Akustická diagnostika



Podobné dokumenty
Fyziologická akustika. fyziologická akustika: jak to funguje psychologická akustika: jak to na nás působí

EXPERIMENTÁLNÍ METODY I 10. Měření hluku

Přednáší Kontakt: Ing. Michal WEISZ,Ph. Ph.D. Experimentáln. michal.weisz.

Měření zvukové pohltivosti materiálů

Vlnění. vlnění kmitavý pohyb částic se šíří prostředím. přenos energie bez přenosu látky. druhy vlnění: 1. a. mechanické vlnění (v hmotném prostředí)

Akustický přijímač přeměňuje energii akustického pole daného místa na energii elektrického pole

katedra technických zařízení budov, fakulta stavební ČVUT TZ 31: Vzduchotechnika cvičení č.1 Hluk v vzduchotechnice vypracoval: Adamovský Daniel

Výzkumný ústav bezpečnosti práce, v.v.i., 2016 ISBN

Mechanické kmitání a vlnění

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích. Institute of Technology And Business In České Budějovice

Akustika. Teorie - slyšení. 5. Přednáška

Akustické vlnění. Akustická výchylka: - vychýlení objemového elementu prostředí ze střední polohy při vlnění

Akustika. Teorie - slyšení. 5. Přednáška

Experimentální analýza hluku

Výukové texty pro předmět Měřící technika (KKS/MT) na téma Podklady k principu měření akustických projevů (hluk, akustický tlak, šíření v prostředí

Ing. Jan Mareš, G r e i f a k u s t i k a s.r.o. Měření hluku tepelných čerpadel vzduch - voda

Obr.1 Vznik a šíření vibrací a hluku strojních zařízení [1]

JEDNODUCHÝCH STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ. Ing. Barbora Hrubá, Ing. Jiří Winkler Kat. 225 Pozemní stavitelství 2014

Stanovení akustického výkonu Nejistoty měření. Ing. Miroslav Kučera, Ph.D.

Pružné ukládání, hluková izolace obráběcích strojů

AKUSTICKA. Jan Řezáč

Druh učebního materiálu Anotace (metodický pokyn, časová náročnost, další pomůcky )

DUM č. 14 v sadě. 10. Fy-1 Učební materiály do fyziky pro 2. ročník gymnázia

Nové požadavky na zvukoměrnou techniku a jejich dopad na hygienickou praxi při měření hluku. Ing. Zdeněk Jandák, CSc.

Fyzika_9_zápis_6.notebook June 08, Akustika = část fyziky, která se zabývá ZVUKEM (vznikem zvuku, vlastnostmi zv., šířením zv., lid.

Fyzika II, FMMI. 1. Elektrostatické pole

Výukové texty. pro předmět. Měřící technika (KKS/MT) na téma

ω=2π/t, ω=2πf (rad/s) y=y m sin ωt okamžitá výchylka vliv má počáteční fáze ϕ 0

Akustické vlnění

Zvuk a hluk MGR. ALEŠ PEŘINA, PH. D.

PŘÍRUČKA PRO ZAČÁTEČNÍKY ZÁKLADY AKUSTIKY

Akustická měření. Michaela Špačková, 1.S

Základy akustiky. Základní pojmy a definice v akustice Stavební a prostorová akustika Metody snižování hluku

1. KŠPA Kladno, s. r. o., Holandská 2531, Kladno, FYZIKA. Kapitola 8.: Kmitání Vlnění Akustika. Mgr. Lenka Hejduková Ph.D.

Mgr. Aleš Peřina, Ph. D.

Jestliže rozkmitáme nějakou částici pevného, kapalného anebo plynného prostředí, tak síly pružnosti přenesou tento kmitavý pohyb na částici sousední

difúzní zvukové pole Q r

POHON 4x4 JAKO ZDROJ VIBRACÍ OSOBNÍHO AUTOMOBILU

Hluk a analýza vibrací stěn krytu klimatizační jednotky

Rovinná harmonická elektromagnetická vlna

TZB - VZDUCHOTECHNIKA

ZVUKOVÉ JEVY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Tercie

Ticho, prosím! Odborné semináře zaměřené na akustiku budov

Fyzika - Sexta, 2. ročník

doc. Dr. Ing. Elias TOMEH Elias Tomeh / Snímek 1

Problematika hluku z větrných elektráren. ČEZ Obnovitelné zdroje s.r.o.

