Измерение уровня акустического шума

Для измерения шумов выпускается много шумомеров (Рис. 8.9). С их помощью осуществляется контроль за следующими параметрами шума

• Контроль мгновенного уровня шума.

• Контроль среднего уровня шума.

• Оценка импульсивности

• Обнаружение чистого тона.

• Измерение мощности звука.

• Определение местоположения источника..

• Время реверберации.

• Строительная акустика

• Воздействие шума на человека.

• Выбор защиты слуха.

• Изменение шума дорожного движения.

• Вклад промышленного шума

• Постоянный мониторинг шума

1. Предельно допустимый уровень шума, (ПДУШ), дБ(А).

2. Допустимый уровень шума (допустимый уровень звукового давления) (ДУШ), дБ(А),

3. Допустимый уровень ультразвука (ДУУ), дБ.

4. Предельно допустимый уровень инфразвука (ПДУИ), дБ.

5. Предельно допустимая шумовая характеристика машин и механизмов (ПДШХ)..

б. Технически достижимая шумовая характеристика машин и механизмов (ТДШХ),

Общие требования к методам измерения изложены в следующей литературе:

• ГОСТ 23 33 7-78 «Шум. Методы измерения на селитебной территории и в помещениях жилых и общественных зданий», М., Стандарт, 1978 г.;

• Санитарных норм СН 2.2.4./21.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых и общественных зданий и на территории жилой застройки»;

• ГОСТ 20444-85 «Шум транспортных потоков. Методы измерения шумовой характеристики», М. Стандарт, 1985 г.

• ГОСТ 23941—79 (СТ СЭВ 541—77);

• ИСО 2204 «Акустика. Руководящие указания для международных стандартов по измерению воздушного акустического шума и оценке его влияния на людей».

Методы измерений делят на ориентировочный, контрольный и специальный. По ИСО 2204, соответственно, ориентировочный, технический и точный.

ГОСТ 23337—78 (СТ СЭВ 2600—80) устанавливает методы измерения шумовых характеристик мест нахождения людей. За шумовые характеристики приняты октавные Уровни звукового давления, уровень звука, эквивалентный уровень звука, а также максимальный уровень звука.

В соответствии со стандартом постоянный шум оценивается уровнем звука. допускается оценка постоянного Шума уровнем звукового давления в октавных полосах в диапазоне среднегеометрических частот от 63 до 8000 Гц. Непостоянный (колеблющийся во времени, прерывистый и импульсный) шум оценивается эквивалентным уровнем звука. Непостоянный шум на селитебной территории, а также шум в жилых и общественных помещениях от источников шума, находящихся в них (например, инженерного, санитарно-технического оборудования и т.д.) дополнительно оценивается максимальным уровнем звука.

Шум измеряют в помещениях, оборудованных в соответствии со своим назначением. Если шум измеряют в необорудованных помещениях, в измеренные уровни шума необходимо внести поправку на степень звукопоглощения.

Измерения в помещениях зданий проводят не менее, чем в трех точках, равномерно распределенных по помещению, не ближе 1 м от стен и не больше 1,5 м от окон помещения на высоте (1,2—1,5) м. При этом, если источники шума находятся внутри зданий, окна и двери должны быть закрыты, а если вне зданий, то окна и двери должны быть закрыты, а форточки и фрамуги открыты.

Время t шума следует принимать днем непрерывно в течение 8 часов, ночью (в наиболее шумный период) в течение 0,5 часа Продолжительность измерения шума (t_m) устанавливается в зависимости от характера шума. Продолжительность измерения постоянного шума должна составлять не менее З мин. В каждой точке проводят не менее трех отсчетов. Измерения непостоянного шума проводятся в периоды времени t оценки шума, которые охватывают все типичные изменения шумового режима в точке оценки. Продолжительность каждого измерения t_m непостоянного шума должна быть не менее 30 мин.

Прерывистые шумы, уровни звука которых остаются постоянными в интервалах 30 мин и более, следует измерять в течение полного цикла характерного действия прерывистых шумов в дневное или ночное время. Уровни звука прерывистых шумов, которые остаются постоянными в интервалах менее чем 0,5 мин, а также колеблющихся во времени и импульсных, необходимо отсчитывать с интервалами от 5 до б с. В каждой точке за период измерений должно быть проведено 360 отсчетов уровней звука. Уровни звука прерывистых шумов, которые остаются постоянными в интервалах 0,5 мин и более, следует отсчитывать в каждом из этих интервалов, а также в паузах между ними. Длительность интервалов, в течение которых уровни звука прерывистых шумов остаются постоянными, и пауз между ними должны хронометрировать с точностью до 0,1 мин.

Микрофон при измерениях должен быть направлен в сторону основного источника шума и удален не менее, чем на 0,5 м от оператора, проводящего измерения. Переключатель частотной характеристики измерительной аппаратуры при проведении измерений октавных уровней звукового давления следует устанавливать в соответствии с инструкцией, прилагаемой к приборам, а при измерении уровня звука — в Положение А. Переключатель временной характеристики шумомера, спектрометра, измерительного усилителя или дозиметра шума должен быть установлен в положение 8 («медленно») при измерении постоянных и прерывистых шумов, в положение F («быстро») при измерении колеблющихся во времени шумов и в положение / («импульс») при измерении импульсных шумов.

Значения октавных уровней звукового давления и уровней звука постоянных и прерывистых шумов следует принимать по средним показаниям при колебаниях стрелки прибора. Значения уровней звука, колеблющихся во времени, и импульсных шумов следует принимать по показаниям прибора в момент отсчета. Значения октавных уровней звукового давления и уровней звука следует считывать со шкалы прибора с точностью до 1 дБ.

В случае постоянных шумов определяют среднее значение октавных уровней звукового давления и уровней звука в каждой точке и для данной площадки или помещения в целом. Эквивалентные уровни звука прерывистых шумов уровни звука которых остаются постоянными в интервалах менее чем 0,5 мин, а также колеблющихся во времени и импульсных шумов в каждой точке рассчитывают соответствии с ГОСТ 23337-78.

В настоящее время для измерения уровней шума, особенно непостоянного, широко используются персональные компьютеры.

Основным документом по определению общих технических требований к шумомерам, является ГОСТ 17187— 81 Шумомеры. Общие технические требования и методы испытаний.

Шумомеры изготовляют в соответствии с требованиями этого стандарта и технических условий на конкретный шумомер.

Шумомер состоит из измерительного микрофона, электрической цепи с корректирующими фильтрами и измерительного прибора с заданными временными характеристиками (рис.8.9). Для защиты микрофона от ветра применяют ветрозащитные устройства, для выравнивания частотной характеристики микрофона по диффузному полю применяют корректирующие устройства.

Рис.8.9 Структурная схема шумомера: А, В, С - фильтры (контуры), имитирующие частотные характеристики слуха при разных громкостях ; , — интегрирующие цепи. РЧ - регулятор чувствительности, УЗЧ — усилитель звуковых частот. Д —детектор..Log - функциональный преобразователь. УПТ - усилитель постоянного тока. ПП — показывающий прибор

Показания шумомеров выражают в фонах (с учетом слухового восприятия) или в децибелах относительно опорного звукового давления 20 мкПа.

Шумомер обычно имеет фильтр с частотной характеристикой типа А. Другие шумомеры дополнительно могут.иметь фильтры с частотными характеристиками типа В, С, D согласно рис. 8.10.

Фильтры с характеристиками типа А, В, С имитируют частотные характеристики слуха при разной интенсивности звука.

Фильтр типа А применяют при измерениях уровня шума от 20 до 55 фон. Фильтр В при уровнях от 55 до 85 фон. Фильтр типа С (практически горизонтальная АЧХ) при уровнях свыше 85 фон.

Фильтр с характеристикой типа D применяется при измерении тональных шумов.

Шумомеры могут иметь временные характеристики:

¨ F (быстро),

¨ S(медленно),

¨ / (импульс)

Для измерения пикового значения импульсных шумов применяют шумомеры с характеристикой Пик.

Микрофон шумомера является ненаправленным приемником звукового давления нулевого порядка.

Интегрирующие шумомеры предназначены для измерения уровня звука, усредненного за сравнительно большой промежуток времени от нескольких секунд до десятков часов, измеряемая величина называется «эквивалентным уровнем звука» или «эквивалентным постоянным уровнем громкости звука» (Lэкв). Ее выражают в фонах или в децибелах с указанием вида коррекции например дБА.

Интегрирующий шумомер может измерять также величину, называемую «уровнем воздействующего звука» (Nэкв), выражаемую также в децибелах с указанием вида коррекц Фильтры полосовые, октавные или третьоктавные, предназначены для выделения из спектра шума звуковой энергии в диапазонах частот, определяемых полосой пропускания фильтра. Комплект фильтров состоит из набора фильтров. Граничные частоты двух смежных фильтров в комплекте совпадают, средние геометрические частоты подчиняются закономерности f _m=1000 10^n/10, где n — целое положительное или отрицательное число ряда натуральных чисел, либо нуль; 1000 - основная частота ряда в Гц. Ряд предпочтительных частот получен путем округления значений, вычисленных по формуле для f _m.

ии.

Рис. 8.10 Частотные характеристики фильтров шумомеров

. Подготовка аппаратуры. Перед началом измерений надлежит проверить работоспособность всех приборов, проследить, чтобы вся аппаратура была электрически правильно соединена, а также постараться исключить влияние внешних электрических полей. Затем с помощью эталонного источника звука, например пистонфона, необходимо провести акустическую калибровку микрофона.

Учет уровня помех. При необходимости проведения замеров в сложных условиях (сильные посторонние шумы, низкие значения измеряемых уровней, влияние ветра, сотрясений, внешних полей) существует опасность соизмеримости замеряемых уровней с уровнями помех. Поэтому необходимо провести измерения уровней помех. Эти замеры должны осуществляться на том же самом месте, с той же аппаратурой при отключенном исследуемом источнике шума и вибрации. Если при отключенном источнике звука и вибрации уровень помех меньше полезного сигнала на 10 дБ, то воздействием помех можно пренебречь. Если разница между полезным сигналом и уровнем помех меньше указанного значения, то необходима корректировка измеренных значений, осуществляемая путем вычитания корректирующих поправок из измеренного уровня. Так, при разнице между измеренными значениями и уровнем помех от б до 9 дБ и от 4 до 5 дБ корректирующая поправка будет соответственно 1 и 2 дБ.

Измерение воздушного шума Сначала измеряемый уровень шума субъективно оценивается на слух, после чего выбирается подходящая измерительная аппаратура. Частотные и временные параметры должны при этом удовлетворять.требованиям действующих норм и руководств.

Чтобы избежать погрешности в измерениях, оператор должен находиться на определенном расстоянии от микро фона. Погрешность особенно велика, если в спектрё шума выделяются отдельные тона. Точные измерения должны в таких случаях проводиться на расстоянии не менее 2 м. При широкополосных шумах и диффузных полях достаточна дистанция в 1 м. Ручные шумомеры должны находиться на расстоянии не менее 30 см от оператора.

Если в зоне измерения находятся люди, то замеры осуществляются с помощью шумомеров, откалиброванных в свободном звуковом поле.

При определении степени глушения звука шагов следует использовать чувствительность в диффузном звуковом поле. Соответствующие поправки рассчитываются из замеров в свободном звуковом поле под различными углами или вычисляются в реверберационнои камере.

Определение излучаемой звуковой мощности. Важной задачей в акустических измерениях является определение мощности источника звука Если такие измерения проводятся в открытом пространстве или в очень большом заглушенном помещении в пределах зоны прямого излучения, то следует определить в дальнем поле соответствующего источника уровень звукового давления N_j во многих точках полусферы и исходя из этого рассчитывать средний уровень звукового давления N_ср. На практике часто приходится проводить замеры на расстояниях значительно меньших, чем соответствующие уравнению. Тем не менее можно получить довольно точные значения мощности ( 1,5 дБ).

Для воздушного звука уровень мощности N _p определяется из среднего уровня звукового давления N_ср по следующей формуле

N_p = N_ср + 10 Lg (S_H/S₀). дБ (8.15)

где S_H — площадь ограждения, м²; S ₀ - приведенная площадь, 1 м²

Мощность, излучаемая в реверберационную камеру, вычисляется из среднего уровня звука:

Р = (8.16)

Уровень звуковой мощности при замерах в воздухе

N_p = N_ср + 10 LgA дБ – 6дБ, (8.17)

где А = 0,16V/Т—эквивалентная площадь поглощения, м² (V—объем, м³ Т — время реверберации, с). Обычно N_ср — это средний уровень интенсивности звука в определенной полосе частот и соответственно N_p - уровень мощности в этой же полосе частот. Если N_ср - уровень в дБА, то уровень мощности N_pА также выражается в дБА.

