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Abschnitt 5.10, 5.10 Messunsicherheit
Abschnitt 5.10
Beurteilung der Lärmexposition nach der Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung - Akustische Grundbegriffe, Mess-Strategien, Berechnung des Lärmexpositionspegels und der Unsicherheit (IFA-LSA 01-400)
Titel: Beurteilung der Lärmexposition nach der Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung - Akustische Grundbegriffe, Mess-Strategien, Berechnung des Lärmexpositionspegels und der Unsicherheit (IFA-LSA 01-400)
Normgeber: Bund
Redaktionelle Abkürzung: IFA-LSA 01-400
Gliederungs-Nr.: [keine Angabe]
Normtyp: Satzung

Abschnitt 5.10 – 5.10 Messunsicherheit

5.10.1 Einflussfaktoren

A) Allgemeines

Zu einem vollständigen Messbericht bzw. einem Gutachten zur Lärmexposition gehört auch eine Angabe der Messunsicherheit. Die Messunsicherheit ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn der ermittelte Lärmexpositionspegel in der Nähe eines Auslösewertes liegt und entschieden werden muss, ob dieser unter- oder überschritten wird.

B) Messgerät

Die Unsicherheit der ermittelten Lärmexposition hängt vor allem von den folgenden Einflussfaktoren ab:
  • Messgerät und Kalibrierung

  • Mikrofonposition

  • Erfassung der längerfristig typischen Lärmexposition

Die Unsicherheit der Schallmessung hängt zunächst einmal von der Qualität bzw. der Genauigkeitsklasse des eingesetzten Schallmessgerätes und des Kalibrators ab. Abhängig von der Genauigkeitsklasse des Schallpegelmessers definieren die entsprechenden Messgerätenormen unterschiedliche zulässige Fehlerabweichungen. Für genaue Messungen empfiehlt sich die Verwendung von Messgeräten, die den Anforderungen der Klasse 1 nach DIN EN 61672-1 [16] entsprechen (siehe Abschnitt 5.6). Schallpegelmesser der Genauigkeitsklasse 2 oder die hinsichtlich akustischer Anforderungen damit vergleichbaren Personenschallexposimeter nach DIN EN 61252 [20] lassen insbesondere bei hochfrequenten Geräuschen größere Abweichungen erwarten.

C) Mikrofonposition

Wie in Abschnitt 5.5 erläutert besteht grundsätzlich die Möglichkeit, die Lärmexposition durch ortsfeste oder personengebundene Messungen zu erfassen. Bei der ortsfesten Messung können sich dadurch Unsicherheiten ergeben, dass das Mikrofon die übliche Position des Kopfes nicht genau trifft. Außerdem kann es schwierig sein, den Bewegungen des Beschäftigten mit dem Mikrofon in Ohrnähe zu folgen. Bei der personengebundenen Messung (Dosimetermessung) muss man mit Unsicherheiten durch Schallreflexionen oder Abschattungseffekte durch den Körper des untersuchten Beschäftigten rechnen [21]. Darüber hinaus hängt der Einfluss der Mikrofonposition auch von der Schallfeldsituation (Freifeld oder Diffusfeld), den Abmessungen und der Anzahl der Lärmquellen sowie dem Abstand des Mikrofons zu den Lärmquellen ab.

D) Erfassung der längerfristig typischen Lärmexposition

Die Unsicherheit bei der Erfassung der längerfristig typischen Lärmexposition ergibt sich durch die Stichprobennahme (begrenzte Messdauer, Zeitpunkt der Messung). Um diese Unsicherheit zu reduzieren, ist vor allem eine sorgfältige Arbeitsanalyse erforderlich. Bei der Messung ist zu beachten, dass alle relevanten Lärmexpositionen mit ihren zeitlichen Anteilen in die Berechnung eingehen (repräsentativer Arbeitstag) bzw. eine ausreichende Zahl an Stichprobenmesswerten aufgenommen wird. Je nach Messstrategie ist ggf. ein größerer Aufwand für die Arbeitsanalyse oder für die Durchführung der Messungen erforderlich.

