Personenschallexposimeter für hochfrequenten Schall

Status:

abgeschlossen 08/2022

Zielsetzung:

In immer mehr Berufszweigen zeigen sich spezifische Expositionen gegenüber hochfrequentem Hörschall und Ultraschall. Dies betrifft beispielsweise Dentalberufe und sämtliche Ultraschallarbeitsplätze (z. B. für Schweiß-, Klebe- und Reinigungsarbeiten). Die Arbeitsfrequenzen der meisten industriellen Anwendungen liegen dabei zwischen 20 und 40 kHz. Nicht immer ist es möglich, die Lärmexposition am Arbeitsplatz mit einem Handschallpegelmessgerät bzw. einem handgehaltenen Ultraschallpegelmessgerät zu erfassen. Üblicherweise werden in solchen Fällen Personenschallexposimeter, auch Dosimeter genannt, eingesetzt. Diese können an der Person befestigt werden und erlauben somit eine Expositionserfassung auch in schwierigen Situationen.

Die Normanforderungen an marktübliche Dosimeter umfassen allerdings lediglich hörbare Frequenzen bis einschließlich 8 kHz. Tests des Instituts für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA) zeigen, dass der höherfrequente Hörschallbereich zwischen 8 und 16 kHz von Dosimetern (im Gegensatz zu Klasse-1-Handschallpegelmessgeräten) teilweise gar nicht mehr erfasst wird und diese Geräte somit für Messungen hochfrequenter Lärmexpositionen ungeeignet sind.

Ziel des Projekts war die Prototypenentwicklung eines personengetragenen Schallmessgeräts, das hochfrequenten Hörschall und niederfrequenten Ultraschall bis 50 kHz mit bekannter Unsicherheit erfassen und so die oben aufgezeigte Lücke in der Expositionsermittlung schließen kann.

Aktivitäten/Methoden:

Das IFA begleitete die vollständige Erforschung und Entwicklung des neuen Messgeräts. Dies beinhaltete das Definieren und regelmäßige Überprüfen von Anforderungen an Gerät und Prüfprozeduren, die Durchführung von Labor- und Praxismessungen und schließlich die Funktionsprüfung des fertigen Gerätes. Darüber hinaus sollte im IFA eine entsprechende Prüf- und Kalibriereinheit für das neue Messgerät aufgebaut werden. Die durchgeführten Arbeiten basieren auf den Erkenntnissen zu Messtechnik und Messverfahren für luftgeleiteten Ultraschall der vorangegangenen Kooperationsprojekte 4222 und 4223. Im aktuellen Kooperationsprojekt 4239, ein vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördertes Projekt im Rahmen der Förderprogramms TransMeT (Transfer metrologischer Technologien), profitiert das IFA von dem metrologischen Wissen der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) und ist Verwerter dieser metrologischen Technologien.

Mit Ende des Projekts sollten am IFA fünf Prototypen eines solchen Messgeräts, gebaut durch die PTB aus IFA-eigenem Material, zur Verwendung durch das IFA und die MTD der UVT bereitstehen. Bedingt durch die Einschränkungen und Folgen der Coronapandemie waren die dafür notwendigen Komponenten jedoch nicht verfügbar, so dass zum Projektende nur eine Bauanleitung für das Gerät und die benötigte Peripherie sowie die Firmware zum Betreiben des Geräts zur Verfügung stehen. Eine Fertigung der Geräte muss somit vertagt werden und mit Hilfe des Zentralen Elektronik- und Entwicklungslabors des IFA (E-Labor) stattfinden. Das E-Labor wurde in das Projekt eingebunden, sobald ersichtlich wurde, dass das ursprüngliche Projektziel nicht erreicht werden konnte.

Ergebnisse:

Am IFA steht mit Projektabschluss ein dem Grunde nach funktionsfähiger Prototyp eines personentragbaren Hochfrequenz- und Ultraschallexposimeters zur Verfügung. Dieser ist in der Lage, die für den Arbeitsschutz relevanten Messgrößen über den Hör- und Ultraschallfrequenzbereich bis 50 kHz gleichzeitig zu erfassen. Dies umfasst insbesondere Dauerschalldruckpegel in den Frequenzbewertungen A und AU, Spitzenschalldruckpegel in den Frequenzbewertungen C und Z sowie Terz- und Oktavpegel. Darüber hinaus können auch andere Parameter und Pegelwerte, wie Lufttemperatur, Dauerschalldruckpegel der Ultraschallfrequenzen oder Einzelereignispegel (SEL) gemessen werden, die im Zusammenhang mit Forschung oder speziellen Untersuchungen, wie z. B. Unfalluntersuchungen, von Interesse sein können. Die Folgen der Coronapandemie verhinderten die ursprünglich geplante Umsetzung in einen für Betriebsmessungen tauglichen Prototypen, da essenzielle Komponenten nicht erhältlich oder mit sehr langen Lieferzeiten behaftet waren. Daher soll der im Projekt entwickelte Messgeräteprototyp nun in einem nächsten Schritt durch das E-Labor des IFA in ein für Betriebsmessungen geeignetes Gerät umgearbeitet werden, um ihn den Messtechnischen Diensten der Unfallversicherungsträger für Betriebsmessungen zur Verfügung zu stellen. Wann eine Umarbeitung und Fertigung erfolgen kann, ist nicht absehbar, da Schlüsselkomponenten auch derzeit (Anfang 2023) noch Lieferfristen von einem Jahr und mehr aufweisen.

Zum Messgerät gehört eine umfangreiche portable PC-Applikation, mit deren Hilfe die aufgezeichneten Messdaten betrachtet und bearbeitet werden können. Insbesondere steht mit der Software die Möglichkeit zur Verfügung, die (aufbereiteten) Messdaten in die OMEGA-Software Lärm zu exportieren. Weiterhin wurde eine Machbarkeitsstudie zur Kalibrierung der entwickelten Geräte im Ultraschallbereich im Rahmen einer studentischen Abschlussarbeit durchgeführt. Da es bei Verleihgeräten zur Qualitätssicherung notwendig ist, die Geräte nach jedem Verleihvorgang zu kalibrieren, ist der Zugriff auf eine schnell verfügbare Kalibriermöglichkeit wichtig. Zudem kann eine derartige Kalibrierung nach aktuellem Stand bei keinem Dienstleister beauftragt werden. Die Ergebnisse dieser Studie können darüber hinaus genutzt werden, um das Dienstleistungsangebot des IFA an sich ändernde Bedürfnisse der Unfallversicherungsträger anzupassen sowie in der Forschung/Entwicklung und der Normung aktiv zu sein.

Stand: