Чем измерить звуковое давление

Измерение уровня шума: методы, способы, необходимые инструменты и соответствие уровням ГОСТ

Измерять шум необходимо. Ведь существуют опасные шумовые уровни для человеческого здоровья. Например, шум в 70-90 децибел (дБ) – это потенциальная причина нарушения функций нервной системы. Шум, превышающий 100 дБ, отрицательно влияет на слух. А если параметры зашкаливают за 200 дБ, то ситуация крайне опасна и может привести к летальному исходу.

Пребывание людей в помещении получатся комфортным, если шумовой уровень не превосходит 55 дБ днем, а ночью – 45 дБ.

В каждом помещении должен быть определенный уровень. Это регламентировано нормативными документами. И для проверки на это соответствие регулярно измеряют шумовые уровни.

Рабочие зоны

В рабочих зонах на предприятиях промышленного назначения измерение уровня шума происходит минимум в трех точках. Микрофон, анализирующий шум, ставится над полом на высоте 150 см. Он направляется к шумовому источнику и отдаляется от сотрудника, осуществляющего измерение, минимум на 50 см.

При измерении шума выявляются следующие данные:

При этих замерах определяется, каковы уровни шума, а спектральная экспертиза в его октавных волнах не проводится.

Специалисты анализируют опасность шума по параметрам давления звука в дБА (обозначение интенсивности). При этом учитывают частотные средние геометрические данные.

Санитарные нормативы

Ниже предложена таблица, отражающая наибольшие уровни шума, разрешенные для различных помещений. Это такие уровни, которые в течение всего рабочего времени не должны приводить к проблемам со здоровьем.

Таблица 1. Шум проникает в помещение снаружи.

Параметры звукового давления

1) Зоны интеллектуального труда, приемные покои.

2) Управленческие помещения

3) Будки для дистанционного контроля

4) Те же будки, но с телефонной связью

5) Зоны точной сборки

6)Помещения с очень громкими операционно-вычислительными агрегатами

7) Рабочие зоны в заводских цехах

Пункты 1-4 контролируются при условиях, что шум образуется снаружи и проникает в помещения

Пункты 5 и 6 необходимы к выполнению, когда шум образуется в помещениях

Методики

Измерение уровня шума обычно происходит по субъективному или объективному методу. Первый основан на использовании фонометров. Они измеряют шум, сопоставляя его с чистым тоном конкретной частоты. Ее генерирует специальный аппарат. Измерительные операции довольно сложны и дают результаты с ограниченным использованием.

Второй метод подразумевает применение шумомеров. Они конвертируют звуковые волны в электрические. После чего сигнал следует на измеритель. К выходному участку усилителя можно присоединять разные фильтры для корректировки сигнала. Они позволяют получить более точные данные об интенсивности шумов конкретных частот.

На сегодняшний день второй метод измерения уровней шума все больше вытесняет первый. И это логично. Ведь работать с фонометрами довольно трудно, и полученные результаты сложно применять.

Принцип и устройство шумомера

Этот прибор производит замер шума в дБ. В его устройстве заложены принципы, создающие точную зависимость между его показателями и давлением звука. Эти факторы воспринимает слуховой аппарат. Между шумовым уровнем и электрическим сигналом существует пропорциональность.

У аппарата имеется шкала с делениями в дБ и опциональное дополнение в виде штатива.

Есть множество моделей шумомеров. У них разный внешний вид, габариты, стоимость и производитель. Но есть и единая классификация.

Общая классификация шумомеров

Она распределяет прибор по уровню точности. Существует 4 категории:

Различают следующие классы фильтров шумомеров:

Модели для промышленных условий

Приборы для измерения уровня шума в промышленных условиях отличаются по типам. Наиболее популярными являются такие модели:

Октавные анализаторы

Для исследования спектральной структуры шума используются октавные анализаторы. Для вычисления давления звука предназначены октавные полосы.

В них действует следующий принцип: их верхние предельные частоты вдвое уступают нижним предельным частотам. Например: 40–80, 70-140 и т. д.

