Ressib-nsk.ru

Ресиб НСК
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Интенсивность шума зависит от звуковой мощности источника

Интенсивность звука

Материал из ТеплоВики — энциклопедия отоплении

Интенсивность звуковой волны определяется как средний поток энергии через единицу площади волнового фронта в единицу времени. Иначе говоря, если взять единичную площадку (например, 1 см 2 ), которая полностью поглощала бы звук, и расположить ее перпендикулярно направлению распространения волны, то интенсивность звука равна акустической энергии, поглощаемой за одну секунду. Интенсивность обычно выражается в Вт/см 2 (или в Вт/м 2 ).

Приведем значение этой величины для некоторых привычных звуков. Амплитуда избыточного давления, возникающего при обычном разговоре, составляет примерно одну миллионную атмосферного давления, что соответствует акустической интенсивности звука порядка 10 —9 Вт/см 2 . Полная же мощность звука, издаваемого при обычном разговоре, — порядка всего лишь 0,00001 Вт. Способность человеческого уха воспринимать столь малые энергии свидетельствует о его поразительной чувствительности.

Диапазон интенсивностей звука, воспринимаемых нашим ухом, очень широк. Интенсивность самого громкого звука, который может вынести ухо, примерно в 10 14 раз больше минимальной, которую оно способно услышать. Полная мощность источников звука охватывает столь же широкий диапазон. Так, мощность, излучаемая при очень тихом шепоте, может быть порядка 10 —9 Вт, тогда как мощность, излучаемая реактивным двигателем, достигает 10 5 Вт. Опять-таки интенсивности различаются в 10 14 раз.

Децибел

Поскольку звуки столь сильно различаются по интенсивности, удобнее рассматривать ее как логарифмическую величину и измерять в децибелах. Логарифмическая величина интенсивности представляет собой логарифм отношения рассматриваемого значения величины к ее значению, принимаемому за исходное. Уровень интенсивности J по отношению к некоторой условно выбранной интенсивности J равен

Уровень интенсивности звука = 10 lg (J/J) дБ

Таким образом, один звук, превышающий другой по уровню интенсивности на 20 дБ, превышает его в 100 раз по интенсивности.

В практике акустических измерений принято выражать интенсивность звука через соответствующую амплитуду избыточного давления Ре. Когда давление измеряется в децибелах относительно некоторого условно выбранного давления Р, получают так называемый уровень звукового давления. Поскольку интенсивность звука пропорциональна величине Pe 2 , а lg(Pe 2 ) = 2lgPe, уровень звукового давления определяется следующим образом:

Уровень звукового давления = 20 lg (Pe/P) дБ

Условное давление Р = 2Ч10 —5 Па соответствует стандартному порогу слышимости для звука с частотой 1 кГц. В таблице приводятся уровни звукового давления для некоторых обычных источников звука. Это интегральные значения, полученные усреднением по всему слышимому диапазону частот.

Типичные уровни звукового давления
Источник звукаУровень звукового давления, дБ (отн. 2Ч10-5 Па)
Штамповочный цех125
Машинное отделение на судне115
Прядильно-ткацкий цех105
В вагоне метро95
В автомобиле при движении в потоке транспорта85
Машинописное бюро78
Бухгалтерия63
Офис50
Жилое помещение43
Территория жилого района ночью35
Студия радиовещания25

Громкость

Уровень звукового давления не связан простой зависимостью с психологическим восприятием громкости. Первый из этих факторов объективный, а второй — субъективный. Эксперименты показывают, что восприятие громкости зависит не только от интенсивности звука, но и от его частоты и условий эксперимента.

Громкости звуков, не привязанных к условиям сравнения, сравнивать невозможно. И все же сравнение чистых тонов представляет интерес. Для этого определяют уровень звукового давления, при котором данный тон воспринимается как равногромкий стандартному тону частотой 1000 Гц. На рисунке представлены кривые равной громкости, полученные в экспериментах Флетчера и Мэнсона. Для каждой кривой указан соответствующий уровень звукового давления стандартного тона 1000 Гц. Например, при частоте тона 200 Гц необходим уровень звука в 60 дБ, чтобы он воспринимался как равногромкий тону 1000 Гц с уровнем звукового давления 50 дБ.

Эти кривые используются для определения фона — единицы уровня громкости, которая тоже измеряется в децибелах. Фон — это уровень громкости звука, для которого уровень звукового давления равногромкого стандартного чистого тона (1000 Гц) равен 1 дБ. Так, звук частотой 200 Гц при уровне 60 дБ имеет уровень громкости в 50 фонов.

Нижняя кривая на рисунке — это кривая порога слышимости хорошего уха. Диапазон слышимых частот простирается примерно от 20 до 20000 Гц.

Характеристики источников шума

Любой источник шума характеризуется:

звуковой мощностью Р, т.е. общим количеством звуковой энергии, излучаемой им в единицу времени[Вт].

Звук – разновидность кинетической энергии, которая называется «акустической» и представляет собой пульсацию давления, возникающую в физической среде при прохождении звуковой волны.

Интенсивность звука – сила звука, средняя по времени энергия, переносимая звуковой волной через единичную площадку, перпендикулярную к направлению распространения волны в единицу времени.

Громкость звука – субъективная величина слухового ощущения, которая зависит от интенсивности звука и его частоты. При неизменной частоте громкость звука растет с увеличением интенсивности. При одинаковой интенсивности наибольшей громкостью обладают звуки в диапазоне частот 700-6000 Гц. Ну- левой уровень громкости звука соответствует звуковому давлению 20 мкПа и силе звука 10-12 Вт/м2 при частоте 1 кГц.

