NTi Audio
LESS NOISE. MORE SOUND
XL2 Audio and Acoustic Analyzer

Nachhallzeit RT60

Nachhallzeit ist die Zeitdauer, die der Schall in einem Raum zum Abklingen benötigt. Schall wird von Oberflächen wie z.B. dem Boden, den Wänden oder der Decke reflektiert. Wenn sich diese Reflexionen überlagern, tritt der sogenannte Nachhall auf, wobei schallabsorbierende Oberflächen wie z.B. Vorhänge, Polstermöbel oder Personen dämpfend wirken. Dieser Nachhall ist ein Schlüsselparameter bei der Charakterisierung der akustischen Eigenschaften des Raums, und hat einen ausgeprägt negativen Einfluss auf die Sprachverständlichkeit.

Wenn eine Schallquelle abrupt stoppt, wandern deren Schallwellen noch für eine kurze Zeit durch den Raum. In einer Kirche ist dieser Nachhall z.B. noch für einige Sekunden hörbar, bevor er vollständig abgeklungen ist.

Eine Nachhallzeitmessung bestimmt die Zeitdauer, die der Schall zum Abklingen benötigt, d.h. bis sich der Schalldruck um einen bestimmten Wert abgeschwächt hat. Das Standardmass für die Nachhallzeit ist der sogenannte RT60-Wert. Dieser ist definiert als die Zeit die es braucht, bis der Schalldruck um 60 dB abgefallen ist, gemessen von dem Moment, an dem das Anregungssignal abrupt endete. Die untenstehende Skizze illustriert das grundlegende Prinzip einer RT60-Messung.

RT60 Measurement Principle
Die RT60-Nachhallzeitmessung wird in den Normen ISO 3382-1 für professionelle und ISO 3382-2 für gewöhnliche Räume definiert.

Das RT60 Ergebnis wird meistens als Einzahlwert angegeben. Tatsächlich umfasst die vollständige Messung bei einer Oktav- oder Terzbandauflösung den Frequenzbereich von 50 Hz bis 8 kHz. Da jeder Raum individuelle Absorptionseigenschaften aufweist, variieren die RT60 Messdaten über die Frequenz.

Der Geräuschpegel in einem Raum liegt zum Beispiel im Bereich von 40-50 dB. Um nun ein Abklingen von 60 dB messen zu können, müsste der Pegel der Schallquelle um 75 dB höher liegen (inklusive 15 dB Reserve). Die Erzeugung eines derart hohen Schallpegels von z.B. 125 dB über das gesamte Spektrum ist insbesondere bei tiefen Frequenzen kaum machbar.

In der Praxis misst man daher meistens nur das Abklingen der Reflexionen um 20 dB oder 30 dB. Diese Messdaten werden als T20 und T30 bezeichnet. Da der Schall linear abklingt, lassen sich die RT60-Resultate  extrapolieren als RT60 = 3 * T20 oder RT60 = 2 * T30.

Signalerzeugung / Schallquellen

Für eine RT60-Messung muss das Schallfeld im Raum diffus, d.h. die Schallenergie gleichförmig verteilt sein. Aus diesem Grund muss für Präzisionsmessungen gemäss ISO 3382 die Schallquelle eine omnidirektionale Charakteristik aufweisen.


NTi Audio Dodec

Omnidirektionaler Lautsprecher

Ein sogenannter "Dodec" Lautsprecher ist eine leistungsfähige Schallquelle mit omnidirektionaler Abstrahlcharakteristik. Er umfasst zwölf Lautsprecher desselben Typs, die in einem dodekaeder-förmigen Gehäuse sitzen. Der so erzeugte Schall erfüllt die Anforderungen nach gleichförmiger Abstrahlcharakteristik für präzise Nachhallzeitmessungen.


Minirator MR-PRO

Minirator MR-PRO

Mit dem NTi Audio Minirator MR-PRO lässt sich getaktetes Rosa Rauschen mit tiefem Crest Faktor für RT60-Messungen erzeugen. Zusätzlich kann der MR-PRO auch Sweep-Signale ("Chirp") mit einstellbarer Zykluszeit ausgeben (< 1.5 Sekunden für RT60-Messungen mit dem XL2 Akustik-Analysator).

