Hluk jako diagnostická veličina. Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování

Transkript

1 Hluk jako diagnostická veličina Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování

2 Obsah Akustika Zvuk jako mechanické vlnění Měřené veličiny v akustice Sonda pro měření intenzity zvuku Měření v akustickém poli Akustické zkušebny Akustický měřící řetězec Nejčastější akustická měření Obrazová příloha Hluk jako diagnostická veličina 2

3 Akustika Vlnění hmotného prostředí, pokud se o jeho existenci můžeme přesvědčit sluchem, se ve fyzice i v běžném řeči nazývá zvuk. Je předmětem studia části fyziky, přesněji nauky o mechanickém vlnění, která se nazývá akustika. Fyzikální akustika - vznik, šíření, odraz a pohlcování zvuku Hudební akustika - zvuky a jejich kombinace pro potřeby hudby Fyziologická akustika - vznik a vnímání zvuku v bioorgánech Stavební akustika - podmínky poslouchatelnosti hudby a řeči Elektroakustika - záznam, reprodukce a šířením zvuku V akustice se obyčejně pojednává i o vzniku, vlastnostech a účinku tzv. ultrazvuku a infrazvuku, mechanického vlnění s velmi vysokou (pro infrazvuk nízkou) frekvencí, na kterou už lidské ucho nereaguje. Hluk jako diagnostická veličina 3

4 Zvuk jako mechanické vlnění Mechanické vlnění je děj, při němž se kmitání šíří látkovým prostředím. Přenosem kmitání mezi částicemi pružného prostředí se vytváří vlna. Jestliže zdroj vlnění kmitá harmonicky, vzniká mechanická vlna sinusového průběhu. Platí zde vztah: λ=c.t = c f Postupné vlnění podélné - částice kmitají ve směru postupu vlně Látka c [m/s] Vzduch (14 C) 340 Voda (25 C) 1500 Rtuť 1400 Beton 1700 Led 3200 Ocel 5000 Sklo 5200 MIŠUN, V. Vibrace a hluk. Hluk jako diagnostická veličina 4

5 Měřené veličiny v akustice akustický tlak (sound pressure) p [Pa] efektivní hodnota p ef (nezaměňovat za střední hodnotu) hladina akustického tlaku L [db]: L = 20.log(p ef / p prah ) prahová podnota p prah = 20 µpa akustický výkon (sound power) W [W] pro uzavřenou plochu S lze odvodit: W = S. p ef 2 /Z Z vlnový odpor prostředí (akustická impedance) intenzita zvuku (sound intensity) I [W/m 2 ] pro akustický výkon na ploše S platí: absolutní hodnota intenzity: potom vektorově: r r I = p.v W = S r r I.dS dw da df ds I = = =. = ds dt.ds ds dt p.v Hluk jako diagnostická veličina 5

6 Sonda pro měření intenzity zvuku Pulse: Knowledge Library [CD-ROM]. June by Brüel & Kjær Sound & Vibration Measurement A/S. Hluk jako diagnostická veličina 6

7 Měření v akustickém poli Pulse: Knowledge Library [CD-ROM]. June by Brüel & Kjær Sound & Vibration Measurement A/S.c Hluk jako diagnostická veličina 7

8 Akustické zkušebny Dozvuková komora difuzní pole (a) Bezdozvuková komora volné pole (b) Pulse: Knowledge Library [CD-ROM]. June by Brüel & Kjær Sound & Vibration Measurement A/S. Hluk jako diagnostická veličina 8

9 Akustický měřící řetězec S PZ F MUX Z A/D AN snímač akustického tlaku kondenzátorový mikrofon (polarizace) obr. 1 sonda pro měření intenzity zvuku obr. 2 kalibrace mikrofonů pistonfon - obr. 3, obr. 4 předzesilovač (často integrovaný) filtr fyziologické váhové filtry obr. 5, obr. 6 pásmová propust vyhodnocovací jednotka přesný zvukoměr (bez kmitočtové analýzy) analyzátor s procentně konstantní šířkou pásma (okt., l/3 okt., l/12 okt.) analyzátor s konstantní šířkou pásma (FFT) Hluk jako diagnostická veličina 9

10 Nejčastější akustická měření rozdělení dle předmětu měření hodnocení akustických vlastností prostředí (zkušeben) hodnocení hlukové emise zdrojů hluku (strojů) širokopásmová měření měření akustického tlaku - normativní měření měření hlukové expozice - ekologie, hygiena pracovního prostředí měření akustického výkonu - objektivní posouzení hlučnosti stroje - obr. 7 úzkopásmová analýza (hluk jako diagnostický signál) řádová analýza obr. 8 multispektrum - Campbellův diagram obr. 9 souběhová filtrace tracking obr. 10 lokalizace zdrojů hluku - měřením intenzity zvuku obr. 11, obr. 12 Hluk jako diagnostická veličina 10

11 Obrazová příloha Hluk jako diagnostická veličina 11

12 Obr. 1 Pulse: Knowledge Library [CD-ROM]. June by Brüel & Kjær Sound & Vibration Measurement A/S.c Hluk jako diagnostická veličina 12

13 Obr. 2 Hluk jako diagnostická veličina 13

14 Obr. 3 Pulse: Knowledge Library [CD-ROM]. June by Brüel & Kjær Sound & Vibration Measurement A/S. Hluk jako diagnostická veličina 14

15 Obr. 4 Pulse: Knowledge Library [CD-ROM]. June by Brüel & Kjær Sound & Vibration Measurement A/S. Hluk jako diagnostická veličina 15

16 Obr. 5 Pulse: Knowledge Library [CD-ROM]. June by Brüel & Kjær Sound & Vibration Measurement A/S. Hluk jako diagnostická veličina 16

17 Obr. 6 Pulse: Knowledge Library [CD-ROM]. June by Brüel & Kjær Sound & Vibration Measurement A/S. Hluk jako diagnostická veličina 17

18 Obr. 7 Brüel & Kjaer. Sound Intensity. Dánsko. English BR Hluk jako diagnostická veličina 18

19 Obr. 8 Hluk jako diagnostická veličina 19

20 Obr. 9 Hluk jako diagnostická veličina 20

21 Obr. 10 Hluk jako diagnostická veličina 21

22 Obr. 11 Hluk jako diagnostická veličina 22

23 Obr. 12 Hluk jako diagnostická veličina 23