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TapLab

Meßsystem zur Prüfung des Geräuschverhaltens von Armaturen und Geräten der Wasserinstallation im Laboratorium nach DIN 52 218 (DIN EN ISO 3822)

Zusammen mit der Düsseldorfer Zweigstelle der Firma Brüel & Kjær wurde ein System zur Messung von Armaturengeräuschen für die Friedrich Grohe AG in Menden geplant. Das System ist dort seit Anfang Oktober in Betrieb.

Im Folgenden wird das Projekt kurz beschrieben:

Meßverfahren

Wie in der Bauakustik üblich, findet auch bei diesen Messungen die Schallerzeugung in einem Senderaum statt, während der Schalldruck in einem Empfangsraum gemessen wird. Die Schallquelle ist in diesem Fall die zu messende Armatur, bzw. die mit der Trennwand zum Empfangsraum fest verbundene Wasserleitung.

Für bestimmte Zustände von Druck und Durchfluß wird für eine Armatur der Schalldruckpegel im Meßraum in Oktavbandbreite gemessen. Die Oktavpegel werden mit Korrekturwerten korrigiert, die aus Messungen mit dem so genannten Installationsgeräuschnormal (IGN) in demselben Labor und in der DIN veröffentlichten Referenzwerten gebildet werden.

Das IGN ist nichts anderes als eine normierte Armatur, die üblicherweise bei der Physikalisch Technischen Bundesanstalt (PTB) erworben wird. Aus den so ermittelten Oktavpegeln L_APn wird anschließend der A-bewertete Gesamtpegel L_AP berechnet. Bei bestimmten Armaturen, z.B. Magnetventilen, muß auch der Schließvorgang erfaßt werden. Das ergibt ein Multispektrum, das allerdings in diesem Fall von der Software generiert wird. Aus diesem Multispektrum, bzw. dem zugehörigem Pegel-Zeitverlauf von L_AP, werden zwei Spektren zur Bestimmung der L_AP von zwei Zuständen verwendet:

L_AP für den Zustand maximaler Durchfluß
Höchster L_AP des Schließvorgangs

Beide Spektren werden automatisch bestimmt, wobei Korrekturen manuell möglich sind (z.B. wenn der Druck an der ermittelten Stelle zu stark vom Solldruck abweicht).

Die IGN-Messungen werden üblicherweise einmal täglich durchgeführt. Bei neuen IGN-Messungen werden die Ergebnisse mit denen der jeweils letzten IGN-Messung verglichen und die Abweichungen in Oktavbandbreite angezeigt. Für die Korrektur der Armaturen-Schall druckpegel wird, sofern nicht anders angegeben, automatisch die letzte IGN-Messung herangezogen. Eine IGN-Messung besteht aus mehreren - normalerweise fünf - Einzelmessungen, deren Ergebnisse anschließend gemittelt werden. Bei der Durchführung der Einzelmessungen wird die aktuelle Standardabweichung angezeigt, so daß Störungen einfach erkannt werden können.

Datenerfassung und -übertragung

Die Erfassung von Schließvorgängen erfordert eine relativ schnelle Meßwerterfassung. Insbesondere bei busgesteuerten Meßgeräten ist daher auf eine gesichert schnelle Datenübertragung zu achten. Zur Messung der Oktavspektren wird ein Analysator 2143 verwendet, der über einen AT-GPIB/TNT-Controller von National Instruments gesteuert wird. Eine AD-Wandlerkarte, ebenfalls von National Instruments, dient zur Erfassung der Parameter Druck und Durchfluß.

Als Betriebssystem kommt bei der Friedrich Grohe AG Windows NT zum Einsatz. Die Software ist eine reine 32-Bit Software, die mehrere Threads mit unterschiedlicher Priorität zum Samplen der Meßdaten verwendet. Auf einem P166-System mit einer Matrox Millenium-Grafikkarte können z.B. mehr als 10 Oktavspektren pro Sekunde übertragen, korrigiert und angezeigt werden. Ist das System langsamer, wird nicht jedes Spektrum angezeigt, so daß die Übertragungsrate normalerweise konstant bei 10 Oktaven pro Sekunde gehalten werden kann. Das wurde mit einem Notebook 486DX4/75 und einem PCMCIA-GPIB-Controller unter Windows 95 getestet. Während der PCMCIA-Controller die gleiche Performance bietet, verliefen die Versuche mit einem GPIB-PCII/IIA-Controller nicht so erfolgreich. Hier war nur eine Datenübertragung von 3 bis 4 Oktavspektren pro Sekunde möglich. Abgesehen davon existieren für diese Karte bisher auch keine Windows NT-Treiber.

Die Datenerfassung mit der AD-Wandlerkarte ist nicht zeitkritisch. Deshalb kann hier eine Low-Cost-Karte wie das PC-LPM-16-Board verwendet werden. Diese Karte hat einen DC-Bereich von 0-10 Volt, der ideal zu dem bei Grohe vorhandenen Meßsystem für Druck und Durchfluß paßt. Die Auflösung von 12 Bit reicht für die vorhandene Aufgabenstellung völlig aus.

Datendarstellung und -verwaltung

Alle Spektren werden grafisch dargestellt und können auch so gedruckt werden. Die Ergebnisse der Auswertungen werden in Listenform dargestellt und können ebenfalls gedruckt werden. Die 2143 - Messungen können auch offline von einer Diskette geladen werden. Dann werden die zugehörigen Werte für Druck und Durchfluß manuell eingegeben.

Eine kundenseitige Forderung war die Verwendung einer bereits vorhandenen Datenbank im Format MS Access zur Speicherung und Verwaltung der Daten. Diese Datenbank wurde um mehrere Tabellen erweitert, die für neue Messungen einen komfortablen Zugriff auf Informationen älterer Messungen und bereits erfaßter Armaturen ermöglicht. Auch die Ergebnisse der IGN-Messungen werden in einer Datenbanktabelle abgelegt. Access selbst muß auf dem Zielsystem nicht installiert sein (d.h., der Kunde braucht keine Lizenz bei Microsoft zu erwerben), da die Zugriffe über ODBC und DAO direkt auf die JetEngine von Microsoft erfolgen.

Jahr-2000-Problem

TapLab wird zur Zeit getestet. Die bisherigen Tests ergaben, daß ein kleiner Fehler die Verwendung nach dem 31.12.1999 verhindert. Die Tests sind jedoch noch nicht vollständig abgeschlossen. Mit einer korrigierten Version ist im 1. Quartal 1999 zu rechnen. Nähere Informationen siehe hier.