Звуковое давление – звуковая энергия, которая попадает на единицу площади, расположенную в заданном направлении от источника звука и удаленную от него на определенное расстояние (как правило, на 1 м). Звуковое давление измеряется в паскалях (Па).

Децибел – логарифмическая единица уровней, затуханий и усилений, безразмерная носительная характеристика, позволяющая сравнивать между собой нужные величины:

Полный период колебания волны (звукового давления) состоит из полупериода сжатия (повышения давления) и последующего полупериода разряжения молекул воздуха (понижения давления). Звуки с большей амплитудой (громкие) вызывают более сильное сжатие и разряжение молекул воздуха, чем звуки с меньшей амплитудой (тихие).

В зависимости от контекста существует множество различных определений звука:

Звук – это упругие волны, продольно распространяющиеся в среде и создающие в ней механические колебания. Чтобы понять, как распространяются данные волны, дополним это определение:
Звук – это процесс последовательной передачи колебательного состояния в упругой среде.

В современной физике утвердился взгляд, при котором многие процессы отождествляют с энергией.

Звук – это разновидность кинетической энергии, которая называется «акустической» и представляет собой пульсацию давления, возникающую в физической среде при прохождении звуковой волны. Звук распространяется по волновым законам, следовательно, к нему применимы такие общие физические понятия, как интерференция и дифракция. Результатом интерференции может быть как усиление, так и уменьшение уровня звука, например, при сложении одного и того же сигнала, но с различной фазировкой. При расчете параметров звукового поля на открытых пространствах следует учитывать множество различных факторов, например, влажность, ветер, температуру, например, при высокой температуре звук распространяется вверх, а при низкой температуре – вниз.

В акустике присутствует множество различных факторов, которые необходимо учитывать при выборе и расстановке звукового оборудования и микшерного пульта. Одним из таких факторов является реверберация. Звук в закрытых или открытых пространствах распространяется по разному. Стены комнаты отражают звуковые волны, тогда как на открытой площадке волны проходят практически без столкновений с какими-либо препятствиями. В закрытом пространстве за счет отражений уровень звука выше. В открытом пространстве звук распространяется практически по прямой. Прямой звук идентичен оригиналу по качеству и форме. Отраженный звук, наоборот, сильно зависит от отражающей способности места (после неопределенного числа отражений, достигает слушателя со всех сторон, и слушатель не может точно установить точку его происхождения). Распространение звука в этом случае происходит через первичные и вторичные отражения исходного звука от горизонтальных и вертикальных поверхностей помещения. Уровень отражения в большой степени зависит от характера стен, типа материала, из которого они сделаны, их гладкости, поглощающих свойств и изменения поглощения на раз-личных частотах. Мебель также может играть решающую роль в распространении звука – в зависимости от ее расстановки и поглощающей способности. Слушателю приходится воспринимать как прямой, так и отраженный звук. Время, с момента, в который звуковой источник прекращает излучать до момента, в который звук больше не воспринимается, определяется как время реверберации. Замечено, что любая среда характеризуется собственной «музыкальной окраской», связанной с распространением отраженных звуков и временем реверберации, которое и характеризует эту среду. Единственной переменной в уже существующей структуре остается мебель. Наилучшие результаты могут быть получены, когда принимается во внимание конструкция мебели, материал, из которого она сделана и ее расстановка в помещении.

Читать еще:  72 УК РФ

Реверберация – это явление, которое возникает, когда слышен не прямой звук от источника, а отраженный от встречающихся на пути звуковой волны препятствий или помех различного характера. Для предотвращения нежелательного воздействия отраженного звука на прямой необходимо, чтобы последний, при задержке более чем на 50 мс, достигал слушателя уменьшенным не более чем на 10 дБ. Время реверберации пропорционально объему окружающего пространства и обратно пропорционально суммарному поглощению поверхностей, составляющих ее. Отраженный звук, который достигает уха слушателя через 40-50 мс после прямого, расценивается как усиление, окраска первоначального звука. Отраженные звуки, которые доходят с задержкой 50-80 мс, наоборот, искажают первоначальный сигнал и могут стать причиной потери разборчивости.

Звуковое давление – звуковая энергия, которая попадает на единицу площади, расположенную в заданном направлении от источника звука и удаленную от него на определенное расстояние (как правило, на 1 м). Звуковое давление измеряется в паскалях (Па).

Уровень звукового давления (англ. SPL, Sound Pressure Level) – значение звукового давления, измеренное по относительной шкале, отнесённое к опорному давлению Рspl = 20 мкПа, соответствующему порогу слышимости синусоидальной звуковой волны частотой 1 кГц. SPL измеряется в децибелах (дБ). Децибелы, в отличие от паскалей, чаще применяются на практике из-за большего удобства. Считается, что человек слышит в диапазоне 0-120 дБ (20 — 20000000 мкПа). В таблице 2.2 приведена зависимость между звуковым давлением в мкПа и уров-нем звука в дБ.

Звуковое давление (мкПа)Уровень звука (дБ)
20
6010
20020
60030
2.00040
6.00050
20.00060
60.00070
200.00080
600.00090
2.000.000100
6.000.000110
20.000.000120

Зависимость уровня звукового давления от подводимой мощности

Слух, как и другие человеческие ощущения, воспринимает воздействие по логарифмическому закону (см. рис. 2.6). Для того чтобы удвоить звуковое давление, не достаточно удваивать число источников звука или электрическую мощность громкоговорителей, а необходимо удесятерять. Увеличение акустического давления может быть получено установкой нескольких громкоговорителей, расположенных близко друг к другу и ориентированных в одном направлении или при каждом удвоении мощности громкоговорителей, в любом случае, увеличение (или уменьшение) акустического давления будет ±3 дБ (в дальнейшем мы сформируем более точное правило). Для построения зависимости уровня звукового давления от подводимой мощности обратимся к теории. Мгновенное значение звукового давления в точке среды изменяется как со временем, так и при переходе к другим точкам среды, поэтому практический интерес представляет среднеквадратичное значение данной величины, называемое интенсивностью звука.

