Noise Measurement Měření hluku

Transkript

1 XXX. ASR '5 Seminar, Instruments and Control, Ostrava, April 9, 5 39 Noise Measurement Měření hluku KOČÍ, Petr Ing., Ph.D., Katedra ATŘ-35, VŠB-TU Ostrava, 17. listopadu, Ostrava - Poruba, petr.koci@vsb.cz, Abstract With entering the EU, the always increasing number of products must meet hygienic standards. Noise belongs among them. This contribution describes methods for noise level evaluation of a light fitting with its airconditioning vents. The calculation of the total output is as following: noise intensity is a vector variable, as oppose to the acoustic pressure; This vector is defined as the mean value of a product of pressure at the measurement location and a speed vector of elements moving through environment and transferred with waving. As oppose to the acoustic pressure, which is measured with only one microphone in a point, the intensity probe consists of two microphones. The intensity probe is sensitive to direction of noise propagation given by vector in direction of noise intensity. The arithmetic average of acoustic pressure from both microphones represents a point of acoustic pressure. The research work was performed with financial support of the grant project No. 11/97/739 of GA CZ. Fig. 1 Octave spectrum of acoustic pressure at the intake and the outlet

2 Úvod XXX. ASR '5 Seminar, Instruments and Control, Ostrava, April 9, 5 4 Předmětem měření hladiny vlastního hluku bylo svítidlo se vzduchovou výustkou. Bylo potřeba vyloučit (odfiltrovat) hluky okolí. Dalším parametrem, který bylo potřeba dodržet, bylo zajištění konstantní rychlosti proudění vzduchu, m/s. Postup měření Rozdílovou sondou bylo měřeno ve 13-ti bodech sítě. Polohování sondy se opíralo o vytvořenou síť na podlaze. Každá pozice sondy byla kontrolována olovnicí. Byla provedena korekce na atmosférický tlak (113 hpa) a teplotu vzduchu ( ± C) při relativní vlhkosti 5 ± 1%. Obr. 1 Vytvořená mřížka s vyobrazenou plochou jednoho měření - výkon + výkon Obr. 3 Určení směru šíření zvuku Obr. Znázonění posloupnosti záznamu měření Změřené hodnoty (jednotky [W/m ]) byly zaznamenány se znaménkem určujícím směr šíření.

3 Výpočet celkového výkonu XXX. ASR '5 Seminar, Instruments and Control, Ostrava, April 9, 5 41 Vypočtené hodnoty jsou v decibelech. Referenční hodnota je 1 pw/m. Intenzita zvuku je na rozdíl od akustického tlaku vektorová veličina. Tento vektor je definován jako střední hodnota součinu tlaku v místě měření a vektoru rychlosti pohybu částic prostředí, které vlnění přenáší. Na rozdíl od akustického tlaku, který se měří jedním mikrofonem bodově, obsahuje intenzitní sonda dva mikrofony. Intenzitní sonda je citlivá na směr šíření hluku daný směrem vektoru intenzity hluku. Aritmetický průměr akustického tlaku z obou mikrofonu představuje bodový akustický tlak. Sonda pro měření intenzity zvuku se používá pro měření vyzařovaného výkonu integrací intenzity po dílčích plochách celkové plochy. Nejsou-li v okolí zdroje hluku žádné plochy odrážející zvuk (tento předpoklad byl splněn stěny místnosti byly obloženy molitanem), nebo jsou-li velmi vzdálené, nemusí se vliv odražené akustické energie uvažovat a zvukové pole v okolí zdroje se označuje jako volné zvukové pole nad odrazivou rovinou. Protože podle definice je akustická intenzita rovna akustickému výkonu procházejícímu jednotkovou plochou, lze sčítáním akustických intenzit na dílčích plochách dospět k celkovému akustickému výkonu vyzařovaným zdrojem. Pro akustický výkon W můžeme napsat vztah W = I pr S, kde S představuje plochu na níž se měří akustická intenzita. Z měření na několika místech na ploše S, nazývané měřicí plocha, se vypočte průměrná akustická intenzita I pr. Předpoklady pro volné zvukové pole: Jestliže platí, že ρ c = 4 [Nsm -3 ], kde ρ je hustota suchého vzduchu a c je rychlost síření zvuku ve vzduchu o teplotě C, pak platí L w = L I = L p, přičemž význam jednotlivých veličin ukazuje následující tabulka. Tab.1 Převodní vztahy Hladina akustického výkonu L W = 1 log 1 W = 1 pw W W Hladina intenzity zvuku L I = 1 log 1 pw / I I I = 1 m Hladina akustického tlaku p L p = 1 log 1 p 5 p = x1 N / m µ Pa = Před vlastním měření je potřeba provést korekci na teplotu a tlak. V daném případě byly změřeny tyto hodnoty: t= C p=113 Pa konstanty: ρ =1,76 kg/m 3, p = 1 5 Pa, γ =,366 K -1