MĚŘENÍ AKUSTICKÝCH VELIČIN. Ing. Barbora Hrubá, Ing. Jiří Winkler Kat. 225 Pozemní stavitelství 2014

Řešení prostorové akustiky v ZUŠ

Akustika. Teorie - slyšení

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

poli nad odrazivou plochou podle ČSN ISO 3746

Jan Kaňka

Měření hlukových map

doc. Dr. Ing. Elias TOMEH Elias Tomeh / Snímek 1

Ing. Barbora Hrubá, Ing. Jiří Winkler Kat. 225 Pozemní stavitelství 2014

EXPERIMENTÁLNÍ MECHANIKA 2 Přednáška 5 - Chyby a nejistoty měření. Jan Krystek

Mechanické kmitání (oscilace)

3 Měření hlukových emisí elektrických strojů

Akustika. 3.1 Teorie - spektrum

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/ Vlnění

Protokol o zkoušce č. 311/12

Příklady kmitavých pohybů. Mechanické kmitání (oscilace)

Název stavby : Přístavba objektu MŠ Chodovická ul.chodovická 1900,Praha 20 Horní Počernice SO.01 Novostavba MŠ

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Posuzoval:... dne:...

Základní škola Průhonice

Zvuk. 1. základní kmitání. 2. šíření zvuku

Elektromagnetický oscilátor

Měřená veličina. Rušení vyzařováním: magnetická složka (9kHz 150kHz), magnetická a elektrická složka (150kHz 30MHz) Rušivé elektromagnetické pole

Akustika. Rychlost zvukové vlny v v prostředí s hustotou ρ a modulem objemové pružnosti K

Akustická studie. UPOL objekt CMTF, aula 2.05 Univerzitní 22 Olomouc. Prostorová akustika. Zakázka číslo: RPa

STAVEBNÍ AKUSTIKA. Vypracoval: Pavel Pech Patrik Bárta. Vedoucí práce: Mgr. Milada Jedličková Spolupracovali: Ing. Karel Kříž

DOPLNĚK 6 PŘEDPIS L 16/I

VY_32_INOVACE_FY.18 ZVUKOVÉ JEVY

ZAŘÍZENÍ PRO SNÍŽENÍ HLUKU Z POZEMNÍ DOPRAVY ZVLÁŠTNÍ ZAMĚŘENÍ NA AKUSTICKÉ CLONY. Karel Mašata

SPM od A do Z. pozadí metody SPM. SPM od A do Z. Copyright SPM Instrument

ROZDĚLENÍ SNÍMAČŮ, POŽADAVKY KLADENÉ NA SNÍMAČE, VLASTNOSTI SNÍMAČŮ

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í. x m. Ne čas!

Taje lidského sluchu

NEPRŮZVUČNOST A KROČEJOVÝ ZVUK

4. V jednom krychlovém metru (1 m 3 ) plynu je 2, molekul. Ve dvou krychlových milimetrech (2 mm 3 ) plynu je molekul

4. Akustika. 4.1 Úvod. 4.2 Rychlost zvuku

14. Zvuková izolace Základní pojmy a definice. c 1

Název: Studium kmitů hudebních nástrojů, barva zvuku

Kmitání mechanického oscilátoru Mechanické vlnění Zvukové vlnění

Základní vlastnosti stavebních materiálů

Izolaní materiály. Šastník Stanislav. 2. týden

Vyhodnocení měření akustických parametrů ve vybraných mateřských školách

Sluchové stimulátory. České vysoké učení technické v Praze

Zvuk a akustika. Helena Uhrová

Elektrotechnická měření a diagnostika

Laboratorní úloha č. 4 - Kmity II

Záznam a reprodukce zvuku

Příručka vznikla v rámci aktivit informační kampaně Evropský týden BOZP 2005 a na základě využití materiálů Brüel & Kjaer Spectris Praha spol. s r.o.

PROTIHLUKOVÁ STĚNA Z DŘEVOCEMENTOVÝCH ABSORBČNÍCH DESEK

Základní škola, Ostrava Poruba, Bulharská 1532, příspěvková organizace

Hluk je nechtěný zvuk. Hluk je zápach pro uši. Ambrose Bierce

Prostorová akustika obytných místností

Fyzikálními ději, které jsou spojeny se vznikem zvukového vlnění, jeho šířením a vnímáním zvuku sluchem se zabývá akustika.