Характеристика октавной полосы – среднегеометрическая частота f. Она получается из указанных предельных частот, которые обозначаются так:

Среднегеометрическая частота определяется по формуле: f сред =√ f1 f2

Квартирный вопрос

Проводить измерение уровня шума и вибрации в квартире и доме также необходимо. Для процедуры применяются модели третьей категории точности. Они отличаются демократичной ценой и легкостью использования.

Сначала нужно изучить режимы работы устройства. Как правило, их три:

Варианты питания прибора: сеть, аккумулятор, батарейки.

Обычно комплект не обходится без чехла и штатива. В некоторых аппаратах есть карта памяти. В ней содержатся реестр предыдущих показателей аппарата.

Применение домашнего шумомера

Проводить измерение уровня шума с помощью этого прибора легко. Он просто подносится к шумовому источнику и включается. Микрофон должен быть открытым. Прибор работает несколько минут, улавливает самый высокий параметр и останавливается на нем.

На дисплее отображается результат экспертизы в децибелах.

Метод онлайн

Наше время – это время прогресса и высоких технологий. Сегодня практически у всех есть компьютер или смартфон. С помощью них тоже можно производить необходимые измерения уровня шума. Здесь главным условием является установка специального приложения. Второй вариант – отыскать шумомер онлайн (ввести такой запрос в поисковике). На ресурсе также будет выложен подробный инструктаж, как нужно действовать.

Это довольно экономичный метод. Он позволяет не приобретать шумомер. Но здесь есть свои тонкости? Показатели на ПК, ноутбуке или смартфоне могут существенно отличаться.

На точность измерительных операций влияют параметры и качество микрофона вашего устройства. Если вас смущает сей факт, то работайте с цифровым шумомером.

Можно приобрести серьезный микрофон, присоединить его к компьютеру. И тогда измерение шума в домашних условиях будет проходить еще легче.

Проверка звукоизоляции

Двери и окна – те элементы, через которые в квартиру могут проникать разные шумы. И поэтому уровень их звукоизоляции имеет большее значение для комфортного проживания.

Этот уровень можно узнать с помощью несложного тестирования. Здесь необходим какой-нибудь шумовой источник. Можно просто включить музыку на телефоне и закрыть дверь.

После чего включается шумомер, проводится измерение, открывается дверь и операция повторяется. У вас получится два показателя прибора. Из большего показателя отнимите меньший. Это и есть уровень изоляции.

Для лучшей точности удостоверьтесь, что в квартире отсутствуют лишние шумы. Еще нужно проверить, что звук не проходит сквозь стены.

Источник

Звуковое давление и его уровни (spl)

В настоящее статье поговорим о том, что такое звуковое давление, рассмотрим понятие (импеданс) — удельное акустическое сопротивление среды. Также поговорим об уровнях звукового давления и интенсивности звука.

Чтобы лучше понимать о чём сегодня пойдёт речь, советую прочитать предыдущую статью по этой теме ( звуковые волны, виды, длина волны и скорость звука ).

Звуковое давление

Звуковая волна, как мы уже рассматривали в прошлой статье, распространяется в среде в виде волн сжатия и разряжения плотности.

В газах (в том числе и воздухе) плотность и давление связаны между собой:

p = RTp

А поскольку у волны имеются области сжатия и разряжения, то в первой области давление будут выше статического атмосферного. А в случае разряжения – ниже.

Вот как это выглядит:

Разность между мгновенным значением давления в данной точке среды и атмосферным давлением называется звуковым давлением.

Звуковое давление измеряется в паскалях (Па): 1 Па = 1 Н/м².

Наша слуховая система может определять очень большой диапазон разностей между мгновенным значением звукового давления и атмосферным.

На рисунке ниже представлено, различное звуковое давление от звуковых источников в децибелах (про децибелы подробнее читай далее):

Импеданс

Рассматривая звук, в прошлой статье ( читать ) мы выяснили, что звуковая волна зависит от частоты и амплитуды звукового давления. Если тело оказывает большое сопротивление приложенному звуковому давлению, то частицы приобретают малую скорость.

Поэтому импеданс – это удельное акустическое сопротивление среды. Представляет из себя отношение звукового давления к скорости колебаний частиц среды:

Z = p/v

Измеряется в (Па · с)/м или кг/(с · м²).

Удельное акустическое сопротивление для воздуха составляет (при температуре 20 С°) 413 кг/(с · м²). В металле, к примеру, оно составляет 47,7 × 10 кг/(с · м²). Так как в воздухе импеданс достаточно мал, то и излучаемая полезная энергия также мала.

Если рассматривать КПД (коэффициент полезного действия) музыкальных инструментов, голосового аппарата, громкоговорителей и т. п., то оно в воздухе находится в пределах 0,2-1%.

Энергетические параметры

Звуковая волна переносит энергию механических колебаний, значит она имеет энергетические параметры. Среди которых: акустическая энергия P (Дж); мощность W – энергия, переносимая в единицу времени (Вт); интенсивность I – количество энергии, проходящее в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной к направлению распространения волны (Вт/м²); плотность – количество звуковой энергии в единице объёма (Дж/м²).

Уровни звукового давления (анг. SPL, sound pressure level)

Восприятие громкости человеком происходит не по линейному закону, пропорционально амплитуде колебаний, а по логарифмическому. Поэтому для определения параметров звука применяют логарифмические шкалы.

Человек различает огромный диапазон изменения звукового давления от тихого 2 × 10 ⁻⁵ Па до очень громкого 20 Па. Разница составляет 10⁶.

Использовать такую школу очень неудобно. Поэтому в измерительных приборах пользуются логарифмическими единицами – децибелами (дБ). Эта единица происходит от другой – бел, который равен десятикратному изменению интенсивности звука. Однако бел – единица крупная и неудобная для измерений. Поэтому применяется её десятая часть – децибел.

Уровень звукового давления определяется как:

L = 20 lg p/p₀

Например, если звуковое давление p = 2 Па, то уровень звукового давления равен: L = 20 lg (2 Па/(2 × 10 ⁻⁵) Па) = 20 lg (1 × 10⁺⁵) = 20 × 5 = 100 дБ.

Один децибел – примерно та наименьшая разница в громкости, которую человеческое ухо может почувствовать.

Полезно запомнить следующее. Изменение громкости в 3 дБ равно отношению 2:1. Поэтому если мы берем два одинаковых источника звука, т. е. удваиваем мощность, то громкость увеличиться на 3 дБ. Например, если к голосу присоединяется ещё один, равный по громкости, то уровень звука увеличится на 3 дБ. Если нужно ещё увеличить на 3 дБ, потребуется вдвое увеличить имеющийся состав.

Также можно обратиться к следующей таблице (в ней показано на сколько дБ нужно убавить, чтобы получить звучание в 2 раза тише, в 3 и т. д.):

Для определения суммарного уровня давления нескольких инструментов их никогда не складывают. Вначале необходимо рассчитать значение звукового давления каждого инструмента. Допустим играют две скрипки. Одна с уровнем 80 дБ, другая 86 дБ. У первой звуковое давление равно — 0,2 Па, второй — 0,4 Па.

Рассчитывается так: L = 20 lg p/p₀, значит 80 дБ = 20 lg p / (2 × 10 ⁻⁵), далее lg p / (2 × 10 ⁻⁵) = 4. Следовательно 10⁴ = p / (2 × 10 ⁻⁵), отсюда значение звукового давления будет p = 0,2 Па.

После этого определяется суммарное звуковое давление

В нашем случае суммарное давление равно p = 0, 447 Па. Затем определяется суммарный уровень звукового давления. Который равен 86,98 дБ.

Уровень интенсивности звука

Уровень интенсивности звука также измеряется в децибелах по формуле:

L₁ = 10 lg I/I₀

I₀ – нулевой уровень, равный 10⁻¹² Вт/м².

