird nun ein von Etymotic vorgefertigter Filtereinsatz (siehe Abbildung<br />
6) eingelassen, dessen Membran im Helmholtzresonator 48 als Feder wirkt. Dann wird nach<br />
individueller Geometrie eine als Masse wirkende Bohrung angebracht. So schwingt der<br />
Resonator bei der definierten Frequenz und dämmt den einfallenden Schall bei der Resonanzfrequenz<br />
2,7 kHz am wenigsten.<br />
Abbildung 6: Filtereinsatz ER TM –<br />
www.etymotic.com/hp/erme.html am 20.10.2011<br />
© Copyright Etymotic Research Inc. Used with permission.<br />
Das Produkt ER TM ist mit den Filtereinsätzen (Dämmwerten) 9, 15 und 25 dB erhältlich,<br />
wobei die Filter von dem/der BenutzerIn eigenständig austauschbar sind. ER TM eignet sich<br />
daher für MusikerInnen und BeschallerInnen, die auf ein lineares 49 Spektrum im gesamten<br />
Hörbereich angewiesen sind (bei anderen Gehörschutzen sind die hohen Frequenzen<br />
immer übermäßig stark bedämpft). Das „linearste“ Filter wird ER-15 TM genannt und ist von<br />
den dreien derjenige mit 15 dB Dämmung.<br />
46<br />
Siehe VOOGDT, 2005, S. 169<br />
47<br />
Otoplastik = für das Ohr (Griechisch „oto“) angefertigte Form<br />
48<br />
Ein Helmholtzresonator ist ein Masse-Feder-System, welches gezielt bei einer Frequenz schwingt.<br />
49<br />
Linear = ebener Frequenzgang<br />
Grundlagen Seite 10
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Abbildung 7 zeigt den ER-15 TM mit den vom Hersteller zertifizierten Dämmwerten 50 mit<br />
der Standardabweichung 51 :<br />
Mittelwert der Schalldämmung<br />
Standardabweichung max<br />
APV Vorausgesetzte Schutzwirkung<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
125 250 500 1000 2000 4000 8000<br />
Abbildung 7: Dämmwerttabelle ER-15 TM (x-Achse in Hertz, y-Achse in dB) – www.neuroth.at/upload/<br />
file/110125_Elacin_de.pdf am 27.1.<strong>2012</strong><br />
50 www.infield-safety.de/Gehoerschutz/produkte3.html am 20.10.2011<br />
51 ÖNORM EN 13819-2 2003<br />
Grundlagen Seite 11
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4. Messmöglichkeiten der Gehörschutzdämmung –<br />
Stand der Technik<br />
Im folgenden Abschnitt werden normierte Messungen zur Verifikation einer Gehörschutzdämmung<br />
erklärt und deren Vor- und Nachteile beschrieben. Man muss dabei zwischen<br />
subjektiven und objektiven Messmethoden unterscheiden.<br />
4.1 Subjektive Messmethode<br />
Bei einer subjektiven Messmethode ist der/die PrüferIn auf die Mitarbeit des/der ProbandIn<br />
angewiesen. Eine objektive Testmethode würde unabhängig von dem/der ProbandIn<br />
erfolgen. Die meisten Audiometrieverfahren 52 basieren auf subjektiven Testmethoden.<br />
Wird die Dämmung von Gehörschutzen mit einer subjektiven Methode gemessen,<br />
so wird de facto ein Hörtest mit und ohne Gehörschutze durchgeführt. Auf Englisch wird<br />
dieses Verfahren „Real Ear Attenuation at Threshold 53 genannt und mit den Initialen REAT<br />
abgekürzt (siehe Abbildung 8).<br />
Bei einem Hörtest wird das Hörvermögen an der Hörschwelle gemessen. Als Prüfsignal<br />
kommen pulsierende Sinustöne (pip-pip-pip), Wharbletöne 53 oder Schmalbandrauschen<br />
infrage. Für jede zu untersuchende Frequenz wird die jeweils notwendige Lautstärke notiert,<br />
bei welcher der/die ProbandIn gerade zu hören beginnt. Alle leiseren Testwerte werden<br />
von dem/der ProbandIn nicht mehr wahrgenommen.<br />
Als Schalldämmung gilt beim REAT-Verfahren die<br />
„Differenz in dB zwischen den Hörschwellen beim Tragen des Gehörschützers und ohne<br />
Gehörschützer“. 54<br />
Abbildung 8: REAT = Hörschwelle<br />
ungeschütztes Ohr<br />
„minus“ Hörschwelle geschütztes<br />
Ohr – GAUDREAU u. a.,<br />
2008, S. 72<br />
REAT =<br />
Seuil d’audition<br />
(oreille non-protégée)<br />
-<br />
Seuil d’audition<br />
(oreille protégée)<br />
52<br />
Audiometrieverfahren = Hörprüfverfahren<br />
53<br />
Wharbleton = frequenzmodulierter Sinuston mit einer Mittenfrequenz<br />
54<br />
ÖNORM EN 24869-1<br />
Messmöglichkeiten der Gehörschutzdämmung – Stand der Technik Seite 12
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Es kann zunächst befremdend wirken, dass die Wirkung von Gehörschutzen mit dem<br />
REAT-Verfahren bei leisen Pegeln gemessen wird, obwohl Gehörschutze ja erst bei lauteren<br />
Pegeln 55 zum Einsatz kommen. Wegen der Unvorhersehbarkeit und fehlenden Reproduzierbarkeit<br />
der Störgeräusche in Lärm erfülltem Umfeld ist die Messung in Ruhe aber<br />
viel einfacher zu realisieren. Obwohl die Schalldämmung an der Hörschwelle gemessen<br />
wird, soll sie laut Norm auch für die Schalldämmung bei größeren Lautstärken gelten. 56<br />
Diese Übereinstimmung der Messwerte an der Ruhehörschwelle und bei größeren Lautstärken<br />
ist wichtig, weil ein Gehörschutz prinzipiell für eine lärmige Umgebung konzipiert<br />
ist. Die REAT-Messung ist einzig für die Dämmungsmessung von aktivem, pegelabhängigem<br />
Gehörschutz nicht geeignet.<br />
Für das diffuse Schallfeld 57 , in dem gemessen wird, gilt die Bedingung, dass die Nachhallzeit<br />
58 (ohne die Versuchsperson) nicht länger als 1,6 Sekunden dauern darf.<br />
Geprüft wird mit Pink Noise 59 , welches in Terzbänder 60 mit den Mittenfrequenzen 63, 125,<br />
250, 500 Hz, 1, 2, 4 und 8 kHz gefiltert ist. 61<br />
Ebendiese Norm merkt folgende Messunsicherheit an:<br />
„Bei niedrigen Frequenzen (unterhalb von 500 Hz) kann die Schalldämmung als Folge von<br />
Verdeckungseffekten durch physiologische Geräusche bei der Messung der Hörschwelle<br />
bei aufgesetzten Gehörschützern um wenige Dezibel überschätzt werden.“ 62<br />
Es bestehen die Messunsicherheiten jedweder subjektiven Audiometrie: PatientIn und<br />
PrüferIn müssen zusammenarbeiten und stellen so (bewusst und unbewusst) menschliche<br />
Fehlerquellen dar. 63<br />
Die REAT-Messung wird auch „Goldener Standard“ genannt und wurde 1957 in Amerika<br />
entwickelt. Sie war die erste Gehörschutzüberprüfung, die in einer Norm standardisiert<br />
wurde. 64 Erstmals wurde hier darauf geachtet, dass nur ProbandInnen in die Messungen<br />
miteinbezogen wurden, die das Tragen von Gehörschutz gewohnt waren und ihn auch<br />
richtig aufsetzen oder in den Gehörgang einführen konnten. 65 Die REAT-Messung ist die<br />
55<br />
Pegel = Lautstärke, Englisch Level mit L abgekürzt, in Dezibel angegeben<br />
56<br />
ÖNORM EN 24869-1<br />
57<br />
Diffuses Schallfeld: durch Reflexionen gleichmäßig im Raum verteilter Schall, wobei der Schalldruck überall gleich<br />
groß ist.<br />
58<br />
Nachhallzeit: Zeit, die verstreicht, bis ein abgeschaltetes Signal um 60 dB Pegel verliert. Raumabhängig.<br />
59<br />
Pink Noise = Rosa Rauschen: Weißes Rauschen (gleiche Energie über alle Frequenzen) mit -3 dB Intensität pro Oktave,<br />
dem frequenzmäßig logarithmisch funktionierenden menschlichen Innenohr angepasst (gleiche Energie pro Oktave)<br />
oder: spektrale Leistungsdichte umgekehrt proportional zur Frequenz, d. h. unbewertete Oktavband-Schalldruckpegel<br />
in allen Oktavbändern gleich.<br />
60<br />
Eine (musikalisch große) Terz entspricht einem Drittel einer Oktave, einem Frequenzverhältnis von 5:4.<br />
61<br />
Verweis in ÖNORM 248769-1 auf die IEC 225. Die verwendeten Terzbandfilter müssen der ÖVE/ÖNORM EN 61260+A1<br />
Filterklasse1 (von 0-2) entsprechen. Die zulässigen Dämmwerte der Bandeckfrequenzen sind in der DIN 266 festgelegt.<br />
62<br />
ÖNORM 248769-1<br />
63<br />
Siehe MROWINSKI / SCHOLZ u. a., 2006, S. 22<br />
64<br />
Siehe BERGER, 2005<br />
65<br />
Siehe BERGER, 1985<br />
Messmöglichkeiten der Gehörschutzdämmung – Stand der Technik Seite 13
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einzige, welche auch die Schallübertragung via Knochenleitung ins Innenohr automatisch<br />
berücksichtigt (siehe auch 3.1.2).<br />
Im deutschen Sprachraum wird die REAT-Methode bei der Baumusterprüfung für Gehörschutzstöpsel<br />
66 verwendet. Es werden 16 ProbandInnen benötigt, die keinen Hörverlust<br />
von mehr als 15 dB unterhalb von 2 kHz und mehr als 25 dB oberhalb von 2 kHz aufweisen<br />
dürfen. 67 Es wird dann die Hörschwellenmessung mit und ohne Gehörschutz 68 durchgeführt<br />
und die durchschnittliche Dämmung mit einer Standardabweichung 69 abgeglichen.<br />
Die so ermittelten Werte stellen den APV-Wert (Assumed Protection Value) 70 dar, der die<br />
Grundlage für alle weiteren Vergleichsberechnungen bildet. Die Mindestschalldämmung<br />
für eine Produktzulassung nach dem Medizinproduktegesetz ist in Abbildung 9 dargestellt.<br />
Frequenz (Hz) 125 250 500 1000 2000 4000 8000<br />
APV f (dB) 5 8 10 12 12 12 12<br />
Vorgeschriebene Werte des APV für die CE-Kennung<br />
Abbildung 9: Mindestschalldämmung nach Baumusterprüfung – www.infield-safety.de/gehoerschutz/<br />
bilddaten/downloads/infield_basiswissen.pdf am 27.1.<strong>2012</strong><br />
Abbildung 10 zeigt REAT-Ergebnisse mit dem Produkt ER-15 TM im Vergleich zu anderen,<br />
nicht gleichmäßig dämmenden Gehörschutzen. Nach dieser Testmethode scheint die<br />
Gleichmäßigkeit der Dämmung erwiesen.<br />
REAL-EAR ATTENUATION (dB)<br />
0<br />
10<br />
20<br />
30<br />
40<br />
50<br />
Fiberglass<br />
Premolded<br />
Foam<br />
ER-15 Flat-Attenuation<br />
Custom Earplug<br />
Abbildung 10: Vergleich von REAT-Messungen<br />
mit ER-15 TM und anderen Gehörschutzen –<br />
KILLION, 1993, S. 428<br />
© Copyright Etymotic Research Inc. Used with<br />
permission.<br />
.125 .250 .500 1.0 2.0 3.15 4.0 6.5 8.0<br />
FREQUENCY (kHz)<br />
66<br />
ÖNORM EN 352-2:2002<br />
67<br />
ÖVE/ÖNORM EN 61260+A1 weist darauf hin, dass „die anatomischen Gegebenheiten der an der Messung nach<br />
ISO 4869-1 beteiligten Testpersonen den Gegebenheiten der tatsächlichen Benutzer entsprechen“ müssen. Das<br />
bedeutet, dass bei den Testpersonen durchschnittliche Anatomien bevorzugt werden müssen, um ein glaubwürdiges<br />
Messresultat zu erreichen. Wie diese „Durchschnittlichkeit“ auszusehen hat, ist nicht beschrieben.<br />
68<br />
ÖNORM EN 24869-1<br />
69<br />
EN 13819-2<br />
70<br />
APV f -Wert: Assumed Protection Value. Verlangt wird für die CE-Zulassung in Medizintechnik ein Mindestwert in dB pro<br />
Oktavband mit Mittenfrequenz f, mit welchem der Gehörschutz dämmen muss. Der APV bildet sich aus dem gemessenen<br />
Mittelwert pro Oktavband M f minus der Standardabweichung s f : APV = M f – s f (siehe ÖNORM EN 352-2:2002)<br />
Messmöglichkeiten der Gehörschutzdämmung – Stand der Technik Seite 14
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4.1.1 Oktavpegel-Verfahren<br />
Die Dämmwirkung APV des Gehörschutzes wurde also nach der REAT-Methode (siehe 4.1)<br />
ermittelt. Für das Oktavpegel-Verfahren wird jetzt zusätzlich das Geräusch gemessen, in<br />
dem sich der/die GehörschutzträgerIn aufhält, wenn er/sie den Gehörschutz tragen will.<br />
Daraus wird der A-bewertete Schalldruckpegel 71 L’ A , der auf den/die Gehörschutzträgerin<br />
einwirkt, folgendermaßen berechnet: 72<br />
f<br />
L f<br />
A f<br />
Mittenfrequenz des Oktavbandes<br />
Oktavband-Schalldruckpegel des Geräusches<br />
Frequenzbewertung A<br />
APV f Wert der angenommenen Schutzwirkung des Gehörschutzes 73<br />
Der APV-Wert aus 4.1 muss für dieses Verfahren bekannt sein. Das Oktavpegel-Verfahren<br />
nimmt Bezug auf das Geräusch, in dem sich der/die GehörschutzträgerIn aufhält, und<br />
muss daher für jede neue Geräuschsituation auch neu gemessen und berechnet werden.<br />
4.1.1.1 HML-Berechnung (High-Middle-Low-Berechnung) 74<br />
Das in 4.1.1 vorgestellte Vorgehen stellt einen Idealfall dar. Meistens kann man nämlich<br />
den Geräuschpegel nicht messen, da es sehr aufwändig ist, an den speziellen Örtlichkeiten<br />
mit dem Messequipment zu erscheinen und für jedeN LärmarbeiterIn persönliche<br />
Messwerte zu sammeln. Deswegen hat man vereinfachte Verfahren gefunden, um die<br />
Dämmwirkung ohne Kenntnis des Lautstärkepegels, in dem der Gehörschutz später getragen<br />
wird, zu errechnen. In einer Norm sind zu diesem Zweck acht Referenzgeräusche<br />
mit Pegeln in Oktavbändern aufgeführt. 75<br />
Der Hersteller muss hierbei die Dämmwerte seines Produktes für drei Frequenzbereiche<br />
angeben:<br />
H-Wert (high)<br />
M-Wert (middle)<br />
L-Wert (low)<br />
Dämmungswert für den hochfrequenten Bereich von 2–8 kHz<br />
Dämmungswert für den mittelfrequenten Bereich von 0,5–2 kHz<br />
Dämmungswert für den tieffrequenten Bereich von 125–500 Hz<br />
71<br />
A-bewerteter Schalldruckpegel: Das Frequenzspektrum des menschlichen Ohres erfolgt laut Fletcher und Munson<br />
(siehe VEIT, 2005, S. 125) nicht linear. Die A-Bewertung bildet mit einem elektronischen Filter den Frequenzverlauf für<br />
leise Pegel nach. Festgelegt in DIN EN 60651.<br />
72<br />
ÖNORM EN ISO 4869-1:1994<br />
73<br />
Siehe Benutzung von Gehörschutz, S. 42 und 4.1<br />
74<br />
ÖNORM EN ISO 4869-1:1990<br />
75<br />
ÖNORM EN ISO 4869-2:1994<br />
Messmöglichkeiten der Gehörschutzdämmung – Stand der Technik Seite 15
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Mit diesen drei Werten wird eine Minderung des Geräuschpegels pro Frequenzband angegeben.<br />
Dazu muss man das Umgebungsgeräusch mit seinem A- und C-bewerteten 76<br />
Schallpegel einschätzen können (dB-Werte in der Normtabelle als L af(k)i ablesbar). Es wird<br />
ein APV fx -Pegel pro Oktavband 77 berechnet, wobei das fx die Mittenfrequenz des jeweiligen<br />
Oktavbandes bezeichnet. Dann wird mit einem Faktor α multipliziert, der die Zuverlässigkeit<br />
der Schalldämmung angibt. Bei der HML-Messung ist α = 0,84. 78 Die Schutzwirkung<br />
des HML-bewerteten Gehörschutzes ist also ca. 80 %. Das Ergebnis wird in der Folge<br />
APV f80 genannt.<br />
m f<br />
s f<br />
Mittenfrequenz des Oktavbandes<br />
Standardabweichung in dB<br />
Mit den APV f80 -Werten und den A-bewerteten Oktavband-Schalldruckpegeln des Geräusches<br />
L af(k)i aus der Normtabelle werden jetzt die HML-Werte berechnet:<br />
Die High-Middle-Low-Berechnung dient der weiteren Vereinfachung bei der Wahl von<br />
vorgefertigten Gehörschutzen, von denen es mittlerweile unzählige am Markt gibt. Weicht<br />
der HML-Wert in einem Frequenzband um mehr als 3 dB von den benachbarten Frequenzbändern<br />
ab, wird der Gehörschutz mit einer anderen Dämmwirkung eingestuft.<br />
4.1.1.2 SNR – Single Number Rating 79<br />
Wie die HML-Werte wird auch der SNR-Wert aus dem Oktavpegel-Verfahren gewonnen.<br />
Der SNR-Wert (Single Number Rating) ist eine auf einen Wert in dB reduzierte Geräuschpegelminderung,<br />
der die durchschnittliche Dämmung über den Frequenzbereich von<br />
63–8’000 Hertz in einer einzigen Zahl angibt. Das Bezugsgeräuschspektrum ist hierbei ein<br />
gewichtetes Rosa Rauschen. 80<br />
76<br />
C-Bewertung: im Vergleich zur A-Bewertung bei leisen eine Bewertung bei höheren Pegeln (ca. 80-90 Phon)<br />
77<br />
Siehe 4.1 APV = Assumed Protection Value<br />
78<br />
ACHTUNG: Bei der Prüfung von Gehörschutzen nach ÖNORM EN 352-2:2003 muss der Parameter α = 1 sein!<br />
79<br />
SNR = Single Number Rating, auf einen einzigen Wert in dB reduzierte Geräuschpegelminderung<br />
80<br />
Aus Tabelle in ÖNORM EN ISO 4869-2:1994 ablesbar: Pro Frequenz ist ein dB-Wert angegeben, in Summe ergeben sich<br />
genau 100 dB.<br />
