Уровень звуковой мощности источника шума измеряется

Уровень звуковой мощности источника шума измеряется

Введение

Тон, звук, шум представляют собой механические вибрации материальных частиц в эластичной среде. Когда тон и звук являются помехой тогда говорим о шуме. Обычная звуковая волна колеблется с небольшой амплитудой. В случае взрыва амплитуды очень большие. В жидкостях и газах звуковая волна — продольная, частицы колеблются в направлении распространения волны. В твердых телах звуковые волны могут быть и поперечными.

Обозначения акустических величин:

c м/сек — скорость звука
Скорость звука’
— в воздухе:

340 м/сек (при 20°С и 760 мм p.c.)

— в воде:

1484 м/сек

— в стекле:

3940 м/сек

— в железе:

5000 м/сек

— в бетоне: — 4000м/сек — в дереве (дуб) — 3850 м/сек l м — длина волны f Гц — частота T сек — продолжительность одного периода дБ — логарифмическая единица уровня звука LpA дБ — уровень звуковой мощности LWA дБ (A) — уровень звуковой мощности по отношению к А фильтру Lv дБ — общий уровень звуковой мощности вентилятора z — число лопаток вентилятора fon фон — единица уровня громкости De дБ — демпфирование (ослабление) звукового давления a — коэффициент абсорбции звука

Звуковое давление — переменное давление, которое при расширении звукового вала суммируется с атмосферным давлением. Звуковое давление очень мало по сравнению с атмосферным. Минимальное давление, регистрируемое человеческим ухом составляет всего 0,00002 Па (т.е. 2*10 -5 Н/м 2 ), а звуковое давление, вызывающее боль в ушах приблизительно 20 Па (т.е. 20 Н/м 2 ). Для упрощения измерений в практике чаще всего измеряют звуковое давление, т.к. его изменения ухо воспринимает как звук. Звуковое давление уменьшается обратно пропорционально с расстоянием от источника звука. Так например удвоение расстояния уменьшает уровень шума на 6 дБ, в соответствии со следующей формулой:

Пример ослабления шума вентилятора на определенном расстоянии в свободном пространстве:

При условии, что на расстоянии г1 от вентилятора, звуковое поле уже сформировалось, действительно выражение для приблизительного вычисления.

De = 20 log r2 + 14 дБ(А) = 20 log 50 + 14 = 48 дБ(А)

Уровень звукового давления на расстоянии r2 составляет:

(В расчете не приняты во внимание абсорбция и отражение шума от объектов)

Сила (интенсивность) звука I (Вт/м 2 ) — количество звуковой энергии, которая в единицу времена проходит через единичную площадь, перпендикулярную к направлению распространения звука.

Звуковая мощность Р (Вт) — произведение силы звука и поверхности, через которую звук проходит. Диапазон звуковых давлений, чувствуемых человеческим ухом огромен. Сравнивая диапазон от порога слышимости до границы боли, отношение минимального и максимального звуковых давлений 1:10 6 , а минимальной и максимальной звуковых мощностей даже 1:10 12 . Поэтому для показа этих отношений используют логарифмическую скалу, ввиду того, что ухо обладает логарифмической характеристикой. Из-за этого данные отношения можно показать значительно меньшими числами -децибелами, а умножение и деление сводится на суммирование и вычитание.

Уровни акустических величин Цель введения данных величин — получение различных параметров как например звуковое давление, сила звука, мощность звука и т.п. в сравнении с базовыми значениями. Логарифмические соотношения между значениями данных параметров являются безразмерными относительными величинами. Так например уровень звукового давления — безразмерная величина, показывающая во сколько раз наблюдаемый звуковой вал сильнее базового. Таким образом диапазон давлений от 1:1 000 000 сведен на уровень от О до 120 дБ (см. таблицу).

LpW= 10 log (p/p) (дБ), где p(10 -12 Вт) — сила звука на пороге слышимости

Выражение для уровня звукового давления на частоте 1000 Гц

LpA= 20 log (p/p) (дБ), где p(10 -5 Вт) — звуковое давление на пороге слышимости

Пример:

— Измерено звуковое давление р = 10 -1 Па.
— Каков уровень звукового давления LpA ?

