Mario Sedlak
Maßeinheiten
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Phon
(Abkürzung: phon)

Phon ist eine Maßeinheit für die Lautstärke, wie sie von Menschen im Durchschnitt wahrgenommen wird.

Diagramm

Quelle: Wikipedia, MikeRun

So kommt man von Dezibel (vertikale Achse) zu Phon – aber nur für einzelne Frequenzen (horizontale Achse)! Frequenzgemische sind nicht so einfach umzurechnen.

Definition

Für einen reinen 1-kHz-Ton stimmt die Phon-Skala mit dem physikalischen Schallpegel in Dezibel überein. Alle anderen Geräusche können/müssen im Hörversuch mit einem 1-kHz-Ton verglichen werden. Der Schallpegel, bei dem die Versuchspersonen im Durchschnitt die gleiche Lautstärke hören, ist die wahrgenommene Lautstärke in Phon ("Lautstärkepegel").

Vorteil

Aufgrund der Definition sind Phon ein exaktes Maß für das menschliche Lautstärkeempfinden.

Nachteile

Die Definition lässt offen, wie ein Messgerät aus dem physikalischen Schalldruck die Lautstärke in Phon berechnen soll. Es reicht nicht, einfach jede Frequenz mit einem Faktor zu multiplizieren! Und Hörversuche mit Menschen liefern immer wieder neue Ergebnisse. D. h. Messgeräte, die den heutigen Stand des Wissens bestmöglich umsetzen, können morgen veraltet sein und dann plötzlich mehr oder weniger "falsche" Phon-Werte anzeigen. Das gilt ebenso für Literaturangaben. Ich kann mir vorstellen, dass das einer der Gründe ist, wieso die sehr ungenaue, aber immerhin für alle Zeit fixierte A-Bewertung als Maßeinheit für die Lautstärke bevorzugt wird.

Vergangenheit

In den 1970er Jahren waren Phon-Angaben noch weit verbreitet.

Gebräuchliche Vorsätze

Wie für andere Schall-Maßeinheiten sind auch für das Phon keine Vorsätze üblich.

Größenordnungen

für ... Rauschen [ist] der Zahlenwert für den Lautstärkepegel in phon um etwa 12 bis 20 höher ... als der Schalldruckpegel. Als Richtwert kann man für viele praktische Geräusche annehmen, dass der Zahlenwert des Lautstärkepegels um etwa 15 dB höher ist als der Schalldruckpegel.[1]

Mehr im Vergleich von Maßeinheiten für die Stärke von Schall

Alte und derzeit gültige Kurven gleicher Lautstärke

Diagramm

Quelle: Wikipedia

2003 wurde die Maßeinheit Phon verändert, weil neuere Hörstudien andere Ergebnisse brachten als frühere. Neben gravierenden Veränderungen bei tiefen Tönen ist die Hörschwelle seitdem nicht mehr bei 0 phon, sondern bei 3 phon.

Hörschwelle

Der leiseste gerade noch hörbare Schall hat 3 phon! Kleinere Phon-Werte gibt es nicht. Dieser Schönheitsfehler hat seine Ursache darin, dass ein 1-kHz-Ton nicht, wie ursprünglich angenommen, bei mehr als 0 dB = 1 pW/m2 gehört werden kann, sondern, wie spätere Studien zeigten, erst bei 3 dB (siehe Diagramm). Das wird nicht korrigiert, weil es vermutlich in der Praxis kaum relevant ist: Wenige Räume sind so leise, und auch gute Messgeräte können kaum weniger als 10–20 phon messen.

Die Quellen sind sich in der Sache nicht ganz einig:

Einen 3-kHz-Ton kann ein durchschnittlicher junger Mensch mit gesunden Ohren schon ab einem Schallpegel von –7 dB = 0,2 pW/m2 hören. Das sind aber trotzdem 3 phon, weil die Phon-Skala eben nicht den physikalischen Schallpegel, sondern die wahrgenommene Lautstärke angibt. Die Hörschwelle ist also in Dezibel frequenzabhängig, aber nicht in Phon.

Für Schall unter der Hörschwelle (wie auch für Schall über der Schmerzschwelle von ca. 130 phon) ist die Phon-Skala nicht definiert.

Abgeleitete Einheit

Menschen nehmen einen Anstieg um ca. 10 phon als "doppelt so laut" wahr. Diese gefühlte Lautheit wird in der Maßeinheit Sone abgebildet. Phon und Sone lassen sich einfach ineinander umrechnen.

Faustregel: Wenn sich die physikalische Schallintensität verzehnfacht, dann steigt die Lautstärke um 10 phon, und die Lautheit in Sone verdoppelt sich.

Heutzutage wird, wenn nicht Dezibel (A-bewertet), dann eher Sone statt Phon verwendet.

Weiter

Dezibel A-bewertet

Weblinks

Quellen

[1] Umweltbundesamt: Umweltinformation Lärm: technischer Teil (PDF, 5 MB), 1994, S. 3 (im PDF S. 9)