Интенсивность – это поток энергии в какой-либо точке среды в единицу времени, прошедший через единицу поверхности (1 м2), являющейся нормалью к направлению распространения звуковой волны (измеряется в Вт/м2). Интенсивность иначе называют силой звука. Интенсивность определяет громкость звука, которую мы слышим. Мы не можем померить ее непосредственно (особенно в закрытых помещениях), поэтому на практике данную величину связывают с мощностью источника логарифмическим соотношением:

3.9 Шум

3.9.1. Общие сведения.

Шум — форма энергии, которая в виде продольных волн распространяется в помещении по воздуху, являющемуся упругой средой. Движение волны вызывает изменения давления, которые регистрируются чувствительными к давлению приборами, например микрофоном. Поэтому микрофон является одной из основных частей всех приборов для измерения шума. Измерять звуковую мощность в единицах системы СИ, ваттах, достаточно трудно из-за диапазона, охватываемого окружающими нас шумами. Вместо этого акустики говорят об уровнях и измеряют шум относительно опорного уровня. Измерения становятся осуществимыми при использовании логарифмирования отношения. Формула вы- глядит так:

3.9.2. Звуковое давление.

Звуковое давление является мерой интенсивности звука. Оно вычисляется по формуле:

Уровень звукового давления всегда указывают для определенного расстояния от источника звука, например машины. Для стационарных компрессоров это расстояние 1 м, а для передвижных компрессоров — 7 м (согласно стандарту CAGI Pneurop). Информация о звуковом давлении обязательно должна дополняться константой помещения, в котором производилось измерение. В противном случае помещение будет считаться безграничным, т.е. открытым пространством. В безграничном помещении отсутствуют стены, от которых могут отражаться звуковые волны, также влияющие на результат измерения.

3.9.3. Поглощение звука.

При вступлении звуковых волн в контакт с поверхностью часть этих волн отражается, а часть поглощается материалом, из которого состоит поверхность. Поэтому в каждый определенный момент звуковое давление состоит частично из звука, генерируемого источником звука, и частично из звука, отраженного от окружающих источник поверхностей (после одного или нескольких отражений). Эффективность поглощения звука поверхностью зависит от материала, из которого она изготовлена, и обычно выражается коэффициентом поглощения (от 0 до 1).

3.9.4. Константа помещения.

Константа помещения вычисляется для помещения с несколькими стенами и прочими поверхностями и зависит от абсорбционных характеристик различных поверхностей. Она вычисляется по формуле:

3.9.5. Реверберация.

Время реверберации определяется как время, за которое среднее звуковое давление уменьшится на 60 дБ после того, как источник звука прекращает звучать. Средний, или эквивалентный, коэффициент поглощения для помещения вычисляется следующим образом:

Константу помещения можно получить, если это выражение подставить в уравнение:

3.9.6. Соотношение между звуковой мощностью и звуковым давлением.

Звук, излучаемый точечным источником в помещении без отражающих поверхностей, равномерно распространяется во всех направлениях, и потому измеренная интенсивность будет одинаковой во всех точках, находящихся на одинаковом расстоянии от источника звука. Это означает, что интенсивность звука во всех точках, находящихся на сферической поверхности, центром которой является источник звука, является постоянной. Отсюда можно сделать вывод, что уровень звука падает на 6 дБ при каждом удвоении расстояния от источника звука. Однако это положение неприменимо к тем случаям, когда помещение имеет твердые, отражающие звук стены. В этом случае нужно учитывать отраженный от стен звук. Если ввести коэффициент направления, получается следующее выражение:

Для Q используется эмпирическое значение (для остальных положений источника звука нужно взять оценочное значение Q):

Если источник звука находится в помещении, в котором ограничивающие его поверхности не поглощают весь звук, уровень звукового давления будет возрастать вследствие эффекта реверберации. Это прибавление обратно пропорционально константе помещения:

Если это уравнение изобразить в виде серии кривых, то видно, что вблизи источника звука при каждом удвоении расстояния от источника звука уровень звукового давления падает на 6 дБ. Однако на значительном удалении от источника звука преобладает звуковая мощность отраженного звука, и поэтому с увеличением расстояния уменьшения звукового давления не происходит. Если слушатель находится от центра машины, корпус или рама которой проводит звук, на расстоянии, более чем в 2—3 раза превышающем ее максимальный размер, такую машину можно рассматривать как точечный источник звука.

3.9.7. Звукометрия.

Наше ухо различает звуки различных частот с разной отчетливостью. Звуки низкой и очень высокой частоты должны быть сильнее, чем звуки в полосе 1000–2000 Гц, чтобы они воспринимались как одинаковые по громкости. Для моделирования способности человеческого уха слышать звуки разных частот используются различные фильтры, регулирующие измеряемые уровни звука на низких и высоких частотах. При измерении шума обычно используется фильтр А, а звук измеряется в дБА.

3.9.8. Взаимодействие нескольких источников звука.

Когда в помещении имеется несколько источников звука, звуковое давление возрастает. Так как уровень звукового давления оп- ределяется по логарифмической шкале, уровни звукового давления нельзя складывать алгебраически. Когда одновременно действуют более двух источников звука, нужно начинать со сложения двух, а затем следующий источник прибавляется к сумме первых двух и т.д. Существует мнемоническое правило: сложение двух источников звука с одинаковыми уровнями приводит к росту на 3 дБ. Сложение десяти источников звука с одинаковыми уровнями приводит к росту на 10 дБ. Фоновый шум представляет собой особый случай. Он рассматривается в качестве отдельного источника шума, и его величина вычитается из общей величины остальных источников звука, чтобы произвести их специальную обработку.