Messmöglichkeiten der Gehörschutzdämmung – Stand der Technik Seite 16
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Die SNR-Methode ist, nach dem HML-Verfahren, eine weitere Methode zur Vereinfachung<br />
bei der Auswahl von konventionellen Gehörschutzen. Der SNR-Wert liegt durchschnittlich<br />
3-4 dB über dem im HML-Verfahren ermittelten M-Wert. 81<br />
4.1.1.3 NRR – Noise Reduction Rating 82 und Real World Comparison 83<br />
Der NRR (Noise Reduction Rating = Lärmunterdrückung) muss in den USA angegeben<br />
werden und wird, im Vergleich zu den vorher vorgestellten Methoden HML und SNR, nicht<br />
an der Hörschwelle, sondern überschwellig 84 ermittelt. Es wird also ein Hörtest im Störlärm<br />
durchgeführt und die Dämmung wie beim SNR in einer einzigen Zahl zusammengefasst.<br />
Der Vollständigkeit halber sei hier die Berechnung aus der Norm angeführt: 85<br />
Interessant ist die genannte „Real World Comparison“: Sie vergleicht die im Labor ermittelten<br />
NRR-Dämmwerte mit denjenigen Dämmwerten, die eine GehörschutzträgerIn<br />
tatsächlich im Alltag erlebt. Die im Labor festgestellten NRR-Werte (siehe Abbildung 11:<br />
graue Balken) weichen erheblich von den Werten, die unter realen Arbeitsbedingungen<br />
(siehe Abbildung 11: schwarze Balken) gemessen wurden, ab.<br />
Figure 1 - Comparison of NRRs published in North America (labeled values based<br />
upon laboratory tests), to real-world “field” attenuation results derived from 20 separate<br />
studies.<br />
Noise Reduction Rating (dB)<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
Down<br />
Custom<br />
Sound-Ban<br />
UltraFit<br />
V-51R<br />
POP/Soft<br />
EP100<br />
3-flange<br />
E-A-R foam<br />
Laboratory<br />
Field<br />
Peltor H9A<br />
Misc. Muffs<br />
MSA Mk IV<br />
Hellberg No Noise<br />
Bilsom 2313<br />
Peltor H7P3E<br />
Bisom UF-1<br />
Abbildung 11: NRR-Laborwerte<br />
im Vergleich zu Feldwerten<br />
– BERGER, 1993,<br />
© Elliott Berger, 3M, Indianapolis,<br />
IN<br />
81<br />
Siehe Benutzung von Gehörschutz, S. 19<br />
82<br />
NRR = Noise Reduction Rating, Lärmunterdrückung<br />
83<br />
Real World Comparison = Vergleich mit der Realität, Siehe BERGER, 1993<br />
84<br />
Bei Pegeln, die lauter sind als die Hörschwelle bei 20 Mikropascal<br />
85<br />
Siehe www2.cdc.gov/hp-devices/pdfs/calculation.pdf am 27.1.<strong>2012</strong><br />
Messmöglichkeiten der Gehörschutzdämmung – Stand der Technik Seite 17
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Die meisten Gehörschutze dämpfen zu stark, sodass auch wichtige Geräusche (z. B. Kommunikation,<br />
Alarmsignale) nicht mehr gehört werden können. Außerdem werden bei konventionellem<br />
Gehörschutz die hohen Frequenzen stärker gedämpft als die tiefen, was das<br />
Verstehen von Sprache erschwert, vor allem, wenn z. B. bereits eine Lärmschwerhörigkeit<br />
besteht. Zur Abhilfe werden diese von den BenutzerInnen z. T. nicht so tief eingeführt wie<br />
empfohlen oder es wird sogar ein Loch hineingebohrt et cetera. 86 Benötigt werden also<br />
meistens keine 20–30 dB Schalldämmung, sondern nur einige bis ca. 10 dB. 87 Eine wirklich<br />
hohe Dämmung ist nur im Militär (z. B. bei Schusslärm) oder bestimmten Bauarbeiten (z. B.<br />
Presslufthammer, Metallbau) erwünscht.<br />
Auch der NRR ist nicht das alles aussagende Mittel, was die Wirksamkeit von Gehörschutzen<br />
betrifft. Außerdem wird auch hier nichts über die spektrale Verteilung der Dämmung<br />
ersichtlich.<br />
4.2 Objektive Messmethoden<br />
Im Gegensatz zu den subjektiven Messmethoden, wie sie in 4.1 beschrieben wurden, ist<br />
bei den objektiven Messmethoden keine Mitarbeit des/der ProbandIn erforderlich.<br />
4.2.1 Messung mit Sondenschlauch<br />
Zur Überprüfung der Dämmwirkung eines Gehörschutzes (oder auch eines Hörgerätes)<br />
kann eine sogenannte Sondenmessung gemacht werden. Dabei wird ein sehr dünner<br />
Schlauch von wenigen Zentimetern Länge auf ein Mikrofon gesetzt und dann in den Gehörgang<br />
eingeführt.<br />
Der dünne Sondenschlauch stellt ein akustisches Tiefpassfilter 88 dar. Dieses muss vor der<br />
eigentlichen Messung aus dem Frequenzgang des Mikrofons herausgerechnet werden.<br />
Dieser Vorgang wird Kalibrierung 89 genannt.<br />
Das Gerät RM500 90 wurde von der Firma Etymotic zur Überprüfung der Wirksamkeit der<br />
Gehörschutze entwickelt. Der Sondenschlauch wird 0,64 cm (= ¼ Zoll 91 ) vor dem Trommelfell<br />
und das Referenzmikrofon beim Ohrläppchen angebracht. Dann wird ein Frequenzgang<br />
von 250–6’000 Hz in Terzen oder Halbtönen gemessen.<br />
In einem ersten Durchgang wird der Schallpegel vor dem Trommelfell ohne Gehörschutz<br />
gemessen. Danach wird der Gehörschutz eingesetzt und noch einmal gemessen. Die Autoren<br />
geben als Bild-Beispiel (siehe Abbildung 12) leider nur eine Messung mit einem<br />
Standard-Schaumstöpsel an. Dabei wird der Gehörgang im Gegensatz zum ER TM -Filter<br />
86<br />
Siehe BERGER, 1980<br />
87<br />
Siehe KILLION, 1993<br />
88<br />
Filter, welches nur tiefe Frequenzen unterhalb einer zu bestimmenden Grenzfrequenz passieren lässt.<br />
89<br />
Messung, Dokumentation und Berücksichtigung von Abweichungen eines Systems von der Norm<br />
90<br />
Siehe CHASIN, 1998<br />
91<br />
www.jerstedt.com/zoll__zentimeter.htm am 26.9.2011<br />
Messmöglichkeiten der Gehörschutzdämmung – Stand der Technik Seite 18
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komplett verschlossen und die natürliche Gehörgangresonanz zerstört, weshalb eine<br />
schalldämmende Senke um bis zu 40 dB bei ungefähr 3 kHz zu beobachten ist.<br />
Abbildung 12: Frequenzspektrum<br />
einer Dämmung mit<br />
Sondenmessung –<br />
CHASIN, 1998<br />
Problematisch ist bei der Sondenmessung, dass die Dichtigkeit des Gehörschutzes unter<br />
dem Schlauch leidet. Auch kann der Sondenschlauch durch den Gehörschutz zerdrückt<br />
werden und fehlerhafte Messergebnisse liefern. Bei maßgefertigtem Gehörschutz, der<br />
dicht an der Haut aufliegt, ist diese Messmethode daher nicht unbedingt zu empfehlen.<br />
Laut Marshall Chasin, amerikanischer Audiologe und Direktor der Forschungsabteilung<br />
der MusikerInnen-Klinik in Toronto, Kanada, ist sie aber nach wie vor Standard bei Messungen<br />
der Gehörschutzwirkung. 92<br />
Das Sondenschlauchmessverfahren zeigt auch deswegen Grenzen auf, weil jedes Mikrofon<br />
ein Eigenrauschen aufweist und die verwendbare Dynamik in den hohen Frequenzen<br />
nach der Schlauchkalibrierung deutlich kleiner wird (zur Erinnerung: Herausrechnen der<br />
Tiefpasscharakteristik, also Höhenanhebung). Heikel ist es demnach, leise und hohe Töne<br />
zu messen.<br />
Eine weitere Fehlerquelle bildet die Platzierung der Sonde im Gehörgang. Das Einsetzen<br />
der Sonde ist gefährlich, weil man das Trommelfell des/der ProbandIn berühren könnte,<br />
was für diesen sehr schmerzhaft ist. Eine ernsthafte Durchstechungsgefahr besteht hingegen<br />
nicht, da der Schlauch meistens sehr weich gestaltet und am Ende zugespitzt ist.<br />
Oft verrutscht die Sonde aber nach der ersten Messung beim Einsetzen des Gehörschutzes<br />
und liefert dann verfälschende Resultate. Präzises Arbeiten mit dem Otoskop 93 wird<br />
empfohlen, und eine Einarbeitungszeit ist zwingend notwendig.<br />
92<br />
E-Mail vom 8.9.2011, siehe Anhang 10.8<br />
93<br />
Lampe mit Vergrößerungsglas, welche mit einem Trichter in den Gehörgang eingeführt werden kann<br />
Messmöglichkeiten der Gehörschutzdämmung – Stand der Technik Seite 19
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4.2.2 MIRE-Verfahren<br />
Das MIRE-Verfahren soll hier genauer erläutert werden, weil eine ähnliche Messanordnung<br />
bei der durchgeführten Untersuchung (siehe 5.2) zur Anwendung kommt.<br />
4.2.2.1 Beschreibung MIRE-Verfahren<br />
Der Einfachheit halber und vor allem um der Reproduzierbarkeit willen sind Messungen<br />
an Messpuppen 94 Standard geworden. Sie haben jedoch den Nachteil, dass die Steifigkeit<br />
und die Form der artifiziellen Ohrmuschel die Genauigkeit der Messungen beeinflussen.<br />
Der benutzbare Messbereich ist zusätzlich beschränkt auf 20–10’000 Hz.<br />
Um diese Nachteile auszugleichen, wurde ein Messverfahren am echten menschlichen<br />
Ohr entwickelt: das MIRE-Verfahren 95 . Dabei wird ein Miniaturmikrofon (Querschnitt an<br />
jedem Ort im Gehörgang inklusive Kabel ≤ 5 mm 2 ) vor dem Trommelfell platziert, wobei<br />
die Fehleranfälligkeit in der Messung bei der Größe des Mikrofons (Reflexion von kleinen<br />
Schallwellenlängen) und dessen Platzierung liegt (siehe 4.4.3). Außerdem muss das Mikrofon<br />
die realen Bedingungen, also den Kontakt mit Schweiß und Ohrenschmalz, aushalten,<br />
was wiederum Kosten verursacht (da man das Mikrofon nur wenige Male mit voller<br />
Funktionstüchtigkeit benutzen kann). Die anatomische Geometrie eines Gehörganges ist<br />
von Mensch zu Mensch verschieden (und nicht standardisiert wie bei einer Messpuppe),<br />
deswegen muss – um der Reproduzierbarkeit willen – die Messung an mehreren Versuchspersonen<br />
stattfinden. Die Messung ist aber dann theoretisch (je nach Mikrofon und Versuchsaufbau)<br />
in einem Frequenzbereich von 20–16’000 Hz anwendbar. Das Ergebnis wird<br />
als freifeldbezogener bzw. A-bewerteter, äquivalenter Dauerschalldruckpegel angegeben.<br />
Im Folgenden wird auf die Messaufstellung im Diffusfeld (siehe 4.1) Bezug genommen.<br />
Diverse Sicherheitsbestimmungen müssen beim Einbringen der elektrischen Zuleitung in<br />
das Außenohr natürlich eingehalten werden. 96<br />
4.2.2.2 Begriffsbestimmung<br />
„Gehörgangsmesspunkt Bezeichnet diejenige Stelle im Gehörgang, an welcher der<br />
Schalldruck gemessen wird<br />
L ear<br />
L ear,exp<br />
Äquivalenter Dauerschalldruckpegel, gemessen am Gehörgangsmesspunkt<br />
ohne Gehörschutz<br />
Äquivalenter Dauerschalldruckpegel, gemessen am Gehörgangsmesspunkt<br />
mit Gehörschutz<br />
94<br />
Künstlicher Torso mit Mikrofonen in den Ohren<br />
95<br />
MIRE = Microphone in Real Ear, siehe ÖNORM EN ISO 11904-1:2003<br />
96<br />
IEC 60065 und IEC 60601-1<br />
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L ear,exp, f<br />
L DF, H<br />
∆L DF, H,f<br />
Offener Gehörgang<br />
Geschlossener Gehörgang<br />
Lear, exp in Terzbändern mit folgenden Mittenfrequenzen<br />
f in Hertz:<br />
100 125 160 200 250 315 400 500<br />
630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150<br />
4000 5000 6300 8000 10000 12500 16000<br />
Diffusfeldbezogener Schalldruckpegel; Schalldruckpegel<br />
eines diffusen Schallfeldes, das den gemessenen Schalldruckpegel<br />
L ear,exp im Gehörgang erzeugt, wenn die Versuchsperson<br />
einem Diffusfeld ausgesetzt ist<br />
Differenz in Terzbändern f zwischen<br />
a) dem Schalldruckpegel am Gehörgangsmesspunkt, der<br />
gemessen wird, während die Versuchsperson einem Diffusschallfeld<br />
ausgesetzt ist, und<br />
b) dem Schalldruckpegel desselben Schallfeldes, der in<br />
Abwesenheit der Versuchsperson gemessen wird<br />
Gehörgang, in dem mögliche Fremdkörper (wie Mikrofon,<br />
Halterungselemente und elektrische Zuleitungen) an jedem<br />
Punkt entlang des Gehörganges weniger als 5 mm 2<br />
der Querschnittsfläche einnehmen.<br />
Gehörgang, in dem ein Fremdkörper (z. B. Ohrstöpsel) an<br />
einer beliebigen Stelle im Gehörgang die gesamte Querschnittsfläche<br />
einnimmt.“ 97<br />
4.2.2.3 Messung und Auswertung<br />
Der Schall muss frontal auf die Versuchsperson treffen, wobei der Bezugspunkt der Mittelpunkt<br />
der Verbindungslinie zwischen den beiden Gehörgangsöffnungen der Versuchsperson<br />
ist. Die Schalldruckpegel benachbarter Terzbänder dürfen sich um nicht mehr als 3 dB<br />
unterscheiden, und „ein Signal-Rausch-Verhältnis von wenigstens 10 dB muss in jedem<br />
Terzband sichergestellt sein.“ 98<br />
97<br />
Nach ÖNORM EN ISO 11904-1:2003 zitiert aus Abschnitt 3, S. 6 f.<br />
98<br />
ÖNORM EN ISO 11904-1:2003 Abschnitt 10.7, S. 15<br />
Messmöglichkeiten der Gehörschutzdämmung – Stand der Technik Seite 21
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Die Korrekturen oder auch die Kalibrierung des Messmikrofons sind laut ebendieser Norm<br />
nicht sehr problematisch:<br />
„Wenn dasselbe Miniatur- oder Sondenmikrofon für Messungen des zu untersuchenden<br />
Geräuschs und Messungen im Bezugsschallfeld verwendet wird, kann auf die Korrekturen<br />
mit dem Druckfrequenzgang des Miniatur- oder Sondenmikrofons […] verzichtet werden,<br />
da diese sich im Endergebnis aufheben. Außerdem ist aus demselben Grund die exakte<br />
Kalibrierung des Miniatur- oder Sondenmikrofons in diesen Fällen weniger kritisch.“ 99<br />
Die Messdauer ist je nach Frequenz des Terzbandrauschens, wie in 4.2.2.3 beschrieben,<br />
verschieden einzustellen:<br />
und<br />
Die Dämmung des Gehörschutzes wird mit dem so eingestellten Terzbandrauschen<br />
gemessen und danach mit der Diffusfeldkorrektur ∆L DF,H,f korrigiert. So erhält man den<br />
diffusfeldbezogenen Terzband-Schalldruckpegel. Dieser wird wiederum mit dem A-Bewertungsfilter<br />
A f korrigiert, sodass man jetzt den diffusfeldbezogenen, A-bewerteten<br />
äquivalenten Dauerschalldruckpegel ∆L DF,H,Aeq erhält:<br />
99<br />
Ebenda Abschnitt 10.9, S. 15<br />
Messmöglichkeiten der Gehörschutzdämmung – Stand der Technik Seite 22
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Abbildung 13: Mögliche MIRE-Messpunkte – VOIX / LAVILLE, 2004, Folie 21<br />
VOIX und LAVILLE 100 beschreiben die Messung anschaulich, bezeichnen die Parameter<br />
jedoch etwas anders als die deutsche Norm (siehe Abbildung 13):<br />
Wird eine Messung mit und ohne Material im Ohrkanal durchgeführt, so nennt man die<br />
Differenz der beiden Messungen „Insertion Loss IL“ (siehe Abbildung 14). Dieser Begriff<br />
ist auch in der Hörgeräteakustik üblich geworden. Bei der Messung im ungeschützten<br />
Gehörgang wird bei VOIX und LAVILLE ein Korrekturwert NR 0 implementiert, wobei das<br />
„Schallfeld ohne störenden Kopf“ gemessen und davon der Schalldruck vor dem Trommelfell<br />
ohne Gehörschutz subtrahiert wird (nach ÖNORM „Diffusfeldkorrektur“ genannt).<br />
Abbildung 14: Insertion Loss =<br />
Schalldruck vor Trommelfell im<br />
ungeschützten Ohr – Schalldruck<br />
am Trommelfell im geschützten Ohr<br />
– GAUDREAU u. a., 2008, S. 71<br />
100<br />
Siehe VOIX / LAVILLE, 2004<br />
Messmöglichkeiten der Gehörschutzdämmung – Stand der Technik Seite 23
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Die Differenz zwischen IL und NR0 ergibt die Transfer Function of the Outer Ear (TFOE) 101 :<br />
102<br />
Die TFOE ist nun ein für jedes menschliche Ohr individueller Wert ähnlich der vielleicht<br />
bekannteren Head Related Transfer Function (HRTF) 103 .<br />
Auch das Ergebnis dieser Messung sagt – im Vergleich zur REAT-Messung – leider nichts<br />
über den Anteil des Schalls aus, der durch die Knochenleitung auf das Innenohr übertragen<br />
wird (siehe 3.1).<br />
4.2.3 Field-MIRE-Verfahren<br />
Beim Field 104 -MIRE-Verfahren, auch F-MIRE-Verfahren genannt, handelt es sich um ein<br />
reduziertes MIRE-Verfahren, da das innere Mikrofon nicht vor dem Trommelfell platziert,<br />
sondern mit einer Bohrung in den Gehörschutz gesteckt wird. Die Differenz vom Schalldruckpegel<br />