4 XXX. ASR '5 Seminar, Instruments and Control, Ostrava, April 9, 5 4 Hustotu vzduchu vypočteme podle vzorce: ρ p 1 + γt p 4 [ Ns m ] ρ = = 1,444 /, c je rychlost šíření zvuku ve vzduchu o teplotě C (343[m/s]). V našem případě pak má součin ρ c hodnotu: ρ c = 413 [Nsm -3 ], korekce pro hodnotu 413 [Nsm -3 ] je: L I = L Iˇ,16 db. A pro dané měření je korekce nevýznamná a můžeme předpokládat, že intenzita zvuku a hladina akustického tlaku jsou shodné: Postup výpočtu: L w = L I = L p P = 19 I i S i S i... plocha [ m ] (,, =,4 m i index I i. změřená intenzita korigována korekčním koeficientem váhového filtru A Převod intenzity na db L ) I průr = 1 log( ) 1pW / m AeqdB Na základě změřené akustické intenzity v jednotlivých bodech mřížky, byly získány vstupní údaje pro výpočet hlukové mapy a hluku. Naměřené hodnoty se upravily s pomocí korekční tabulky (typ A) a pro každé měřicí místo se vypočetla hladina intenzity hluku podle vztahu: I L I = 1log1 1pW / m Z takto vypočtených hodnot se sestavil výsledný graf.

5 XXX. ASR '5 Seminar, Instruments and Control, Ostrava, April 9, 5 43 Naměřené hodnoty byly zpracovány do přehledových grafů. Hluková mapa pro nízké frekvence 1-1k5 [Hz] S5 Počátek S4 S3 S S údaje v db Obr. 4 Hluková mapa výustky pro jiné frekvenční pásmo Obr. 5 Oktávové spektrum hladin akustického tlaku na vstupu (Intake) a výstupu (Outlet) proudu vzduchu procházející svítidlem Další kontrolní měření bylo provedeno ve vzduchovém potrubí.

6 XXX. ASR '5 Seminar, Instruments and Control, Ostrava, April 9, 5 44 Vstupní otvor pro měření hluku v potrubí Obr. 6 Umístění otvoru pro kontrolní měření Naměřená hladina hluku 63,46 db Obr. 7 Schéma rozvodu vzduchu do Filtrační výustky Pro rychlost proudění byla zpracována mapa rychlosti proudění. Rychlost proudění vzduchu S5 S4 S3 S S ,7-,8,6-,7,5-,6,4-,5,3-,4,-,3,1-,,-,1,19-,,18-,19 údaje v m/s Obr. 8 Mapa rychlosti proudění vzduchu Závěr Měření hluku popsaným způsobem je rovnocenné měření klasickým hlukoměrem, ale navíc umožňuje získat přehled o místech s výrazně větším hlukem. Tento poznatek umožní navrhnout změnu konstrukce s cílem snížit hluk. References BRÜEL & KJÆR Noise control. nd ed. Nærum : Brüel & Kjær, p. ISBN