5.10.2 Unsicherheit nach DIN EN ISO 9612

A) Allgemeines

Die DIN EN ISO 9612 beschreibt ein Verfahren zur Ermittlung der Unsicherheit entsprechend dem Internationalen Leitfaden zur Angabe der Unsicherheit beim Messen ("GUM"). Da die Berechnungen relativ aufwändig sind, wurde zusammen mit der Erarbeitung der Messnorm ein Tabellen-Kalkulationsprogramm (Excel-Programm) zur Berechnung des Lärmexpositionspegels und der Unsicherheiten entwickelt, das vom Deutschen Institut für Normung (DIN) im Internet zur Verfügung gestellt wird:
string www.din.de/de/mitwirken/normenausschuesse/nals/kalkulationsprogramm-zur-din-en-iso-9612-2009-09-unsicherheiten--90316

In die angebotenen Tabellen sind nur die Messwerte, die ermittelten Zeitdauern und die für die eingesetzten Messgeräte anzusetzenden Unsicherheiten einzutragen, um damit die auszuweisende Unsicherheit des ermittelten Lärmexpositionspegels zu berechnen. Zur Unsicherheit bei der Ermittlung des Spitzenschalldruckpegels werden in DIN EN ISO 9612 mangels ausreichender Erfahrungen keine Angaben gemacht.

Die Ermittlung der Unsicherheit nach DIN EN ISO 9612 und die Eingabe in das Kalkulationsprogramm sollen im Folgenden erläutert werden. Dabei sind die Unsicherheiten nach der Tabelle 10 zu unterscheiden.

Tabelle 10:
Bei der Unsicherheitsbetrachtung nach DIN EN ISO 9612 zu berücksichtigende Einflussfaktoren

  Unsicherheitsquelle/Einflussfaktor Standardunsicherheit
Messgerät u2
Mikrofonposition u3
Tätigkeitsbezogene Messung:Lärmpegel der einzelnen Tätigkeitu1a
Dauer der einzelnen Tätigkeitu1b
Berufsbildbezogene Messung:Stichprobennahmeu1

Aus den Standardunsicherheiten (Standardabweichungen) ui der einzelnen Eingangsgrößen und den zugehörigen Empfindlichkeitskoeffizienten ci lassen sich die entsprechenden Unsicherheitsbeiträge ci ui berechnen und in Form einer Unsicherheitsbilanz tabellarisch darstellen.

Anmerkung:

Der Empfindlichkeitskoeffizient ci ist ein Maß dafür, wie ein geänderter Eingangswert den Wert des zu berechnenden Lärmexpositionspegels beeinflusst. Er errechnet sich durch partielle Ableitung der Funktion zur Bestimmung des Lärmexpositionspegels nach der entsprechenden Eingangsgröße. So ergibt sich beispielsweise bei einer tätigkeitsbezogenen Messung für den Messwert einer sehr leisen Tätigkeit ein niedriger Empfindlichkeitskoeffizient, weil dieser Messwert von geringem Einfluss auf die Unsicherheit des Lärmexpositionspegels ist.

Zur Berechnung der kombinierten Standardunsicherheit u des Lärmexpositionspegels sind die ermittelten Unsicherheitsbeiträge ci ui nach der folgenden Gleichung zu addieren:
string
mit:
ci -Empfindlichkeitskoeffizient der einzelnen Eingangsgröße
ui -Standardunsicherheit der einzelnen Eingangsgröße

Aus der kombinierten Standardunsicherheit u errechnet sich die erweiterte Unsicherheit U durch Multiplikation mit dem Erweiterungsfaktor k:

string

Durch die Addition der erweiterten Unsicherheit U zum Lärmexpositionspegel lässt sich der Vertrauensbereich beschreiben, in dem der Lärmexpositionspegel mit einer bestimmten Aussagewahrscheinlichkeit zu erwarten ist. Die DIN EN ISO 9612 verlangt die Ermittlung und Angabe eines einseitigen Vertrauensbereiches mit einer Aussagewahrscheinlichkeit von 95 % - entsprechend dem Erweiterungsfaktor k = 1,65. Somit ergibt sich die erweiterte Unsicherheit zu:

string

Das bedeutet, dass der berechnete Lärmexpositionspegel LEX,8h mit einer Wahrscheinlichkeit von 95 % unter dem Wert [LEX,8h + U] anzunehmen ist.

B) Unsicherheit der Messgeräte

Nach DIN EN ISO 9612 sind für die Messgeräte die Standardunsicherheiten u2 entsprechend der Tabelle 11 anzusetzen. Diese Standardunsicherheiten basieren auf empirisch ermittelten Werten und gelten für die Bestimmung des äquivalenten Dauerschallpegels LpAeq. Bei der Bestimmung des Spitzenschalldruckpegels LpC,peak muss man mit etwas größeren Unsicherheiten rechnen.