am Trommelfell und im Gehörschutz wurde mit Messpuppen (hier HATS 105<br />
genannt) und menschlichen Versuchspersonen ausgemessen und wird Finite-Difference<br />
Time-Domain (FTDT) 106 genannt. Diese Korrektur muss nun in die Messung eingebracht<br />
werden.<br />
Eine Untersuchung über die Differenzen der FDTD an HATS und derjenigen an menschlichen<br />
Subjekten kam zum Schluss, dass<br />
„further research should clarify the relation between this individual transfer function on<br />
the first hand and the specific characteristics of the hearing protector and ear canal on<br />
the other“ 107 ,<br />
also dass noch weitere Forschungen notwendig sind, um die Beziehung zwischen der<br />
individuellen Übertragungsfunktion des Außenohres und der Übertragungsfunktion des<br />
Außenohres mit Gehörschutz beschreiben zu können. 108<br />
101<br />
TFOE = Transfer Function of the Outer Ear, Übertragungsfunktion des Außenohres<br />
102<br />
Siehe GAUDREAU u. a., 2008<br />
103<br />
HRTF = Head Related Transfer Function, von Mensch zu Mensch verschiedene Außenohr-Übertragungsfunktion,<br />
beschreibt die Filterwirkung von Rumpf, Kopfform, Haar und Ohrmuschel<br />
104<br />
„Field“ bezeichnet, dass die Messung nicht im Labor, sondern am Arbeitsort des/der Gehörschutz-TrägerIn<br />
durchgeführt wird.<br />
105<br />
HATS = Head And Torso Simulator; Büste mit Rumpf und Kopf, die der Nachahmung der Beugungseffekte durch den<br />
menschlichen Körper bei akustischen Messungen dient. Messpuppe<br />
106<br />
FDTD = Finite-Difference Time-Domain, siehe BOCKSTAEL / VINCK / BOTTELDOOREN, 2010<br />
107<br />
Siehe BOCKSTAEL / VINCK / BOTTELDOOREN, 2008<br />
108<br />
Frei übersetzt von der Autorin<br />
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4.3 Nicht-akustische Messung: Dichtigkeitsprüfung<br />
Ein Gehörschutz, der zum medizinischen Schutz eines/r ArbeitnehmerIn angefertigt wird,<br />
muss vor seiner Verwendung auf tatsächliche Dichtigkeit 109 im Ohr des/der zukünftigen<br />
TrägerIn überprüft werden. Diese Dichtigkeit wird monaural 110 , also pro Ohr einzeln, gemessen.<br />
Abbildung 15: Dichtigkeitsprüfung –<br />
www.infield-safety.de/Gehoerschutz/produkte_spezial1.html<br />
am 27.1.<strong>2012</strong><br />
Bei der Prüfung wird ein Sondenmikrofon (ähnlich 4.2.1) vor dem Gehörschutz in den<br />
Ohrkanal bis vors Trommelfell eingeführt (siehe Abbildung 15). Damit wird dort der Geräuschpegel<br />
gemessen, währenddem ein zweites Mikrofon den Geräuschpegel an der<br />
Außenseite misst. Die Differenz zwischen den beiden Lautstärkepegeln definiert dann die<br />
Dichtigkeit des Gehörschutzes. 111<br />
Liegt der Gehörschutz passgenau auf der knorpeligen Haut der Pinna und ragt er eventuell<br />
sogar bis in den knöchernen Gehörgangsteil hinein, wird eine optimale Dämmwirkung<br />
erzielt.<br />
Das für diese Messung zu verwendende Gerät heißt Seal- & Occlusion-Meter ER-33 und<br />
wird ebenfalls von der Firma Etymotic hergestellt. 112 Laut Angabe von Patty Niquette 113 ,<br />
Audiologin in der Forschungsabteilung der Firma Etymotic, wiesen 44 % ihrer 2009 zu<br />
Qualitätszwecken untersuchten Gehörschutze eine Dichtigkeit von mehr als 25 dB auf,<br />
66 % hatten immerhin eine Dichtigkeit von mehr als 20 dB. Ist die Dichtigkeit des Gehörschutzes<br />
nicht gegeben, kann auch die Dämmung nicht gewährleistet werden.<br />
109<br />
Dichtigkeit: im Folgenden auch engl. „Seal“ genannt<br />
110<br />
Zusammensetzung vom Griechischen „mono“ = eins und dem Lateinischen „aural“ = das Ohr betreffend<br />
111<br />
www.infield-safety.de/Gehoerschutz/produkte_spezial1.html am 27.9.2011<br />
112<br />
Siehe ER33 Bedienungsanleitung<br />
113<br />
www.healthyhearing.com/content/interviews/Research/Hearing/31789-Topicmusicians-ear-plugs am 27.9.2011<br />
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4.4 Weitere kritische Parameter<br />
Einige akustische Parameter werden in keinem der oben beschriebenen Testverfahren<br />
verifiziert. Sie werden entweder vom Hersteller verlangt (und nicht von einer Norm) oder<br />
sind technisch zum heutigen Zeitpunkt nur mit immensem Zeitaufwand messbar.<br />
4.4.1 Akustische Masse<br />
Die Membran des einsetzbaren Filterteils von ER TM stellt im Schwingkreis die akustische<br />
Feder dar (im Englischen „compliance“ genannt mit 0,21 akustischen Mikrofarad). Dieser<br />
Schwingkreis kann als elektronische Analogie dargestellt werden (siehe Abbildung 16).<br />
Die Luft im Schallkanal ist die akustische Masse (mit 0,02 akustischen Henry). 114 Diese<br />
muss in die jeweilige Maßotoplastik eingefräst werden und somit auf die Gehörgangsgeometrie<br />
Rücksicht nehmen (beinhaltet mindestens einen Knick). Überprüft wird das<br />
eingefräste Volumen mit dem akustischen Maßmeter. Damit wird das Volumen mit einem<br />
Referenzvolumen abgeglichen. Diese Überprüfung ist für die Zertifizierung von Etymotic-<br />
MusikerInnen-Gehörschutz ER TM zwingend. 115<br />
Abbildung 16: Konstruktion<br />
ER-Filter und Ersatzschaltbild<br />
– KILLION / DE VILBISS /<br />
STEWART, 1988, S. 16<br />
© Copyright Etymotic Research<br />
Inc. Used with permission.<br />
Laut Dr. Martin Kinkel von der Firma Kind zeigt das Messinstrument nicht die akustische<br />
Impedanz („Acoustical Henries“) direkt an, sondern es handelt sich um ein Voltmeter (man<br />
kann ein kleines „V“ am rechten Rand des Displays erkennen). Es wird eine Mikrofonspannung<br />
gemessen, die im richtigen Bereich liegen muss. Auf Abbildung 17 sieht man links<br />
das kleine weiße Kalibriervolumen, auf dessen Label der Volt-Wert zu erkennen ist.<br />
114<br />
www.healthyhearing.com/content/interviews/Research/Hearing/31789-Topicmusicians-ear-plugs am 27.9.2011<br />
115<br />
Siehe ER Bedienungsanleitung<br />
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Abbildung 17: Maßmeter mit Kalibriervolumen –<br />
Laborfotografie KIND<br />
Gerade bei jungen Menschen kann die verhältnismäßig kleine Geometrie des Gehörganges<br />
zum Problem werden. Dieser wird mit dem Alter bekanntlich größer. Der Gehörschutz<br />
muss daher bei jungen Gehörgängen sehr tief einführend gefertigt sein. Die dadurch<br />
erforderliche tiefe Einführung ins Ohr bis in den knöchernen Gehörgangsteil (siehe 3.1)<br />
kann zu großen Unbequemlichkeiten beim Tragen führen.<br />
Laut Patty Niquette 116 wiesen 79 % ihrer 2009 zu Qualitätszwecken untersuchten Gehörschutze<br />
eine korrekt eingefräste akustische Masse auf. Das bedeutet, dass bei 21 % Endfertigungsfehler<br />
in den Labors auftreten.<br />
4.4.2 Okklusionseffekt<br />
Die Stimme kann im Rachen des/der SprecherIn bis zu 140 dB SPL erzeugen. 117 Der Kiefer<br />
(und der damit verbundene Gehörgang) wird durch das Sprechen und Kauen des/<br />
der TrägerIn zum Schwingen gebracht, und so vibriert auch der Schädelknochen mit.<br />
Jegliche in den Gehörgang eingeführte Otoplastik wird nun durch diese Übertragung<br />
zum Mitschwingen angeregt. Dabei bringt sie auch den knorpeligen Teil des Ohres zum<br />
Mitschwingen. Tiefe Frequenzen können auf diese Weise resonieren 118 und Verstärkungen<br />
bei typischerweise 250 Hz um bis zu 30 dB verursachen. 119 VOOGDT spricht sogar von auftretenden<br />
Pegeln von bis zu 100 dB, was so weit führen kann, dass die Lärmexposition mit<br />
Gehörschutz sogar größer ist als ohne, was die Anwendung des Gehör-Schutzes folglich<br />
widersinnig macht. 120<br />
116<br />
E-Mail Patty Niquette vom 11.7.2011, siehe 10.7<br />
117<br />
Siehe ER33 Bedienungsanleitung, S. 6<br />
118<br />
Resonieren = Mitschwingen bei der Eigenfrequenz des Schwingkörpers<br />
119<br />
Siehe KILLION / WILBER / GUDMUNDSEN, 1988<br />
120<br />
Siehe VOOGDT, 2005, S. 31<br />
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Der Okklusionseffekt tritt nur bei tiefen Frequenzen unter 500 Hz auf und sorgt dafür, dass<br />
die eigene Stimme hohl und verhallt klingt. Ein kleines Experiment hilft, dies nachzuvollziehen:<br />
Hält man sich mit den Fingern die Ohren zu, stützt dabei die Ellenbogen auf eine<br />
Tischplatte und sagt laut ein tiefes „O“ - einmal mit den Fingern in den Ohren und einmal<br />
ohne – so kann man den Lautstärkenunterschied, den die Okklusion verursacht, selber<br />
deutlich erfahren (vgl. auch Abbildung 18 mit einem gesprochenen „Iii“).<br />
Abbildung 18: Okklusionseffekt am<br />
Beispiel eines gesprochenen „Iii“ – ER33<br />
Bedienungsanleitung, S. 6 http://www.<br />
etymotic.com/pdf/er33-oem-usermanual.<br />
pdf am 10.3.<strong>2012</strong><br />
© Copyright Etymotic Research Inc. Used<br />
with permission.<br />
Vor allem für BläserInnen und SängerInnen kann der Okklusionseffekt ein ernsthaftes<br />
Problem darstellen: Wenn sie Gehörschutz tragen und selber spielen, hören sie sich selber<br />
unnatürlich viel lauter als ohne Gehörschutz, währenddem die Musik um sie herum durch<br />
die Dämmung des Gehörschutzes weniger laut wahrgenommen wird.<br />
Abbildung 19: Verringerung des Okklusionseffektes<br />
durch Venting – ER33 Bedienungsanleitung,<br />
S. 7<br />
© Copyright Etymotic Research Inc. Used<br />
with permission.<br />
Es kommt zu einer Verzerrung des wahrgenommenen Klangbildes, wobei die hohen Frequenzen<br />
stark geschwächt sind gegenüber den durch die Knochenleitung verstärkten<br />
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Bassfrequenzen. 121 In diesem Fall werden die Gehörschutze gerne mit einer Belüftung<br />
versehen (Venting 122 mit verschiedenen Durchmessern, siehe Abbildung 19) oder einer<br />
Längenkürzung modifiziert [sic!], 123 was aber deren spektral gleichmäßige Absicht wiederum<br />
zunichte macht. 124<br />
Abbildung 20: Akustischer Hochpass: Schalleinfall<br />
von außen (türkis), Tieftonabfluss durch<br />
Venting (violett), Weg zum Trommelfell (blau)<br />
– Skizze nach: www.moultonworld.pwp.blueyonder.co.uk/Lecture9_page.htm<br />
am 20.10.2011<br />
Abbildung 20 zeigt den schematischen Aufbau eines solchen Ventings, welches akustisch<br />
ein Hochpassfilter darstellt.<br />
Laut Angabe von Patty Niquette 125 von Etymotic wiesen 50 % ihrer 2009 zu Qualitätszwecken<br />
untersuchten Gehörschutze eine Okklusion von 10 dB oder weniger auf und 72 %<br />
hatten eine Okklusion von 12,5 dB oder weniger.<br />
Dichtigkeit (siehe 4.3) und Okklusion hängen zusammen (siehe Abbildung 21): Je tiefer<br />
und an die Haut anliegender (dichter) der Gehörschutz im Ohr platziert ist, desto kleiner<br />
ist das Risiko von Okklusion. 126<br />
Abbildung 21: Länge des Ohrschutzes mit Auswirkung<br />
auf die Okklusion – ER33 Bedienungsanleitung,<br />
S. 7<br />
© Copyright Etymotic Research Inc. Used with<br />
permission.<br />
121<br />
Siehe Sound Advice, S. 36<br />
122<br />
Venting = Belüftung einer Otoplastik durch eine Zusatzbohrung<br />
123<br />
Siehe OBERDANNER / REINTGES / WELZL-MÜLLER o. J.<br />
124<br />
Vgl. dagegen: Killions (Gründer und Geschäftsführer von Etymotic) Vorschlag in KILLION / WILBER / GUDMUNDSEN,<br />
1988, die Gehörschutze zur Vermeidung von Okklusion so tief wie möglich in den Gehörgang einzuführen und<br />
absolute Dichtigkeit zu gewährleisten …<br />
125<br />
E-Mail Patty Niquette vom 11.7.2011, siehe 10.7<br />
126<br />
Siehe KILLION / WILBER / GUDMUNDSEN, 1988<br />
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4.4.3 Problematische Messwerte bei 4 und 8 Kilohertz<br />
Der verschlossene Gehörgang bildet ein sehr kleines Raumvolumen (
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In der Akustik wird dieser Widerstand analog zur Elektrotechnik „akustische Impedanz“<br />
genannt. Sie ist definiert durch den Quotienten „Schalldruck zu Schallfluss“ 131 , wobei mit<br />
Schallfluss die Menge an Schall gemeint ist, die pro Sekunde durch eine Querschnittsfläche<br />
„fließt“. Die akustische Impedanz ist frequenzabhängig, hat die Einheit [Pa s/m 3 ] und<br />
wird auch als „Akustisches Ohm 132 “ bezeichnet. Abbildung 22 zeigt, wie sich die Impedanz<br />
v. a. in hohen Frequenzen ab 1,5 kHz verändert, wenn sich lediglich die Form gleicher<br />
Volumina (Klarinette, Flöte, Zylinder) ändert.<br />
Für den Bau von Holz- und Blechblasinstrumenten ist die akustische Impedanz von großer<br />
Bedeutung. Die Lage ihrer Maxima gibt in der Regel Aufschluss darüber, bei welchen Frequenzen<br />
z. B. bei einer Trompete die zur Tonerzeugung notwendigen, stehenden Wellen<br />
leicht anregbar sind. Stehende Wellen oder Resonanzphänomene sind für die Tonerzeugung<br />
bei Musikinstrumenten generell gewünscht und auch notwendig – beim Gehörschutz<br />
sind sie aber zumindest im Audiobereich von 20– ca. 20’000 Hz zu vermeiden,<br />
sofern sein Dämpfungsmaß konstant wirken, also kein Frequenzbereich überdurchschnittlich<br />
betont werden soll. Die akustische Impedanz würde in diesem Fall eine rein reelle<br />
Größe aufweisen.<br />
Dezibel (dB)<br />
Frequenz (Hz)<br />
Abbildung 23: VIAS-Simulation von geschlossenen Rohren mit unterschiedlichen Längen und Durchmessern,<br />
aber gleichen Volumina<br />
131<br />
Schallfluss auf Englisch = „flow per unit area“<br />
132<br />
Ohm = Einheit des elektrischen Widerstandes<br />
Messmöglichkeiten der Gehörschutzdämmung – Stand der Technik Seite 31
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Abbildung 23 zeigt eine VIAS 133 -Simulation von geschlossenen Rohren mit denselben<br />
Volumina, aber unterschiedlichen Längen und Durchmessern. Es ist optisch leicht erkennbar,<br />
dass die Impedanz jeweils in einem anderen Frequenzbereich ihre Maximal- bzw.<br />
Minimalwerte erreicht.<br />
Die Dimensionen, welche für die Simulation gewählt wurden, entsprechen in etwa denen<br />
des Restvolumens im Gehörgang hinter dem Gehörschutz. Jedoch wurde die Viskosität<br />
der Haut und des Mastoïden in dieser Simulation nicht mit einbezogen, da das Programm<br />
auf Blasinstrumente hin optimiert ist und in dieser einfachen Simulation mit harten Materialkonstanten<br />
arbeitet. Die Abbildung soll lediglich zeigen, dass sich die Frequenz der<br />
ersten Impedanzspitze je nach Form des Restvolumens trotz gleicher Volumina [!] an verschiedenen<br />
Stellen in dem für den Gehörschutz relevanten Frequenzbereich von wenigen<br />
Kilohertz befinden kann (Abbildung 23 ist im Anhang 10.1 im A4-Format abgedruckt).<br />
4.4.5 Anteil Knochenleitung<br />
Der Schall kann nicht nur über den Weg der Luftübertragung, sondern auch via Knochenleitung<br />
zum Innenohr gelangen (siehe 3.1). Nur die REAT-Messung (siehe 4.1) inkludiert<br />
diesen Anteil von gehörtem Schall über die Knochenleitung in ihrem Verfahren, da eine<br />
subjektive Messung der Hörschwelle vorgenommen wird. Bei allen anderen vorgestellten<br />
Verfahren wird der Anteil der Knochenleitung nicht berücksichtigt, respektive kann er<br />
durch die gewählte Messform nicht berücksichtigt werden. Ein Mikrofon oder eine Sonde<br />
im Gehörgang können nur den Luftleitungsanteil des auf die Cochlea eintreffenden<br />
Schalls messen, nicht aber den Teil der Schallübertragung, der über die Knochenleitung<br />
erfolgt. Eine Sondenplatzierung im Innenohr ist derzeit unmöglich.<br />
Das Mitschwingen des Schädelknochens beschränkt die Dämmwirkung von allen Gehörschutzen.<br />
Ab einem bestimmten Lautstärkepegel beginnt die Schädeldecke naturgemäß<br />