ZEMĚDĚLSKÉ STAVBY (9)

Transkript:

Akustická diagnostika doc. Dr. Ing. Pavel Němeček

Fyzika Co je zvuk Vlnění Vibrace Vlnění v pevných látkách HLUK Zvuk Vlnění ve vzduchu

Zvuk a hluk Zvuk Zvuk je mechanické vlnění pružného prostředí (vzduchu) v kmitočtovém rozsahu normálního lidského sluchu (20 Hz až 20 khz). Hluk Hluk je každý nežádoucí zvuk, který vyvolává nepříjemný nebo rušivý vjem nebo poškozuje lidské zdraví.

Hluk Kvalitativní stránka Řeší vztah Hluk Posluchač. Vyznačuje se silně subjektivními znaky. Bývá popsána kvalitativními ukazateli (vlastnostmi). Číselný popis často vyjadřuje bezrozměrnou (bez jednotky) míru naplnění určité vlastnosti. Zabývá se jí směr nazývaný akustický design. Kvantitativní stránka Popisuje především vlastnosti zdrojů, akustických prostředí a cest šíření zvuku. Je vyjádřena měřitelnými veličinami a lze ji popsat číselnými hodnotami. Na mnohé veličiny jsou dány limity. Má zázemí v legislativě. Má široké odborné a literární zázemí.

Akustický tlak p [Pa] Střídavý tlak superponovaný barometrickému tlaku je skalár, má vlnový charakter, je přímo měřitelný. Barometrický tlak se pohybuje kolem 10 5 Pa Akustický tlak se pohybuje v rozmezí 2.10-5 Pa (práh slyšitelnosti) až 2.10 2 Pa (práh bolestivosti).

Akustická rychlost u [m.s -1 ] Akustická rychlost (částicová rychlost) je rychlost, se kterou se částice vzduchu pohybují pod působením akustického tlaku kolem své rovnovážné polohy. je vektor, má vlnový charakter, je energetickou veličinou, je nepřímo měřitelná. Akustická rychlost se pohybuje v rozmezí 5.10-8 m.s -1 (práh slyšitelnosti) až 1,6.10-1 m.s -1 (práh bolestivosti).

Intenzita zvuku I [W.m -2 ] Intenzita zvuku je měřítkem akustické energie procházející jednotkou plochy. je vektor, má vlnový charakter, je energetickou veličinou, je nepřímo měřitelná. Je dána vzorcem : I p u Intenzita Výkon Plocha Síla Rychlost Plocha Tlak Rychlost

Akustický výkon W (P) [W] Akustický výkon je měřítkem celkové akustické energie, která je vyzářena ze zdroje nebo která prochází danou plochou. je skalár, má vlnový charakter, je energetickou veličinou, je nepřímo měřitelný. je základní a nejdůležitější veličinou popisující akustické vlastnosti zdroje zvuku Je dán vzorcem : W I. S

Rychlost zvuku ve vzduchu c [m.s -1 ] Rychlost zvuku je rychlost, se kterou se akustická informace šíří prostředím (pro naše účely především plynným vzduchem) je vektor, nemá vlnový charakter, je měřitelná. Pro 23 o C, 1013 hpa dosahuje hodnoty cca 344 m.s -1.

akustická veličina Harmonický akustický signál je popsán funkcí sinus nebo cosinus je základním signálem pro odvození akustických veličin A l čas

Základní vztahy pro harmonický signál x A sin( 2 ft ) l c f c T t = čas [ s ] = počáteční fáze l = vlnová délka [ m ] c = rychlost zvuku ve vzduchu [ m.s -1 ] f = frekvence signálu [ Hz ] T = perioda signálu [ s ]

Hladiny akustických veličin Plynou z Weberova-Fechnerova zákona, který zjednodušeně říká: akustické veličiny, která se mění řadou geometrickou vnímá lidské ucho řadou aritmetickou. násobky akustického signálu jsou uchem vnímány jako přírůstky. Převod geometrické řady na aritmetickou umožňuje funkce logaritmus

HLADINA L log x x 0 B L= hladina akustické veličiny [ Bel ] x = akustická veličina x 0 = vztažná (srovnávací) hodnota akustické veličiny x a x 0 musí mít energetický tvar L 10 log x x 0 db protože Bel by dával akustické veličině velmi hrubou stupnici, je jednotkou hladiny deci Bel - db