Tabelle 11:
Standardunsicherheit u2 aufgrund der Messgeräte

Typ des Messgerätes Standardunsicherheit u 2 in dB
Schallpegelmesser nach DIN EN 61672-1 der Klasse 10,7
Schallpegelmesser nach DIN EN 61672-1 der Klasse 21,5
Personenschallexposimeter nach DIN EN 612521,5

C) Unsicherheit aufgrund der Mikrofonposition

Sowohl bei der ortsfesten Messung mit dem Handschallpegelmesser als auch bei der personengebundenen Messung mit dem Lärmdosimeter muss man mit Unsicherheiten aufgrund der nicht idealen Mikrofonposition rechnen (siehe 5.10.1, C). Obwohl diese Unsicherheit genau genommen auch von der Schallfeldsituation (Freifeld oder Diffusfeld), den Abmessungen und der Anzahl der Lärmquellen sowie dem Abstand zu den Lärmquellen abhängt, hat man in DIN EN ISO 9612 festgelegt, die Unsicherheit durch die nicht ideale Mikrofonposition jeweils vereinfachend mit einer Standardunsicherheit u3 von 1,0 dB anzusetzen.

D) Berechnung der Unsicherheit bei tätigkeitsbezogenen Messungen (Strategie 1)

Zur Ermittlung der Unsicherheit für die Erfassung der längerfristig typischen Belastung bei tätigkeitsbezogenen Messungen (Strategie 1) wird für jede einzelne Tätigkeit m die Standardunsicherheit u1a,m des berechneten Pegels aus der Streuung der Messwerte (mindestens 3) mit der folgenden Formel berechnet:

string

mit:

LpAeq,T,mi -einzelner Messwert LpAeq für eine Tätigkeit
LpAeq,T,m -arithmetischer Mittelwert aus I gemessenen äquivalenten Dauerschallpegeln LpAeq
I-Gesamtzahl der tätigkeitsbezogenen Schallpegelmessungen (Stichproben)

Die Standardunsicherheit u1b,m für die Ermittlung der Zeitdauer der Tätigkeit m darf abgeschätzt oder aus den Ergebnissen mehrerer Zeitmessungen nach der folgenden Formel berechnet werden:

string

mit:

Tmj -Ergebnis der einzelnen Zeitmessung bzw. Befragung zur Zeitdauer einer Tätigkeit
Tm -arithmetischer Mittelwert aus J Zeitmessungen bzw. Befragungen für eine Tätigkeit
J-Gesamtzahl der ermittelten Zeitdauern

Unter Berücksichtigung der Standardunsicherheit für die Messgeräte u2 (siehe Tabelle 11) und der Standardunsicherheit aufgrund der Mikrofonposition u3 (u3 = 1,0 dB) lässt sich dann die kombinierte Standardunsicherheit u entsprechend Gleichung (7) und schließlich die erweiterte Unsicherheit U = 1,65 u berechnen.

Da die Berechnungen für die einzelnen Tätigkeiten, die zugehörigen Empfindlichkeitskoeffizienten und die anschließende Summation mit hohem rechnerischem Aufwand verbunden sind, empfiehlt es sich, das bereits im Abschnitt 5.10.2 A) angesprochene Tabellen-Kalkulationsprogramm zu nutzen.

E) Berechnung der Unsicherheit bei berufsbildbezogenen Messungen und Ganztags-Messungen (Strategien 2 und 3)

Bei berufsbildbezogenen Messungen (Strategie 2) und bei Ganztags-Messungen (Strategie 3) ist die Unsicherheit jeweils nach demselben Verfahren zu berechnen. Genau genommen sind die bei Ganztags-Messungen für einzelne Tage erfassten Mittelungspegel LpAeq ja ebenfalls Stichprobenmesswerte wie die Messwerte LpAeq,T,n bei berufsbildbezogenen Messungen.

Der Unsicherheitsbeitrag c1 u1 durch die Stichprobennahme lässt sich in Abhängigkeit von der Standardunsicherheit u1 der einzelnen Stichprobenmesswerte LpAeq,T,n und der Anzahl der Messwerte N aus einer in DIN EN ISO 9612 gegebenen Wertetabelle ermitteln (Tabelle C.4 der Norm DIN EN ISO 9612). Anschließend kann man die kombinierte Standardunsicherheit u unter Einbeziehung der Unsicherheitsbeiträge durch die Messgeräte u2 (siehe Tabelle 11) und der Mikrofonposition u3 (u3 = 1,0 dB) mit der folgenden Gleichung berechnen:

string

Die erweiterte Unsicherheit U ergibt sich entsprechend Gleichung (9) zu:

string

Um sich diese Berechnungen zu erleichtern, empfiehlt sich auch hier die Anwendung des dafür entwickelten Tabellen-Kalkulationsprogramms (siehe Abschnitt 5.10.2 A).