Мощность, напряжение, ток

Перечисленные электрические характеристики также часто приводятся в децибелах и имеют свои специальные обозначения. Приведём несколько примеров:

L dBm = 10 lg WВт/ 1мВт – уровень мощности отнесённый к 1 мВт

L dBv = 20 lg UB/1B – уровень напряжения, отнесённый к 1 В (Америка)

L dBv = 20 lg UB/0,775 B – уровень напряжения, отнесённый к 0,775 В (Европа)

Спасибо, что читаете New Style Sound ( подписаться на новости )

Источник

Октава-ЭлектронДизайн

Приборостроительное объединение
тел.: (495) 225-55-01, (499) 136-82-30
E-mail: info@octava.info

Рекомендации по измерению высоких уровней звука и звукового давления

В задачах, связанных с измерением экстремально высоких уровней звукового давления (выше 130 дБ), исследователи сталкиваются с проблемой несоответствия диапазонов измерений первичных преобразователей и вторичных приборов. Большинство современных портативных шумомеров-анализаторов спектра имеют диапазон входных напряжений порядка 10-15 В_пик. При этом максимальное напряжение, которое могло бы поступить от микрофонного капсюля при максимальном измеряемом звуковом давлении, как правило, существенно выше (24 В_пик для капсюля ВМК-206 и 25 В_пик для МК301). Таким образом, при подключении по стандартной схеме микрофонов к таким приборам как Экофизика-110А или Октава-110А мы «потеряем» примерно 4 дБ в верхней части диапазона измерений, а при работе с приборами Soundbook (Sinus, Германия), Брюль-и-Къер 2270 (Дания), SVAN-979 (Svantek, Польша) – почти 8 дБ! Ещё хуже обстоит дело при работе с измерительными системами, предназначенными для подключения датчиков типа ICP/IEPE. Диапазон входных напряжений подобных систем обычно не превышает 5 В, и дефицит измеряемого звукового давления составляет уже от 15 до 25 дБ!

Лобовое решение этой проблемы состоит в использовании внешних специализированных микрофонных блоков питания с системой аттенюаторов (например, Брюль-и-Къер Nexus, GRAS 12AA). Недостатками такого подхода являются удорожание системы и усложнение методики измерения: ведь каждое переключение внешнего аттенюатора соответствует изменению коэффициента преобразования измерительного канала.

В некоторых приборах (например, Soundbook) имеется возможность уменьшения напряжения поляризации микрофонного капсюля, что ведет к падению чувствительности последнего. Такой метод известен уже очень давно, но в последние десятилетия к нему редко прибегают, так как а) он не работает для преполяризованных микрофонов, б) метрологические характеристики современных микрофонов с внешней поляризацией определены, как правило, только для напряжения 200В, а влияние уменьшения напряжения поляризации на частотные характеристики, характеристики направленности, а также уровень собственных шумов остаются недокументированными.

Выход из создавшегося положения нам видится в использовании шунтирующей емкости в цепи микрофон-предусилитель. Этот метод тоже давно известен, но его реализация традиционно ограничивалась применением внешних адаптеров, механически вставлявшихся между предусилителем и капсюлем. Недостатком такого подключения является ненадежность соединения, из-за чего эффект шунтирования может непредсказуемо изменяться во времени, а соответственно будет изменяться и коэффициент преобразования системы.

Наиболее оптимальным является применение предусилителей со встроенной шунтирующей емкостью, таких как Р200-27, Р200-48 и др.

При работе с такими предусилителями надо, однако, помнить, что коэффициент преобразования будет зависеть не только от чувствительности, но и емкости подсоединяемого микрофонного капсюля. Поэтому калибровку приборов с такими устройствами необходимо выполнять для каждой индивидуальной пары микрофон-предусилитель.

В таблице 1 представлены пиковые уровни звукового давления, которые могут быть измерены с применением различных схем подключения:

Таблица 1. Измеряемые пиковые уровни звукового давления

Схема MIC

Схема MIC – способ подключения микрофона с предусилителем ко входу MIC (микрофонный) измерительно-индикаторного блока прибора Экофизика-110А (исполнение “HF”или исполнение “110A”) через удлинительный кабель EXCXXXR (длина 2-15 м, определяется при заказе).

Схема IEPE-ЭКВ

Схема IEPE – способ подключения микрофона с предусилителем ко входам X, Y, Z (IEPE) измерительно-индикаторного блока Экофизика-110А (исполнения “HF”, “HF-L”) через удлинительный кабель EXCXXXR (длина 2-15 м, определяется при заказе), микрофонный блок питания ОКТАФОН-М (или ОКТАФОН) и адаптер IEPE входа ЭКВ-110-3:

Рекомендации по комплектации системы измерения высоких уровней звукового давления

При подборе измерительного оборудования для испытаний на акустическое воздействие (например, по ГОСТ 30630.1.5-2013 или иным стандартам) следует обращать внимание на то, что предельные значения уровней звукового давления в таблице 1 даны для характеристики Пик (максимальные мгновенные значения), тогда как требования к УЗД в нормативной и технической документации устанавливают для среднеквадратичных значений. Соотношение между пиковыми и среднеквадратичными значениями зависит от характера сигнала.