Hladina akustického tlaku [ db ] L p 10 log p p 2 2 0 20 log p p 0 p 0 = 2 10-5 Pa Na prahu slyšitelnosti je L p = 0 db Na prahu bolestivosti je L p = 140 db

Hladina akustické rychlosti [ db ] L u 10 log u u 2 2 0 20 log u u 0 u 0 = 5 10-8 m s -1

Hladina intenzity zvuku [ db ] L I 10 log I I 0 I 0 = 10-12 W m -2

Hladina akustického výkonu [ db ] L W 10 log W W 0 W 0 = 10-12 W

Matematické operace s hladinami Jedná se výhradně o sčítání a odčítání hladin. Sčítání hladin se provádí především pro odhad výsledného působení více zdrojů hluku. Odčítání hladin se provádí především pro odečet hluku pozadí z měřeného signálu.

Součet a rozdíl hladin - početně Základní vzorec zní : Pro součet L C 10 log n i 1 L i 10 10 Pro rozdíl

Součet hladin - početně Pro n shodných zdrojů o hladině L L C L 10 log n Dva shodné zdroje zvýší původní hladinu vždy o 3 db Vypnutí jednoho ze dvou shodných zdrojů se hladina sníží vždy o 3 db.

Součet hladin - graficky LC L1 L (L1 L2 )

Rozdíl hladin - graficky L 2 = hluk pozadí [db] L = celková hladina [db] L1 L L (L1 L2 )

Poznámky Součet dvou shodných hladin zvyšuje hodnotu o 3 db. Sčítat hladiny, mezi nimiž je rozdíl větší než 10 (15) db je prakticky zbytečné. Výsledek je roven přibližně vyšší hladině ze sčítanců. Odčítat hladiny, jestliže je odstup hluku pozadí větší než 10 (15) db je prakticky zbytečné. Výsledek je roven původní hladině. To ukazuje na hodnotu bezpečného odstupu hluku pozadí. Odčítat hladiny, pokud je hluk pozadí nižší o méně než 2 db se nedoporučuje. Důvodem je velká variabilita při odečtu L a především vysoká hladina hluku pozadí, která příliš ovlivňuje celkovou hladinu. To ukazuje na nepřípustnou hodnotu hluku pozadí. Nejpřesnější stanovení výsledných hladin je jejich měření.

Lidské ucho třmínek sluchový nerv kladívko rovnovážné ústrojí kovadlinka ušní boltec zvukovod bubínek kulaté okénko oválné okénko hlemýžď Eustachova trubice

Zvukoměr

Mikrofon nejdůležitější část měřícího řetězce převodník změny akustického tlaku na změnu jiné (elektrické) veličiny kondenzátorové mikrofony : - konstrukční jednoduchost - vysoká citlivost - provozní stálost

Mikrofon

Mikrofon

Vlivy prostředí : Mikrofon vítr ( nežádoucí účinky lze eliminovat speciálním krytem ) vlhkost ( do 90 % nemá vliv POZOR na kondenzaci ) teplota ( rozsah použití -25 o C až 70 o C ) atmosférický tlak ( v rozmezí 10% jen zanedbatelný vliv ) mechanické chvění ( nutná ochrana ) elektrostatická a magnetická pole ( zanedbatelný vliv )

Váhové filtry křivky stejné hlasitosti

Váhové filtry Přizpůsobují frekvenční charakteristiku měřeného signálu charakteristice lidského ucha (křivkám stejné hlasitosti) Uplatňují se především při měření celkových (širokopásmových) hladin Standardizovány jsou 4 váhové filtry : A, B, C a D

Váhové filtry

Průměrování Jedná se o zpracování časového průběhu signálu s cílem získat průměrnou hodnotu: za předem stanovenou dobu Lineární průměrování za stanovenou dobu, která předchází aktuálnímu času Exponenciální průměrování

Lineární průměrování Po nastaveném čase měřidlo ukončí měření a indikuje průměrnou hodnotu. Každá část časového signálu má v průměrné hodnotě stejnou váhu. Používá se především v hygienické oblasti a při stanovení akustických vlastností zdrojů zvuku.

Exponenciální průměrování Probíhá trvale. Používá se pro vyhlazení časového průběhu. Měřidlo indikuje průměrnou hodnotu za právě uplynulou dobu (časovou konstantu) Používá se při monitorování hluku, popisu proměnlivých dějů a při normalizovaných měřeních.