3.9.9. Уменьшение шума.

Существует пять способов уменьшения шума: звукоизоляция, звукопоглощение, виброизоляция, ослабление вибрации и ослабление источника шума. Звукоизоляция представляет собой барьер, помещенный между источником шума и приемником. Это означает, что можно изолировать только часть звука, зависящую от площади барьера и характеристик изоляции. Тяжелый барьер более эффективен, чем легкий. Что такое звукопоглощение? Источник звука окружается легким пористым звукопоглощающим материалом, прикрепленным к барьеру. Более толстые поглощающие материалы эффективней тех, что тоньше. Стандартная плотность составляет примерно 30 кг/м3 для пенополиуретана и примерно 150 кг/м3 для минеральной ваты. Виброизоляция используется для предотвращения передачи вибрации от одной части конструкции к другой. Распространенной проблемой является передача вибрации от встроенной машины к барьеру и вниз в пол. Стальные пружины, пробка, пластик и резина являются образцами материалов, используемых для виброизоляции. Выбор материала и его размеров определяется частотой колебаний и требованиями к прочности опор машины. Средство ослабления вибрации представляет собой конструкцию, оснащенную внешней ослабляющей звук поверхностью, изготовленной из упругого материала с большим коэффициентом гистерезиса. Когда ослабляющая звук поверхность имеет достаточную толщину, стена например, она эффективно защищена от вибрации и, таким образом, не начинает испускать шум. Ослабление источника звука дает небольшой эффект, но зато требует небольших затрат. Таким способом можно добиться снижения общего уровня шума примерно на 5 дБ, в то время как интеграция может дать снижение примерно на 15–25 дБ.

3.9.10. Шум компрессорной установки.

Уровень шума компрессора измеряется на машине в свободном пространстве. Когда она установлена внутри помещения, на уровень шума влияют свойства помещения. Имеют значение размер помещения, материал стен и потолка, а также наличие другого оборудования (и уровень его возможного шума). Кроме того, место установки компрессора в помещении также влияет на уровень шума, как и расположение и подключение трубопроводов и т.п. Излучение шума трубопроводами сжатого воздуха зачастую является более серьезным источником шума, чем сам компрессор или его источник питания. Это может быть вибрация, передаваемая механическим путем на трубопровод, зачастую в сочетании с вибрацией, передаваемой через сжатый воздух. Поэтому важно устанавливать виброизоляцию и да- же закрывать частично или полностью трубопроводную систему в сочетании с использованием ослабляющих шум материалов и уплотненных перегородок.

Что такое уровень шума?

Share via
Share via
  • LinkedIn
  • Facebook
  • Twitter
  • Messenger
  • WhatsApp
  • Mail

Все машины производят шум и вибрацию. Шум – это форма энергии, которая распространяется продольными волнами в атмосфере, т. е. в упругой среде. Звуковая волна вызывает незначительные изменения давления окружающего воздуха, которые можно обнаружить с помощью чувствительных к давлению приборов (например, микрофона).

Что такое звуковая мощность и звуковое давление?

Источник звука излучает звуковую энергию, что приводит к изменению звукового давления в воздухе. Звуковая энергия здесь выступает причиной, звуковое давление – следствием. Рассмотрим следующую аналогию: электрический нагреватель излучает тепло в помещение, из-за чего меняется температура. Очевидно, что изменение температуры зависит от самого помещения. Но при одинаковой входящей мощности нагреватель вырабатывает одинаковую тепловую мощность, которая почти не зависит от окружающей среды. Между звуковой мощностью и звуковым давлением наблюдается такая же зависимость. То, что мы слышим, – это звуковое давление, но оно вызвано звуковой мощностью источника шума. Звуковая мощность измеряется в ваттах. Уровень звукового давления измеряется в децибелах (дБ), т. е. по логарифмической шкале (шкале децибелов) относительно стандартизированного эталонного значения:

Читать еще:  Свидетель меняет показания в суде

Уровень звукового давления измеряется в паскалях (Па). Также уровень звукового давления можно измерять в децибелах (дБ), т. е. по логарифмической шкале (шкале децибелов) относительно стандартизированного эталонного значения:

Lp = уровень звукового давления (дБ)
p = фактическое звуковое давление (Па)
p0 = эталонное звуковое давление (20 x 10-6 Па)

Наблюдаемое звуковое давление зависит от расстояния до источника и акустических условий, в которых распространяется звуковая волна. Так, распространение шума в помещении зависит от размеров помещения и звукопоглощающей способности поверхностей. Следовательно, одно только измерение звукового давления не позволит нам правильно определить производимый машиной шум. Звуковое давление, в отличие от звуковой мощности, во многом зависит от условий окружающей среды.

Поэтому информация об уровне звукового давления всегда должна сопровождаться дополнительной информацией о расстоянии между источником шума и точкой измерения (например, в соответствии с определенным стандартом) и Постоянной Помещения для того помещения, в котором проводятся измерения. В противном случае помещение считается неограниченным (т.е. рассматривается как открытое пространство). На открытом пространстве нет стен, от которых отражаются звуковые волны, что влияет на измерение.

Что такое поглощение звука?

При соприкосновении звуковых волн с поверхностью часть волн отражается, а вторая часть поглощается материалом поверхности. Поэтому звуковое давление в данный момент времени всегда частично состоит из звука, производимого источником звука, и частично из звука, который отражается от окружающих поверхностей (после одного или нескольких отражений). Эффективность звукопоглощения зависит от материала поверхности. Как правило, эта способность выражается коэффициентом поглощения (от 0 до 1, где 0 соответствует полному отражению, а 1 – полному поглощению).