Звуковая мощность Р_i падающая на участок площади S, например на стенку, рассчитывается по формуле

P_i = (8.18)

Тем самым можно установить зависимость мощности Р₁, падающей на стенку, и мощности Р₂ прошедшей через стенку, которая создает в соседнем помещении давление p₂ и уровень N₂, и получить значение звукоизоляции

R = 10lg P₁/P₂ = N₁- N₂ + 10lg S/A, дБ (8.19)

Некоторые варианты построения сети акустического мониторинга в условиях мегаполиса

Устройства непрерывного мониторинга шума устанавливаются вблизи крупных промышленных предприятий, автострад, железнодорожных путей. Эти устройства могут работать в автономном режиме в течение многих часов, суток, недель. Современные приборы позволяют производить измерение и периодическую запись в память большого количества акустических параметров: текущих, эквивалентных, максимальных, пиковых и процентных уровней звука. Таким образом отслеживается вся история изменения уровней шума, а полученные результаты обладают наилучшей статистической достоверностью и объективностью.

Широкое распространение получает применение статистических параметров: например процентных уровней. Статистические параметры позволяют легко выделить и отбросить случайные «всплески» уровней звука, которые могли быть вызваны посторонними явлениями, точно определить уровень фонового шума и т.д.

При построении системы акустического мониторинга городской среды следует иметь в виду, что он может быть периодическим, постоянным и комбинированным. Основные этапы мониторинга включают в себя:

1) систему контроля и оценки шумового режима;

2) планирование наблюдений;

3) режим наблюдений (постоянный или периодический);

4) сбор информации об акустическом загрязнении (текущая или нормативная);

5) обновление базы данных;

б) подсистемы оценки шумового загрязнения.

После оценки шумового загрязнения происходит воз вращение к новому планированию наблюдений и т,д.

При периодическом мониторинге может быть использован комплект шумоизмерительной аппаратуры, состоящий из шумомера, анализатора шума, измерительных записывающих устройств и др.

Аппаратура может быть портативной или размещаться в подвижной акустической лаборатории, созданной на базе автомобиля. При этом в контрольных точках производят многократные измерения в соответствии с требованиями ГОСТов и санитарных норм, или производят запись шума на соответствующий носитель с последующим анализом в лабораторных условиях с помощью персонального компьютера.

Преимуществом этого метода является выбор времени измерения и точек измерения. Недостатком метода являются: отсутствие оперативной информации о шумовом режиме в городе; необходимость содержать определенное количество шумоизмерительной аппаратуры; необходимость иметь штат обученных работников и др.

Постоянные методы контроля более перспективны и надежны. Трудности осуществления постоянного контроля за шумами заключаются:

1) в выборе точек измерения;

2) в выборе измерительных микрофонов и аппаратуры, которые бы выдерживали агрессивную окружающую среду;

3) в выборе системы передачи информации о шумовом режиме в центр обработки информации.

Имеется ряд и других трудностей.

Однако, такая система постоянного контроля за шумовым режимом имеет и большие преимущества по сравнению с периодическим контролем, а именно, она дает:

1) оперативность;

2) надежность;

3) информацию о состояние шумового режима одновременно во всем городе или на важнейших улицах и перекрестках.

Существующие системы контроля за параметрами воздушного бассейна в г. Москве не могут быть использованы для контроля шумового режима из-за ограниченности точек измерения. Их количество очень мало и они не всегда размещены там где это необходимо и поэтому не соответствует требованиям, предъявляемым к системам контроля за шумовым режимом.

Системы видеонаблюдения за транспортными потоками можно было бы использовать и для контроля шумового режима, если бы число таких точек наблюдения соответствовало требованиям соответствующих санитарных норм.

Существующие сети уличного освещения подходят для размещения на них контрольных пунктов акустического мониторинга с установкой микрофонов и соответствующей аппаратуры на столбах во всех районах города и на всех магистралях и перекрестках.

Полученную от датчиков информацию о шумовом режиме можно передавать по проводам уличной осветительной сети. Это особенно удобно днем, когда с этой сети снято силовое напряжение, и она может быть полностью задействована для целей акустического мониторинга. При этом можно использовать частотное или временное уплотнение. В ночное время, когда на осветительную сеть подается напряжение оно может быть использовано, например, для подзарядки аккумуляторов в пунктах акустического мониторинга. Необходимо создание ряда дополнительных устройств и оборудования. Данная система контроля требует дальнейших разработок.

