Методическое пособие 525

где c0 333 м/с – скорость звука при температуре воздуха t 0° С.

Уровень звукового давления или интенсивности звука. Ухо человека способно воспринимать определенный диапазон звуковых давлений, например, на средних звуковых частотах от 10-5 до 102 н/м2, т. е. различающихся примерно в 107 раз. Поэтому для удобства вычислений принято оценивать звуковое давление, или соответственно интенсивность звука не в абсолютных, а в относительных единицах – белах (Б) или децибелах (дБ). Измеренные таким образом величины называются уровнями.

Так, уровень звукового давления

где p0 2 10 5н/м2 – условный минимальный порог давления, способный восприниматься человеком.

Уровень интенсивности (силы) звука

где I0 10 12 вт/м2 – интенсивность звука, принимаемая условно за нулевой уровень.

В плоской звуковой волне свободного звукового поля уровень звукового давления (УЗД) и уровень интенсивности численно совпадают.

Интенсивность звука представляет собой количество энергии перенесенной звуковой волной в единицу времени через площадь единичной величины, т.е. размерность интенсивности звука это – дж/с/м2 или вт/м2. Интенсивность звука может быть выражена через звуковое давление и волновое сопротивление

c

Звук, оцениваемый негативно и наносящий вред здоровью человека, определяется как шум. Строго говоря, между упорядоченным звуковым потоком и шумом физической разницы нет. Законы, в соответствии с которыми эти потоки распространяются, одни и те же. В обоих случаях физической основой являются упругие колебания воздушной среды. Иногда шум представляют как случайное сочетание звуков, различающихся по интенсивности, частоте, фазе, и называют это статистическим шумом. Шумы с ярко выраженной тональной окраской носят название тональных шумов.

Сложение шума двух и более источников

Уровень шума, возникающий от нескольких некогерентных источников,

11

работающих одновременно, подсчитывается на основании принципа энергетического суммирования излучений отдельных источников:

источников шума.

Справедливость формулы (2.8) можно обосновать следующим образом. Рассмотрим для простоты рассуждения два источника шума с интенсивностями излучения

и уровнями интенсивности шума этих источников

Суммарная интенсивность шума от этих источников это обычная алгебраическая сумма

В соответствии с формулой (6) уровень суммарной интенсивности будет

Используя формулы (10), получим следующее

p12 100.1L1 и p22 100.1L2 p02 p02

Если рассмотреть n источников, то получим точно формулу (2.8). Шум как звуковой поток характеризуется следующими показателями:

Уровни звукового давления (УЗД). На основании формулы (2.10)

измерении акустических характеристик без коррекции полученного результата.

Уровень звука (УЗ). Используется для оценки величины шума, а

единица измерения – дБ(А), которая определяется по формуле LA 20 lg pA .

p0

12

pA – среднеквадратическое давление, измеряемое шумомером с коррекцией «А».

Основной частотный спектр используемый при анализе шума. Однооктавный спектр состоит из октавных полос со следующими среднегеометрическими частотами в Гц: 31.5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000.

Расчет общего уровня шума в цехе

Задание 2.1. В цехе работает некоторое количество единиц оборудования. Конкретные виды оборудования представлены в табл. 2.1. Каждое оборудование является источником шума, уровень которого показан в табл. 2.1. Определить общий уровень шума в цехе.

Пример выполнения задания 2.1.

Рассмотрим вариант №32 табл. 2.2. В цехе имеется следующее оборудование: токарные станки, транспортеры, прессы, холодильные установки, местная вентиляция, участок сварочных работ и компрессоры. Их акустические характеристики показаны в табл. 2.1.

Вместо буквенных обозначений в формуле подставим их числовые значения

13

дБ(А).

Ответ: общий уровень шума в цехе составит 110.18 дБ(А).

Задание 2.2. В цехе работает некоторое количество единиц оборудования. Конкретные виды оборудования представлены в табл. 2.1. Каждое оборудование является источником шума, уровень которого показан в табл. 2.1. Самое шумное оборудование должно быть удалено из цеха. Определить насколько дБ(А) изменится общий уровень шума в цехе.

Пример выполнения задания 2.2.

Рассмотрим вариант №32 в табл. 2.2. В цехе имеется следующее оборудование, показанное в табл. 2.1. Самым шумным оборудованием является компрессор и этих компрессоров 8 штук. Компрессоры удаляются из цеха. В этом случае общий уровень шума может быть определен двумя способами.

а) для оставшихся 6 типов оборудования определяют общий уровень

шума

Учитывая общий уровень шума из предыдущего примера, уменьшение шума составит

L L L 110.18 – 95.43 = 14.75 дБ(А).