При испытаниях на воздействие гармонического звука разница между пиковым и среднеквадратичным уровнями составляет 3 дБ. Поэтому для этих испытаний мы рекомендуем выбирать такие конфигурации измерительных каналов, у которых предел измерения пиковых УЗД был бы на 3-4 дБ выше испытательных среднеквадратичных уровней звукового давления.

При испытаниях широкополосным звуком пик-фактор значительно выше и составляет 10-12 дБ. Для таких испытаний следует выбирать конфигурации, у которых предел измерения пиковых УЗД был бы примерно на 12 дБ выше общего испытательного уровня звукового давления.

В Таблице 2 представлены рекомендуемые варианты комплектации для различных испытаний на акустическое воздействие.

Источник

Уровень звукового давления

Звуково́е давле́ние — переменное избыточное давление, возникающее в упругой среде при прохождении через неё звуковой волны. Единица измерения — паскаль (Па).

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, связанное с интенсивностью звука:

где — интенсивность звука, — звуковое давление, — удельное акустическое сопротивление среды, _t — усреднение по времени.

При рассмотрении периодических колебаний иногда используют амплитуду звукового давления; так, для синусоидальной волны

где — амплитуда звукового давления.

Уровень звукового давления (англ. SPL, Sound Pressure Level ) — измеренное по относительной шкале значение звукового давления, отнесённое к опорному давлению = 20 мкПа, соответствующему порогу слышимости синусоидальной звуковой волны частотой 1 кГц:

дБ.

Уровни звукового давления от различных источников

См. также

Полезное

Смотреть что такое «Уровень звукового давления» в других словарях:

УРОВЕНЬ ЗВУКОВОГО ДАВЛЕНИЯ — логарифмический уровень эффективного звукового давления или среднеквадратического значения отклонений давления от атмосферного давления, вызванных прохождением звуковой волны … Российская энциклопедия по охране труда

уровень звукового давления — (МСЭ Т K.49). [http://www.iks media.ru/glossary/index.html?glossid=2400324] Тематики электросвязь, основные понятия EN sound pressure levelSPL … Справочник технического переводчика

уровень звукового давления — 3.3 уровень звукового давления (sound pressure level) Lp, дБ: Величина, рассчитываемая как десять десятичных логарифмов отношения среднего квадрата данного звукового давления к квадрату опорного звукового давления. Примечание Опорное звуковое… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

уровень звукового давления L_p, дБ — 3.4 уровень звукового давления Lp, дБ (sound pressure level): Десятикратный десятичный логарифм отношения квадрата звукового давления к квадрату опорного звукового давления. Примечания 1 Обычно указывают частотную характеристику или полосу частот … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

уровень звукового давления L_p — 3.2 уровень звукового давления Lp (sound pressure level), дБ: Величина, равная десяти десятичным логарифмам квадрата отношения данного среднеквадратического звукового давления к опорному звуковому давлению. Примечания 1 Опорное звуковое давление… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Уровень звукового давления, — 3.1 Уровень звукового давления, Lр логарифм отношения данного звукового давления к опорному звуковому давлению. Уровень звукового давления в децибелах равен двадцати логарифмам этого отношения при основании, равном десяти. Опорное звуковое… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

уровень звукового давления L, дБ — 3.2.1 уровень звукового давления L, дБ (sound pressure level): Величина, равная десяти десятичным логарифмам квадрата отношения среднеквадратичного звукового давления, измеренного при стандартных временной и частотной характеристиках… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

уровень звукового давления — garso slėgio lygis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Apibrėžtį žr. priede. priedas( ai) Grafinis formatas atitikmenys: angl. sound pressure level vok. Schalldruckpegel, m rus. уровень звукового давления, m pranc. niveau… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

Источник