Решение:

Отношение давлений: p/p= 10 -1 /(2*10 -5 )= 5000 = 5 * 1000

Из таблицы считываем:

— отношению звуковых давлений 5 соответствует 14 дБ
— отношению звуковых давлений 1000 соответствует 60 дБ

Уровень звукового давления LpA = 74 дБ

Соотношения силы звука и звуковых давлений в диапазоне от порога чувствительности до границы боли

Децибелы 12)

Уровень громкости — фон — величина, численно равная уровню звукового давления чистого тона с частотой 1000 Гц, вызывающего такое же ощущение как и испытываемый звук.
При борьбе с шумом необходимо иметь в виду, что чувство неприятности не зависит от абсолютной величины уровня шума, а от перемены, которую какой-либо источник звука вызывает по отношению к уровню громкости окружающей среды. При этом увеличение уровня громкости на 10 дБ вызывает чувство неприятности.

Графики одинаковой громкости, как их чувствует ухо, в соответствии с ДИН 45630, лист 2.
Графики оценивания А, В, С.

Уровень звукового давления (дБ) и уровень громкости (фон) при частоте 1 000 Гц имеют одинаковые значения.

Критерии оценки шума

При оценке шума в настоящее время применяют два основных правила:

  1. Измерение уровня громкости или звукового давления LpA при помощи акустического измерителя с корректирующей характеристикой типа А/дБ(А)/, при этом разрешенный уровень LpA задан.
  2. Измерение уровня звукового давления по октавам и сравнение с NR (или NC) характеристикой, нормализированным по ИСО.
Читайте также:  Типографская раскладка ильи бирмана

В качестве критерия для оценки шума в области вентиляции и кондиционирования в Европе приняты NR (noisie rating) характеристики. В акустические измерители встроены фильтры с А, В и С характеристиками, и тогда на измерителе (анализаторе шума) считывают уровни на средних частотах спектра. Если шум какого-либо источника обладает одинаковой интенсивностью во всех 8-ми октавах спектра, тогда шум каждой октавы меньше шума источника на 9 дБ, т.к. общая разница звукового давления

LpA=10 log*n + L1 (дБ)
n — число источников шума
L1 — интенсивность шума в каждой из 8-ми октав (или в каждом из 8-ми источников)

Когда отдельные уровни источника звукового давления, измеренные по октавам, повторяют одну из NR характеристик, определенный уровень звукового давления LpA такого источника расположен ВЫШЕ значения граничной характеристики на 7 до 10 дБ. При шуме, создаваемом вентилятором, разница составляет около 5 дБ. т.к. спектр данного шума во всех октавах не достигает NR характеристику.

NR характеристики одинаковой громкости (в соответствии с А характеристикой)

Коррекционные коэффициенты для характеристик оценки звука по ДИН 45633
Средняя частота октавы(Гц) Оценка
А B С
31,5 -39,4 -17,1 -3,0
63 -26,2 -9,3 -0,7
125 -16,1 -4,2 -0,2
250 -8,6 -1,3
500 -3,2 -0,3
1000 -0
2000 +1,2 -0,1 -0,2
4000 +1,0 -0,7 -0,8
8000 -1,1 -2,9 -3,0
12500 -4,3 -8,1 -6,0
Затененная область иллюстрирует рекомендуемые значения в соответствии с таблицей на стр. 6

Пример: результаты измерения шума по А-характеристике

Задано: LpA = 55 дБ
Критерий: NR 49

Решение: (обозначено на диаграмме NR характеристик)

Вместо верхней таблицы при акустических расчетах можно использовать и диаграмму с об­рат­но­про­пор­цио­наль­ны­ми ха­рак­те­рис­ти­ка­ми в со­от­ветст­вии с нижним рисунком.

Предписанные критерии уровня шума для различных помещений в соответствии с ДИН 4109 и VDI2058 (от 1973 года)

Типы помещений Уровень шума
(ДБ)
Среднее время эха
(с)
NR — характеристики
Квартиры
Спальные комнаты — ночью
Спальные комнаты- днем
30 35
0,5 0,5
20 25
Больницы Больничная палата — ночью Больничная палата — днем Операционный зал Больничная лаборатория Коридоры, залы ожидания
30 35 40 40 40
1 3 2 2
20 25 35 30 30
Общественные помещения Радиовещательная студия Телевизионная студия Концертный зал Опера Театр Кинозал Зал Класс Зал для семинаров Школьный класс
15 25 25 25 30 35 35 35 40 40
1 1,5 2 1,5 1 1 1 1 1 1
5 15 15 15 20 25 25 25 30 30
Канцелярии Зал совещаний Канцелярия руководителя Комната отдыха Небольшая канцелярия Большая канцелярия
35 35 40 40 45
1 0,5 0,5 0,5 0,5
25 25 30 30 35
Церковь Музей Зал с окошками обслуживания Вычислительный центр Лаборатория
35 40 45 45 50
3 1,5 1,5 1,5 2
25 30 35 35 40
Спортивный зал Бассейн
45 50
1,5 2
35 40
Ресторан Кухня Магазин
40 — 55 * 45 — 60 * 45 — 60 *
1 1,5 1
30 — 45 35 — 50 35 — 50 * зависит от назначения
Максимальные уровни шумов по VDI2058
в чисто промышленном районе 70 дБ(А) в преобладающе промышленном районе днем 65 дБ(А) ночью 50 дБ(А) в смешанном районе днем 60 дБ(А) ночью 45 дБ(А) в преобладающе жилом районе днем 55 дБ(А) ночью 40 дБ(А) в исключительно жилом районе днем 55 дБ(А) ночью 30 дБ(А) в санаториях днем 45 дБ(А) ночью 35 дБ(А) в чисто жилом районе днем 35 дБ(А) ночью 25 дБ(А)