Die Prüfsignale werden über einen Leistungsverstärker und dem Dodec-Lautsprecher abgespielt.

 


Other Test Signal Sources

Andere Signalquellen

Als Alternative zum omnidirektionalen Lautsprecher kann auch eine Impuls-Schallquelle für RT60-Messungen verwendet werden. Für die Erzeugung derartiger Impulse kommen u.a. Startpistolen, ein Ballon oder eine Starterklappe zum Einsatz.

RT60 Messung mit XL2 Analysator

Messprinzip

Der XL2 Akustik-Analysator misst die RT60-Nachhallzeit wahlweise mit der T20- oder T30-Methode. Der XL2 führt dabei folgende Schritte aus:
  • Beginn der Messung bei einem Abfall des Schallpegels um 5 dB; dies deutet darauf hin, dass die Schallquelle abgeschaltet wurde
  • linearen Regression der aufgenommene Zerfallskurve
  • Berechnung der T20- oder T30-Zeit
  • Bestimmung der RT60-Nachhallzeit: RT60 = 3 * T20 oder RT60 = 2 * T30

RT60 decay measurement


Testablauf

Als erstes wird empfohlen, den Hintergrundlärm im Raum zu bestimmen (ohne Prüfsignal), und die Funktion "Set Level Markers" im XL2 auszuwählen. Je nach der Höhe dieses Grundpegels können Sie nun die Wahl zwischen den Messmethoden T30 oder T20 Aufzeichnungsmodus treffen. Bei T30 muss das Prüfsignal mindestens 45 dB lauter sein als der Hintergrundlärm, bei T20 nur mindestens 35 dB.

Danach wählen Sie die Art des Prüfsignals. Falls Sie sich für Rosa Rauschen entscheiden, müssen Sie aufgrund dessen stochastischer Natur des Testsignals mindestens drei volle Zyklen mit dem XL2 aufzeichnen. Das Messgerät berechnet daraufhin das Gesamtergebnis pro Frequenzband auf der Basis der gemittelten Daten aller Messzyklen.

Drücken Sie nun den Startknopf des XL2.

Ziehen Sie einen Gehörschutz an und aktivieren Sie das Prüfsignal bei ausreichend hohem Pegel; der XL2 misst und berechnet automatisch die RT60 Ergebnisse, sobald der Schallpegel abklingt.

Beachten Sie folgendes:
  • Während der Messung sollten sich maximal zwei Personen im Raum aufhalten, und einen Mindestabstand von 1 m zum XL2 einhalten.
  • Platzieren Sie das Mikrofon für die einzelnen Messungen an verschiedenen Position und Aufstellhöhen.
  • Auch die Schallquelle sollte an verschiedenen Position und Höhen im Raum aufgestellt werden.
  • In sehr grossen Räumen (z.B. Konzerthallen) können Sie mehrere Dodec-Lautsprecher parallel betreiben.
  • Das Messmikrofon muss sich weit genug entfernt von der Schallquelle (> Hallradius, s.u.) und von reflektierenden Oberflächen (> 1 m) befinden.

Darstellung der Resultate

Die XL2-Anzeige stellt den jeweils aktuellen Stand der Messung dar. Häkchen-Symbole weisen am Ende jedes Aufzeichnungszyklus darauf hin, ob in den jeweiligen Frequenzbändern ein gültiges Ergebnis erzielt werden konnte.

XL2 RT60 Reverberation Time

Die Resultatseite zeigt die gemittelten oder die individuellen Ergebnisse der aufgezeichneten Zyklen, zusammen mit den zugehörigen Messunsicherheits- und Korrelationswerten.


Korrelation und Messunsicherheit

Der XL2 berechnet automatisch zwei zusätzliche Ergebnisse, die Rückschlüsse auf die Präzision der aufgezeichneten Daten geben.
  • "Korrelation" gibt an, wie gut die errechnete Linearisierung mit der tatsächlichen Zerfallskurve übereinstimmt. Mit anderen Worten entspricht eine hohe Korrelation einem sehr linearen, kaum gestörten Abklingen des Schallpegels.
  • "Messunsicherheit" wird aus der Messbandbreite (Terz oder Oktave), der Nachhallzeit (T20 oder T30 Ergebnis) und der Anzahl Messzyklen berechnet. Die RT60-Ergebnisse, die sich aus 5 Zyklen, T30 Daten und mit Oktav-Auflösung ergeben, haben demzufolge eine tiefere Messunsicherheit (d.h. eine höhere Genauigkeit) als diejenigen aus einer Messung mit 3 Zyklen, T20 Daten und Terz-Auflösung.