Časové konstanty Číselně jsou dány exponentem 2 (... 2-4 ; 2-3 ; 2-2 ; 2-1 ; 2 0 ; 2 1 ; 2 2 ;...)s Jsou dány standardizované časy: FAST 1/8 s SLOW 1 s IMPULS 0,035 s (indikace impulsu) + 2 s (pomalý pokles)

Časové konstanty

Časové konstanty

Frekvenční analýza s konstantní absolutní šířkou pásma FFT f C f S 2 f H s konstantní relativní šířkou pásma CPB f C f S f H

Frekvenční analýza s konstantní absolutní šířkou pásma FFT [db/20,0u Pa] Autospectrum(Signal 1) - Input Working : Input : Input : FFT Analyzer 90 80 70 60 50 40 30 20 0 2k 4k 6k 8k 10k 12k 14k 16k 18k 20k 22k 24k [Hz]

Frekvenční analýza s konstantní relativní šířkou pásma CPB [db/20,0u Pa] Autospectrum(Signal 1) - Input1 Working : Input : Input : CPB Analyzer 90 80 70 60 50 40 30 20 31,5 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k 16k [Hz]

Frekvenční analýza CPB Oktáva zdvojnásobení kmitočtu 31,5 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k 16k Hz Zlomky oktáv 1/3 1/6 1/12 1/24

Pásmové filtry a šířka pásma Šířka pásma = f 2 f 1 Centrální frekvence = f 0 B 0 0 Zvlnění (šum) Ideální filtr - 3 db Reálný filtr a definice 3 db šířky pásma f Frekvence 1 f 0 f 2 f 1 f 0 f 2 n f2 f1 2 f 2n 2 f S 2 f 1 f S Frekvence 2n 1 2

Zvukové pole Zvukové pole prostor v němž se šíří zvukové vlny. Na zvukové pole má vliv : šíření zvuku ohyb a odraz vlnění akustické vlastnosti prostředí členitost prostředí.

Zvukové pole Základní typy zvukového pole pole volné (bezdozvukové) pole difúzní (dozvukové)

Zvukové pole - volné Šíření vln pouze směrem od zdroje hluku.

Zvukové pole - volné L p L u L I pro r 2 = 2 r 1 je L p2 - L p1 = - 6 Se zdvojnásobením vzdálenosti od zdroje hluku ve volném zvukovém poli klesne hladina akustického tlaku o 6 db.

Zvukové pole - volné Orientační závislost útlumu zvuku ve vzduchu vlivem fyzikálních a chemických vlastností vzduchu

Zvukové pole - difúzní

Měření zvuku (hluku) Měření zvuku Technická měření Hygienická měření Stavební akustika Ostatní měření

Technická měření Cíle Sledovat akustický signál z pohledu : zdrojů, velikosti energie, přenosových cest, akustického výkonu. hluk není prvotně sledován z hygienického hlediska. hluk může být porovnáván s legislativně danými limity. Prostředky měření celkových hladin, měření akustického výkonu, frekvenční analýza, multispektrální analýza,

Měření zvuku (hluku) Technická měření Hladina akustického tlaku Hladina intenzity zvuku a akustického výkonu Akustická diagnostika

Výhody měření Hladina akustického tlaku jednoduchost měření, konstrukční jednoduchost snímače, legislativní zázemí, základ pro odvozené veličiny (akustická rychlost, intenzita zvuku), rozšířenost měřidel, dostupnost odborné literatury.

Hladina akustického tlaku Nevýhody měření akustický tlak je skalár, akustický tlak není energetická veličina, měřením je udána akustická situace v měřicím bodě, což nelze obecně vztahovat k určitému zdroji.

Hladina akustické intenzity Je odvozené z měření hladin akustického tlaku, je výrazně energetickou veličinou, měření je prováděno na dvoukanálovém měřidle speciální sondou.

Výhody měření Hladina akustické intenzity intenzita zvuku je vektor, dává informaci o směru šíření akustické energie prostorem, měření intenzity zvuku je nejlepším podkladem (z definice) pro stanovení akustického výkonu, intenzita zvuku je podkladem pro mapování zvukových polí a identifikaci zdrojů hluku, při měření intenzity zvuku lze určit kvalitu zvukového pole (volné difúzní).