Абсорбционные глушители звука

Эскиз глушителей с одинаковыми акустическими характеристиками

Приблизительные значения глушения можно рассчитать по выражению:

De =3 a *(L/s) (дБ), где
a — коэффициент абсорбции половины кулисы
L — длина глушителя
s — расстояние между кулисами

Верхняя формула действительна при ограничении

l > 2 s или f l /2) звуковых волн особенно проявляется при d = l / 4, т.е. при f=c/ = c/4d.
Из этого видно, что для глушения нижних частот необходима большая толщина кулис. Ввиду прохождения звука по листовым стенкам глушителя, максимальное приглушение составляет 40 дБ. Если необходимо большее глушение, тогда общее глушение делят на 2 глушителя, а между собой их соединяют эластичным переходником. При скоростях воздуха, больших 20 м/сек, или при загрязненном воздухе, кулисы обкладывают перфорированным листом, что очень незначительно влияет на глушение шума. Если же из — за большой влажности или других гигиенических причин, под перфорированным листом установить ПХВ пленку — это значительно ухудшает эффект глушения.

Что такое шум?

Шумы создаются звуковыми волнами, возникающими при расширении и сжатии в воздухе и других средах. В системах кондиционирования и вентиляции шумы могут возникать и распространяться в воздухе, корпусах воздуховодов, передвигающихся по трубам жидкостях и т.д.

Читайте также:  Как удалить рекламу в одноклассниках

Шумы могут иметь различную частоту и интенсивность.

Скорость распространения звука

Шум распространяется с гораздо меньшей скоростью, чем световые волны. Скорость звука в воздухе — примерно 330 м/с. В жидкостях и твердых телах скорость распространения шума выше, она зависит от плотности и структуры вещества.

Пример: скорость звука в воде равна 1.4 км/с, а в стали — 4.9 км/с.

Частота шума

Основной параметр шума — его частота (число колебаний в секунду). Единица измерения частоты — 1 герц (Гц), равный 1 колебанию звуковой волны в секунду.

Человеческий слух улавливает колебания частот от 20 Гц до 20000Гц. При работе систем кондиционирования учитывают обычно спектр частот от 60 до 4000Гц.

Для физических расчетов слышимая полоса частот делится на 8 групп волн. В каждой группе определена средняя частота: 62 Гц, 125 Гц, 250 Гц, 500 Гц, 1000 Гц, 2 кГц, 4 кГц и 8 кГц. Любой шум раскладывается по группам частот, и можно найти распределение звуковой энергии по различным частотам.

Мощность звука

Мощность звука какой-либо установки — это энергия, которая выделяется установкой в виде шума за единицу времени. Измерять силу шума в стандартных единицах мощности неудобно, т.к. спектр звуковых частот очень широк, и мощность звуков отличается на много порядков.

Пример: сила шума при поступлении в помещение воздуха под низким давлением равна одной стомиллиардной ватта, а при взлете реактивного самолета сила шума достигает 1000 Вт.

Поэтому уровень мощности звука измеряют в логарифмических единицах — децибелах (дБ). В децибелах сила шума выражается двух- или трехзначными числами, что удобно для расчетов.

Уровень мощности звука в дБ — функция отношения мощности звуковых волн возле источника шума к нулевому значению W, равному 10 -12 Вт. Уровень мощности рассчитывается по формуле:

Lw = 10lg(W/W0)

Пример: если мощность звука вблизи источника равна 10 Вт, то уровень мощности составит 130 дБ, а если мощность звука равна 0.001 Вт, то уровень мощности — 90 дБ.

Мощность звука и уровень мощности независимы от расстояния до источника шума. Они связаны лишь с параметрами и режимом работы установки, поэтому важны для проектирования и сравнения различных систем кондиционирования и вентиляции.