zu vibrieren, und somit ist die Dämmung im betroffenen Frequenzbereich nichtig (siehe<br />
Abbildung 24 „ear plug motion limit“). 134<br />
Beim MIRE-Verfahren (siehe 4.2.2) kann dies, im Vergleich zum REAT-Verfahren, zu um<br />
2–3 dB überhöhten Dämmwerten bei Messwerten von über 1 kHz führen, da dieser Frequenzbereich<br />
von der Knochenleitung besonders schnell angeregt wird. 135 Die Standardabweichungen<br />
müssten also diesem Effekt angepasst werden. 136 Ebenso kann auch die<br />
Knochenleitung nur bis zu einem bestimmten Wert gemessen werden (siehe Abbildung<br />
24: „bone conduction limit“). 137<br />
133<br />
VIAS = Versatile Instrument Analysis System; von der Firma artim entwickelte Software zur Analyse der akustischen<br />
Eigenschaften von Musikinstrumenten, www.bias.at am 2.3.<strong>2012</strong><br />
134<br />
Siehe www.gras.dk/documents/00316.pdf, S. 64, am 27.1.<strong>2012</strong><br />
135<br />
Siehe GAUGER, 2003<br />
136<br />
Siehe BERGER, 2005<br />
137<br />
Siehe www.gras.dk/documents/00316.pdf, S. 64, am 27.1.<strong>2012</strong><br />
Messmöglichkeiten der Gehörschutzdämmung – Stand der Technik Seite 32
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Abbildung 24: Theoretische<br />
Grenzen der Messmöglichkeiten<br />
durch Vibration – www.<br />
gras.dk/documents/00316.<br />
pdf, S. 64, am 8.3.<strong>2012</strong><br />
Fazit: Bis jetzt gibt es kein Messinstrument, das die Vibrationen messen kann, die über die<br />
Knochenleitung ans Innenohr übertragen werden. Es wurden bereits einige Vorschläge<br />
gemacht, einen Kopfsimulator mit Übertragungseigenschaften für die Knochenleitung zu<br />
bauen und zu standardisieren. Es wird derzeit aber weiterhin mit den vorgestellten Methoden<br />
und Standards gemessen. Jede Messung beinhaltet wie vorgestellt ihre Begrenzungen<br />
und Unsicherheiten, derer man sich bewusst sein und die man auch in Vergleiche<br />
zwischen Resultaten, die mit unterschiedlichen Methoden gemessen wurden, einbinden<br />
muss.<br />
Messmöglichkeiten der Gehörschutzdämmung – Stand der Technik Seite 33
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Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
5. Untersuchung<br />
Um die Dämmung von MusikerInnen-Gehörschutz und deren Wirkung auf Musik besser<br />
verstehen zu können, wurden im Rahmen dieser Arbeit Messungen am Institut für Wiener<br />
Klangstil, in Anlehnung an das MIRE-Verfahren (siehe 4.2.2) mit einem Miniaturmikrofon<br />
im Gehörgang, an mehreren ProbandInnen durchgeführt.<br />
5.1 Hypothese<br />
Es wird vermutet, dass eine gleichmäßige Schalldämmung über alle Frequenzen beim<br />
ER-15 TM -Filter nicht gewährleistet ist, wenn die Volumina der Ohren von der Standardresonanz<br />
abweichen und sich dadurch akustisch nicht optimal an das Volumen des Gehörschutzes<br />
ankoppeln. Bei der folgenden Auflistung von zehn Punkten sprechen sieben für<br />
die Hypothese und rechtfertigen diese. Zwei Argumente werden nach Erklärung aus der<br />
Untersuchung ausgeschlossen, und ein Grund spricht gegen die Hypothese.<br />
1. Die nach der Baumusterprüfung anzugebenden Einzelwerte APV, HML- und SNR-<br />
Werte (siehe 4.1.1) sagen nichts über die spektrale Verteilung der Dämmung aus.<br />
2. Auch in der Hörgeräteakustik wird, zur genaueren Einstellung der Verstärkung unter<br />
Beeinflussung der individuellen Otoplastik, mit einer Sondenschlauchmessung (siehe<br />
4.2.1) gearbeitet, um die Differenzen zwischen dem menschlichen Ohrvolumen<br />
und demjenigen eines standardisierten Kupplers 138 auszugleichen, sprich, um die<br />
Volumina aneinander anzupassen.<br />
3. Es ist unklar, nach welchen Studien Etymotic die Gehörgangresonanz mit 15 dB bei<br />
2,7 kHz erfasst hat. Die bei KILLION / DE VILBISS / STEWART, 1988, beschriebenen<br />
Messungen wurden an einem KEMAR 139 durchgeführt, einer menschenähnlichen<br />
Puppe, die mit einer Gehörgangsnachahmung und einem Ohrsimulator 140 ausgestattet<br />
ist. Dieser misst von 10–10000 Hz und simuliert einen verschlossenen Gehörgang<br />
(für den Fall einer eingesetzten Hörgeräteotoplastik):<br />
„Der Simulator für den abgeschlossenen Gehörgang bildet die akustische Transferimpedanz<br />
für das abgeschlossene normale Ohr erwachsener Menschen nach. Er simuliert<br />
jedoch nicht die Undichtigkeit zwischen einem Ohrpassstück und einem menschlichen<br />
Gehörgang. Deshalb können die mit dem Simulator für den abgeschlossenen Gehörgang<br />
erhaltenen Messergebnisse vom Verhalten eines Einsteckhörers am menschlichen<br />
Ohr abweichen, insbesondere bei tiefen Frequenzen. Darüber hinaus variiert das Verhalten<br />
stark von Ohr zu Ohr, was bei der Verwendung des Simulators beachtet werden sollte.<br />
Oberhalb von 10 kHz bildet der Simulator nicht das menschliche Ohr nach, kann aber<br />
138<br />
Kuppler = Messbox oder -puppe für reproduzierbare Messungen<br />
139<br />
KEMAR = Knowles Electronics Manikin for Acoustic Research, siehe BURKHARD / SACHS, 1972<br />
140<br />
ÖVE/ÖNORM EN 60318-4:2011<br />
Untersuchung Seite 34
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als akustischer Kuppler bei zusätzlichen Frequenzen bis zu 16 kHz verwendet werden.<br />
Unterhalb von 100 Hz gilt es nicht als nachgewiesen, dass der Ohrsimulator das menschliche<br />
Ohr nachbildet, er kann aber bei zusätzlichen Frequenzen bis zu 20 Hz herab als<br />
akustischer Kuppler verwendet werden.“ 141<br />
Der Ohrsimulator ist also für einen abgeschlossenen Gehörgang konzipiert und<br />
nicht für einen halboffenen, wie es der Einsatz von MusikerInnen-Gehörschutz verlangen<br />
würde, der den Gehörgang durch die Filtermembran nicht verschließt.<br />
Die Nachahmung des Gehörganges hat laut der gleichen Norm Punkt 4.2 folgendermaßen<br />
stattzufinden:<br />
„Der Durchmesser des Haupt-Hohlraums muss (7,5 ± 0,04) mm betragen. […] Die Länge<br />
des Haupt-Hohlraumes ist so zu wählen, dass die durch eine halbe Wellenlänge verursachte<br />
Resonanzfrequenz des Schalldrucks bei (13,5 ± 1,5) kHz liegt.“ 142<br />
Diese vorgeschlagene Resonanz von ca. 13,5 kHz ist betreffend die Frequenz um<br />
das 5fache [sic] größer als die von Etymotic vorgeschlagene bei 2,7 kHz. Sie ist aber<br />
auch für einen geschlossenen Kanal gewählt. Die Berechnung für eine geschlossene<br />
Rohrresonanz lautet: 143<br />
Wenn wir annehmen, dass der Gehörgang im Durchschnitt 3 cm lang ist und die<br />
Schallgeschwindigkeit 343 m/s beträgt, so berechnen wir mit der obigen Formal<br />
eine Resonanz bei 5717 Hz, was immer noch weniger als die Hälfte dessen ist, womit<br />
der KEMAR arbeitet. Da das ER-15 TM -Filter jedoch den Schall passieren lässt, müsste<br />
man eigentlich die Resonanz für einen offenen Kanal benutzen. Sie lautet: 144<br />
Bei denselben Variablen ergibt sich hier eine Resonanz bei 2858 Hz, was den von<br />
Etymotic vorgeschlagenen 2,7 kHz schon wesentlich näher käme. Mit Mündungskorrektur<br />
145 und bestätigter Gehörgangslänge könnten diese Werte deckungsgleich<br />
werden, was aber immer noch offen lässt, wieso mit dem KEMAR gemessen wurde,<br />
der wie erwähnt für den abgeschlossenen Gehörgang konzipiert wurde. Es ist anzunehmen,<br />
dass zum Messzeitpunkt kein besseres Messinstrument bestand.<br />
141<br />
ÖVE/ÖNORM EN 60318-4:2011<br />
142<br />
Ebenda Punkt 4.2<br />
143<br />
Siehe VEIT, 2005, S. 45<br />
144<br />
Siehe VEIT, 2005, S. 45<br />
145<br />
Mündungskorrektur: Bei einem offenen Rohr ist die akustische Rohrlänge etwas länger als die real messbare. Es muss<br />
um einen Korrekturwert verlängert werden. Dieser ist zu berechnen aus π/4 x Rohrradius. Siehe VEIT, 2005, S. 83<br />
Untersuchung Seite 35
E UHA<br />
Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
Der Ohrsimulator soll laut Norm mit einer Ohrkanal-Verlängerung von ca. 8,8 cm<br />
Länge ausgestattet sein. 146 Dies ergibt nach obiger Formel eine Resonanz bei<br />
1948 Hz – wieder ein anderer Wert.<br />
Trotz dieser Unklarheiten wird die durchschnittliche Gehörgangsresonanz bei<br />
2,7 kHz von der Autorin als wahrer Wert akzeptiert.<br />
4. Folgende Einschränkungen werden in derselben Norm unter Punkt 4 kommuniziert:<br />
„Die Ergebnisse, die unter simulierten In-Situ-Bedingungen gewonnen werden, können<br />
sich von Ergebnissen an einer individuellen Person wegen anatomischer Unterschiede<br />
von Kopf, Rumpf, Ohrmuschel, Gehörgang und Trommelfell grundlegend unterscheiden.<br />
Die Ergebnisse sollten deshalb mit Sorgfalt interpretiert werden.“ 147<br />
5. Die über alle Frequenzen gleichmäßige Dämmwirkung des ER-15 TM wurde mit einer<br />
REAT-Messung erzielt (siehe 4.1). Betrachtet man die Grafik mit den Standardabweichungen<br />
(siehe 3.2), so kann das Ergebnis von einem linearen Spektrum (also einer<br />
geraden Linie) bereits dadurch um bis zu 7,8 dB abweichen. Messungen nach dem<br />
neueren MIRE-Verfahren (siehe 4.2.2) wurden bisher am ER TM -Filter nicht durchgeführt,<br />
wie Patty Niquette von Etymotic bestätigt. 148<br />
6. Über die Problematik der Anpassung der akustischen Impedanzen (siehe 4.4.4) ist in<br />
den Normen zur Überprüfung von Gehörschutzen nichts zu finden.<br />
7. Etymotic testet zu Zertifizierungszwecken jedes Jahr sechs Gehörschutze (für drei<br />
Angestellte mit je zwei Ohren) bei jedem ihrer für die Herstellung von MusikerInnen-<br />
Gehörschutz zertifizierten Labors. Diese Maßotoplastiken werden auf ihre akustische<br />
Masse hin überprüft (siehe 4.4.1). Ebenso werden Dichtigkeit (siehe 4.3) und<br />
Okklusionseffekt (siehe 4.4.2) mit dem ER-33 Seal- & Occlusion-Meter am Ohr der<br />
Angestellten selbst nachgeprüft.<br />
Im Jahr 2009 wurden für diese Testzwecke 108 Gehörschutze mit ER TM -Filter hergestellt.<br />
Davon erfüllten 79 % die Bedingungen für die Akustische Masse, 50 % verursachten<br />
weniger oder genau 10 dB Okklusionseffekt und 44 % eine Dichtigkeit von<br />
gleich oder mehr als 25 dB. 149<br />
Diese Produktionsunsicherheiten müssten also vor Beginn einer spektralen Untersuchung<br />
gemessen und ausgeschlossen werden können, weil sich ansonsten die<br />
Messunsicherheit sehr stark erhöhen würde und viele ProbandInnen nötig wären,<br />
um ein aussagekräftiges Resultat zu erhalten.<br />
146<br />
ÖNORM EN 60118-8: 2006<br />
147<br />
ÖVE/ÖNORM EN 60318-4:2011, Punkt 4<br />
148<br />
E-Mail Patty Niquette vom 11.7.2011, siehe 10.7<br />
149<br />
E-Mail Patty Niquette vom 11.7.2011, siehe 10.7<br />
Untersuchung Seite 36
E UHA<br />
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8. Die über alle Frequenzen gleichmäßige Dämmung des von Etymotic hergestellten<br />
Filtersystems wird in dieser Arbeit nicht infrage gestellt, sondern als gegeben angenommen.<br />
Es wird nur eine optimale Ankoppelung ans menschliche Ohr bezweifelt,<br />
da dieses von Mensch zu Mensch verschieden ist und vom Hersteller mit einer<br />
Durchschnitts-Gehörgangsresonanz behandelt wird.<br />
9. Unbestritten bleibt für diese Arbeit auch die Wichtigkeit einer über alle Frequenzen<br />
gleichmäßigen Dämmung für MusikerInnen-Gehörschutz. Es wird angenommen,<br />
dass MusikerInnen über alle Frequenzen gleich gut hören können müssen, denn<br />
aus diesem Grund ist das Produkt ER TM schließlich auch erfunden worden.<br />
10. Gegen die Hypothese spricht, dass sich bis jetzt keine MusikerInnen darüber beklagt<br />
hätten, dass der Gehörschutz ER TM nicht gleichmäßig dämpfe.<br />
5.2 Versuchsaufbau<br />
Ein Aufbau in Anlehnung an das MIRE-Setting erschien aus oben diskutierten Gründen<br />
(siehe 4.2.1 und 5.1) sinnvoll. Es wurde also ein Mikrofon gesucht, welches einen Querschnitt<br />
von 5 mm 2 nicht überschreitet. Dieses konnte bei der Firma Knowles 150 gefunden<br />
werden, welche freundlicherweise sogar einige Exemplare des Modells TO-30043-000 (Datenblatt<br />
siehe Anhang 10.6) zur Verfügung stellte. Es handelt sich um eines der kleinsten<br />
omnidirektionalen 151 Elektretmikrofone 152 im Angebot des Herstellers und ist dreipolig 153<br />
beschaltet.<br />
Abbildung 25: Verwendetes Mikrofon mit<br />
Speziallitzen (Foto: E. M.)<br />
150<br />
www.knowles.com/search/family.do?family_id=TO/BTO&x_sub_cat_id=1 am 2.2.<strong>2012</strong><br />
151<br />
Omnidirektional = 360° Aufnahmewinkel, nach allen Seiten gleich sensibel<br />
152<br />
Elektret = elektrisch isolierendes Material, welches eine elektrische Ladung permanent speichert<br />
153<br />
Drei Anschlüsse waren auf der Kapsel vorhanden: Versorgungsspannung, Signal und Masse (in dieser Reihenfolge).<br />
Untersuchung Seite 37
E UHA<br />
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Diese Anschlüsse wurden mit speziell isolierten, haarbreiten Litzen 154 verlötet (siehe Abbildung<br />
25). Die Speziallitzen 155 wurden von der Firma Phonak 156 zur Verfügung gestellt,<br />
welche diese normalerweise für die Verlötung von Bauteilen in Hörgeräten verwendet. Sie<br />
sind im normalen Verkauf nicht erhältlich und weisen eine Beschichtung auf, welche den<br />
Draht isoliert und somit ein Aufliegen auf der Haut ohne elektrische Probleme ermöglicht.<br />
So wurde ermöglicht, dass die ursprüngliche Dichtigkeit der Gehörschutze (siehe 4.3)<br />
beibehalten wurde, was bei einer Sondenmessung (siehe 4.2.1) nicht der Fall gewesen<br />
wäre (siehe Abbildung 26).<br />
Abbildung 26: Sitz Messmikrofon<br />
(Foto: E. M.)<br />
Leider war es trotz mehrfacher Anfragen bei diversen Betrieben im In- und Ausland nicht<br />
möglich, ein Seal- & Occlusion-Meter (siehe 4.3) innerhalb des Arbeitszeitraumes aufzutreiben,<br />
um diese Parameter auf ihre Richtigkeit überprüfen zu können. Da jedoch die<br />
Litzen zur Verwendung kamen, wurde davon ausgegangen, dass ein Messfehler aufgrund<br />
mangelnder Abdichtung nicht vorliegt.<br />
Als Spannungsversorger wurde die Phantomspeisung 157 des Messmikrofons ECM 8000 (in<br />
Abbildung 27 helltürkis markiert) der Firma Behringer 158 verwendet.<br />
154<br />
Kupferdraht, stromleitend<br />
155<br />
Typ ESW-Litzwire, Durchmesser 0.032mm<br />
www.estron.dk/log/datafiles/3427/esw_litz__brochure_-_g%E6ldende.pdf am 2.2.<strong>2012</strong><br />
156<br />
www.phonak.ch am 2.2.<strong>2012</strong><br />
157<br />
Phantomspeisung: 48 Volt Versorgungsspannung für Kondensatormikrofone<br />
158<br />
www.behringer.com/EN/Products/ECM8000.aspx am 2.2.<strong>2012</strong><br />
Untersuchung Seite 38
E UHA<br />
Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
Abbildung 27: Phantomspeisung<br />
und Referenzmikrofon<br />
(Foto: E. M.)<br />
Ein zweites Mikrofon vom gleichen Typ wurde mit normalen Kabeln ebenfalls an eine<br />
ECM 8000-Phantomspeisung angeschlossen und diente in Folge als Referenzmikrofon (in<br />
Abbildung 27 hellmagenta markiert).<br />
Als Vorverstärker diente beim 1. Versuch am 21.12.2011 ein Octopre der Firma Focusrite<br />
(Abbildung 28), beim 2. Versuch am 24. und 27.2.<strong>2012</strong> ein MPA2017, Eigenbau Institut für<br />
Wiener Klangstil 1994, deren Gain-Regler 159 jeweils bis zum Anschlag aufgedreht wurden<br />
(Abbildung 29).<br />
Abbildung 28: Focusrite Octopre – Vorverstärker 1 (Foto: E. M.)<br />
Abbildung 29: Eigenbau IWK<br />
MPA2017 – Vorverstärker 2<br />
(Foto: E. M.)<br />
159<br />
Gain-Regler = Verstärkungssteller<br />
