Stanovení akustického výkonu Nejistoty měření Ing. Miroslav Kučera, Ph.D.
Využití měření intenzity zvuku pro stanovení akustického výkonu klapek? Výhody: 1) přímé stanovení akustického výkonu zvláště při vhodné volbě měřicí plochy 2) možnost odhadu směrovosti zdroje, hledání zdrojů hluku Nevýhody: 1) Měření vyžaduje speciální sondu rozměrově v mnoha případech větší než měřený element. 2) Do potrubí běžných rozměrů je nevhodná vzhledem ke svým rozměrům, projeví se zde vliv obtékání. 3) Pro měření v akustické komoře je alternativou pouze pro systémy nezávislé na čase.
Využití měření intenzity zvuku pro stanovení akustického výkonu klapek? -Při dodržení dostatečného odstupu hluku pozadí v laboratoři je vliv okolních zdrojů zanedbatelný (při měření je v místnosti jen klapka a připojovací potrubí). - Hluk se může šířit tedy pouze od zdroje. - Místa kam se může šířit hluk klapky je vzhledem k instalaci do potrubí omezen (do potrubí, pláštěm potrubí do okolí). -Směrovost nabývá na významu u klapek, které jsou součástí koncových prvků, kde jde o měření v prostoru pobytu osob a směrovost zdroje může být příčinou lokálního zvýšení hlučnosti. Zde je nutné zahrnout hluk mřížky instalované na vyústce, která má na směr vyzařování významný vliv.
Stanovení akustického výkonu klapky měřením intenzity zvuku. Akustický výkon je dán skalárním součinem vektoru akustické intenzity a normálového vektoru plochy. Aproximace plošného integrálu: W = I r r nds ( S ) Bodová metoda (obr a) N W I S i= 1 ni i Kde I ni N je normálová intenzita měřená sondou uprostřed plochy Si, počet elementů na které je obalová plocha rozložena.
Stanovení akustického výkonu klapky měřením intenzity zvuku. Metoda skenování (obr b) T 1 S W S Indt T S 0 Časová integrace během měření je zároveň integrací po měřicí ploše. Při absolutním odrazu (stěna dokonale tuhá) je normálová složka intenzity nulová (např. podlaha z betonu)
Rozdělení nejistot měření Standardní nejistoty typu A - jsou způsobeny nahodilými vlivy, - stanoví se opakovaným měřením určité hodnoty za stejných podmínek Standardní nejistoty typu B - jsou způsobeny známými a odhadnutelnými příčinami Kombinovaná standardní nejistota u - udává interval či rozsah, ve kterém se s velkou pravděpodobností může vyskytovat skutečná hodnota 2 2 2 Rozšířená standardní nejistota u = požadavek u + u zvýšení pravděpodobnosti A B Kde k U je koeficient rozšíření, který U = se k volí 2 až 3. U u Obvykle se volí 2 - pravděpodobnost 95 %, pro normální rozdělení. Absolutní standardní nejistota vyjádření nejistoty v jednotkách měřené veličiny Relativní standardní nejistota poměr abs. nejistoty a hodnoty příslušné veličiny
Rozdělení nejistot měření Stanovení standardních nejistot při přímém měření n 1 uxa = sx = xi x n n i= 1 ( 1) ( ) 2 U = ku u Standardní nejistota typu A je rovna výběrové směrodatné odchylce aritmetického průměru Standardní nejistota typu B (označovaná někdy jako systematická) je určena: -Nedokonalostí měřicích přístrojů -Použitými měřicími metodami -Podmínkami měření -Odečtem naměřené hodnoty Nejistoty od jednotlivých zdrojů u zb z = κ max Kde κ udává poměr mezní odchylky ke směrodatné odchylce pro vybraný typ rozdělení (3, 3 1/2 ).
Rozdělení nejistot měření Výsledná standardní nejistota typu B u xb 2 n X 2 u zj j= 1 Z = 1 2 j = X f( Z, Z,... Z n ) Kombinovaná standardní nejistota u = u + u 2 2 2 x xa xb
Zdroje nejistot měření hladin akustického výkonu klapek? Metodika měření Přesnost přístrojů (kalibrace, justace). Stanovení měřicí plochy (měření rozměrů např. poloměr plochy r). Nevhodné rozmístění mikrofonů (vliv obtékání, chvění mikrofonu). Vliv nastavení úhlu listu klapky (aretace úhlu). Dle zvolené metodiky - odhad parametrů obklopujícího prostoru stran jeho akustických vlastností (pohltivost, rozměry). Náhodné vlivy proměnlivost hluku pozadí, nestabilita zdroje tlakového vzduchu (zamrzání). Odhalení vnějších vlivů (zdroje z okolí atd., měření v noci). Způsob zobecnění dosažených výsledků nejistoty nepřímo měřených veličin.
Zdroje nejistot měření hladin akustického výkonu klapek? Vztažné veličiny (rychlost, tlak, atd.) Zvolená metodika měření, její ověření, opakování měření. Přesnost přístrojů (nastavení rozsahu), přesnost odečtu hodnot, stanovení parametrů měřicí látky (hustota líhu), stav prostředí (barometrický tlak atd.). Nepřesnost odečtu např. u mikromanometrů (vliv sklonu trubice, nevyváženost přístroje - vodováha). Přesnost stanovení přepočtových vztahů pro měřené veličiny (ne vždy přístroj měří v požadovaných jednotkách). Vliv kvalifikovaného odhadu např. tvaru rychlostního profilu při přepočtu středních rychlostí, nejistota metodiky sondáže rychlostního profilu odečet hodnot, umístění sondy, atd. Kolísání měřených hodnot (obtížnost odečtu na stupnici přístroje) nestabilita zdroje tlakového vzduchu.