Уровень мощности нельзя измерить непосредственно, он определяется косвенно специальным оборудованием.

Уровень давления звука

Уровень давления звука Lp — это ощущаемая интенсивность шума, измеряемая в дБ.

Lp = P/P0

Здесь P — давление звука в измеряемом месте, мкПа, а P = 2 мкПа — контрольная величина.

Уровень звукового давления зависит от внешних факторов: расстояния до установки, отражения звука и т.д. Наиболее простой вид имеет зависимость уровня давления от расстояния. Если известен уровень мощности шума Lw, то уровень звукового давления Lp в дБ на расстоянии r (в метрах) от источника вычисляется так:

Lp = Lw — lgr — 11

Пример: мощность звука холодильного блока равна 78 дБ. Уровень звукового давления на расстоянии 10 м от него равен: (78 — lg10 — 11) дБ = 66 дБ.

Если известен уровень звукового давления Lp1 на расстоянии r1 от источника шума, то уровень звукового давления Lp2 на расстоянии r2 будет вычисляться так:

Пример: Уровень звукового давление на расстоянии 1 м от установки равно 65 дБ. Тогда уровень звукового давления на расстоянии 10 м от нее равен: (65 — 20*lg10) дБ = (65 — 20) дБ = 45 дБ..

Вообще, в открытом пространстве уровень звукового давления снижается на 6 дБ при увеличении расстояния до источника шума в 2 раза. В помещении зависимость будет сложнее из-за поглощения звука поверхностью пола, отражения звука и т.д.

Громкость шума

Чувствительность человека к звукам разной частоты неодинакова. Она максимальна к звукам частотой около 4 кГц, стабильна в диапазоне от 200 до 2000 Гц, и снижается при частоте менее 200 Гц (низкочастотные звуки).

Громкость шума зависит от силы звука и его частоты. Громкость звука оценивают, сравнивая ее с громкостью простого звукового сигнала частотой 1000Гц. Уровень силы звука частотой 1000Гц, столь же громкого, как измераемый шум, называется уровнем громкости данного шума. На приведенной ниже диаграмме показана зависимость силы звука от частоты при постоянной громкости.

При малом уровне громкости человек менее чувствителен к звукам очень низких и высоких частот. При большом звуковом давлении ощущение звука перерастает в болевое ощущение. На чатоте 1 кГц болевой порог соответствует давлению 20 Па и силе звука 10 Вт/кв.м.

Диаграмма кривых равной громкости

Шумовые характеристики оборудования

Шумовые характеристики оборудования представляют в виде таблиц, где содержатся:

  1. уровень мощности шума в дБ с разбивкой по полосам частот
  2. общий уровень звукового давления

Звуковое давление в помещениях нормируется санитарными нормативами, допустимые значения различны для разных частот. Шум, создаваемый системами вентиляции и кондиционирования, принимают на 5 дБ ниже допустимого уровня шума в помещении (СНиП 11-12-77).

Читайте также:  Мила кунис фото украденные хакерами

Суммирование источников шума

Шум от нескольких источников не соответствует сумме шумов от каждого источника в отдельности. Для двух находящихся рядом установок шум определяется следующим образом:

  1. Если показатели уровня шума одинаковы, то суммарный уровень шума на 3 дБ превышает уровень шума каждой установки.
  2. Если разница уровней шума превышает 10 дБ, суммарный уровень шума равен величине большего из двух шумов.

Например, общий шум от двух установок с уровнями 30 и 60 дБ, равен 60 дБ.

  • Если разница уровней шума не более 10 дБ, нужно воспользоваться приведенной ниже таблицей. Вычисляем разность уровней шума установок.
  • Например, L1 = 52 дБ, а L2 = 48 дБ. Разность равна 4 дБ. В верхней строке таблицы найдем 4 дБ, тогда в нижней строке видим показатель 1.5 дБ. Прибавим этот показатель к большему уровню шума: 52 дБ + 1.5 дБ = 53.5 дБ. Это и будет общий уровень шума от двух установок.

    Разница уровней шума, дБ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
    Показатель-добавка, дБ 2.6 2.1 1.8 1.5 1.2 1.0 0.8 0.6 0.5 0.4

    Если источников шума более двух, метод расчета не меняется, и источники рассматриваются парами, начиная с самых слабых.

    Например, есть четыре установки с уровнями шума 25 дБ, 38 дБ, 43 дБ и 50 дБ.

    Сначала делаем подсчет для двух слабейших установок: 38 — 25 = 13 дБ. Разница больше 10 дБ, и эту установку вообще не учитываем.