Что такое постоянная помещения, и как ее рассчитать?

Постоянная помещения описывает влияние помещения на распространение звуковых волн. Для помещения с разными поверхностями, стенами и внутренними перегородками этот показатель рассчитывается с учетом размеров и поглощающей способности поверхностей. Постоянная рассчитывается по формуле:

Акустические параметры вентиляторов Remak RP

Акустические параметры вентиляторов Remak RP.

Акустические параметры измеряются в специальной камере REMAK, которая функционально связана с аэродинамической лабораторией. Методика позволяет измерять ак. параметры при заданной нагрузке вентилятора в соответствии с нормой ISO 3743. До сих пор для климатического оборудования не установлен способ определения и представления уровня шума, единый для всех. Действующие нормы допускают применение нескольких различных методик. Это необходимо всегда иметь в виду при сравнении и оценке вентиляторов различных изготовителей 1).

Для правильного пользования данными, указанными в данном каталоге, ниже указано краткое резюме используемых понятий, описание методики измерений и метод обработки измеренных величин.

1) ВНИМАНИЕ! Некоторые изготовители приводят акустические параметры в области максимальных оборотов вентилятора, т.е. при нулевом расходе воздуха, когда уровень шума минимальный. Такие данные с практической точки зрения не могут использоваться.

Акустическое давление

Акустическое давление — это изменяющееся давление воздуха, создаваемое звуковыми волнами. Звуковые волны возникают в результате механической вибрации источника звука. Величина акуст. давления в месте измерения зависит от расстояния до источника звука, величины и формы помещения, отражающих и поглощающих свойств материалов вокруг источника и т.д. Величина акустического давления (Pa), улавливаемого человеческим ухом (от порога слышимости до порога болезненности), отличается на несколько порядков, поэтому ее практическое применение в смысле основной физической единицы (Pa) неудобно. Поэтому в акустике используется сравнительная величина: уровень акустического давления.

Уровень акустического давления Lp

Уровень акустического давления является показателем громкости в конкретном месте измерения. Применяя эту сравнительную величину, уже можно слышимую область звуковых волн выразить величинами в интервале примерно 100 dB в абсолютном выражении, т.е. между 40 и 140 dB

где po — пороговое акустическое давление po = 2.10 -5 Pa.

Шум и уровень шума

Шум обычно отличается большим количеством составляющих непериодического характера и широким спектром частот. Человеческое ухо различает не только интенсивность шума, но ощущает его также в зависимости от частоты его составляющих, т.е. составляющие шума с одинаковым уровнем акустического давления, но разной частоты воспринимаются по-разному. Максимальная чувствительность человеческого слуха находится в области 3500 — 4000 Hz. Каждая из составляющих шума имеет собственный уровень акустического давления. Общий уровень акустического давления является величиной, характеризующей громкость шума, ее можно вычислить из уровней акустического давления отдельных частотных составляющих. В практических целях измерение шума проводят в соответствии с нормой в частотном диапазоне от 45 до 11200 Hz. Этот диапазон разделен на 8 частей (октавных полос). Поэтому шумомеры снабжены фильтрами с полосой пропускания, отвечающей соответствующей октав-ной полосе, а измеренная величина в отдельных октавных полосах приводится как величина для средней частоты октавной полосы. Физиологически обусловленную различную чувствительность человеческого слуха к составляющим шума разной частоты, можно выразить т.н. «корректирующим взвешиванием А». Это коррекция измеренных величин акустического давления в отдельных октавных полосах на установленные нормой корректирующие факторы, которые для отдельных средних частот приведены в таблице.
Изменение измеренных величин с учетом этих факторов называется «частотным взвешиванием». Величины уровней звукового давления в октавных полосах с учетом корректирующих факторов обозначены, как уровень шума в октавных полосах LpA okt. По величинам уровня шума в октавных полосах LpA okt можно вычислить суммарный уровень шума LpA

LpA =10 log ∑10 (LpAi okt/10)

где LpAi okt — уровень ак. давления в октавной полосе.

Корректирующие величины фильтра «А»

Средняя частота октавной полосы

Коррекция акустич. мощноош KAi

Акустическая мощность

Уровень акустического давления и уровень шума являются величинами, зависящими от конкретных условий измерения (расстояние до источника шума, объем помещения и т.д.). Поэтому их невозможно использовать для определения акустических свойств оборудования. Для этой цели применяется величина акустической мощности, которая характеризует источник звуковых колебаний, например вентилятор, независимо от конкретных условий измерения, и которая представляет собой суммарную акустическую мощность, излучаемую источником в окружающую среду. Физической единицей измерения акустической мощности является Ватт. Между акустической мощностью и акустическим давлением существует связь:

Уровень акустической мощности Lw

Уровень акустич. мощности характеризует источник звуковых колебаний независимо от окружающей среды. Уровень акустич. мощности определяется как:

где Wo- пороговая акустич. мощность Wo = 10 -12 W.

Необходимо подчеркнуть, что уровень акустической мощности не измеряется, а вычисляется по измеренным величинам уровня акустического давления. У источников шума, например, вентиляторов, где с помощью шумомеров измерены величины LpAokt и LpA, впоследствии можно вычислить величину уровня акустической мощности, взвешенного «А», т.е. LwA, который используется как величина, характеризующая оборудование (вентилятор) с точки зрения акустики. В разделе технических данных приведена величина LwA — уровень акустической мощности, взвешенный «А», а для отдельных средних частот октавных полос приведены относительные величины LwAokt.