На рис. 8.11. приведена структурная схема мониторинга на основе использования радиоканала, служащего для передачи информации о шумовом режиме в городе.

Рис.8.11. Структурная схем акустического мониторинга с использованием радиоканала передачи информации

В этом случае, кроме шумоизмерительной аппаратуры необходимо иметь радиопередатчик и радиоприемник. Эта система постоянного контроля имеет ряд недостатков:

1) требуется достаточно дорогое оборудование (радиопередатчик и радиоприемник);

2) необходимо выделение диапазона радиочастот для передачи данного вида информации, что в условиях загруженности всего радиочастотного диапазона такое выделение представляется довольно проблематичным.

В качестве радиоканалов, в случае передачи эколого-акустической информации на сравнительно небольшие расстояния могут быть использованы радиомикрофоны. Кроме того, для целей создания сети акустического мониторинга возможно использование каналов радителефонной связи и каналов сотовой связи.

Рис.8.12. Структурная схема акустического мониторинга с передачей информации в

Центр обработки информации с использование проводного и радиоканала

Рис. 3.13 приведена структурная схема построения сети акустического мониторинга в мегаполисе на основе использования сетей проводного вещания и массового оповещения

На рис. 8.12 приведена структурная схема построения сети постоянного контроля за шумовым режимом с использованием комбинированных проводных и радиоканалов. Данная система мониторинга обладает достоинствами и недостатками сетей с использованием как радио, так и проводных каналов.

На рис. 8.13 приведена структурная схема построения сети акустического мониторинга в мегаполисе на основе использования сетей проводного вещания и массового оповещения. Эта система контроля обладает рядом преимуществ по сравнению с другими системами контроля:

1) Уличная сеть проводного вещания и массового оповещения существует реально на основных магистралях города;

2) В этой системе можно вместо измерительных микрофонов использовать уличные громкоговорители.

Контрольные вопросы

1. Что такое интенсивность звука?

2. Как определяется уровень интенсивности звука (шума)?

3. Что такое эквивалентный уровень звука (шума)?

4. Как шум классифицируется по характеру спектра

5. Как шум классифицируется по временным характеристикам?

6. Какие единицы измерения звука вы знаете?

7. Дайте определение интенсивности звука.

8. Чему равен порог слышимости по интенсивности?

9. Чему равен порог слышимости по звуковому давлению?

10. Как определяется эквивалентный уровень звука?

11. На какие группы могут быть подразделены источники шума в населенных пунктах?

12. Перечислите основные виды акустических измерений в помещениях. Каковы их практические цели?

13. Что понимают под коэффициентом звукопоглощения материала?

14. Как измеряют коэффициент звукопоглощения в реверберационной камере и в акустическом волноводе (трубе)?

15 Как определить звукопоглощение не материала, обладающего определенной площадью, а предмета, например, стула, стола, шкафа?

16 Почему для определения коэффициента.поглощения материала он должен обладать достаточно большой площадью в несколько квадратных метров.

17. Из чего состоит акустический измерительный комплекс?

18. По какой формуле находят численное значение звукоизоляции преграды?

19. Почему звукоизоляция преград увеличивается с ростом частоты?

20. Почему измерения звукоизоляции необходимо проводить в диффузном поле?

21. Какие параметры акустического шума можно контролировать шумомерами?

22. Каковы общие требования к методам измерения шума?

23. Как делятся методы измерения шума?

24. Какие методы измерения шума вы знаете?

25. В чем заключается методика измерения шума?

2б. Приведите структурную схему шумомера?

27. Как классифицируются шумомеры?

28. Какие частотные и временные характеристики шумомера вы знаете?

29. Для чего нужны фильтры в шумомере?

30. Приведите частотную характеристику шумомера.

31. Приведите частотную характеристику полосового фильтра.

32. Каков порядок проведения измерений?

33. Как определяется излучаемая эквивалентная мощность?

34. Что такое акустический мониторинг?

35. Приведите структурную схему акустического мониторинга с использованием радиоканала.

36. Приведите структурную схему акустического мониторинга с использованием комбинированного канала.

37. Приведите структурную схему акустического мониторинга с использованием сетей проводного вещания и массового оповещения.

Дата добавления: 2015-07-25