    Для установок 38 и 43 дБ: 43 — 38 = 5 дБ, поправка из таблицы равна 1.2 дБ. Суммарный шум трех установок: 43 + 1.2 = 44.2 дБ.

    Теперь найдем полный шум всех установок. 50 — 44.2 = 5.8 дБ. Округляя разность уровней шума до 6 дБ, по таблице находим поправку 1.0 дБ.

    ,

    где Р— звуковая мощность источника, Вт;

    —пороговое значение звуковой мощности, равное 10 -12 Вт.

    Если окружить источник шума какой-либо замкнутой поверхностью S, то в соответствии с законом сохранения энергии для определения звуковой мощности источника необходимо просуммировать произведения интенсивности звука во всех точках этой поверхности на площади элементарных площадок, расположенных перпендикулярно вектору

    ,

    где — нормаль к поверхности S.

    Формула верна для условия, что потери энергии между источником и поверхностью S отсутствуют.

    В частном случае, когда источник излучает звуковую энергию во все стороны равномерно, средняя интенсивность звука (Вт/м 2 ) в какой-либо точке пространства будет равна

    ,

    где r — расстояние от центра источника до поверхности сферы, удаленной на такое достаточно большое расстояние, чтобы источник можно было считать точечным, м.

    Практически с ошибкой, не превышающей 1 дБ, расстояние r принимают не менее двух максимальных линейных размеров источника и не менее одной длины звуковой волны.

    Если излучение происходит не в сферу, а в ограниченное пространство, вводится угол излучения , измеряемый в стерадианах. Тогда

    .

    Если источник шума представляет собой транспортное средство, расположенное на поверхности земли, то , в двугранном углу , в трехгранном .

    Фактором направленности источника называют отношение интенсивности звука, излучаемого в заданном направлении, к средней интенсивности

    .

    Характеристикой направленности является зависимость фактора направленности Ф от направления на источник.

    Шумовая характеристика машины представляет собой совокупность уровней звуковой мощности машины в стандартных октавных полосах частот. Если направленность звукового излучения машины имеет значение для оценки шума или выполнения расчетов, то характеристика направленности в соответствующих октавных полосах также будет являться шумовой характеристикой. В большинстве случаев для оборудования, устанавливаемого в помещениях, характеристика направленности несущественна из-за отражения звука от ограждений, поэтому для такого оборудования она не измеряется.

    Уровень звукового давления шума, излучаемого машиной, или уровень звука могут служить шумовой характеристикой машины, но только в том случае, если строго установлено место измерений этих величин относительно машины. Например, внешний шум автомобилей измеряют в децибелах на расстоянии 7,5 м от оси автомобиля.

    Аналогичные требования установлены для измерений характеристик внешнего шума подвижного состава железных дорог. Шум измеряют на расстоянии 25 м от оси пути при скорости движения, равной 2/3 конструкционной скорости. В некоторых случаях шумовой характеристикой машины (как правило, небольших агрегатов) служат октавные уровни звукового давления или уровни звука, измеренные в свободном звуковом поле на расстоянии 1м от наружного контура машины.

    Шумовые характеристики обязательно устанавливают в стандартах или технических условиях на машины и указывают в их паспортах. Значения шумовых характеристик устанавливают исходя из требований обеспечения на рабочих местах, селитебной территории и в зданиях допустимых уровней шума.

    Расчет ожидаемой шумовой характеристики является необходимой составной частью конструирования машины или транспортного средства.

    Предельно допустимые шумовые характеристики (т.е. максимальный уровень звука внешнего шума при движении мимо точки измерений) некоторых средств транспорта приведены в табл. 2.

    Предельно допустимые шумовые характеристики некоторых средств транспорта

    Ссылка на основную публикацию
    Украли сумку с документами что делать
    В связи с угрозой распространения на территории Российской Федерации коронавирусной инфекции приостановлен личный прием граждан в судах. Смотреть как изолируются...
    Титан квест охота земля
    Продолжаем проходить Нормальный уровень сложности оригинальной игры Titan Quest теперь в кооперативе. Окунаемся в атмосферу древности, эпоху героев и великих...
    Титан квест секретная комната
    Мой канал на youtube - http://www.youtube.com/user/GGPharmacist Записи предыдущих частей — http://www.youtube.com/playlist?feature=edit_ok&list=PLjjvJi9Qjo0PjJQUgjyL4ewNXV4LB7Q28 Онлайн трансляции вы можете увидеть на канале GG!! -...
    Ультра исо вам необходимо иметь права администратора
    Очень многие пользователи, когда им нужно сделать загрузочную флешку Windows или с дистрибутивом другой операционной системы, прибегают к использованию программы...
    Adblock detector