Untersuchung Seite 39
E UHA<br />
Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
Das benötigte Rauschen (siehe 4.2.2.3) für Terzbänder mit den Mittenfrequenzen von<br />
100–10’000 Hz wurde im Vorfeld mit der Software LabView 2011 erstellt (Abbildungen<br />
30 und 31) und dann über Sequoia im reflexionsfreien 160 Raum am Institut für Wiener<br />
Klangstil abgespielt (siehe 10.5 Nr. 1). Die Audiosignale wurden über eine Hammerfall-<br />
DSP-Soundkarte in ein Sequoia11-Aufnahmesystem im CD-Format mit einer Abtastrate<br />
von 44’100 Hz und einer Bitrate von 16 Bit aufgenommen (Abbildung 32).<br />
Abbildung 30: Generieren von Rosa Rauschen im Terzband mit der Mittenfrequenz 630 Hz in LabView:<br />
Block-Diagramm (Bildschirmausdruck)<br />
Abbildung 31: Generieren von Rosa<br />
Rauschen im Terzband mit der Mittenfrequenz<br />
630 Hz in LabView: Front<br />
Panel (Bildschirmausdruck)<br />
Abbildung 32: Gleichzeitige Wiedergabe<br />
und Aufnahme in Sequoia (Bildschirmausdruck)<br />
Auf die Freifeldkorrektur, wie sie in 4.2.2.3 aus der Norm heraus beschrieben wird, wurde<br />
aus folgenden Gründen verzichtet: Es wäre extrem schwierig gewesen, den Messpunkt im<br />
Gehörgang auf den Zentimeter genau (oder noch genauer) zu bestimmen, da die Proban-<br />
160<br />
Reflexionsfrei = Der Raum bietet Freifeldkonditionen, d. h. dass akustisch kein Einfluss der Wände messbar ist.<br />
Untersuchung Seite 40
E UHA<br />
Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
den verschieden groß sind. Außerdem ist der Raum laut Aussagen von Alexander Mayer,<br />
dem Betreuer des Versuchsaufbaus und Mitarbeiter am Institut für Wiener Klangstil, sehr<br />
empfindlich auf minimale Abweichungen. Daher wurde mit dem Referenzmikrofon gearbeitet<br />
und die Daten in der Auswertung jeweils darauf bezogen. Ein Abgleich des selbst<br />
aufgebauten Referenzmikrofons mit einem im Institut verwendeten Messmikrofon von<br />
Roga RG50 161 ergab den in Abbildung 33 dargestellten Frequenzgang.<br />
Dezibel (dB)<br />
Frequenz (Hz)<br />
Abbildung 33: Vergleich Referenzmikrofon mit Messmikrofon Roga RG50 (Bildschirmausdruck)<br />
Das Messmikrofon arbeitete mit 90 dB bei 2 kHz verzerrungsfrei 162 . Die Beschallungslautstärke<br />
wurde daher sicherheitshalber mit einem Schallpegelmesser bei ca. 80 dB(A) eingestellt.<br />
Die Mikrofone arbeiteten durch die nicht optimal dafür ausgerichtete Versorgungsspannung<br />
des Messmikrofons ECM 8000 an einem Arbeitspunkt 163 , der nicht in der Mitte der<br />
Spannungsbreite lag. Dadurch wurde die positive Halbwelle größer als die negative. Da<br />
der Fehler jedoch bei beiden Mikrofonen gleich groß war und die Resultate aufeinander<br />
161<br />
www.roga-messtechnik.de/sensorik/messmikrofone.html am 2.2.<strong>2012</strong><br />
162<br />
Verzerrung (auch „Klippen“ genannt): Wenn die Membran eines Kondensatormikrofons zu stark angeregt wird, kann<br />
sie beim Schwingen die Rückwand der Kapsel berühren. Diese mechanische Komponente schlägt sich im<br />
Frequenzgang als Zusatz von Obertönen nieder, welche das Messsignal verfälschen („verzerren“).<br />
163<br />
Arbeitspunkt: Ein Transistor ist ein elektronisches Bauteil, welches der Verstärkung von Spannung dient. Es befindet<br />
sich auch im verwendeten Elektretmikrofon. Der Transistor benötigt für sein Funktionieren eine Betriebsspannung.<br />
Diese wird vom ECM 8000-Vorverstärker über eine Phantomspeisung von 48 Volt geliefert. Betriebsspannung und<br />
Transistor müssen derart aufeinander abgestimmt sein, dass die positive und die negative Halbwelle des Signals gleich<br />
groß sind, um eine Nulllinie herum pendeln. Diese Abstimmung wird Arbeitspunkt genannt. Wird der Arbeitspunkt<br />
nicht ideal gewählt, ist eine Halbwelle der Wechselspannung im Endeffekt größer als die andere – wie es eben hier im<br />
Versuchsaufbau geschieht: Die positive Halbwelle weist eine leicht größere Amplitude auf als die negative. Dadurch<br />
gibt es mehr Verzerrungen, was unerwünscht ist.<br />
Untersuchung Seite 41
E UHA<br />
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bezogen wurden, konnte dieser Fehler akzeptiert werden. Abbildung 34 zeigt einen Ausschnitt<br />
aus der Messung im Zeitbereich.<br />
Abbildung 34: Nichtmittiger<br />
Arbeitspunkt am<br />
Beispiel von Proband 3 mit<br />
Gehörschutz links<br />
(Bildschirmausdruck)<br />
Die Anforderungen an die Mikrofone bezüglich ihrer technischen Qualität waren sehr<br />
hoch. Bei der Beschallung mit ca. 80 dB(A) traten bei der OEG-Messung L eq s von bis zu<br />
-17 dB auf (die Spitzen waren natürlich höher) – die niedrigsten Werte bei den Messungen<br />
mit Gehörschutz waren bei ca. -76 dB(A) anzusiedeln. So kommt eine Dynamik von<br />
ungefähr 60 dB zustande, welche das ausgewählte Mikrofon gerade noch bewältigen<br />
konnte. Durch das Brummen (siehe auch 6), welches durch das Anpressen der Litzen auf<br />
der Haut entstand, wurde der Signal-Rausch-Abstand zusätzlich – und pro Ohr verschieden<br />
– verschlechtert.<br />
Die beiden selbst aufgebauten Mikrofone im reflexionsarmen Raum wurden auch ohne<br />
Proband durchgemessen und ergaben die in Abbildung 35 und Abbildung 36 abgebildeten<br />
Frequenzgänge.<br />
Abbildung 35: Frequenzgänge von Mess- (blaue<br />
Linie) und Referenzmikrofon (gelbe Linie) ohne<br />
Proband (L eq (A) in Terzbändern) – 1<br />
(OpenOfficeCalc-Grafik)<br />
Dezibel (dB)<br />
Frequenz (Hz)<br />
Abbildung 36: Frequenzgänge von Mess- (violette<br />
Linie) und Referenzmikrofon (pinke Linie) ohne<br />
Proband (L eq (A) in Terzbändern) – 2<br />
(OpenOfficeCalc-Grafik)<br />
Dezibel (dB)<br />
Frequenz (Hz)<br />
Untersuchung Seite 42
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Als Schallquelle diente ein aktives 164 Dreiwegsystem der Firma RCF, 165 welches derart aufgestellt<br />
wurde, dass sich seine Membranen in einer vertikalen Linie 1,5 m vor dem Messort<br />
befanden. Die ProbandInnen wurden frontal beschallt (siehe Abbildung 37).<br />
Abbildung 37: Frontale Beschallung<br />
(Foto: Alexander Mayer)<br />
Sie saßen für die Messung am rechten Ohr auf dem in Abbildung 38 abgebildeten linken<br />
Stuhl und vice versa für das linke Ohr auf dem rechten Stuhl. Dadurch konnte ein gleicher<br />
Abstand zur horizontalen Achse der Abstrahlung bei gleicher Höhe gewährleistet werden.<br />
Abbildung 38: Abstand der Ohren<br />
zur horizontalen Beschallungsachse<br />
(Foto: Alexander Mayer)<br />
Die Untersuchungen fanden im 2006 erbauten schallarmen Raum des Instituts für Wiener<br />
Klangstil am Anton-von-Webern-Platz 1, Gebäudeteil M, statt. Das Rohbau-Volumen des<br />
Messraumes hat eine Dimension von ca. 8,50 m x 5,95 m x 5,20 m und ist auf allen Seiten<br />
164<br />
Aktiv = Ein Verstärker ist in der Box integriert, i. Ggs. zu passiven Lautsprechern, welche einen externen Verstärker<br />
benötigen.<br />
165<br />
Mittel-/Hochtöner: Art 310A, Subwoofer: RCF Sub05 – beide von RCF<br />
Untersuchung Seite 43
E UHA<br />
Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
mit porösen 166 Keilabsorbern 167 , Lochabsorbern 168 und Helmholtzresonatoren 169 ausgestattet.<br />
Der Raum ergibt die nach Norm 170 überprüften zulässigen Toleranzen:<br />
Frequenz oder Band-Mittenfrequenz [Hz] Zulässige Abweichung [dB]<br />
< 630 ± 1,5<br />
800 bis 5000 ± 1,0<br />
> 6300 ± 1,5<br />
Der Raum gilt ab einer unteren Grenzfrequenz von 80 Hz als „hochbedämpft“. 171<br />
Um während des Versuchs mit den ProbandInnen kommunizieren zu können, wurde eine<br />
fix installierte Gegensprechanlage benutzt. Zusätzlich wurde eine Videokamera installiert,<br />
mit der die ProbandInnen beobachtet werden konnten. Abbildung 39 zeigt Proband 1<br />
im Überwachungsmonitor. Damit konnte die Befindlichkeit der ProbandInnen überprüft<br />
werden, und dass sie den Kopf nicht bewegten.<br />
Das lange Sitzen im reflexionsarmen Raum ist nämlich insofern anstrengend, als dass es<br />
dort sehr wenig Luftfeuchtigkeit und kein Tageslicht gibt. Außerdem wird man verliesartig<br />
eingeschlossen und bekommt durch die akustische Abkoppelung von der Außenwelt<br />
keinerlei Information von außen mehr. Die Beschallung mit den lauten Rauschsignalen<br />
empfinden die ProbandInnen nur als bedingt angenehm; die gesamte Situation ist<br />
weit entfernt von Alltäglichem. Die Probanden 1 und 2, welche Kommilitonen aus dem<br />
Tonmeisterstudiengang sind, konnten die Situationen besser einschätzen als die ProbandInnen<br />
3 und 4, für welche sie neu war. Trotzdem musste bei allen vier ProbandInnen<br />
Abbildung 39: Proband 1 im Überwachungsmonitor<br />
(Foto: E. M.)<br />
166<br />
Porös = durchlässig, mit Löchern versehen. Der Schall dringt durch die Poren in das Material ein und schwingt in den<br />
Hohlräumen. Durch Reibung werden so gewollte Frequenzbereiche absorbiert (siehe unten).<br />
167<br />
Absorber = Bauelement, welches Schall in Wärme umwandelt (Schallschlucker)<br />
168<br />
Lochabsorber = Funktioniert nach dem Helmholtzresonatorprinzip (s. u.), jedoch für kleinere Dimensionen und daher<br />
höhere Frequenzen. Meist in Form von Platten, welche mit genau dimensionierten Löchern übersät sind.<br />
169<br />
Helmholtzresonator = Bauelement, welches eine Öffnung und ein Luftvolumen beinhaltet. Dieses resoniert bei genau<br />
einer durch die Dimensionen bestimmten Frequenz. Somit kann einem Raum bei dieser Frequenz Energie entzogen<br />
werden. Wird vor allem im Bassbereich eingesetzt, um die Eigenschwingungen des Raumes (Moden) zu bedämpfen.<br />
170<br />
ÖNORM S 5035, zurückgezogen am 1.5.2004, heute: ÖNORM EN ISO 3745:2009<br />
171<br />
www.members.aon.at/quiring/pro/str.htm am 28.2.<strong>2012</strong><br />
Untersuchung Seite 44
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Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
mit klaustrophobischen Zuständen gerechnet werden, die aber glücklicherweise nicht<br />
auftraten.<br />
5.3 Experimente<br />
Mit dem in 5.2 beschriebenen Versuchsaufbau wurde die Dämmwirkung des MusikerInnen-Gehörschutzes<br />
an vier ProbandInnen untersucht. Die Beschreibung der Experimente<br />
erfolgt chronologisch.<br />
5.3.1 Probandensuche 1<br />
Als Versuchspersonen kommen<br />
„nur Probanden in Frage, die nicht an Entzündungen oder anderen Erkrankungen des<br />
Außen- oder Mittelohres leiden. Für Messungen im offenen Gehörgang sind nur Versuchspersonen<br />
mit nicht zu engen, zu flachen oder zu stark abknickenden Gehörgängen<br />
zu wählen, die keinen Trommelfelldefekt aufweisen. Falls die Gehörgänge durch Cerumen<br />
172 verstopft sind, ist dieses zu entfernen. Alle erforderlichen Maßnahmen sind durch<br />
eine qualifizierte Person vorzunehmen.“ 173<br />
Der Hersteller Etymotic arbeitete bei seiner Entwicklung des MusikerInnen-Gehörschutzes<br />
mit einer angenommenen Gehörgangsresonanz 174 von 15 dB bei 2,7 kHz. Da diese jedoch<br />
durch die anatomische Geometrie des Außen- und des Mittelohres individuell verschieden<br />
sein kann, soll der Frequenzgang an zwei unterschiedlichen Volumina auf seine spektrale<br />
Wirkung überprüft werden.<br />
Proband 1:<br />
Stefan Hajek: 27 Jahre, männlich, keine Trommelfell-Perforation, keine Entzündungen oder<br />
andere Erkrankungen am Außen- oder Mittelohr, Gehörgang cerumenfrei. Gehörgangsresonanz<br />
beidseitig bei ca. 2,5 kHz.<br />
Proband 2:<br />
Clemens Wannemacher: 27 Jahre, männlich, keine Trommelfell-Perforation, keine Entzündungen<br />
oder andere Erkrankungen am Außen- oder Mittelohr, Gehörgang cerumenfrei.<br />
Gehörgangsresonanz beidseitig bei ca. 2,5 kHz.<br />
Diese Probanden wurden ausgewählt, weil sie optisch gesehen auffällig unterschiedliche<br />
Gehörgänge aufweisen (siehe Abbildung 40).<br />
Dadurch könnte sich – wegen der durch den Radius beeinflussten Mündungskorrektur<br />
(siehe 5.1) – die Länge der Gehörgänge relevant unterscheiden, war die Vermutung.<br />
172<br />
Cerumen = Ohrenschmalz<br />
173<br />
ÖNORM EN ISO 11904-1:2003<br />
174<br />
auch OEG = Open Ear Gain genannt<br />
Untersuchung Seite 45
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Abbildung 40: Optische Unterschiede<br />
je einer Otoplastik von den<br />
Probanden 1+2 mit Abdruck (beige)<br />
(Foto: E. M.)<br />
5.3.2 Versuch 1: Probanden mit optisch unterschiedlichen Gehörgängen<br />
Die Gehörschutze wurden von der Firma Kind in Deutschland hergestellt und mit einem<br />
Referenzvolumen abgeglichen (siehe 4.4.1). Diese Messung wurde jeweils dokumentiert<br />
(siehe Beispiel Abbildung 41, alle weiteren Dokumentationen im Anhang 10.2).<br />
Die Messung wurde an den Probanden 1 und 2, wie in 5.2 beschrieben, am 21.12.2011<br />
durchgeführt. Es stellte sich heraus, dass die Gehörgangsresonanzen mit einer Spitze bei<br />
2,5 kHz ziemlich übereinstimmend waren (siehe Abbildung 42).<br />
Abbildung 41: Abgleich mit Referenzvolumen<br />
mittels Maßmeter im Labor (Foto: KIND)<br />
Abbildung 42: OEG der Probanden<br />
1+2 (OpenOfficeCalc-Grafik)<br />
Dezibel (dB)<br />
Frequenz (Hz)<br />
Untersuchung Seite 46
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Die Resonanz im Gehörgang wird durch die Länge und den Radius bestimmt (siehe Mündungskorrektur<br />
5.1). Durch den optisch auffallenden Unterschied im Durchmesser zwischen<br />
Proband 1 und 2 wurde angenommen, dass sich die Gehörgangsresonanzen auch<br />
deutlich unterscheiden würden. Dies hat sich jedoch nicht bestätigt (oder war für die<br />
Messsignale in großen Terzen nicht wahrnehmbar), und es mussten daher neue ProbandInnen<br />
gesucht werden.<br />
5.3.3 ProbandInnensuche 2<br />
Es konnte freundlicherweise ein Kontakt zum Ausbildungszentrum für HörakustikerInnen<br />
in Wien hergestellt werden. In diesen Räumlichkeiten befindet sich u. a. das Messgerät<br />
Aurical der Firma GN Otometrics. Es ermöglicht mittels Sondenmessung (siehe 4.2.1), die<br />
OEG schnell zu erfassen. So wurde an einem Vormittag bei 25 StudentInnen beidohrig<br />
Abbildung 43: OEGs einer Wiener Klasse von angehenden<br />
HörakustikerInnen, hervorgehoben die<br />
Ohren von Probandin 4, rechts (rot) und links (blau)<br />
(Bildschirmausdruck)<br />
die OEG gemessen. Abbildung 43 zeigt die einander überlagerten Ergebnisse. Die OEGs<br />
links (blau) und rechts (rot) bei ca. 3,5 kHz von der dabei ausgewählten Probandin 4 sind<br />
hervorgehoben.<br />
Proband 3:<br />
Sebastian Rainer: 24 Jahre, männlich, keine Trommelfell-Perforation (nach Cholesteatom 175 -<br />
Operation im rechten Mittelohr wurde das Trommelfell chirurgisch wiederhergestellt),<br />
keine Entzündungen oder andere Erkrankungen am Außen- oder Mittelohr, Gehörgang<br />
cerumenfrei. Gehörgangsresonanz rechts bei ca. 2 kHz. Abbildung 44 zeigt die optischen<br />
Unterschiede zwischen dem linken und rechten Gehörschutz von Proband 3, wobei festgestellt<br />
werden kann, dass die Otoplastik für das rechte Ohr (rechts im Bild) einen begradigten<br />
Verlauf hat und nicht nach innen immer enger wird wie diejenige vom linken Ohr.<br />
175<br />
Cholesteatom = Hautwucherung im Mittelohr; gutartiger Tumor. Um Hirnschäden bei fortschreitender Erkrankung zu<br />
vermeiden, wird das Geschwür großflächig herausgeschabt. Zurück bleibt eine sogenannte Radikalhöhle, d. h. ein<br />