Hinweise und Empfehlungen

Hallradius

Die folgende Formel berechnet den Hallradius, d.h. den Mindestabstand zwischen der omnidirektionalen Schallquelle und dem Messmikrofon. Mit anderen Worten muss für eine gültige RT60-Messung das Mikrofon mindestens so weit von der Schallquelle entfernt platziert werden, wie von der Formel angegeben.


RT60 Measurement Critical Distance
V = Volumen des Raums [m3]
c = Schallgeschwindigkeit [m/s]
T = Nachhallzeit des Raums [s]

Beispiel: in einem Raum von 10 x 10 Metern Grundfläche, einer Höhe von 5 Metern und einer erwarteten Nachhallzeit von 3 s, ist das Mikrofon mindestens 1.4 m von der Schallquelle entfernt aufzustellen.

V = 10*10*5 = 500 m3
c = 342 m/s (@ 20℃)
T = 3 s

Hallradius Dc = 2*√ 500/(342*3) = 1.4 m



Nachhallzeit RT60

Die ISO 3382 Norm führt eine Reihe von Raumtypen auf, in denen üblicherweise die Nachhallzeit zu optimieren ist, und empfiehlt die folgenden RT60 Werte:

Raumtyp Volumen Hallradius Dc

RT60 -Empfehlung

 Aufnahmestudio
< 50 m3
1,5 m 0,3 s
 Klassenzimmer < 200 m3 2 m 0,4 - 0,6 s
 Büro < 1'000 m3
3,5 m 0,5 - 1,1 s
 Vorlesungssaal
< 5'000 m3
6 m 1,0 - 1,5 s
 Konzerthalle, Oper
< 20'000 m3
11 m 1,4 - 2,0 s
 Kirche  
  2 - 10 s

 

Ein Raum mit einem RT60-Wert von < 0.3 s wird "schalltot" genannt, während Räume mit einer Nachhallzeit von > 2 s als "hallend" bezeichnet werden.

Die Nachhallzeit lässt sich meist mit Hilfe von schallabsorbierenden Materialien reduzieren, wie z.B. dicken Teppichen, Vorhängen, Polstermöbeln oder speziellen Paneelen. Darüber hinaus dämpfen im Raum anwesende Personen den Nachhall, und führen so zu einem tieferen RT60-Wert im Vergleich zum menschenleeren Raum.

Datenexport und Dokumentation

Der XL2 Akustik-Analysator speichert die aufgezeichneten RT60-Resultate. Diese Daten beinhalten alle relevanten Informationen im Textformat und lassen sich somit einfach in eine Tabellenkalkulation wie z.B. MS Excel importieren.



RT60-Messbericht

STIPA Reporting Tool(Klicken zum Vergrössern)

Der RT60-Messbericht importiert automatisch die aufgezeichneten XL2-Messdaten, und stellt die RT60-Resultate in Terz- oder Oktav-Auflösung dar.

Der RT60-Messbericht ist kostenlos zum Download verfügbar auf der XL2 Support Webseite.

Bestellinformationen

Exel Set for RT60 Testing

Exel-Set für RT60-Nachhallmessungen

enthält:
  • XL2 Audio- und Akustik-Analysator
  • M4260 Messmikrofon
  • Minirator MR-PRO
  • ASD Kabel für XL2
  • 2x Netzteil
  • Exel Systemkoffer

Exel-Set für RT60-Nachhallmessungen zur Bestimmung der Schalldämmung

enthält:
  • XL2 Audio- und Akustik-Analysator
  • Erweitertes Akustik Paket für XL2
  • M2230 Messmikrofon
  • Minirator MR-PRO
  • ASD Kabel für XL2
  • 2x Netzteil
  • Exel Systemkoffer


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RT60

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NTi Audio Contact Exel  
Berno Nigsch
info@nti-audio.com