б) если известен только общий уровень шума в цеха, например, L 110.18 дБ(А), и уровень шума, создаваемого удаляемым оборудованием, тогда новый общий уровень шума определится следующим образом

14

Практическая работа № 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЯ ЗВУКОВОЙ МОЩНОСТИ ИСТОЧНИКОВ ЗВУКА

Цель работы – изучить методику измерения уровней звуковой мощности в полосах частот и корректированного по характеристике (А) уровня звуковой мощности, выполнить акустические расчеты и сравнить с экспериментальными данными. Изучить работу прибора ОКТАВА-110А.

Рис. 3.1. Прецизионный шумомер и анализатор спектра ОКТАВА–101А: а) внешний вид шумомера с установленным микрофоном, б) расположение

основных элементов на панели управления шумомера

Российский шумомер – анализатор спектра ОKTABA–101А отвечает всем современным требованиям к приборам данного типа и ни в чем не уступает зарубежным аналогам. Прибор имеет два режима измерений: «Звук» и «Инфразвук». В режиме «Звук» ОКТАВА–101А одновременно выполняет функцию двух приборов: интегрирующего шумомера 1 Класса (МЭК 60651/60804) и анализатора спектров 1 Класса (МЭК 1260). Одновременно в реальном времени измеряются общие (Лин) и корректированные (А, С) уровни

17

звука и уровни звукового давления в октавных и 1/3-октавных полосах частот 25 Гц – 16 кГц с временными характеристиками S, F, I, a также эквивалентные (по энергии) уровни.

В режиме «Инфразвук» прибор позволяет в реальном времени одновременно видеть на экране октавный и l/3-октавный спектр 1,6 Гц – 20 Гц.

Результаты измерений можно сохранить в энергонезависимой памяти, а впоследствии выдать опять на жидкокристаллический графический индикатор или передать в компьютер по интерфейсу RS-232.

Питание прибора осуществляется от встроенной аккумуляторной батареи или от сетевого блока питания. Для специальных приложений, требующих проведения измерения вибрации, прибор ОКТАВА–101A может быть доукомплектован вибродатчиком со специальным переходником.

Таблица 3.1 Технические характеристики прецизионного шумомера и

анализатора спектра ОКТАВА–101А

18

Окончание табл. 3.2

В табл. 3.2 приведены верхние и нижние границы частот, а также среднегеометрические частоты наиболее употребляемых октавных и теретьоктавных фильтров, корректирующие поправки для расчета уровней на характеристике А по следующей формуле

где N – количество октавных полос, Li – уровень звукового давления в i-ой октавной полосе, Li – корректирующая поправка для характеристики A .

Общие положения нормативной базы по определению уровня звуковой мощности источника

Технический метод измерения при выполнении всех условий измерения обеспечивает получение максимального среднего квадратического отклонения уровней звуковой мощности в полосах частот и корректированного по

19

характеристике (А) уровня звуковой мощности по

ГОСТ Р ИСО 3744-2013 – Акустика. Определение уровней звуковой мощности и звуковой энергии источников шума по звуковому давлению. Ориентировочный метод с использованием поверхности над звукоотражающей плоскостью. Технический метод в существенно свободном звуковом поле над звукоотражающей плоскостью.

ГОСТ Р ИСО 3746-2013 – Акустика. Определение уровней звуковой мощности и звуковой энергии источников шума по звуковому давлению.

Ориентировочный метод с использованием поверхности над звукоотражающей плоскостью.

ГОСТ 12.1.026-80 – Шум. Определение шумовых характеристик источников шума в свободном звуковом поле на звукоотражающей плоскостью.

Измерения проводятся в помещениях, где установлено испытываемое

оборудование; на открытых площадках, над звукоотражаюшей плоскостью. Измерения уровней звукового давления проводятся в октавных полосах

частот со среднегеометрическими частотами от 125 Гц до 8000 Гц, в третьоктавных полосах частот со среднегеометрическими частотами от 100 Гц до 10000 Гц или в более узких полосах, а также в уровнях звука. Допускаются измерения на более низких или более высоких частотах, если они проводятся на открытой площадке или в помещении, объем которого превышает 300 м3 .

Аппаратура

Для измерения уровней звукового давления и уровней звука применяют шумомеры 1-го или 2-го класса по

ГОСТ 17187-2010 – Шумомеры. Часть 1. Технические требования.

ГОСТ 17168-82 – Фильтры электронные октавные и третьоктавные. Общие технические требования и методы испытаний.

Микрофон шумомера или измерительного тракта должен быть

предназначен для измерений в свободном звуковом поле – при измерениях на открытой площадке и для измерений в отраженном звуковом поле – при измерениях в помещениях.

Акустическая и электрическая калибровка шумомера или измерительного тракта должна проводиться до и после проведения измерений. Погрешность применяемого для акустической калибровки источника звука не должна превышать ±0,5 дБ.

Условия измерений

Размеры открытой площадки и размеры испытательной площадки в помещении должны быть достаточными, чтобы разместить в центре

20