vergrößertes Mittelohr.<br />
Untersuchung Seite 47
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Abbildung 44: Optische Unterschiede<br />
links/rechts bei Proband 3 durch Operation<br />
(Foto: E. M.)<br />
Probandin 4:<br />
Yelis Cayakar: 28 Jahre, weiblich, keine Trommelfell-Perforation, keine Entzündungen oder<br />
andere Erkrankungen am Außen- oder Mittelohr, Gehörgang cerumenfrei. Gehörgangsresonanz<br />
bei ca. 3,5 kHz.<br />
Die vollständige Dokumentation der Volumenüberprüfung der Gehörschutze im Labor<br />
(siehe 4.4.1) aller ProbandInnen befindet sich im Anhang 10.2.<br />
5.3.4 Versuch 2: ProbandInnen mit Resonanzen von 2–3,5 kHz<br />
Die Messung an den ProbandInnen 2, 3 und 4 wurde am 24.2.<strong>2012</strong> in denselben Räumlichkeiten<br />
wie in 5.2 beschrieben durchgeführt. Proband Nummer 1 war leider unabkömmlich<br />
– da jedoch Proband 2 mit ungefähr derselben OEG dabei war, konnte dennoch ein breiteres<br />
Spektrum an möglichen Gehörgangsresonanzen abgedeckt werden (siehe Abbildung<br />
45 – ist im Anhang 10.4 groß abgedruckt – die interessierenden Resonanzen von Proband<br />
3 rechts und Probandin 4 rechts sind hervorgehoben).<br />
Abbildung 45: Gehörgangsresonanzen<br />
der<br />
ProbandInnen 2, 3 und 4<br />
(OpenOfficeCalc-Grafik)<br />
Dezibel (dB)<br />
Frequenz (Hz)<br />
Untersuchung Seite 48
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Die Messsignale wurden zeitlich nach Norm ausgewertet (siehe 4.2.2.3) und noch einmal<br />
in der Software LabView 2011, mit denselben Filtern wie in 5.2 beschrieben, terzgefiltert.<br />
Danach wurde mit dem Sound & Vibration-Toolkit von LabView 2011 ein äquivalenter<br />
Dauerschallpegel 176 mit A-Bewertung 177 berechnet (siehe Abbildung 46).<br />
Die so gewonnenen Messwerte wurden in eine Excel-Tabelle übertragen. Rechnerisch<br />
wurden nun die L eq -Werte des Messmikrofons auf diejenigen des Referenzmikrofons bezogen.<br />
Dann wurden die Werte der Messungen mit Gehörschutz von den Werten ohne Gehörschutz<br />
(Gehörgangsresonanzen) abgezogen, um die Dämmwirkung am individuellen Ohr<br />
darzustellen.<br />
Abbildung 46: Terzfiltern<br />
der gemessenen Signale<br />
und L eq -Berechnung<br />
(Bildschirmausdruck)<br />
Abbildung 47 zeigt die Dämmung an den sechs Versuchsohren in Kurvenform über den<br />
gemessenen Frequenzbereich. Fein gestrichelt sind auf dieser Grafik auch die APV-Werte<br />
eingezeichnet, die in der Baumusterprüfung festgelegt worden sind (siehe 4.1). Da es sich<br />
beim APV jedoch um eine subjektive Messmethode handelt, ist beim Vergleichen Vorsicht<br />
geboten. Die Kurve soll lediglich als Richtwert dienen, was bei der Messung ungefähr<br />
herauskommen sollte (die Grafik und auch die einzelnen Kurven der drei ProbandInnen<br />
sind im Anhang 10.4 in A4-Format zu finden).<br />
176<br />
Äquivalenter Dauerschallpegel = Englisch: equivalent Level „L eq “ = über einen gewissen Zeitraum gemittelte<br />
Lautstärke<br />
177<br />
A-Bewertung = Filterung eines Signals, um dem Frequenzgang des menschlichen Ohres näher zu kommen. Das<br />
A-Filter ist einer Isophonen-Kurve (Kurven gleicher Lautstärke) bei 20–40 Phon nachgeahmt (Bass- und<br />
Höhenabsenkung, empfindlichster Punkt bei ca.1,5 kHz).<br />
Untersuchung Seite 49
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Dezibel (dB)<br />
Frequenz (Hz)<br />
Abbildung 47: Dämmung durch ER-15 TM an 6 Versuchsohren (OpenOfficeCalc-Grafik)<br />
Untersuchung Seite 50
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6. Ergebnisse und Diskussion<br />
In den Folgenden Abschnitten werden die Ergebnisse des Experiments beschrieben und<br />
diskutiert. Dann werden auch die z. T. bereits erwähnten Produktions- und Messfehler<br />
besprochen.<br />
6.1 Messungen mit Rauschen<br />
Es werden nachfolgend der Reihe nach die Auswertungen der Ergebnisse bei den ProbandInnen<br />
2, 3 und 4 besprochen. Die Grafiken sind im Anhang 10.4 groß abgebildet. Es<br />
wurde jeweils der APV mit der Standardabweichung nach oben und unten (siehe 4.1) als<br />
gepunktete Linie aufgezeichnet. Selbstverständlich sind die Werte des subjektiven Tests<br />
nicht mit den hier erworbenen Mikrofonsignalen zu korrelieren – sie sollen lediglich der<br />
Orientierung dienen.<br />
Die Messresultate bei 6,3–10 kHz sind aus der Diskussion auszuschließen, da sie zu leicht<br />
durch Kopfbewegungen der ProbandInnen oder durch die gerichtete Abstrahlung hoher<br />
Frequenzen beim Lautsprecher verfälscht sein könnten (bei den Resultaten von Probandin<br />
4 hat dies auch Etymotic bestätigt).<br />
6.1.1 Auswertung Proband 2<br />
Proband 2 weist eine OEG bei 2,5 kHz auf und entspricht damit am besten den Kriterien<br />
der Gehörschutzhersteller. Die Dämmung am linken Ohr entspricht annähernd den Werten<br />
aus dem subjektiven Test (Abbildung 48). Dies spricht dafür, dass das Filter bei dieser<br />
Gehörgangsresonanz wie erwünscht arbeitet. Die Dämmung am rechten Ohr weist erheb-<br />
Dezibel (dB)<br />
Frequenz (Hz)<br />
Abbildung 48: Proband 2 Auswertung (OpenOfficeCalc-Grafik)<br />
Ergebnisse und Diskussion Seite 51
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liche Mängel im Bass- und Mittenbereich bis und mit 500 Hz auf, was eventuell auf eine<br />
fehlende Dichtung zurückzuführen ist (siehe 6.3). Weiter ist interessant, dass sich gerade<br />
dieser Proband beschwert hat, dass im Bereich der OEG zu viel Dämmung geschehe. Dies<br />
kann eventuell durch den starken Anstieg der Dämmwirkung zwischen den Terzmittenfrequenzen<br />
von 2 und 2,5 kHz erklärt werden.<br />
6.1.2 Auswertung Proband 3<br />
Das rechte Ohr von Proband 3 hat eine OEG von 2 kHz. Hier arbeitet das Filter wahrscheinlich<br />
nicht mehr optimal, was sich eventuell in der erhöhten Dämmwirkung bei 2 kHz zeigt<br />
(Abbildung 49). Beim linken Ohr gibt es eventuell wiederum leichte Dichtigkeitsprobleme<br />
im Bassbereich bis 400 Hz sowie zu wenig Dämmwirkung ab 2 kHz, was allerdings nicht<br />
durch die OEG erklärt werden kann, die bei diesem Ohr im Bereich des Durchschnitts<br />
von 2–2,5 kHz lag. Die verminderte Dämmwirkung bleibt hier also unerklärt. Auffallend<br />
ist auch der Abfall der Dämmung von ca. 10 dB zwischen 1,6 und 2 kHz. Am rechten Ohr<br />
erscheint dieser frequenzversetzt zwischen 2 und 3,15 kHz.<br />
Dezibel (dB)<br />
Frequenz (Hz)<br />
Abbildung 49: Proband 3 Auswertung (OpenOfficeCalc-Grafik)<br />
6.1.3 Auswertung Probandin 4<br />
Probandin 4 hatte bei beiden Ohren eine erhöhte OEG, wobei die rechte bei ca. 3,5 kHz die<br />
höchste des Versuchs war. Abbildung 50 zeigt wohl daher eine überhöhte Dämmung am<br />
rechten Ohr bei 3,15 kHz und eine zu schwache zwischen 2 und 2,5 kHz. Dazwischen gibt<br />
es einen Anstieg der Dämmung um 13,7 dB [sic!]. Des Weiteren gibt es wieder ein Dichtigkeitsproblem<br />
im Bassbereich bis ca. 500 Hz. Das Filter im linken Ohr arbeitet ungefähr so,<br />
Ergebnisse und Diskussion Seite 52
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wie es zu erwarten war, bis auf die schwache Dämmung zwischen 1,6 und 2,5 kHz, welche<br />
man auch auf die Gehörgangsresonanz zurückführen könnte, da diese oberhalb der vom<br />
Hersteller angenommenen 2,7 kHz lag.<br />
Dezibel (dB)<br />
Frequenz (Hz)<br />
Abbildung 50: Probandin 4 Auswertung (OpenOfficeCalc-Grafik)<br />
6.1.4 Anmerkungen zu den Messungen mit Rauschen<br />
Jedes Ohr hat individuelle Messergebnisse gezeigt. Natürlich sind diese Ergebnisse nicht<br />
hieb- und stichfest, denn man hätte sie mehrfach wiederholen müssen, um Messfehler<br />
konkret ausschließen zu können. Dies war aber im Rahmen dieser Arbeit nicht möglich<br />
und den ProbandInnen auch nicht zumutbar. 178 Die Resultate dienen daher als Hinweis,<br />
was bei künftigen Untersuchungen noch genauer betrachtet werden könnte. Diese könnten<br />
eventuell wieder an einem Kuppler geschehen, da man dort die Einflüsse von Rumpf<br />
und Kopf (Form und Beschaffenheit) ausschließen kann. Dieser Fehler wurde in Punkt 4<br />
der Hypothese (5.1) beschrieben.<br />
Es bleibt anzumerken, dass jeder Mensch eine individuelle Gehörgangsresonanz aufweist<br />
und ein Durchschnittswert eben nur ein Durchschnittswert bleibt – will heißen, dass<br />
alle Personen mit anderen anatomischen Gegebenheiten bei dieser Art von Fabrikation<br />
schlecht beraten sind. Die Ergebnisse sprechen für die Überlegung, dass der Gehörschutz<br />
nicht nur nach Maß angefertigt, sondern nachträglich auch noch überprüft und optimiert<br />
werden muss.<br />
178<br />
Anmerkung: Ein derartiger Versuchsaufbau müsste auch ethisch überprüft werden.<br />
Ergebnisse und Diskussion Seite 53
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6.2 Messungen mit Musik<br />
Eine Aussage über das Musikhören mit dem ER-15 TM -Gehörschutz muss vorsichtig getroffen<br />
werden, da die klanglichen Eigenschaften des Mikrofons in das Ergebnis mit hineinspielen.<br />
Wenn man die Hörbeispiele also bewerten möchte, muss man abstrahieren und<br />
die Vergleiche zwischen dem Klang des Mikrofons im freien Gehörgang und hinter dem<br />
Gehörschutz relativ unterscheiden.<br />
Die Ausschnitte wurden mit der Funktion „Spectral Cleaning“ in Sequoia11 in eine spektrale<br />
Darstellung umgewandelt. Die Lautstärke der Frequenzen wird dabei über die Farbe<br />
und die Helligkeit visualisiert.<br />
6.2.1 Klangverhalten<br />
Um eine Aussage über die Wirkung der Dämmung auf das Klangverhalten von Musik machen<br />
zu können, wurden ein einzelner Geigenton (leere A-Seite, siehe 10.5 Nr. 2) und eine<br />
einzelne Basedrum (siehe 10.5 Nr. 8) mehrmals abgespielt. Diese Klänge wurden in einem<br />
zweiten Schritt derart bearbeitet, dass die Gesamtlautstärke aller Beispiele gleich laut ist<br />
(die Messungen mit Gehörschutz wurden auf gleichen Pegel wie die Messungen ohne<br />
Gehörschutz angehoben, ca. +15 dB), sodass die spektralen Anteile verglichen werden<br />
können.<br />
Bei der Analyse dieses Versuches ist Vorsicht angebracht. Das Messmikrofon arbeitet im<br />
Frequenzbereich von ca. 100–10’000 Hertz, die Klänge – gerade die Basedrum – können<br />
jedoch über diesen Frequenzbereich hinaus Frequenzanteile innehaben. Es muss also ein<br />
Frequenz (Hz)<br />
Zeit (t)<br />
Abbildung 51: Violine 0,2–7 kHz Original, ProbandInnen 3, 2 + 4 – Lautstärke unbearbeitet<br />
(Bildschirmausdruck)<br />
Ergebnisse und Diskussion Seite 54
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relativer Vergleich zwischen der Messstrecke und der Messung hinter dem Gehörschutz<br />
gemacht werden, die Hörbeispiele gelten daher nicht 1:1.<br />
In Abbildung 51 sind der Reihe nach von links nach rechts das Originalsignal des Geigentons,<br />
die Messung von Proband 2 ohne Gehörschutz links, dann mit Gehörschutz links,<br />
die Messung von demselben Probanden mit und ohne Gehörschutz rechts und dasselbe<br />
von den ProbandInnen 3 und 4 abgebildet (die folgenden Grafiken befinden sich in voller<br />
Größe im Anhang 10.4). Der Frequenzbereich beträgt 200–7’000 Hz. Es ist erkennbar, dass<br />
durch das Mikrofon zusätzliche Obertöne (Verzerrungen) zum Originalsignal hinzukommen.<br />
Der Bereich um 2,3 kHz (knapp unterhalb der Hälfte in der Grafik) wird davon stark<br />
betont (Bereich der Gehörgangsresonanz). Der Bereich um 260 Hz (unterste Reihe) ist<br />
abgeschwächt (siehe 10.5 Nr. 3).<br />
Frequenz (Hz)<br />
Zeit (t)<br />
Abbildung 52: Violine 0–3 kHz Original, ProbandInnen 3, 2 + 4 – Lautstärke bearbeitet (Bildschirm-A.)<br />
Abbildung 52 zeigt dieselben Messresultate, allerdings sind hier, wie oben beschrieben,<br />
die Pegel der Messungen mit Gehörschutz um ca. 15 dB angehoben. Der Frequenzbereich<br />
beträgt 0–3’000 Hz. Bei Proband 3, welcher direkt nach dem Original kommt, ist im<br />
Tieftonbereich ein starkes Rauschen zu sehen. Dieses kam durch den Hautwiderstand<br />
der Litzen zustande und wird in Kapitel 6 noch genauer beschrieben. Interessant ist hier<br />
die Beobachtung, dass die Frequenzgänge bei ca. 600 und 750 Hz und auch zwischen ca.<br />
2–7 kHz mit dem Originalsignal nahezu identisch sind. Hingegen ist beim Grundton um<br />
ca. 250 Hz eine starke Abweichung pro Ohr festzustellen.<br />
Ergebnisse und Diskussion Seite 55
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Dieser Frequenzbereich wird in Abbildung 53 dargestellt. Er ist bei den ProbandInnen 2<br />
und 4 jeweils am rechten Ohr sogar stärker betont als im Original, was nicht auf das Messmikrofon<br />
zurückzuführen ist (siehe 10.5 Nr. 4).<br />
Eher ist anzunehmen, dass hier stehende Wellen vorliegen, welche zur sogenannten Okklusion<br />
führen (siehe 4.4.2), oder dass die Bassfrequenzen über den Körperschall hinter<br />
den Gehörschutz gelangen (siehe 4.4.5).<br />
Frequenz (Hz)<br />
Zeit (t)<br />
Abbildung 53: Violine Grundton ProbandInnen 3, 2 + 4 – Lautstärke bearbeitet (Bildschirmausdruck)<br />
Nach Absprache mit Etymotic handelt es sich nicht um Okklusion, sondern um leckhafte<br />
Abdichtung bei der Messung, sodass sich die tiefen Frequenzen um den Gehörschutz<br />
herum beugen 179 konnten. Dies scheint aber insofern unwahrscheinlich, als dass die hier<br />
verwendeten Litzen mit Sicherheit besser abdichten als die für solche Messungen üblicherweise<br />
verwendeten Sondenschläuche (wie in 4.2.1 besprochen).<br />
Wenn man aber bedenkt, dass die Dichtigkeitsprüfung nicht stattfinden konnte, 180 und<br />
nach Angaben von Etymotic 66 % der Gehörschutze eine mangelnde Dichtung von 20 dB<br />
aufweisen, 181 scheint es dennoch möglich und plausibel. Außerdem genügt laut KILLION<br />
/ DE VILBISS / STEWART, 1988, ein Leck von 0,5 mm Durchmesser, um die Dämmkurve aus<br />
Abbildung 54 zu erzeugen. Sehr wahrscheinlich waren bei diesem Versuch also drei [!]<br />
Gehörschutze leckhaft – und es ließ sich leider nicht überprüfen.<br />
179<br />
Beugung = akustisches Phänomen, bei dem eine Wellenlänge (die im Vergleich zu den Massen eines Hindernisses<br />
länger ist) ein Hindernis gar nicht „sieht“, sondern ungehindert daran vorbeigeht.<br />
180<br />
Vgl. 6.3<br />
181<br />
Siehe 10.8<br />
Ergebnisse und Diskussion Seite 56
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Abbildung 54: Dämmkurve eines<br />
leckhaften Gehörschutzes im Vergleich<br />
zu einem exakt konstruierten<br />
MusikerInnen-Gehörschutz und<br />
einem nicht maßgeschneiderten<br />
– KILLION / DE VILBISS / STEWART,<br />
1988, S. 16<br />
© Copyright Etymotic Research Inc.<br />
Used with permission.<br />
Im Folgenden werden die Ergebnisse von Proband 2 alleine und ohne das Originalsignal<br />
betrachtet. Abbildung 55 zeigt den Frequenzbereich der OEG. Die zusätzlichen Obertöne,<br />
welche durch das Mikrofon zum Originalsignal hinzukamen, sind bei der Aufnahme mit<br />
Gehörschutz kaum mehr vorhanden. Und obwohl sie bei diesem Klang nicht gewollt sind<br />
(sondern eben als Verzerrung hinzukamen), kann erkannt werden, dass der Bereich um<br />
die Gehörgangsresonanz herum gegenüber dem Signal ohne Gehörschutz im Ohr etwas<br />
abgeschwächt wird. Proband 2 hat eine für den Gehörschutz ER-15 TM optimale OEG bei ca.<br />
2,5 kHz. Laut seinen eigenen Angaben „fehlt ihm etwas“ in dem Bereich. Da er Tonmeister<br />