Nevýhody měření Hladina akustické intenzity vysoká pořizovací cena měřidel, při jakékoliv konfiguraci sondy nelze měřit v celém frekvenčním pásmu (20 Hz 20 khz), vyšší nároky na odbornost operátorů a jejich zkušenosti s akustickými měřeními.

Akustický výkon Jediná akustická konstanta charakterizující zdroj hluku (výrobek, stroj, zdroj zvuku apod.) Je vyžadován legislativou Je udáván na výrobcích (lednice, sekačky, stroje apod.) Existují vzorce, ze kterých je možné na základě znalosti akustického výkonu stanovit hladiny akustického tlaku v obecném bodě prostoru Existují metodiky (normy) pro jeho výpočet v různých polích

Akustický výkon Dán skalárním součinem vektoru intenzity zvuku a normálového vektoru plochy W I S S I W I S cos( ) S

Z definice plyne: Akustický výkon Je nutné stanovit plochu a měřit tak, aby sonda byla rovnoběžná s normálou k této rovině Sonda zachytí kosinovou složku vektoru intenzity Z toho plyne: Minimalizovat úhel stanovení intenzity, čímž se zlepší reaktivita a sníží chyba Normálový vektor plochy by měl směřovat ke zdroji zvuku

Hladina akustického výkonu Volné pole: L p L u L I Ve volném poli lze zaměnit L I a L p Avšak: LI 10log S L 10log S Akustický tlak je skalár (nemáme informaci o vektoru šíření) Nemáme informaci o kvalitě pole (nutno řešit korekcemi) Nelze oddělit aktivní (šířící se) a reaktivní (nešířící se) intenzitu L L W W p

Plocha S Kvádr S 4 ( a b a c b c) S 2 ( d v š v) d š a = d/2 b = š/2 c = v v min 9 měřicích bodů d = 2a š = 2b

Plocha S Polokoule S 2 r 2 min 10 měřicích bodů Obalová plocha Kopíruje vnější povrch objektu

1/3 oktávová multispektra

1/3 oktávová multispektra

Doba dozvuku T V 0,164 S

Identifikace zdrojů hluku měřením akustického tlaku měřením akustické intenzity

Identifikace zdrojů hluku

Matematické simulace z dat získaných od výrobce z experimentáně získaných hodnot simulace v ještě neexistující lokalitě

Hygienická měření Cíle Sledovat akustický signál z pohledu : působení na člověka, ochrany zdraví, technické hledisko je až druhotné (v okamžiku řešení situace) existují jasné legislativní limity. Prostředky měření celkových hladin, měření akustického výkonu, frekvenční analýza, měření speciálních hygienických veličin, statistické hodnocení.

Základní hygienické výpočty SEL db SEL L 10 log eq T L(t) L eq 1s čas T

Schéma výpočtu L eq z dílčích hodnot L eq1 (T 1 ) SEL 1 (T 1 ) T n i 1 T i L eq2 (T 2 ) SEL 2 (T 2 ) L eqi (T i ) SEL i (T i ) n db SEL i i 1 SEL 10log SEL (T) L eq (T) n 10 i 1 SEL i 10 L eqn (T n ) SEL n (T n ) L eq SEL 10logT SEL i Leq i 10log T i SEL L 10log T i i eq i

Stavební akustika Cíle Sledovat akustický signál z pohledu : šíření v uzavřených prostorech, útlumu stavebními konstrukcemi, převládá technické hledisko měření, cílem je i hygienický dopad. Prostředky měření celkových hladin, měření akustického výkonu, frekvenční analýza, měření speciálních stavebních a izolačních veličin, statistické hodnocení.

Akustická diagnostika Využívá vyzařování zvukové energie ze stroje jako nositele informace o jeho technickém stavu. Využívá stejné nástroje zpracování signálu jako vibrační diagnostika. Využívá stejné (podobné) přístrojové vybavení jako vibrační diagnostika.