Методика измерения

Необходимо подчеркнуть, что шумовые характеристики, приведенные изготовителем, являются величинами, полученными с помощью измерений при условиях, оговоренных примененной нормой. Эти величины не могут описать шумовую ситуацию в конкретном месте или в конкретном помещении, в котором было или должно быть установлено оборудование, например, вентилятор. Действительный уровень шума зависит также от других факторов, как например, строительно-акустические свойства помещения или объекта, расстояние до источника шума, внутреннее оборудование в помещении и т.д. При разработке конкретного проекта необходимо, прежде всего, ознакомиться с методикой, используемой изготовителем для измерения указанных параметров, оценить конкретное место размещения оборудования, которое является источником шума и произвести ориентировочный расчет уровня шума в предполагаемом месте нахождения людей. Если предполагается возникновения неприемлемых шумовых параметров, необходимо предусмотреть мероприятия по снижению уровня шума. Впоследствии целесообразно произвести дополнительный контроль действительного уровня шума при помощи измерения непосредственно на месте, а в случае необходимости, предложить необходимые мероприятия по его снижению. Для установки шумовых параметров вентиляторов, т.е. уровней акустической мощности LwA, указанных в данном каталоге, была использована методика согласно норме ISO 3743 для реверберационных камер. В соответствии с этой нормой были измерены величины уровня акустического давления в октавных полосах LpAokt., а затем были вычислены величины уровня акустической мощности в тех же октавных полосах LwAokt.

В разделе технических данных каталога рядом с характеристиками каждого вентилятора приведены также величины уровня акустической мощности LwA [dB(A)] и LwAokt [dB(A)] для рабочей точки 5b на характеристике, соответствующей номинальному напряжению, причем для этой точки указана акустическая мощность, определенная при измерениях на всасывании, нагнетании и в окружающем пространстве, см. таблцу.

Интенсивность шума зависит от звуковой мощности источника

Что такое шум?

Шумы создаются звуковыми волнами, возникающими при расширении и сжатии в воздухе и других средах. В системах кондиционирования и вентиляции шумы могут возникать и распространяться в воздухе, корпусах воздуховодов, передвигающихся по трубам жидкостях и т.д.

Шумы могут иметь различную частоту и интенсивность.

Скорость распространения звука

Шум распространяется с гораздо меньшей скоростью, чем световые волны. Скорость звука в воздухе — примерно 330 м/с. В жидкостях и твердых телах скорость распространения шума выше, она зависит от плотности и структуры вещества.

Пример: скорость звука в воде равна 1.4 км/с, а в стали — 4.9 км/с.

Частота шума

Основной параметр шума — его частота (число колебаний в секунду). Единица измерения частоты — 1 герц (Гц), равный 1 колебанию звуковой волны в секунду.

Человеческий слух улавливает колебания частот от 20 Гц до 20000Гц. При работе систем кондиционирования учитывают обычно спектр частот от 60 до 4000Гц.

Для физических расчетов слышимая полоса частот делится на 8 групп волн. В каждой группе определена средняя частота: 62 Гц, 125 Гц, 250 Гц, 500 Гц, 1000 Гц, 2 кГц, 4 кГц и 8 кГц. Любой шум раскладывается по группам частот, и можно найти распределение звуковой энергии по различным частотам.

Мощность звука

Мощность звука какой-либо установки — это энергия, которая выделяется установкой в виде шума за единицу времени. Измерять силу шума в стандартных единицах мощности неудобно, т.к. спектр звуковых частот очень широк, и мощность звуков отличается на много порядков.

Пример: сила шума при поступлении в помещение воздуха под низким давлением равна одной стомиллиардной ватта, а при взлете реактивного самолета сила шума достигает 1000 Вт.

Поэтому уровень мощности звука измеряют в логарифмических единицах — децибелах (дБ). В децибелах сила шума выражается двух- или трехзначными числами, что удобно для расчетов.

Уровень мощности звука в дБ — функция отношения мощности звуковых волн возле источника шума к нулевому значению W, равному 10 -12 Вт. Уровень мощности рассчитывается по формуле:

Lw = 10lg(W/W0)

Пример: если мощность звука вблизи источника равна 10 Вт, то уровень мощности составит 130 дБ, а если мощность звука равна 0.001 Вт, то уровень мощности — 90 дБ.

Мощность звука и уровень мощности независимы от расстояния до источника шума. Они связаны лишь с параметрами и режимом работы установки, поэтому важны для проектирования и сравнения различных систем кондиционирования и вентиляции.

Уровень мощности нельзя измерить непосредственно, он определяется косвенно специальным оборудованием.

Читать еще:  Закон о наследовании имущества без завещания

Уровень давления звука

Уровень давления звука Lp — это ощущаемая интенсивность шума, измеряемая в дБ.

Lp = P/P0

Здесь P — давление звука в измеряемом месте, мкПа, а P = 2 мкПа — контрольная величина.

Уровень звукового давления зависит от внешних факторов: расстояния до установки, отражения звука и т.д. Наиболее простой вид имеет зависимость уровня давления от расстояния. Если известен уровень мощности шума Lw, то уровень звукового давления Lp в дБ на расстоянии r (в метрах) от источника вычисляется так:

Lp = Lw — lgr — 11

Пример: мощность звука холодильного блока равна 78 дБ. Уровень звукового давления на расстоянии 10 м от него равен: (78 — lg10 — 11) дБ = 66 дБ.

Если известен уровень звукового давления Lp1 на расстоянии r1 от источника шума, то уровень звукового давления Lp2 на расстоянии r2 будет вычисляться так:

Пример: Уровень звукового давление на расстоянии 1 м от установки равно 65 дБ. Тогда уровень звукового давления на расстоянии 10 м от нее равен: (65 — 20*lg10) дБ = (65 — 20) дБ = 45 дБ..