ist und den gehörten Frequenzgang sogar mit einem Audiofilter nachbauen konnte,<br />
klingt seine Aussage glaubwürdig.<br />
Abbildung 55: Violine 1,7–4,5 kHz Proband 2<br />
(Bildschirmausdruck)<br />
Frequenz (Hz)<br />
Zeit (t)<br />
Ergebnisse und Diskussion Seite 57
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Abbildung 56 zeigt das Originalsignal und die Aufnahmen des Geigentons, ebenfalls<br />
bei Proband 2. Nur beim letzten Beispiel, also dem rechten Ohr mit Gehörschutz, ist die<br />
Grundtonlautstärke höher als bei den anderen. Sie befindet sich jedoch im Bereich des<br />
Originalsignals und wäre somit nicht als störend, sondern als authentisch zu betrachten.<br />
Von störender Okklusion kann also kaum die Rede sein.<br />
Frequenz (Hz)<br />
Zeit (t)<br />
Abbildung 56: Violine Original Proband 2, Lautstärke bearbeitet (Bildschirmausdruck)<br />
Ergebnisse und Diskussion Seite 58
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6.2.2 Impulstreue<br />
Es wurden zwei Takte eines Schlagzeug-Rhythmus abgespielt (im Folgenden „Beat“ genannt)<br />
(siehe 10.5 Nr. 5). Abbildung 57 zeigt den Beat von 0–6 kHz bei allen drei ProbandInnen,<br />
die beim zweiten Versuch anwesend waren (siehe 10.5 Nr. 6).<br />
Frequenz (Hz)<br />
Zeit (t)<br />
Abbildung 57: Beat ganz 0–6 kHz, Prob. 3, 2 und 4, Lautstärke bearbeitet (Bildschirmausdruck)<br />
Man kann beobachten, dass durch die Gehörgangsresonanz Frequenzanteile in den ersten<br />
paar Kilohertz im Vergleich zum Original verstärkt werden, sowohl bei der Messung<br />
ohne Gehörschutz als dann auch noch stärker [!] bei der Messung mit Gehörschutz.<br />
Jedoch sind auch die Bassanteile beim Signal mit Gehörschutz verstärkt . Dies zeigt deutlich<br />
Abbildung 58, wo nur die Signale vom rechten Ohr der Probandin 4 von 0–700 Hz<br />
abgebildet sind. In der linken Hälfte des Bildes sieht man die Messung ohne Gehörschutz<br />
und in der rechten Hälfte diejenige mit Gehörschutz. Der Bassbereich um die 100 Hz ist<br />
übermäßig stark betont. Durch den psychoakustischen Effekt der Verdeckung 182 werden<br />
die verhältnismäßig zu stark verstärkten höheren Frequenzanteile im Bereich von 2–4 kHz<br />
in der Wahrnehmung gedämpft. Der Bassanteil dominiert also und das Signal verliert an<br />
Präsenz.<br />
182<br />
Verdeckung, Maskierung = hohe, leise Töne können von tiefen, lauten Tönen überdeckt werden, sodass man nur noch<br />
diese wahrnimmt. Ein Effekt des menschlichen Ohres, der z. B. auch bei der Orchesterkomposition Verwendung findet:<br />
Wenn die Tuben spielen, hört man auch von 30 StreicherInnen bisweilen gar nichts mehr.<br />
Ergebnisse und Diskussion Seite 59
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Frequenz (Hz)<br />
Zeit (t)<br />
Abbildung 58: Beat 0–700 Hz, Probandin 4 rechts (Bildschirmausdruck)<br />
Umgangssprachlich ausgedrückt nimmt man das „Wummern“ des Basses wahr und nicht<br />
die „knackigen“ Impulse der Anschläge. Der Klangeindruck wird „dumpf“.<br />
Wenn wir das Signal der Basedrum im Zeitbereich und bei im Mittel gleicher Lautstärke<br />
betrachten (siehe Abbildung 59), so fällt auf, dass das Ausschwingen der Bassfrequenzen<br />
mit Gehörschutz viel weniger ausgeprägt ist als beim Originalsignal. Außerdem scheint<br />
plötzlich der Grundton höher als im Original (mehr Wellenbäuche und -täler auf gleicher<br />
Zeitstrecke).<br />
Abbildung 59: Proband<br />
2 rechts von oben nach<br />
unten: BD original, BD-<br />
ER, BD+ER, Lautstärke<br />
bearbeitet (Bildschirmausdruck)<br />
Amplitude<br />
Zeit (t)<br />
Ergebnisse und Diskussion Seite 60
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Dieselben Beobachtungen kann man auch in der spektralen Ansicht machen, wie Abbildung<br />
60 zeigt. Das Ausschwingen wird regelrecht unterbrochen, anstatt dass es kontinuierlich<br />
schwächer wird (siehe 10.5 Nr. 9).<br />
Frequenz (Hz)<br />
Abbildung 60: Proband 2 rechts Ausschwingen Basedrum 0–300 Hz - BD original, BD-ER, BD+ER, Lautstärke<br />
bearbeitet (Bildschirmausdruck)<br />
Dass der Grundton höher wird, ist wohl auf das Mikrofon zurückzuführen, dessen Frequenzverhalten<br />
unter 100 Hz unbekannt ist.<br />
6.3 Produktionsfehler<br />
Zeit (t)<br />
An erster Stelle in der Produktion steht der Ohrabdruck. Bei diesem können bereits einige<br />
Fehler geschehen, welche bei der weiteren Fertigung nicht mehr korrigierbar sind. 183<br />
Laut Angaben von Etymotic 184 gibt es im Fertigungsprozess verschiedene Fehlerquellen<br />
wie die akustische Masse, die Dichtigkeit und die Okklusion. Es wurde versucht, diese für<br />
diesen Versuch auszumerzen.<br />
Die akustische Masse wurde daher von KIND im Labor überprüft und dokumentiert (die<br />
Bilder sind im Anhang 10.2 abgebildet). Dieser Parameter war also in Ordnung.<br />
Es bleibt die Frage, ob die akustische Masse mit einem Referenzvolumen allein überprüft<br />
werden kann. Laut den Simulationen mit VIAS (siehe 4.4.4) ist nämlich nicht nur das Volumen<br />
per se, sondern sind auch die jeweiligen Dimensionen von Radius und Länge sowie<br />
183<br />
Siehe VOOGDT, 2005, S. 153 f.<br />
184<br />
Siehe 10.8<br />
Ergebnisse und Diskussion Seite 61
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eventuell vorkommende Richtungswechsel (2. Gehörgangsknick „Isthmus“, siehe 3.1.1)<br />
entscheidend für das Resonanzverhalten einer akustischen Luftmasse.<br />
Des Weiteren war leider kein Seal- & Occlusion-Meter (siehe 4.3 und 4.4.2) aufzutreiben.<br />
Die Messresultate wurden daher an Etymotic geschickt und freundlicherweise auf diese<br />
Parameter hin begutachtet. Dabei wurde festgestellt, dass es sich in keinem Fall um<br />
Okklusion handelt, jedoch bei Proband 2 auf dem rechten Ohr ein Abdichtungsproblem<br />
während der Messung vorliegen könnte. Dies erklärt allerdings nicht, wieso der Geigenton<br />
(siehe 6.2.1) am rechten Ohr von Proband 2 erst nach der Anhebung der Lautstärke<br />
um 15 dB gleich laut war wie das Originalsignal. Nach Auffassung der Autorin hätte der<br />
Bassbereich hier nach der Lautstärkenbearbeitung um 15 dB zu laut sein müssen, um<br />
mangelnde Dichtung und somit eine Beugung der tiefen Frequenzen nachweisen zu können.<br />
Es wird eher vermutet, dass das Filter im Bass- und unteren Mittelbereich nicht ideal<br />
arbeitet, da dasselbe Phänomen an zwei weiteren Ohren (Proband 3 links, Probandin 4<br />
rechts) beobachtet werden kann.<br />
6.4 Fehler im Versuchsaufbau<br />
Der Messfehler des Versuchsaufbaus mit MIRE besteht generell darin, dass das Mikrofon<br />
als Schalldruckempfänger nur an einem bestimmten Punkt im Schallfeld arbeiten kann.<br />
Dadurch werden auch nur Druckwerte, die exakt dort vorkommen, aufgenommen. Besser<br />
wäre es, das Mikrofon in einer Begrenzung zu fixieren, z. B. am Ende des Gehörschutzes.<br />
Weiter war der Arbeitspunkt des Vorverstärkers, wie in Kapitel 5.2 bereits beschrieben,<br />
nicht ideal gewählt. Dies führt zu Verzerrungen, die die errechneten Mittelwerte verfälschen.<br />
Da der Fehler bei beiden Mikrofonen gleich groß war, wurde er akzeptiert. Einen<br />
optimalen Vorverstärker zu bauen, hätte den Arbeitsaufwand für diese Arbeit gesprengt.<br />
Durch das Anpressen der Litzen auf die Haut entstand ein 50 Hz-Brummen (siehe 5.2).<br />
Dieses wurde vernachlässigt, weil der Fehler nach dem Terzfiltern marginal war und jegliches<br />
Herausfiltern das Signal in der Zusammensetzung der Teiltöne beeinträchtigt hätte.<br />
Eine weitere Schwierigkeit stellte sich den ProbandInnen: Sie durften während der Messungen<br />
nicht schlucken, da das im Gehörgang sehr gut hörbar ist und dadurch vom Messmikrofon<br />
aufgenommen worden wäre. Nach einer Einweisung konnten die ProbandInnen<br />
aber sehr gut mit der Situation umgehen.<br />
Ergebnisse und Diskussion Seite 62
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7. Erkenntnisse<br />
Die Ergebnisse aus den durchgeführten Messungen sprechen für die Hypothese, dass der<br />
untersuchte Gehörschutz in jedem Ohr individuell arbeitet und auch mit einer großzügigen<br />
Standardabweichung nicht exakt vorauszusagen ist. Parameter wie die akustischen<br />
Eigenschaften, die Dichtigkeit und auch die Okklusion müssen daher bei jedem Ohr einzeln<br />
überprüft werden, um eine optimale Wirkung des Filters zu gewährleisten. Die Abweichungen<br />
verursachen sehr wohl unerwünschte Klangverfärbungen.<br />
8. Ausblick<br />
Man könnte anhand der oben genannten Erkenntnisse für eine zukünftige Entwicklung<br />
eine Messung der individuellen Impedanz in Betracht ziehen. Darauf würde dann der<br />
Gehörschutz nicht nur nach Maß, sondern auch für die individuellen akustischen Eigenschaften<br />
produziert. Man würde auf diese Weise eine individuelle Impedanzanpassung<br />
vornehmen.<br />
Nach VOIX / LAVILLE, 2004, und auch RICHTER / ZANDER / SPAHN, 2007, soll die zukünftige<br />
Entwicklung von MusikerInnen-Gehörschutz aber in Richtung maßgefertigter, elektronischer<br />
Geräte gehen. Diese sollen selbstregulierend arbeiten und nur bei hohen Lautstärkepegeln<br />
komprimierend 185 eingreifen. Die zitierten Quellen sind jedoch schon fünf und<br />
acht Jahre alt, und es ist – für Musizierende – bislang kein besserer Gehörschutz als der<br />
beschriebene in Sicht.<br />
Des Weiteren muss man sich die Frage stellen, ob eine gleichmäßige Dämmwirkung über<br />
alle Frequenzen in der Gehörprävention für Musizierende überhaupt das zu erreichende<br />
Ziel darstellt. Wenn man bedenkt, dass viele Musizierende – genauso wie alle anderen<br />
Menschen – von Lärmschwerhörigkeit 186 betroffen sind, sollte bei der Entwicklung von<br />
Gehörschutz eigentlich nicht (nur) von einer idealen Hörschwelle, wie sie bei gesunden,<br />
jungen Menschen zu finden ist, ausgegangen werden, sondern auch von den unterschiedlichen<br />
Stadien einer fortgeschrittenen Presbyakusis. Hinzu kommt, dass bei einer<br />
Lärmschwerhörigkeit die hohen Frequenzen vermehrt betroffen sind und sich demnach<br />
eine Dämmung in den hohen Frequenzen ungünstig auswirken kann und wichtige Frequenzanteile<br />
zu stark dämpft.<br />
InstrumentalistInnen könnten zudem, je nach Instrumentengruppe, andere Bedürfnisse<br />
mitbringen. So untersuchten bereits OBERDANNER / REINTGES / WELZL-MÜLLER o. J.<br />
den Erfolg von MusikerInnen-Gehörschutz bei BlechbläserInnen. Mit dem Resultat, dass<br />
erhebliche Eingriffe 187 durchgeführt werden mussten, um die Akzeptanz wegen Okklusionseffekten<br />
zu erhöhen. Die Bedürfnisse von InstrumentalistInnen könnten sich zudem<br />
185<br />
Komprimieren: dynamische Bearbeitung eines Audiosignals, bei dem die Dynamik eingegrenzt wird<br />
186<br />
Lärmschwerhörigkeit = Altersschwerhörigkeit / Presbyakusis, welche durch die Gesamtheit der während des Lebens<br />
einwirkenden Schallpegel verursacht wird<br />
187<br />
Siehe 4.4.2<br />
Erkenntnisse/Ausblick Seite 63
E UHA<br />
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insofern unterscheiden, als dass jedes Instrument einen spezifischen Frequenz- und Dynamikumfang<br />
hat, und auch nach dem Sitzplatz der Person im Orchester (sofern es sich<br />
um OrchestermusikerInnen handelt) oder der Aufstellung in einer Band. So muss man sich<br />
im Orchester je nach Position vor einer anderen Instrumentengruppe schützen (z. B. vor<br />
den tendenziell lauten Blechblasinstrumenten oder dem Schlagwerk) und gleichzeitig<br />
sowohl sein eigenes Spiel als auch das der anderen gut wahrnehmen können. Dasselbe<br />
gilt in einer Band, wo z. B. ein Bassist sich vor den Impulsen des Schlagzeugs schützen,<br />
aber gleichzeitig den Gesang hören muss.<br />
Der individuellen Begutachtung und Anpassung sind also kaum Grenzen gesetzt, und<br />
vieles in diesem Schnittstellenbereich zwischen Musik und Medizin gehört noch erforscht.<br />
Ausblick Seite 64
E UHA<br />
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9. Verzeichnisse<br />
9.1 Literaturverzeichnis<br />
Benutzung von Gehörschutz. Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung September 2008<br />
BERGER, Elliott H.: Hearing Protector Performance. How they work – and – what goes<br />
wrong in the real world. In: EARlog5 (1980), AERO Company<br />
BERGER, Elliott H.: A New Hearing Protection Attenuation Standard. ANSI S12.6. In: EARlog16<br />
(1985), AEARO Company<br />
BERGER, Elliott H.: The Naked Truth About NRR’s. In: EARlog20 (1993), AERO Company<br />
BERGER, Elliott H.: Preferred Methods for Measuring Hearing Protector Attenuation. In:<br />
The 2005 Congress and Exposition on Noise Control Engineering Rio de Janeiro (August<br />
2005), Brasilien<br />
BOCKSTAEL, Annelies / VINCK, Bart / BOTTELDOOREN, Dick: Verifying the attenuation of<br />
earplugs in situ: Variability of transfer function among human subjects. In: acoustics ’08<br />
(2008), Paris, Frankreich<br />
BOCKSTAEL, Annelies / VINCK, Bart / BOTTELDOOREN, Dick: Verification of hearing<br />
protector’s performance in situ: From experimental to practical approach. In: 10ième<br />
Congrès Français d’Acoustique (2010)<br />
BOENNINGHAUS, Hans-Georg / LENARZ, Thomas: HNO. 12. Auflage, Heidelberg, Deutschland:<br />
Springer 2005<br />
BURKHARD, M. D. / SACHS, R. M.: KEMAR the Knowles Electronics Manikin for Acoustic<br />
Research. In: Industrial Research Products, Inc., Elk Village, Illinois Report No. 20032-1<br />
(November 1972)<br />
CHASIN, Marshall: Assessing Musicians. In: audioscan app-note 98-05 (1998)<br />
ER-33 Occlusion Effect Meter. User Manual, Etymotic Research<br />
FLEISCHER, Gerald u. a.: Gut Hören. Heute und Morgen, Heidelberg, Deutschland: Median<br />
2000<br />
GAUDREAU, M.-A. u. a.: État de l’art et perspectives sur la mesure des performances effectives<br />
des protecteurs auditifs en milieu de travail. In: Revue Internationale sur l’Ingénierie<br />
des Risques Industriels Vol. 1-1 (2008), Seiten 65–85<br />
GAUGER, Dan: Testing & Rating of ANR Headsets. In: United States Environmental Protection<br />
Agency Workshop on Hearing Protector Devices (2003)<br />
HELLBRÜCK, Jürgen / ELLERMEIER, Wolfgang: Hören. Physiologie, Psychologie und Pathologie,<br />
2. aktualisierte und erweiterte Auflage, Göttingen u. a., Deutschland: Hogrefe 2004<br />
HOHMANN, Beat W. Musik und Hörschäden. Informationen für alle, die Musik spielen oder<br />
hören, SUVAliv, Luzern, Schweiz 2008<br />
Verzeichnisse Seite 65
E UHA<br />
Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
KILLION, Mead C. / DE VILBISS, Ed / STEWART, Jonathan: An Earplug with Uniform 15-dB<br />
Attenuation. In: The Hearing Journal Vol. 41-5 (1988), Seiten 14–17<br />
KILLION, Mead C. / WILBER, Laura Ann / GUDMUNDSEN, Gail I.: Zwislocki was right … In:<br />
Hearing Instruments (1988)<br />
KILLION, Mead C.: The Parvum Bonum, Plus Melius Fallacy in Earplug Selection. In: Recent<br />
Developments in Hearing Instrument Technology, zitiert nach dem Wiederabdruck vom<br />
15. Danavox Symposium. Hrsg. von Joel Beilin und Gert R. Jensen, Kopenhagen: Danavox<br />
/ Stougaard Jensen (1993), Seiten 415–433<br />
KILLION, Mead C.: What Special Hearing Aid Properties Do Performing Musicians Require?<br />
In: The Hearing Review (Februar 2009), Seiten 22–31<br />
MROWINSKI, Dieter / SCHOLZ, Günther u. a.: Audiometrie. Eine Anleitung für die praktische<br />