Akustická diagnostika - Výhody Bezkontaktní snímání signálu (v bezpečné vzdálenosti) Propracovaná metodika zpracování a hodnocení naměřených hodnot Frekvenční analýza Celkové hladiny Akustický výkon Intenzita zvuku Subjektivní hodnocení Lze pracoval v on-line režimu

Akustická diagnostika - Nevýhody Rušení (maskování) signálu šumem z pozadí Logaritmická stupnice (lze přepočítat) Vyšší náklady oproti vibrační diagnostice

Transformátory Stroje s kontaktním rizikem Akustická diagnostika Vhodné aplikace Průjezdový test dopravních prostředků (např. tramvají) Výrobky s nízkou hlučností (např. klimatizace)

Akustické vlastnosti izolačních materiálů

Základní dělení akustické energie v izolačním materiálu W DOP W PROŠ W ODR W POH

Akustická pohltivost Vlastnost konstrukce zmenšit odraženou část akustické energie, Je popsána zvukovou pohltivostí, která nabývá hodnot od 0 do 1 Pohltivost a je rozeznávána pro kolmý a všesměrový dopad akustické vlny W W POH DOP

Rozdělení materiálů podle pohltivosti zvuku Materiály kmitající Materiály rezonanční Materiály porézní

Materiály kmitající Dopadající zvukové vlny uvádějí tento materiál do ohybového kmitání, přičemž v důsledku vnitřního tření dochází k absorpci energie změnou na teplo. Akustické vlastnosti jsou dány hmotností, tuhostí desky a tloušťkou zvukové mezery.

Materiály rezonanční Dopadající zvukové vlny dostanou do kmitavého pohybu vzduchový objem hrdla rezonátoru. Jakmile se jeho kmitočet dostatečně přiblíží k rezonančnímu kmitočtu, rozkmitá se i celý vzduchový objem. Část zvukové energie je tedy pohlcena v rezonátoru, zbytek je postupně vrácen do prostoru.

Materiály porézní Zvukové vlny dopadající na pórovité povrchy těchto materiálů vnikají do pórů a prostupují jimi. Vzduchové částice uvedené do pohybu zvukovou energií se třou o stěny pórů, čímž se značná část zvukové energie promění v energii tepelnou. Pohltivost je tím větší, čím větší je pórovitost materiálu.

Co ovlivňuje pohltivost Složení materiálu (vlákenný, porézní) Přítomnost vzduchu Tloušťka materiálu (až od l/4 tloušťky má materiál maximální účinnost) Při pohlcování zvuku se akustická energie mění především v energii tepelnou (třením částic vzduchu o povrch vláken)

16,00 20,00 25,00 31,50 40,00 50,00 63,00 80,00 100,00 125,00 160,00 200,00 250,00 315,00 400,00 500,00 630,00 800,00 1k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k 4k 5k 6,3k 8k 10k akustická pohltivost - Průběh zvukové pohltivosti 1,20 1,10 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00-0,10 3 IT 4 IT 5 IT 3 a 4 a 5 a frekvence Hz

Akustická odrazivost Vlastnost konstrukce odrazit část akustické energie, Je popsána činitelem zvukové odrazivosti b b W W ODR DOP

Akustická průzvučnost Vyjadřuje schopnost materiálu propouštět akustickou energii Je definována jako: W W PROŠ DOP

Akustická neprůzvučnost Je vlastně opakem průzvučnosti Je vyjádřením izolačních vlastností materiálu Je definována jako: R W 10log W DOP PROŠ db R L L DOP PROŠ

Co ovlivňuje neprůzvučnost Složení materiálu (homogenní, těžký) Tloušťka materiálu (až od l/4 tloušťky má materiál maximální účinnost) Zvuk se od materiálu musí odrazit, zbytek energie do materiálu vstoupí a přemění se v teplo vnitřním tlumením Příklady: zděná příčka, pryž, asfaltová lepenka, olověný plech, dřevo. Obecně vše co je těžké a nepružné

Průběh neprůzvučnosti

Shrnutí k izolačním materiálům Izolační materiály jsou účinné od frekvence jejíž čtvrtina vlnové délky odpovídá tloušťce materiálu Nízké frekvence se těžko izolují f [ Hz ] l [ m ] l/4 [ m ] f [ Hz ] l [ m ] l/4 [ m ] 20 17,20 4,30 800 0,4300 0,1075 25 13,76 3,44 1k 0,3440 0,0860 31,5 10,92 2,73 1,25k 0,2752 0,0688 40 8,60 2,15 1,6k 0,2150 0,0538 50 6,88 1,72 2k 0,1720 0,0430 63 5,46 1,37 2,5k 0,1376 0,0344 80 4,30 1,08 3,15k 0,1092 0,0273 100 3,44 0,86 4k 0,0860 0,0215 125 2,75 0,69 5k 0,0688 0,0172 160 2,15 0,54 6,3k 0,0546 0,0137 200 1,72 0,43 8k 0,0430 0,0108 250 1,38 0,34 10k 0,0344 0,0086 315 1,09 0,27 12,5k 0,0275 0,0069 400 0,86 0,22 16k 0,0215 0,0054 500 0,69 0,17 20k 0,0172 0,0043 630 0,55 0,14

Shrnutí k protihlukovým materiálům Neprůzvučné materiály nás od zdroje hluku oddělují tvoří bariéru. Zabraňují především přímé vlně v šíření. Pohltivé materiály zabraňují, aby se ve společném prostoru (zdroj + posluchač) hluk šířil pomocí odrazů.