Вообще, в открытом пространстве уровень звукового давления снижается на 6 дБ при увеличении расстояния до источника шума в 2 раза. В помещении зависимость будет сложнее из-за поглощения звука поверхностью пола, отражения звука и т.д.

Громкость шума

Чувствительность человека к звукам разной частоты неодинакова. Она максимальна к звукам частотой около 4 кГц, стабильна в диапазоне от 200 до 2000 Гц, и снижается при частоте менее 200 Гц (низкочастотные звуки).

Громкость шума зависит от силы звука и его частоты. Громкость звука оценивают, сравнивая ее с громкостью простого звукового сигнала частотой 1000Гц. Уровень силы звука частотой 1000Гц, столь же громкого, как измераемый шум, называется уровнем громкости данного шума. На приведенной ниже диаграмме показана зависимость силы звука от частоты при постоянной громкости.

При малом уровне громкости человек менее чувствителен к звукам очень низких и высоких частот. При большом звуковом давлении ощущение звука перерастает в болевое ощущение. На чатоте 1 кГц болевой порог соответствует давлению 20 Па и силе звука 10 Вт/кв.м.

Диаграмма кривых равной громкости

Шумовые характеристики оборудования

Шумовые характеристики оборудования представляют в виде таблиц, где содержатся:

  1. уровень мощности шума в дБ с разбивкой по полосам частот
  2. общий уровень звукового давления

Звуковое давление в помещениях нормируется санитарными нормативами, допустимые значения различны для разных частот. Шум, создаваемый системами вентиляции и кондиционирования, принимают на 5 дБ ниже допустимого уровня шума в помещении (СНиП 11-12-77).

Суммирование источников шума

Шум от нескольких источников не соответствует сумме шумов от каждого источника в отдельности. Для двух находящихся рядом установок шум определяется следующим образом:

  1. Если показатели уровня шума одинаковы, то суммарный уровень шума на 3 дБ превышает уровень шума каждой установки.
  2. Если разница уровней шума превышает 10 дБ, суммарный уровень шума равен величине большего из двух шумов.

Например, общий шум от двух установок с уровнями 30 и 60 дБ, равен 60 дБ.

  • Если разница уровней шума не более 10 дБ, нужно воспользоваться приведенной ниже таблицей. Вычисляем разность уровней шума установок.
  • Например, L1 = 52 дБ, а L2 = 48 дБ. Разность равна 4 дБ. В верхней строке таблицы найдем 4 дБ, тогда в нижней строке видим показатель 1.5 дБ. Прибавим этот показатель к большему уровню шума: 52 дБ + 1.5 дБ = 53.5 дБ. Это и будет общий уровень шума от двух установок.

    Разница уровней шума, дБ12345678910
    Показатель-добавка, дБ2.62.11.81.51.21.00.80.60.50.4

    Если источников шума более двух, метод расчета не меняется, и источники рассматриваются парами, начиная с самых слабых.

    Например, есть четыре установки с уровнями шума 25 дБ, 38 дБ, 43 дБ и 50 дБ.

    Сначала делаем подсчет для двух слабейших установок: 38 — 25 = 13 дБ. Разница больше 10 дБ, и эту установку вообще не учитываем.

    Для установок 38 и 43 дБ: 43 — 38 = 5 дБ, поправка из таблицы равна 1.2 дБ. Суммарный шум трех установок: 43 + 1.2 = 44.2 дБ.

    Теперь найдем полный шум всех установок. 50 — 44.2 = 5.8 дБ. Округляя разность уровней шума до 6 дБ, по таблице находим поправку 1.0 дБ.

    Интенсивность звука

    Идеальное решение для определения источника шума. Измерение звуковой интенсивности никогда не было таким удобным. Мы не забыли о точности и гибкости — например, вы можете измерять параметры процесса и параллельно записывать видео.

    Основные особенности

    • ПОДДЕРЖИВАЕМЫЕ СТАНДАРТЫ. Соответствует стандартам по вычислению акустической мощности на основе интенсивности звука методом измерения в дискретных точках (ISO 9614-1) и методом сканирования (ISO 9614-2).
    • НЕПРЕВЗОЙДЁННАЯ ГИБКОСТЬ. Полностью синхронизированное измерение дополнительных параметров (например, вибрации) и запись видеосигнала.
    • ПОДДЕРЖКА РАЗЛИЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ. Решение поддерживает датчики интенсивности всех основных производителей в режиме Plug-and- Play и содержит все функции, необходимые для дистанционного управления.
    • КАЛИБРОВКА ПО IEC 61672. Решение для измерения интенсивности звука можно целиком откалибровать в соответствии с IEC 61672.
    • БЫСТРОЕ ОБНАРУЖЕНИЕ ИСТОЧНИКА ЗВУКА. Удобный интерфейс позволяет быстро и легко определить источник звука.
    • АДАПТИРОВАНО ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОСТИ. Для работы решения Dewesoft не нужны специальные помещения, и поэтому оно прекрасно подходит для измерения параметров больших холодильных установок, трансформаторов и другого промышленного оборудования.
    • ФАЗОВАЯ КАЛИБРОВКА. Простая автоматизированная калибровка и коррекция фазы в один щелчок мыши.

    Общие сведения

    Модуль измерения интенсивности звука Dewesoft — это комплексное решение, позволяющее точно определить местоположение источника звука или вычислить акустическую мощность в любой среде, а не только в безэховых или реверберационных камерах.

    Измерение акустической мощности — стандартный метод сравнения акустических характеристик устройств. Используя наше комплексное универсальное решение, можно измерять мощность для объектов любых форм и размеров, лишь с незначительными требованиями к пространству и месту измерения.