Hörprüfung, 3. aktualisierte und erweiterte Auflage, Stuttgart u. a.: Thieme 2006<br />
Musicians Earplugs / Ready-Fit High Fidelity Earplugs. Fitting Guide, Etymotic Research<br />
Musicians’ Hearing Protection. A review, in: Health and Safety Executive 2008<br />
NIQUETTE, Patty: Hearing Protection for Musicians. In: The Hearing Review (März 2006),<br />
Seiten 52–57<br />
OBERDANNER, H. / REINTGES, F. / WELZL-MÜLLER, K.: Persönlicher Gehörschutz für Musiker.<br />
Klinische Abteilung für Hör-, Stimm- und Sprachstörungen, Univ.-Klinik Innsbruck (o. J.)<br />
PAWLATA, Heinz: Anatomie für Hörgeräteakustiker, Skript WIFI Innsbruck (o. J.)<br />
RICHTER, Bernhard / ZANDER, Mark / SPAHN, Claudia: Gehörschutz im Orchester, in: freiburger<br />
beiträge zur musikermedizin, 4, Bochum u. a., Deutschland: projektverlag 2007<br />
Safe und Sound. Ratgeber zur Gehörerhaltung in der Musik- und Entertainmentbranche, BAUA<br />
2008<br />
Sound advice. Control of noise at work in music and entertainment, in: Health and Safety<br />
Executive, März 2010<br />
VEIT, Ivar: Technische Akustik, Kamprath-Reihe, 6. erweiterte Auflage, Würzburg, Deutschland:<br />
Vogel Fachbuch 2005<br />
VOIX, Jérémie / LAVILLE, Frédéric: Problématiques associées au développement d’un bouchon<br />
d’oreille intelligent. École de technologie supérieure de Montréal (2004)<br />
VOIX, Jérémie / ZEIDAN, Jean: Is it necessary to measure hearing protectors attenuation<br />
at 4 and 8 kHz? In: Revue Internationale sur l’Ingénierie des Risques Industriels (JI‐IRI) Vol.<br />
3-1 (2010), S. 32–44<br />
VOOGDT, Ulrich: Otoplastik. Die individuelle Otoplastik zur Hörgeräteversorgung und als<br />
persönlicher Gehörschutz im Lärm (Wissenschaftliche Fachbuch-Reihe der Akademie für<br />
Hörgeräte-Akustik, Band 2), 3. überarbeitete Auflage, Heidelberg, Deutschland: Median<br />
2005<br />
Verzeichnisse Seite 66
E UHA<br />
Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
9.2 Abbildungsverzeichnis<br />
Abbildung 1: Gemittelte Audiogramme der Tonmeisterklasse Wien vom Januar 2011 1<br />
Abbildung 2: Querschnitt eines rechten, äußeren Gehörganges von vorne 7<br />
Abbildung 3: Hörvorgang über Knochenleitung 8<br />
Abbildung 4: MusikerInnen-Gehörschutz im linken Ohr einer Trägerin 9<br />
Abbildung 5: REAR mit und ohne ER-15 TM 10<br />
Abbildung 6: Filtereinsatz ER TM 10<br />
Abbildung 7: Dämmwerttabelle ER-15 TM 11<br />
Abbildung 8: REAT = Hörschwelle ungeschütztes Ohr „minus“ Hörschw. gesch. Ohr 12<br />
Abbildung 9: Mindestschalldämmung nach Baumusterprüfung 14<br />
Abbildung 10: Vergleich von REAT-Messungen mit ER-15 TM und anderen Gehörschutzen 14<br />
Abbildung 11: NRR-Labor werte im Vergleich zu Feldwerten 17<br />
Abbildung 12: Frequenzspektrum einer Dämmung mit Sondenmessung 19<br />
Abbildung 13: Mögliche MIRE-Messpunkte nach VOIX und LAVILLE, 2004 23<br />
Abbildung 14: Insertion Loss = Schalldruck vor Trommelfell im ungeschützten Ohr –<br />
Schalldruck am Trommelfell im geschützten Ohr 23<br />
Abbildung 15: Dichtigkeitsprüfung 25<br />
Abbildung 16: Konstruktion ER-Filter und Ersatzschaltbild 26<br />
Abbildung 17: Maßmeter mit Kalibriervolumen 27<br />
Abbildung 18: Okklusionseffekt am Beispiel eines gesprochenen „Iii“ 28<br />
Abbildung 19: Verringerung des Okklusionseffektes durch Venting 28<br />
Abbildung 20: Akustischer Hochpass 29<br />
Abbildung 21: Länge des Ohrschutzes mit Auswirkung auf die Okklusion 29<br />
Abbildung 22: Impedanzveränderung bei unterschiedlichen Formen gleicher Volumina 30<br />
Abbildung 23: VIAS-Simulation von geschlossenen Rohren mit unterschiedlichen<br />
Längen und Durchmessern, aber gleichen Volumina 31<br />
Abbildung 24: Theoretische Grenzen der Messmöglichkeiten durch Vibration 33<br />
Abbildung 25: Verwendetes Mikrofon mit Speziallitzen 37<br />
Abbildung 26: Sitz Messmikrofon 38<br />
Abbildung 28: Focusrite Octopre – Vorverstärker 1 39<br />
Abbildung 27: Phantomspeisung und Referenzmikrofon 39<br />
Abbildung 29: Eigenbau Institut für Wiener Klangstil MPA2017 – Vorverstärker 2 39<br />
Abbildung 30: Generieren von Rosa Rauschen im Terzband mit der Mittenfrequenz<br />
630 Hz in LabView: Block-Diagramm 40<br />
Abbildung 31: Generieren von Rosa Rauschen im Terzband mit der Mittenfrequenz<br />
630 Hz in LabView: Front Panel 40<br />
Abbildung 32: Gleichzeitige Wiedergabe und Aufnahme in Sequoia 40<br />
Verzeichnisse Seite 67
E UHA<br />
Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
Abbildung 33: Vergleich Referenzmikrofon mit Messmikrofon Roga RG50 41<br />
Abbildung 34: Nicht-mittiger Arbeitspunkt am Beispiel von Proband 3 mit Gehörschutz<br />
links 42<br />
Abbildung 35: Frequenzgänge von Mess- und Referenzmikrofon ohne Proband<br />
(L eq (A) in Terzbändern) – 1 42<br />
Abbildung 36: Frequenzgänge von Mess- und Referenzmikrofon ohne Proband<br />
(L eq (A) in Terzbändern) – 2 42<br />
Abbildung 37: Frontale Beschallung 43<br />
Abbildung 38: Abstand der Ohren zur horizontalen Beschallungsachse 43<br />
Abbildung 39: Proband 1 im Überwachungsmonitor 44<br />
Abbildung 40: Optische Unterschiede je einer Otoplastik von den Probanden 1+2<br />
mit Abdruck (beige) 45<br />
Abbildung 41: Abgleich mit Referenzvolumen mittels Maßmeter im Labor 46<br />
Abbildung 42: OEG der Probanden 1+2 46<br />
Abbildung 43: OEGs einer Wiener Klasse von angehenden HörakustikerInnen,<br />
hervorgehoben die Ohren von Probandin 4, rechts (rot) und links (blau) 47<br />
Abbildung 44: Optische Unterschiede links/rechts bei Proband 3 durch Operation 48<br />
Abbildung 45: Gehörgangsresonanzen der ProbandInnen 2, 3 und 4 48<br />
Abbildung 46: Terzfiltern der gemessenen Signale und L eq -Berechnung 49<br />
Abbildung 47: Dämmung durch ER-15 TM an 6 Versuchsohren 50<br />
Abbildung 48: Proband 2 Auswertung 51<br />
Abbildung 49: Proband 3 Auswertung 52<br />
Abbildung 50: Probandin 4 Auswertung 53<br />
Abbildung 51: Violine 0,2–7 kHz Original, ProbandInnen 3, 2 + 4 –<br />
Lautstärke unbearbeitet 54<br />
Abbildung 52: Violine 0–3 kHz Original, ProbandInnen 3, 2 + 4 – Lautstärke bearbeitet 55<br />
Abbildung 53: Violine Grundton ProbandInnen 3, 2 + 4 – Lautstärke bearbeitet 56<br />
Abbildung 54: Dämmkurve eines leckhaften Gehörschutzes i. Vgl. zu einem exakt<br />
konstruierten MusikerInnen-Gehörschutz und einem nicht maßgeschneiderten 57<br />
Abbildung 55: Violine 1,7–4,5 kHz Proband 2 57<br />
Abbildung 56: Violine Original Proband 2, Lautstärke bearbeitet 58<br />
Abbildung 57: Beat ganz 0–6 kHz, Prob. 3, 2 und 4, Lautstärke bearbeitet 59<br />
Abbildung 58: Beat 0–700 Hz, Probandin 4 rechts 60<br />
Abbildung 59: Proband 2 rechts von oben nach unten: BD original, BD-ER, BD+ER,<br />
Lautstärke bearbeitet 60<br />
Abbildung 60: Proband 2 rechts Ausschwingen Basedrum 0–300 Hz - BD original,<br />
BD-ER, BD+ER, Lautstärke bearbeitet 61<br />
Verzeichnisse Seite 68
E UHA<br />
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9.3 Normenverzeichnis<br />
n DIN EN 60651:1994 „Schallpegelmesser“<br />
n IEC 225:1966 „Octave, half-octave and third-octave band filters intended for the analysis<br />
of sounds and vibrations“, Zurückziehung: 1995 (Verweis darauf in 24869-1)<br />
n ÖNORM EN 13819-2:2003 „Gehörschützer – Prüfung – Teil 2: Akustische Prüfverfahren“<br />
n ÖNORM EN 24869-1:1993 „Akustik – Gehörschützer – Teil 1: Subjektive Methode zur<br />
Messung der Schalldämmung“<br />
n ÖNORM EN 352-2:2003 „Gehörschützer – Allgemeine Anforderungen – Teil 2: Gehörschutzstöpsel“<br />
n ÖNORM EN 60118-8:2006 „Akustik – Hörgeräte – Teil 8: Verfahren zur Messung der<br />
Übertragungseigenschaften von Hörgeräten unter simulierten In-Situ-Bedingungen“<br />
n ÖNORM EN ISO 3745:2009 „Akustik – Bestimmung der Schallleistungspegel von Geräuschquellen<br />
aus Schalldruckmessungen – Verfahren der Genauigkeitsklasse 1 für<br />
reflexionsarme Räume und Halbräume“<br />
n ÖNORM EN ISO 11904-1:2003 „Akustik – Bestimmung der Schallimmission von ohrnahen<br />
Schallquellen – Teil 1: Verfahren mit Mikrofonen in menschlichen Ohren (MIRE-<br />
Verfahren)“<br />
n ÖNORM EN ISO 11904-2:2005 „Akustik – Bestimmung der Schallimmission von ohrnahen<br />
Schallquellen – Teil 2: Verfahren unter Verwendung eines Kopf- und Rumpfsimulators“<br />
n ÖNORM EN ISO 266:1997 „Akustik – Normfrequenzen“<br />
n ÖNORM EN ISO 4869-1:1990 „Akustik – Gehörschützer – Teil 1: Subjektive Methode zur<br />
Messung der Schalldämmung“<br />
n ÖNORM EN ISO 4869-2:1994 „Akustik Gehörschützer – Teil 2: Abschätzung der beim<br />
Tragen von Gehörschützern wirksamen A-bewerteten Schalldruckpegel“<br />
n ÖVE/ÖNORM EN 60318-4:2011 (ehemals IEC 60711)<br />
n ÖVE/ÖNORM EN 61260+A1:2003 „Elektroakustik – Bandfilter für Oktaven und Bruchteile<br />
von Oktaven“<br />
Verzeichnisse Seite 69
E UHA<br />
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10. Anhang<br />
10.1 Impedanzsimulation mit VIAS<br />
Frequenz (Hz)<br />
Dezibel (dB)<br />
Anhang Seite 70
E UHA<br />
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10.2 Akustische Masse – Überprüfung<br />
Massenmessung Proband 1 links<br />
Massenmessung Proband 1 rechts<br />
Massenmessung Proband 2 links<br />
Massenmessung Proband 2 rechts<br />
Anhang Seite 71
E UHA<br />
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Massenmessung Proband 3 links<br />
Massenmessung Proband 3 rechts<br />
Massenmessung Probandin 4 links<br />
Massenmessung Probandin 4 rechts<br />
Anhang Seite 72
E UHA<br />
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10.3 Gehörgangsresonanzen Versuch 1<br />
Frequenz (Hz)<br />
Dezibel (dB)<br />
Anhang Seite 73
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10.4 Ergebnisse Versuch 2<br />
Frequenz (Hz)<br />
Dezibel (dB)<br />
Anhang Seite 74
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Frequenz (Hz)<br />
Dezibel (dB)<br />
Anhang Seite 75
E UHA<br />
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Frequenz (Hz)<br />
Dezibel (dB)<br />
Anhang Seite 76
E UHA<br />
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Frequenz (Hz)<br />
Dezibel (dB)<br />
Anhang Seite 77
E UHA<br />
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Frequenz (Hz)<br />
Dezibel (dB)<br />
Anhang Seite 78
E UHA<br />
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Violine 0,2-7 kHz Original, ProbandInnen 3, 2 und 4 – Lautstärke unbearbeitet<br />
Zeit (t)<br />
Frequenz (Hz)<br />
Anhang Seite 79
E UHA<br />
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Violine 0-3 kHz Original, ProbandInnen 3, 2 und 4 – Lautstärke bearbeitet<br />
Zeit (t)<br />
Frequenz (Hz)<br />
Anhang Seite 80
E UHA<br />
Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
Violine Grundton ProbandInnen 3, 2 und 4 – Lautstärke bearbeitet<br />
Zeit (t)<br />
Frequenz (Hz)<br />
Anhang Seite 81
E UHA<br />
Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
Violine 1,7-4,5 kHz Proband 2<br />
Frequenz (Hz)<br />
Zeit (t)<br />
Anhang Seite 82
E UHA<br />
Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
Violine Original Proband 2 – Lautstärke bearbeitet<br />
Zeit (t)<br />
Frequenz (Hz)<br />
Anhang Seite 83
E UHA<br />
Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
Beat ganz 0-6 kHz, ProbandInnen 3, 2 und 4 – Lautstärke bearbeitet<br />
Zeit (t)<br />
Frequenz (Hz)<br />
Anhang Seite 84
E UHA<br />
Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
Beat 0-700 Hz, Probandin 4 rechts<br />
Zeit (t)<br />
Frequenz (Hz)<br />
Anhang Seite 85
E UHA<br />
Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
Von oben nach unten: Proband 2 rechts BD original, BD-ER, BD+ER, Lautstärke bearbeitet<br />
Zeit (t)<br />
Amplitude<br />
Anhang Seite 86
E UHA<br />
Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
Proband 2 rechts Ausschwingen Basedrum 0-300 Hz – BD original, BD-ER, BD+ER, Lautstärke bearbeitet<br />
Zeit (t)<br />
Frequenz (Hz)<br />
Anhang Seite 87
E UHA<br />
Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
10.5 CD-Verzeichnis<br />
1. Programmierte Samples, Rauschen von 100–10’000 Hz in Terzbändern<br />
2. Violine: Originalsignal<br />
3. Violine: Originalsignal, Proband 2 links ohne und mit Gehörschutz, dasselbe rechts,<br />
Proband 3 und 4 mit gleichem Ablauf, Lautstärke unbearbeitet<br />
4. Violine: Originalsignal, Proband 2 links ohne und mit Gehörschutz, dasselbe rechts,<br />
Proband 3 und 4 mit gleichem Ablauf, Lautstärke bearbeitet<br />
5. Beat: Originalsignal<br />
6. Beat: alle, Lautstärke unbearbeitet<br />
7. Beat: alle, Lautstärke bearbeitet<br />
8. Basedrum: Originalsignal<br />
9. Basedrum: Originalsignal, Proband 2 rechts ohne Gehörschutz, rechts mit Gehörschutz,<br />
Lautstärke bearbeitet – in dieser Reihenfolge viermal wiederholt<br />
10.6 Datenblatt Mikrofon TO-30043-000<br />
Anhang Seite 88
E UHA<br />
Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
Anhang Seite 89
E UHA<br />
Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
10.7 E-Mail von Patty Niquette<br />
Anhang Seite 90
E UHA<br />
Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
10.8 E-Mail von Marshall Chasin<br />
Anhang Seite 91
E UHA<br />
Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
10.9 Danksagung<br />
Wilfried Kausel:<br />
Alexander Mayer:<br />
Martin Kinkel:<br />
Patty Niquette:<br />
Mead Killion:<br />
Marshall Chasin:<br />
Hermann Freiberger:<br />
Bernd Oberlinninger:<br />
Ralf Albert:<br />
Alexander Tarzi:<br />
Jan Angst:<br />
Norminstitut AS+:<br />
Anton Koller:<br />
Oliver Svadlenak:<br />
Rupert Kink:<br />
Stefan Hajek:<br />
Institut für Wiener Klangstil<br />
Diplomarbeitsbetreuung<br />
Institut für Wiener Klangstil<br />
Versuchsaufbau und dessen Betreuung,<br />
Beratung und Diskussion<br />
KIND Forschung Großburgwedel<br />
Sponsoring von allen ER-15 TM -Gehörschutzen<br />
Etymotic, USA<br />
Hinweis auf Produktions- und Messfehler<br />
Etymotic, USA<br />
Diskussion<br />
Musicians’ Clinics, Kanada<br />
Diskussion<br />
Institut für Komposition und Elektroakustik<br />
Diskussion, Norminstitut, Idee Mikrofonvorverstärker<br />
Institut für Komposition und Elektroakustik<br />
Betreuung Werkstattplatz Rienößlgasse<br />
Knowles<br />
Sponsoring der Mikrofone<br />
Knowles<br />
Kontakt Knowles Wien<br />
Phonak<br />
Speziallitzen<br />
Informationen<br />
Innungsmeister der Optiker Wien<br />
Kontakt Oliver Svadlenak<br />
ProbandInnensuche<br />
Messbetreuung Hörakustikschule Wien<br />
Proband<br />
Clemens Wannemacker: Proband<br />
Sebastian Rainer:<br />
Yeliz Cayakar:<br />
Proband<br />
Probandin<br />
Anhang Seite 92
E UHA<br />
Förderpreis <strong>2012</strong> - Esther <strong>Merz</strong><br />
Christina Heyne:<br />
Rhea Krcmárová:<br />
Bernhard Laback:<br />
Bernhard Meier:<br />
Viktor Koci:<br />
Tom Weidner:<br />
Harald Bonsel:<br />
Paul Schmitzberger:<br />
Gregor Widholm:<br />
ÖH:<br />
Christian Rois:<br />
Korrekturlesen Deutsch / Englisch<br />
Korrekturlesen Deutsch<br />
Diskussion<br />
Akademie Hören Schweiz<br />
Diskussion<br />
HNO-Universitätsklinik Innsbruck<br />
Diskussion<br />
Siemens Audiologische Technik, Erlangen<br />
Diskussion<br />
Acousticon<br />
Mikrofonempfehlung<br />
National Instruments<br />
LabView-Schulung<br />
Institut für Wiener Klangstil<br />
Diskussion<br />
Becherli für Getränke beim 1. Versuch<br />
Excelkenntnisse, Catering & Massage<br />
Anhang Seite 93