Shrnutí k protihlukovým materiálům Žádný materiál není univerzální. Vždy jsou problémy na nízkých frekvencích. Frekvenční spektrum hluku je důležitou informací Pozor na kvalitu protihlukových panelů. Hluk může unikat netěsnostmi a mezerami Brát v úvahu i ostatní vlastnosti protihlukových materiálů (hořlavost, nasákavost, toxicita, drolení, životnost, cena apod.)

Aplikace pohltivých materiálů Ideální je aplikace do kmitny akustické rychlosti Kmitna je od uzlu vzdálena o λ/4 Na stěně je uzel (částice nemohou kmitat) Na stěnu je nutné umístit materiál o minimální tloušťce λ/4 nebo Posunout materiál do polohy λ/4 od stěny

Metody snižování hluku

Metody snižování hluku Primární - Snižováním akustické emise zdroje hluku Sekundární - Snižováním akustické energie na cestě od zdroje k posluchači Terciální ochranou posluchače

Snižování akustické emise zdroje hluku Nejúčinnější z protihlukových úprav Často je založeno zejména na snižování vibrací Je zaměřeno na odstranění příčin nadměrných vibrací, tření, proudění kapalin a plynů U některých zařízení lze jen velmi obtížně (spalovací motor, vibrační lis )

Úpravy zvukového pole Změny akustické pohltivosti stěn Změny rozmístění zdrojů hluku Vkládání překážek mezi zdroj hluku a posluchače Zakrytování zdrojů hluku

Postup odhlučnění 1. Určit cíle (požadovaný hluk v místě hodnocení) 2. Identifikovat zdroje hluku, provést úvodní měření poznat základní stav 3. Organizačně zajistit, aby byly nepotřebné zdroje odstraněny (hlavně z hluku pozadí) 4. Zbylé zdroje uvést do řádného technického stavu (odstranit nadměrné vibrace) 5. Zdroj hluku obklopit neprůzvučným krytem. Vnitřní stranu vyplnit pohltivým materiálem. Respektovat: Chlazení Bezpečnost Ovladatelnost Přívody energií apod.

Postup odhlučnění 6. Zabránit odrazům zvuku, který prošel neprůzvučným krytem aplikací pohltivého materiálu v místnosti 7. Provést měření a situaci vyhodnotit (konfrontovat s cíli) 8. Pokud předchozí kroky nestačí a je třeba chránit obsluhu, nařídit osobní ochranné prostředky Po každém kroku je vhodné provést kontrolní měření

Hlavní zásady pro měření zvuku a pro práci se zvukoměrem Barometrický tlak je zdrojem chyby měření Zvukoměr je citlivé měřidlo Pozor na legislativu! Pozor na hluk pozadí

Desatero měření zvuku 1. Shrň a vyhodnoť informace o měření (proč, kde, podle čeho, jak, kdo zadává atd.), vyhodnoť rizika. 2. Zkontroluj kalibrační lhůty. 3. Zkontroluj měřidlo, proveď a zkontroluj nastavení parametrů měření a stav akumulátorů. 4. Před měřením justuj měřidlo korekce na barometrický tlak. 5. Chraň mikrofon vlákenným krytem. 6. Změř a vyhodnoť hluk pozadí. 7. Pokud existuje oficiální postup (norma atd.), použij jej. 8. Během měření zachovej klid (pozor na mobilní telefon) 9. Zaznamenávej všechny okolnosti, které jsou pro měření významné. 10. Po měření znovu justuj (odhal změnu).

Další doporučení Naměřené a zpracované hodnoty jsou určeny zadavateli měření Data archivuj Pozor na otřesy Pracuj především se stativem Fotografuj situaci při měření Pozor na déšť a vítr (max. 5 m.s -1 ) Měřidlo správně skladuj Měřidlo pravidelně čisti (pozor na kontakty a membránu mikrofonu)