    Измерить мощность можно в любом звуковом поле. Метод позволяет проводить измерения на устройствах, требующих особых условий монтажа, акустическую мощность которых невозможно определить другими методами. Измерения в реальных условиях ещё никогда не были такими простыми и эффективными. Это превосходное решение и для быстрого выявления неисправностей и соответствия условиям заводских измерений и для проведения измерений на комплексных установках с остаточным шумом, где ключевую роль играет акустическая мощность отдельного устройства.

    Что касается определения местоположения источника звука, решение Dewesoft не имеет равных по удобству и простоте использования. В зависимости от направления движения звуковых волн (от микрофона А к микрофону Б, и наоборот), по мере движения источника шума вдоль оси датчика в плагине отображаются различные значения (положительные и отрицательные). Когда датчик будет находиться перпендикулярно источнику звука, расположенному прямо над ним, значение в Dewesoft X сменится с положительного на отрицательное. После горизонтального и вертикального выравнивания оси датчика будет получено значение мощности.

    Идентификация источников шума

    Обнаружение компонентов, излучающих шум, позволяет инженерам точно прикладывать усилия к его снижению.

    Необходимо снижать уровень шума изделий, а также обнаруживать и оптимизировать шум, который невозможно устранить полностью. Благодаря оборудованию для идентификации источников шума (NSI) компании Brüel & Kjær специалисты по акустике могут диагностировать, визуализировать, изучать и устранять проблемы, связанные с шумом. Обнаружение конкретных компонентов, излучающих шум, позволяет инженерам более точно прикладывать усилия к его снижению.

    Идентификация, снижение и оптимизация шума

    После обнаружения источников шума, акустических неполадок и утечек с помощью различных инструментов (от гидрофонов до внешних решеток, имеющих до 144 каналов) можно искать и исследовать наиболее важные второстепенные источники шума. Их ранжирование помогает определять области, в которых меры по снижению общего излучения звуковой мощности или отдельных компонентов шума (таких как конкретные частотные спектры) наиболее эффективны. Для уменьшения шума можно подавлять, изолировать и исключать его источники из конструкции системы.

    Итеративное использование инструментов NSI при проектировании и прототипировании изделия позволяет оптимизировать профиль его общего шума и соблюдать предельно допустимые уровни шума, установленные законом.

    Цветовые схемы распространения шумов

    На каждом этапе обнаружения источников звука необходимо использовать специальные инструменты. Для первоначальных «моментальных» измерений (например, в кабине воздушного судна) требуется легко развертываемое оборудование, которое позволяет максимально быстро получать результаты. Наше программное обеспечение отображает уровни звука в виде цветовых контуров на удобных для восприятия схемах распространения шумов с высоким разрешением. Акустическая голография обеспечивает аналогичные результаты в высоком разрешении, когда необходима точная и подробная информация (например, при разработке слуховых аппаратов), а бимформинг позволяет быстро обнаруживать местонахождение источников шума в крупных объектах, например, в автомобилях в аэродинамической трубе. Для создания акустических схем движущихся объектов (например, ветроэнергетических установок и летательных аппаратов) можно использовать бимформинг движущихся источников.

    Акустическая голография

    С помощью акустической голографии можно быстро создавать точные акустические карты звукового давления, интенсивности звука и других параметров акустического поля для низких и средних частот (от 100 Гц до 2 кГц) при проведении измерений вблизи источника звука.

    Подводное акустическое ранжирование

    Поскольку методы акустического обнаружения и идентификации развиваются и усложняются, необходимо развивать и стратегии обеспечения акустической невидимости.

    Акустические испытания в аэродинамической трубе в аэрокосмической отрасли

    Борьба с излучением шума является важнейшей задачей для производителей воздушных судов.

    Испытания автомобилей в аэродинамической трубе

    Поиск источника акустических явлений может выполняться различными способами в зависимости от условий, в которых они происходят.

    Бимформинг

    Бимформинг — это простой одноэтапный процесс измерения относительного вклада источника в давление и интенсивность звука.

    Летные сертификационные испытания

    Рост интенсивности международных авиаперевозок приводит к зашумлению территорий вокруг аэропортов и ужесточению законодательства.

    Идентификация источников шума при пролете

    Программное обеспечение компании Brüel & Kjær для бимформинга определяет, какие двигатели или другие компоненты летательного аппарата являются причиной возникновения звука при его движении, и создает соответствующие схемы источников шума.

    Идентификация источника шума в реальном времени с помощью акустической камеры

    Комплексная многофункциональная портативная BK Connect акустическая камера обнаруживает источники шума в реальном времени почти в любых акустических средах и применяется в основном в аэрокосмической и автомобильной промышленности.

    Испытания на стояночный шум

    Измерение стояночного шума предназначено для определения подробной характеристики шума воздушного судна на стоянке.

    Системы мониторинга собственного шума

    Система мониторинга собственного шума (Self-noise Monitoring System, SNMS) компании Brüel & Kjær — это стационарное интегрированное решение для мониторинга вибрации и шума подводных лодок и других судов, управление акустической сигнатурой которых является особо ответственной задачей.

    Картографирование интенсивности звука

    Картографирование интенсивности звука — один из методов обнаружения шума, который используется для борьбы с шумом, вибрацией и жесткостью.

    Сферический бимформинг

    Сферический бимформинг позволяет быстро картографировать относительное давление и интенсивность звука, распространяющегося в любых направлениях, и идеально подходит для обнаружения утечек и шума в салоне.

    Наземные сертификационные испытания двигателей по шуму

    В ходе наземных испытаний авиационных двигателей по шуму измеряется уровень шума двигателей летательных аппаратов на земле.

    Subscribe to our newsletter and receive the latest stories from our world of sound and vibration

    The latest news from Brüel & Kjær delivered to your inbox

    New product releases, discounts and special offers

    Sound and vibration articles, videos and guides

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector