г. Нижний Новгород, ул. Зайцева, д. 31

413-19-81
413-66-50

[email protected]

Устройство для измерения шума


Шумомер. Виды и устройство. Работа и применение. Классы

Шумомер – это электронный прибор, предназначенный для измерения уровня громкости в децибелах. Данное оборудование широко используется в быту и отличается высокой степенью точности. Оно имеет сравнительно невысокую стоимость и не требует сложных настроек. Чтобы воспользоваться прибором достаточно просто его включить без необходимости сложных манипуляций и изучения инструкции в несколько страниц.

Где используется шумомер

Шумомеры в первую очередь используются для контроля эффективности шумоизоляции, которая установлена в помещении. Их используют строители для определения уровня звукоизоляции объектов. На их основе можно проверить насколько соответствует применяемый строительный материал тем параметрам, которые заявлены производителем.

Существуют стандарты шума, которые допустимы в жилых помещениях в дневное и ночное время. В случае нарушения данных норм предусматривается административная ответственность в виде наложения штрафа или конфискации звукового оборудования и инструментов, издающих шум. Чтобы привлечь виновника к ответственности нужно документально зафиксировать уровень звука, который тот издает. Специально для этой цели используется шумомер, что позволяет получить точные данные в децибелах. Данное устройство имеется в распоряжении сотрудников правоохранительных органов, которые выезжают на жалобы нарушения норм проживания шумными соседями. С помощью данного оборудования можно определить, подпадают ли они под административную ответственность за нарушение правил тишины.

Также шумомеры используются для контроля условий труда на производствах, поскольку уровень шума различного оборудования ограничивается нормами трудового законодательства. Превышение допустимого звука несет опасность для здоровья человека в виде частичной потери слуха. В связи с этим контроль данного показателя является очень важным, и обойтись без применения шумомера невозможно.

Принцип действия прибора и его устройство

Шумеры имеют сравнительно несложную конструкцию, если приравнивать их к высокотехнологическим электрическим устройствам. В сердце конструкции находится обычный ненаправленный микрофон, мембрана которого колеблется от звуковых волн. Снятый с нее сигнал пропускается через несколько фильтров и поступает на индикаторный прибор, который устроен как вольтметр. Уровень создаваемого шума соответствует уровню напряжения электрического тока в устройстве. В связи с этим показатель электрического сигнала полностью соответствует тому, насколько громкий выдаваемый звук. Механическая шкала или электронный циферблат выводят показатели громкости в децибелах.

Если рассматривать устройство шумомера более детально, то можно выделить его следующие составные части: ненаправленный микрофон, усилитель, фильтры, детектор, интегратор, индикатор.

Наличие фильтров позволяет отсечь от измерений показания звуковых волн, которые не воспринимаются человеческим слухом. Это дает возможность проводить объективную оценку, ориентируясь по тем показателем, которые действительно влияют на окружающих. Звуки, которые ухо не воспринимает, отсеиваются фильтрами.

Стандарты шума

Чтобы использовать шумомер и делать правильные выводы об полученных с его помощью данных, нужно ориентироваться какой шум является опасным. Если человек на протяжении длительного периода сталкивается с шумом на уровне 70-90 дБ, у него развивается заболевание центральной нервной системы. Он становится раздражительным, страдает бессонницей и нарушениями рефлексов. Такая шумность наблюдается на многих производствах, поэтому работники таких предприятий пользуются защитными наушниками

Повышение уровня звука до 100 дБ приводит к частичной потере слуха. Это отклонение может иметь как кратковременный, так и постоянный характер. Если повысить шум до 200 дБ, наблюдаются серьезные повреждения центрального уха вплоть до кровоизлияний в мозг. Такой уровень в отдельных случаях является смертельным, в лучшем случае он приводит к контузии с потерей слуха на всю жизнь.

Оптимальным уровнем шума в помещениях является показатель до 40-50 дБ в дневное время. Это безопасный уровень звука, который не несет опасности для слухового аппарата. В ночное время эта норма ниже, и составляет 30-40 дБ. Стоит учитывать, что в различных странах, и отдельных городах, верхняя планка разрешенной громкости может отличаться.

Как правильно использовать прибор

Чтобы получить точные данные важно правильно использовать шумомер. Прибор не требует особого отношения или продолжительного обучения перед применением. Достаточно просто приблизить его к источнику шума и включить питание. После этого его микрофон начнет отправлять данные на считывающий элемент. В зависимости от модели шумомера измерения могут проводиться на протяжении нескольких секунд или больше. После этого прибор останавливает фиксацию показателей и выводит уровень самой сильной звуковой волны, которая была считана на протяжении измерения.

При работе с шумомером необходимо убедиться в том, что микрофон не закрыт. Чтобы проверить, что прибор работает, его можно испытать, проведя измерения в тихом помещении. В бытовых условиях практически невозможно создать условия, в которых нет звуковых волн. В связи с этим невозможно добиться, чтобы шумомер показывал уровень громкости на минимальной границе своей чувствительности. Если в помещении действительно тихо, то выдаваемый устройством уровень шума будет приближен к минимальной отметке. Испорченный шумомер будет фиксировать слишком высокие показатели, по этому можно определить непригодность его фильтров или прочих элементов.

Мобильные приложения для измерения шума

Для современных смартфонов написаны приложения, которые после установки позволяют измерить уровень шума, используя технические возможности телефона. Они выпускаются под операционные системы Android и iOS. Стоит отметить, что подобные приложения в некоторых смыслах могут заменить бытовые шумомеры, но при этом следует понимать, что точность получаемых данных остается под сомнением. Все зависит от качества смартфона. Если рассматривать насколько точно работают подобные приложения на оборудовании фирмы Apple, то безусловно можно судить о достаточной точности. Что касается более дешевого ассортимента смартфонов, то их точность восприятия уровня звука под сомнением.

Приложениями можно пользоваться при необходимости измерить приблизительные данные об уровне громкости в пределах разговорной нормы, то есть до 60 дБ. Аппаратные возможности смартфонов и планшетов ограничены, поскольку они не предназначены для громких звуков. Задача их микрофона только в восприятии голоса человека, который обычно и звучит в интервале до 40 дБ. Волны сверх этого показателя приложениями воспринимаются с погрешностью или игнорируются, поэтому смартфоны не могут служить как прибор для снятия показателей громкости.

Классы шумомеров

Шумеры разделяются на классы в зависимости от точности выдаваемых исследований. Класс 0 охватывает самые точные лабораторные приборы, которые служат в качестве эталона для контроля прочего оборудования. Такие устройства самые дорогие и дают очень маленькую погрешность благодаря тому, что в них используются дорогостоящие материалы, сложные фильтра и прочие элементы, влияющие на точность.

Следующими по точности являются приборы 1 класса, которые применяются для санитарно-гигиенических исследований. С их помощью оцениваются условия труда. Данное оборудование работает почти с лабораторной точностью, поэтому может использоваться в качестве эталона для контроля эффективности и точности измерения приборов более низкого класса.

Устройства 2 класса применяются для снятия показателей при прохождении техосмотра транспортных средств, оценки громкости работающего оборудования, когда не идет речь об санитарных условиях труда. Приборы 3 класса является бытовыми. Именно они чаще всего встречаются в продаже и позволяют получить приблизительные показатели уровня громкости, которые могут отличаться от данных, снятых с эталонного оборудования на 1-4 дБ.

Стоит отметить, что класс оборудования влияет и на диапазон снятия измерений. Шумомер с классом 0 и 1 способен фиксировать звуковые сигналы в диапазоне частот от 20 Гц до 18 кГц. 2 класс работает в диапазоне от 20 Гц до 8 кГц. 3 класс берет звуковые волны, начиная от 30 Гц и до 8 кГц. Также устройства отличаются по децибелам, которые они могут зафиксировать. Бытовые приборы работают с диапазоном громкости от 30 до 130 дБ.

Отличия между моделями

Подбирая шумомер, стоит обратить внимание на его класс, уровень погрешности, а также диапазон чувствительности в децибелах. Что касается источника питания, то это дело вкуса. В одних случаях удобно пользоваться сетевыми приборами, которые подключаются к розетке, а в других лучше купить устройства на батарейках или аккумуляторе. Также приборы отличаются размером экрана. Дорогие модели могут помимо цифр выводить график силы звуковых волн.

Современные устройства оснащаются прикрепленным микрофоном, и выводят данные об измерениях на цифровой экран. Они гораздо более удобные в применении, чем старые приборы оснащенные стрелкой. Более раннее оборудование имело недостаток, а именно удобство в фиксации самого высокого получаемого звукового сигнала. В результате отсутствия автоматической остановки, получаемый показатель зависит исключительно от профессионализма оператора, который занимается снятием показателей. Если моргнуть и вовремя не заметить насколько отклонилась стрелка, то можно пропустить максимальный шум и записать меньший показатель. Подобное оборудование сейчас встречается в продаже только из рук, поскольку производители отказались от такой конструкции. Подбирая прибор, стоит избегать стрелочных моделей без автоматической фиксации верхнего показателя измерения.

Похожие темы:

tehpribory.ru

7. Приборы для измерения шума и вибрации

Основными приборами для измерения шума являются шумомеры. В шумомере механические звуковые колебания, воспринимаемые микрофоном, преобразуются в электрические, которые усиливаются и затем, пройдя через корректирующие фильтры и выпрямитель, регистрируются стрелочным прибором. Диапазон измеряемых суммарных уровней шума обычно составляет 30—130дБ при частотных границах 20—16 000 Гц.

Для определения спектра шума и его уровней в октавных полосах шумомер подключают к фильтрам и анализаторам.

Для измерений используют отечественные шумомеры Ш-71, ПИ-14, ИШВ-1 в комплекте с октавными фильтрами. Широкое распространение в нашей стране получила акустическая аппаратура фирм RFT (Германия) и «Брюль и Къер» {Дания).

Шумоизмерительные средства состоят из шумомера (в соответствии с ГОСТ 17187-71) и октавных электрических фильтров, пропускающих определенную полосу частот электрических колебаний.

35

Действие шумомера основано на преобразовании микрофоном звуковых колебаний в электрические, которые после усиления и прохождения через октавные фильтры передаются измерительному прибору - стрелочному индикатору.

На практике применяются измерительные системы типа ИШВ-1 (со встроенными октавными фильтрами) завода «Виброприбор» (г. Таганрог) или ШВК-1 (с отдельными фильтрами типа ФЭ-2 того же завода) и типа 00017 (со встроенными фильтрами) фирмы RFT ГДР.

Для измерения только уровня звука без частотного анализа используют шумомеры типов «Шум-1, ШМ-1, Ш-63 или 00014 фирмы RFT (ГДР).

Для ультразвуковых шумов (частота более 11,2 кГц) нормируемые параметры установлены ГОСТ 12.1.001-75 «ССБТ. Ультразвук. Общие требования безопасности».

Вибрация измеряются приборами, основанными на механических и электрических методах. Электроизмерительные приборы обеспечивают более высокую точность измерения в широком диапазоне частот вибраций большой и малой интенсивности. Они позволяют записывать виброграммы на значительном расстоянии от объекта вибрации, что обеспечивает безопасность и удобство проведения работ по измерениям.

Измерение вибраций производится согласно ГОСТ 12.4.012-75 «ССБТ. Средства измерения и контроля вибраций на рабочих местах. Технические требования». Этим требованиям отвечает шумомер типа ШВК-1, снабженный датчиком вибраций.

Для стационарного оборудования точки измерения вибраций выбирают на рабочих местах. Датчик вибрации крепят к рабочей площадке или сиденью работающего. Локальные вибрации, передающиеся на pyки при работе с ручными машинами, измеряют по виброскорости в среднегеометрических октавных полосах от 8 до 1000 Гц. Датчик вибрации крепят в местах контакта рук с вибрирующими поверхностями. Ручные машины должны соответствовать

36

требованиям ГОСТ 17770-72 «Машины ручные. Допустимые уровни вибрации».

Заключение

Рассмотренные в лекции факторы — шум, вибрация, инфразвук и ультразвук - являются вредными, отрицательно влияющими на работоспособность, вызывающие профессиональные заболевания и другие неблагоприятные последствия.

Шум представляет собой волнообразно распространяющееся механическое колебательное движение частиц упругой (газовой, жидкой или твёрдой) среды. Действие его на организм человека связано главным образом с применением нового, высокопроизводительного оборудования, с механизацией и автоматизацией трудовых процессов: переходом на большие скорости при эксплуатации различных станков и агрегатов. Длительное воздействие на организм человека шума и вибрации приводит к развитию хронического переутомления, способствует развитию общих и профессиональных заболеваний, снижению слуха, нарушениям со стороны центральной нервной системы и сердечно-сосудистой системы человека.

Инфразвук представляет собой механические колебания, распространяющиеся в упругой среды с частотами менее 20Гц, находящимися ниже порога слышимости человека. В отличие от шума инфразвук распространяется на большие расстояния вследствие малого поглощения. При воздействии инфразвука на человека происходят изменения ритмов дыхания и биений сердца, расстройства желудка и центральной нервной системы, головные боли.

В профилактике вредного воздействия факторов большое значение имеет предупредительный и текущий санитарные надзоры и медицинская профилактика.

37

Основные мероприятия для борьбы с шумом: устранение причины шума или существенное его ослабление в самом источнике при разработке технологических процессов и проектирования оборудования; изоляция источника шума от окружающей среды средствами звука - и виброзащиты, звука - и вибропоглощения; уменьшение плотности звуковой энергии помещений, отраженной от стен и перекрытий; рациональная планировка помещений; применение средств индивидуальной защиты от шума; рационализация режима труда в условиях шума; профилактические мероприятия медицинского характера. Наиболее эффективным средством снижения шума является замена шумных технологических операций на малошумные или полностью бесшумные .К средствам индивидуальной защиты (противошумам) относят вкладыши, наушники и шлемы.

Средства защиты снижения уровня инфразвука: увеличение частот вращения валов до 20 и больше оборотов в секунду; повышение жесткости колеблющихся конструкций больших размеров;устранение низкочастотных вибраций; внесение конструктивных изменений в строение источников.

Измерение уровней шума производят на рабочих местах или в рабочих зонах для сопоставления с требованиями санитарных норм, а также для оценки шумовых характеристик машин и оборудования с целью разработки мероприятий по борьбе с шумом. Указания по измерению и гигиенической оценке шума даны в ГОСТ 12.1.003-76 и ГОСТ 20445-75 «Здания и сооружения промышленных предприятий. Метод измерения шума на рабочих местах», а также в Методических указаниях по измерению и гигиенической оценке производственных шумов 1844-78 Минздрава СССР.

С этой целью используют частотный спектр измеренного уровня звукового давления в октавных полосах частот, который сравнивают с предельным спектром, нормированным в ГОСТ 12.1.003-76 (табл. 6.1 дана с сокращениями).

38

Таблица 1. Допустимые уровни звукового давления и уровни звука

Рабочие места

Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц

63, 125, 250, 500, 1000, 2000 4000, 8000

Уровень звука и эквивалентный уровень звука, дБА

Помещения КБ, лабораторий для теоретических работ

71

61

54

49

45

42

40

38

50

Помещения управлений, рабочие комнаты

79

70

68

58

55

52

50

49

60

Кабины наблюдений и дистанционного управления с речевой телефонной связью, помещения и участки точной сборки

83

74

68

63

60

57

55

54

65

Кабины наблюдений и дистанционного управления с речевой телефонной связью, помещения и участки точной сборки

83

74

68

63

60

57

55

54

65

Лаборатории для проведения экспериментальных работ

99

92

86

83

80

78

76

74

85

Для ориентировочной оценки шумовой обстановки на рабочем месте допускается в качестве характеристики постоянного шума использовать одночисловой параметр (независимый от частоты), так называемый уровень звука в дБА, измеренный без частотного анализа - по шкале А шумомера, которая приблизительно соответствует частотной характеристике слуха человека.

Характеристикой непостоянного шума на рабочих местах является эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБА, определяемый также по шкале А шумомера.

Слуховой аппарат человека более чувствителен к звукам высоких частот, поэтому нормированные значения звукового давления уменьшаются с увеличением частоты.

Характеристикой постоянного и непостоянного (кроме колеблющегося во времени) шумов на рабочих местах являются уровни звуковых давлений в октавных полосах частот от 63 до 8000 Гц.

Характеристикой колеблющегося во времени шума на рабочих местах (например, во время работы металлорежущего станка с переменным режимом работы) является эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБА, определяемый по ГОСТ 20445-75 и оказывающий такое же влияние на слуховой аппарат, как и постоянный шум такого же уровня.

39

Рекомендуемая литература

Основная литература:

1. Каракеян В. И. , Никулина Н. М. Безопасность жизнедеятельности. Учебник.- М.- «Юрайт»,- 2014

2. Холостова Е. И., Прохорова О. Г. Безопасность жизнедеятельности. Учебник.-

М.- «Дашков и К»,- 2013

Дополнительная литература:

1. Алексеев В.С. Безопасность жизнедеятельности. Конспект лекций / В.С.Алексеев, О.И.Жидкова, Н.В.Ткаченко. - М.: Эксмо, 2008. - 160 с. С.24-26.

2. Девясилов В.А. Охрана труда: учебник / В.А.Девисилов. - М.: ФОРУМ, 2009. - 496 с. С.145-168.

3. Михнюк Т.Ф. Охрана труда: учеб.пособие для студентов / Т.Ф.Михнюк. - Минск: ИВЦ Минфина, 2010. - 320 с. С.111-133.

studfiles.net

Оборудование для измерения шума и вибраций

Подробности Категория: Инструменты и механизмы

Акустические параметры отражают различные стороны колебательного движения в упругой среде, где их измерение затрудняет ряд специфических особенностей: малая величина абсолютных значений измеряемых величин (акустические давления обычно составляют миллионные доли статического атмосферного давления, на которое они накладываются, а неизбежные звуковые помехи затрудняют точные измерения в слабых акустических полях); большой диапазон частот; резонансные особенности звуковых излучателей и приемников и самого помещения, в котором производятся измерения; сложность акустических полей в помещениях и их изменений при изменении частоты; искажение акустического поля и явления дифракции вблизи акустических приемников;

сложность и неустойчивость спектра звуков и шумов. Поэтому для акустических измерений высокой точности необходимы как измерительные аппараты и анализаторы, соответствующие предъявляемым требованиям, так и специально оборудованные помещения или специальные установки, обеспечивающие образование акустических полей самых простых конфигураций, например трубы-резонаторы с плоским стационарным волновым полем или бесконечные трубы с плоским беспрерывно распространяющимся волновым полем, камеры с малым объемом и т. д.

Рис. 1. Принципиальная схема устройства для измерения шума. На рис.  1 представлены важнейшие элементы комплектного оборудования для изучения шума, которое в случае общих измерений уровней может служить просто шумомером. Поэтому в дальнейшем изложении шумомерами будут называться и аппараты для общих измерений и акустические анализаторы, используемые для исследований. Шумомер — это переносный аппарат, предназначенный для измерения в газовой среде уровня акустического давления, выражаемого в децибелах. Структурная схема шумомера со всеми каскадами приведена на рис. 2, а на рис. 3 показан его общий вид. Технические характеристики, порядок градуировки и поверки шумомеров регламентированы в публикации МЭК № 123/1961 (рекомендации относительно шумомера). В этой публикации предусмотрены классы точности для рабочих и контрольных приборов.

Рис. 2. Принципиальная схема шумомера. Общие условия для этих приборов одинаковы. В этой же публикации МЭК № 123 даны частотные характеристики шумомеров. Наличие трех корректированных кривых А, В и С оправдано тем фактом, что линии одинакового звукового ощущения не параллельны и значения, порога слышимости для низких и высоких частот соответствуют повышенным уровням акустического давления. До последнего времени рекомендовалось использование одной из корректированных кривых в зависимости от уровня шума и расстояния от источника до микрофона, как показано в табл. 2.

Вообще при конструировании прецизионных аппаратов разработчики предусматривают возможность производства также чисто физических измерений без ослабления какого-либо компонента. Такой вид измерений эквивалентен соответствующей линейной кривой во всей полосе частот и обозначается на приборах через «плавно».

Рис. 3. Шумомер фирмы Bruel and Kjaer

Новейшие эксперименты относительно линий одинакового звукового ощущения, принятых и ИCO (Рекомендация 226), показали, что звуки даже очень сильные не вредны для человека до тех пор, пока они низкочастотные. Поэтому для оценки уровня шума принята корректированная кривая Л, которая больше всего учитывает степень физиологического беспокойства. По этим причинам кривая А принята в рекомендации ИСО/ТС43 (секретариат 149), относительно шума машин, так же как и в ряде национальных стандартов. В этом случае не требуется оснащение шумомера корректирующими цепями для других шкал и даже был поднят вопрос о пересмотре рекомендации МЭК № 123 в части характеристик шумомеров. Предлагается только сохранение возможности корректированного измерения по кривой А и возможность чисто физических измерений, т. е. без коррекции. Однако необходимы две кривые при измерении уровней шума, так как только сравнивая два результата, можно определить, имеет ли испытуемый объект низкочастотные компоненты, которые не имеют значения с точки зрения вредности, но могут указать на некоторые конструктивные дефекты.

Электрическая градуировка не представляет трудностей в противоположность акустической градуировке, являющейся очень тонкой работой, которую можно выполнить только в специализированных лабораториях. Конструкторы предусматривают очень удобные для акустической градуировки устройства, названные пистофонами, которые позволяют проверить степень сохранности градуировки шумомером. Важнейшим элементом как шумомера, так и анализатора, определяющим качество всего устройства, является микрофон. Микрофон — это элемент, обеспечивающий преобразование акустической энергии в энергию электрическую. Публикация МЭК № 123 о шумомерах включает и технические требования, предъявляемые к микрофонам.

Рис. 4. Нормализованные частотные характеристики шумомеров. Необходимо отметить, что микрофоны для шумомеров должны быть не прямого действия и должны перекрывать диапазон частот от 31,5 до 8 000 Гц. По значению величины преобразования и ее частоты, а также в зависимости от условий, в которых производятся измерения, используются различные типы микрофонов. Пьезоэлектрический микрофон обычно используется совместно с шумомером в условиях малых колебаний температуры и влажности. Работа микрофона становится неудовлетворительной, когда его соединяют с шумомером при помощи длинного кабеля. Емкость этого микрофона значительно изменяется с температурой и влияние кабеля становится значительным. Электродинамический микрофон используется совместно с трансформатором с коэффициентом трансформации 30:1 для того, чтобы поднять выработанное напряжение на нужный уровень. Трансформатор не влияет па характеристику микрофона, если он хорошо экранировки. Этот тип микрофона не рекомендуется для измерения шума электрических машин, так как он чувствителен к магнитным полям рассеяния. Он используется только при измерениях невысокой точности. Конденсаторный микрофон имеет высокую чувствительность и хорошую частотную характеристику до 10 000 Гц. Эти микрофоны имеют малые размеры и поэтому создают минимальные возмущения акустического тюля при высоких частотах. Диапазоны по температуре, влажности и длине соединительного кабеля для этого микрофона весьма широки. Используется он предпочтительно при акустических исследованиях в широких частотных диапазонах. Кроме установления общих характеристик используемых типов микрофонов, необходимо анализировать факторы, имеющие большое влияние на их работу. Это позволяет установить наиболее благоприятные условия работы каждого типа микрофона. Микрофоны для измерения очень низких уровней акустического давления должны иметь очень малый собственный шум, а выходное напряжение должно быть значительным для того, чтобы превосходить шум усилителя шумомера. Таким требованиям удовлетворяет пьезоэлектрический микрофон, он позволяет измерить уровни акустического давления меньше 24 дБ. Электродинамический микрофон также обладает благоприятными свойствами для измерения звуков низкого давления. Конденсаторный микрофон непригоден для этих целей, так как его собственный шум эквивалентен уровню акустического давления в 40 дБ. Имеются фирмы, которые производят микрофоны с отношением сигнал/шум намного больше, чем у описанных выше типов, но этот выигрыш гасится значительным ухудшением частотных характеристик. Эти микрофоны используются в специальных случаях. Для измерения высоких уровней акустического давления пригодны конденсаторные и пьезоэлектрические микрофоны, позволяющие измерять давление больше 1 10 дБ Измерение параметров звуков низкой частоты до нескольких герц может осуществляться при помощи конденсаторных или пьезоэлектрических микрофонов. Электродинамические микрофоны не могут использоваться для частот меньше 35 Гц, так как ниже этой частоты их характеристики быстро спадают. Измерения звуков высокой частоты требуют использования микрофонов с возможно меньшими размерами. При высокочастотных измерениях рекомендуется следующий порядок предпочтительности использования микрофонов конденсаторный, электродинамический и пьезоэлектрический. При измерениях звуков в условиях изменяющейся температуры необходимо учитывать максимально допустимые температуры для нормальной работы микрофонов: 45 °С для пьезоэлектрических, 75 °С для электродинамических и 100 °С для конденсаторных. Обычно микрофоны градуируются для определенной температуры камеры. Если приходится пользоваться ими при других температурах, то необходимо внести коррекцию во избежание изменения чувствительности микрофона. Измерение звуков во влажных условиях следует производить, избегая длительной работы микрофона. У пьезоэлектрического микрофона влажность со временем приводит к растворению кристалла. Конденсаторный микрофон не боится влажности, но его работа может быть расстроена вследствие утечки тока. Электродинамические микрофоны относительно хорошо переносят влажную среду. Непосредственное воздействие звука на микрофон становится значительным при частотах более 1 000 Гц, когда длина волны звука в воздухе становится сравнимой с размерами микрофона. Когда уровень акустического давления измеряют в реверберационной камере в точке, удаленной от источника шума, акустические волны достигают микрофона из многих различных направлений. В этих случаях следует избегать установки микрофона по нормали к жесткой поверхности, от которой звуки высокой частоты могут отражаться перпендикулярно к плоскости диафрагмы микрофона. Если такой установки избежать невозможно, то погрешности измерения могут быть уменьшены путем покрытия отражающей поверхности слоем звукопоглощающего материала. Вообще при измерениях в реверберационных камерах ось микрофона должна составлять с прямой, соединяющей источник шума с микрофоном, угол в 70°. Уровень интенсивности в децибелах, измеренный шумомером, не дает спектр частот шума. Корректирующие цепи шумомера позволяют только качественно определить частотный состав шума. Анализатор частот. Этот аппарат позволяет измерить спектр амплитуд шума, т. е. зависимость акустического давления от частоты. Выбор типа анализатора определяется количеством информации, необходимой для исследуемой задачи. Чем больше требуется информации, тем выше должна быть избирательная способность прибора. Узкополосный анализатор может быть использован для любого анализа частот и искажений. В принципе анализатор частот состоит из входного усилителя, ряда корректирующих цепей, избирательного и выходного усилителей. Избирательность у подобных аппаратов можно сделать узкополосной для определенной частоты, а у некоторых— даже в октавной полосе. Для анализа шумов необходимо использовать шумомер, усиливающий напряжения, генерируемые акустическим датчиком. Результаты анализа можно наблюдать на стрелочном приборе или на экране осциллографа с послесвечением. Приборы такого рода снабжены выходными зажимами для подключения регистраторов анализируемого спектра. Таким прибором является прибор типа LEA (Лаборатория электроакустическая, Париж), который имеет две степени избирательности: одну в 3 Гц для диапазона 10—1 000 Гц и другую в 30 Гц для диапазонов 100—15 000 Гц и 15 000—50000 Гц. У этого прибора в случае автоматического анализа «прохождение» диапазона производится за 15 или 150 с. Для анализа шумов требуется больше времени и работать при этом необходимо вручную. Частотный спектрометр — это универсальный прибор для измерений и анализа звуков, электрозвуков и вибраций. Он также может быть использован для измерений и анализа в электронике в диапазоне частот от 35 до 35 000 Гц. Частотный спектрометр состоит из входного усилителя, системы полосовых фильтров, корректирующих цепей А, В, С и выходного усилителя, управляющего измерительным и регистрирующим приборами. Ширина полосы фильтров и возбуждение корректирующих цепей являются 1/3-октавными или 1/3 октавными, что позволяет использовать прибор для анализа шумовых сигналов, вибраций, а также и для избирательных измерений. Эти фильтры коммутируются как Вручную, так и автоматически. Автоматический коммутатор фильтров выполнен в виде электромеханического устройства и может управляться дистанционно. Спектрометр, соединенный с регистрирующим прибором, позволяет автоматически записывать проградуированный в герцах спектр на бумагу стандартных размеров. Бумага может иметь ширину 100 или 50 мм и 20 скоростей протяжки от 0,0003 до 100 мм/с. Скорость протяжки бумаги и коммутатор фильтров синхронизированы. Цепи коррекции предназначены для того, чтобы допускать оценки, предусмотренные публикацией МЭК № 123 относительно шумомеров. Когда аппарат установлен на режим «плавно», частотная характеристика линейна в диапазоне 45—20 000 Гц с отклонением ±0,3 дБ, а в диапазоне от 2 до 35 000 Гц с отклонением ±0,5 дБ. В индикаторном приборе предусмотрены три различные цепи подстройки для индикации пиковых, действующих или средних значений входной величины. В акустических исследованиях осциллограф используется для изучения форм волн, из которых состоит шум или выходной сигнал шумомера. Осциллограф показывает амплитуду сигнала

leg.co.ua

16.Исследование производственного шума спектр шума методы измерения.

Нормирование производственного шума

Нормирование шума на рабочих местах осуществляют с учетом того, что организм человека в зависимости от частотной характеристики по-разному реагирует на шум одинаковой интенсивности. Чем выше частота звука, тем сильнее его воздействие на нервную систему человека, т. е. степень вредности шума зависит от его спектрального состава.

Спектр шума показывает, на какую область частот приходится наибольшая часть всей звуковой энергии, содержащейся в данном шуме.

Санитарное нормирование шума - это научное обоснование предельно допустимого уровня шума, который при ежедневном систематическом воздействии в течение всего рабочего времени и на протяжении многих лет не вызывает заболеваний организма человека и не мешает нормальной трудовой деятельности.

Требования к предельно допустимым уровням шума изложены в санитарных нормах СН 2.2.4/2.1.8.562—96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки».Наряду с предельным спектром нормируют общий уровень шума без учета частотной характеристики, измеряемый в дБА. Единица измерения дБА является показателем шума, близкого к восприятию органом слуха человека.

В табл. приведены значения допустимых уровней звукового давления в октавных полосах частот и без учета их на рабочих местах производственных помещений и в обеденных залах ресторанов, кафе, столовых, баров, буфетов и т. п.

Таблица

Вид помещения,

Среднегеометрические частоты полосы, Гц

октавной

Общий уровень

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

звукового давления, дБ

Уровни звукового давления, дБ

Обеденные залы

74

65

63

53

50

47

45

44

55

ресторанов, кафе, столовых, баров и т. п.

Постоянные рабо

94

87

81

78

75

73

71

69

80

чие места и рабочие

зоны в производст

венных помещениях

Общий уровень звукового давления в дБА по слуховому восприятию соответствует уровню шума при частоте 1000 Гц.

Нормируемые уровни звука (дБА) на 5 дБ выше уровней звукового давления в октавной полосе 1000 Гц.

Величины, указанные в этих нормах, обеспечивают достижение не оптимальных (комфортных) условий труда, а такое положение, при котором исключается или сводится к минимуму вредное действие шума.

Запрещается даже кратковременное пребывание людей в помещениях с уровнем звукового давления 120 дБ на любой частоте октавной полосы.

Данные таблицы можно представить графически в виде нормативных кривых (рис.).

Рис. Предельные спектры уровня звукового давления

Каждая кривая имеет свой индекс (ПС-50 и ПС-75), который характеризует предельный спектр при среднегеометрической частоте 1000 Гц.

Для измерения уровня звукового давления в дБ на каждой среднегеометрической частоте октавной полосы и общего уровня звука в дБА применяют комплект приборов, составляющих шумоизмерительный тракт (рис.).

Рис. Структурная схема шумомера

Схема включает микрофон М, преобразующий звуковые колебания в электрический ток, который усиливается в усилителе У, проходит через акустический фильтр (частотный анализатор) АФ, выпрямитель В и фиксируется стрелочным индикатором И со шкалой, проградуированной в дБ.

Работа анализатора шума основана на принципе интерференции колебаний или явлений резонансного усиления.

Анализатор шума представляет собой электрический контур, который усиливает колебания только заданной частоты, не пропуская и, следовательно, не усиливая звуки других частот. В результате стрелка на выходе прибора показывает величину звуковой энергии, заключенной в данной полосе частот. Изменяя настройку анализатора на различные частоты, получают показания уровня звукового давления для исследуемой полосы частот, которые оформляют в виде спектра шума.

Акустическим рабочим местом называют область звукового поля, в которой находится рабочий. В большинстве случаев рабочим местом считают зону звукового поля на расстоянии 0,5 м от машины со стороны рабочих органов пульта управления и на высоте 1,5 м.

Измерение шума производят в следующей последовательности:

 выявляют наиболее шумное оборудование и измеряют спектр шума на рабочих местах;

определяют время за смену, в течение которого работающий подвергается воздействию шума;

сравнивают значения измеренных уровней шума со значениями предельного спектра действующих нормативов.

Все методы измерения шумов делятся на стандартные и нестандартные.

Стандартные измерения регламентируются соответствующими стандартами и обеспечиваются стандартизованными средствами измерения. Величины, подлежащие измерению, так же стандартизованы.

 Нестандартные методы применяются при научных исследованиях и при решении специальных задач.  

Измерительные стенды, установки, приборы и звукоизмерительные камеры подлежат метрологической аттестации в соответствующих службах с выдачей аттестационных документов, в которых указываются основные метрологические параметры, предельные значения измеряемых величин и погрешности измерения.

Стандартными величинами, подлежащими измерению, для постоянных шумов являются:

 уровень звукового давления  Lp, дБ, в октавных или третьоктавных полосах частот в контрольных точках;

 корректированный по шкале А уровень звука LA, дБА,  в контрольных точках.

 Для непостоянных шумов измеряются эквивалентные уровни Lpэк  или LAэк.  

Стандартные шумовые характеристики источников шума LW, LWА, Gmax(), GmaxА() определяются с использованием соответствующих зависимостей (3.9, 310, 3.11) по измеренным уровням звукового давления.

Шумоизмерительные приборы - шумомеры -  состоят, как правило, из датчика (микрофона), усилителя, частотных фильтров (анализатора частоты), регистрирующего прибора (самописца или магнитофона) и индикатора, показывающего уровень измеряемой величины в дБ. Шумомеры снабжены блокамичастотной коррекции с переключателями А, В, С, D и временных характеристик c переключателями F (fast) - быстро, S (slow) - медленно, I (pik) - импульс. Шкалу F применяют при измерениях постоянных шумов, S - колеблющихся и прерывистых, I - импульсных. 

По точности шумомеры делятся на четыре класса 0, 1, 2 и 3.  Шумомеры класса 0 используются как образцовые средства измерения; приборы класса 1 - для лабораторных и натурных измерений; 2 - для технических измерений; 3 - для ориентировочных измерений. Каждому классу приборов соответствует диапазон измерений по частотам: шумомеры классов 0 и 1 рассчитаны на диапазон частот от 20 Гц до 18 кГц, класса 2 - от 20 Гц до 8 кГц, класса 3 - от 31,5 Гц до 8 кГц. 

Для измерения эквивалентного уровня шума при усреднении за длительный период времени применяются интегрирующие шумомеры.

Приборы для измерения шума строятся на основе частотных анализаторов, состоящих из набора полосовых фильтров и приборов, показывающих уровень звукового давления в определенной полосе частот. 

В зависимости от вида частотных характеристик фильтров анализаторы подразделяются на октавные, третьеоктавные и узкополосные.

Частотная характеристика фильтра    К( f ) =Uвых /Uвх    представляет собой зависимость коэффициента передачи сигнала со входа фильтра Uвх на его выход Uвых от частоты сигнала f.

Частотная характеристика типового октавного полосового фильтра показана на рис.3.6. Полосовой фильтр характеризуется полосой пропускания B = f2 - f1,  т.е. областью частот между двумя частотами f1 и f2, на которых частотная характеристика К( f ) имеет значение (затухание) не более 3 дБ .

Рис.3.6. Частотная характеристика октавного фильтра

 f1 и f2 - частоты среза фильтра,  f0  = ( f1 * f2 )1/2 - центральная частота фильтра

Для измерения производственных шумов преимущественно используется прибор   ВШВ-003-М2, относящийся к шумомерам I класса точности и позволяющий измерять корректированный уровень звука по шкалам А, В, С; уровень звукового давления в диапазоне частот от 20 Гц до 18 кГц и октавных полосах в диапазоне среднегеометрических частот от 16 до 8 кГц в свободном и диффузном звуковых полях. Прибор предназначен для измерения шума в производственных помещениях и жилых кварталах в целях охраны здоровья; при разработке и контроле качества изделий; при исследованиях и испытаниях машин и механизмов.

studfiles.net

Шумомер – опасность шума, действие прибора и его функции + видео

Может вам и не приходилось часто встречать шумомер в быту, но его назначение понять нетрудно из названия, а вот применяют его действительно чаще на производстве, чтобы определить уровень вредного для человека воздействия шума. По этим показателям можно даже претендовать на особые привилегии на работе, например, увеличенный отпуск, ранний уход на пенсию или доплаты за вредность.

Для чего нам пригодится шумомер?

Как бы мы беспечно не относились к этому факту, но шумовое загрязнение окружающей среды сегодня также актуально, как и любое другое, о котором мы слышим каждый день по телевидению. Природа неблагоприятных звуков может быть любой: механической, гидравлической, электромагнитной и аэродинамической. Называют акустическое явление шумом по той причине, что это абсолютно неупорядоченный набор колебаний, причем не обязательно только звуковых.

Измеряют уровень шума в децибелах, его нормы для человека определяются соответствующими нормативными санитарными документами. В тех местах, где мы находимся больше всего и планируем отдыхать, уровень не должен превышать 55 дБ днем или 40 дБ в ночное время суток. В этом диапазоне мы можем находиться бесконечно долго без каких-либо последствий для здоровья. В этот диапазон как раз входит уровень человеческого голоса, именно поэтому речь почти нас не утомляет, кроме отдельных случаев.

При уровне выше 70 дБ мы начинаем ощущать дискомфорт, и при долгом пребывании в такой среде начинает давать сбои наша центральная нервная система. Это может привести даже к заболеваниям и хроническим расстройствам. Если уровень шума выше 100 дБ, могут наступить уже физиологические нарушения слуха, приобретается повреждение перепонки, особенно если вы находитесь близко к источнику. Это относится и к громкой музыке, которую мы любим слушать. Шум наносит вред и природе, работающие большие машины нарушают баланс в среде обитания животных, которые общаются и ориентируются с помощью звуковых частот, например, киты, дельфины. Им доставляют неудобства корабли и станции, установленные на воде.

Устройство шумомера – основные узлы прибора

Сегодня для качественного анализа шумового воздействия на человека в помещениях и площадках используется шумомер цифровой. Многие думают, что это устройство измеряет громкость, но это не совсем верно. Громкость обозначает скорее силу нашего восприятия звуков, как мы ощущаем его своим ухом, то есть накладывается некая субъективность оценки, а вот объективная характеристика как раз обозначена уровнем шума. Можно сказать, что раздражающее действие шума даже не всегда определяется его громкостью, на нас может действовать губительно даже тихий, но очень неприятный звук, чаще всего составленный из множества высоких частот.

Схема шумомера, его характеристики и требования к измерительной шкале изложены в ГОСТах, на мировой арене действуют европейские и американские стандарты. Самые простые приборы такого типа являются портативными и помещаются в карман, при этом дают довольно точные показатели. Более чувствительные и многофункциональные устройства будут и размером побольше, и ценой более кусачи, и к квалификации замерщика требовательней.

Устройство шумомера в общих чертах заключается в наличии чувствительного микрофона, который не требует какой-то направленности, ведь регистрировать нужно уровень шума вокруг какого-то объекта или во всем помещении, а не в узкой его точке. Следующим звеном идет усилитель полученного сигнала, который после усиления направляется на фильтры различного действия, они корректируют и выделяют нужный нам тип шумов. Дальше включается в работу детектор и индикатор. Между ними может быть включен интегратор для преобразования полученных данных в определенный вид, который следует представить на индикаторе.

Рабочая схема шумомера

Принцип работы шумомера основан на преобразовании звука в электричество. К микрофону подключается прибор для замеров напряжения, известный как вольтметр, только шкала от него имеет градуировку в дБ. Уровень шума в дБ имеет пропорциональную связь с электрическим сигналом, это и дает возможность делать такое соответствие в приборе. Чем сильнее звук воздействует на мембрану микрофона, тем выше растет напряжение на вольтметре. Именно это явление и показывает шкала прибора, только определенным математическим путем рассчитанная в дБ.

Фильтры, о которых уже говорилось выше, позволяют выделить нужную частоту, в которой мы хотели бы анализировать уровень шума. Также они могут выделить определенную интенсивность исследуемого звука. Наличие фильтров создает иллюзию нашего уха, где все эти механизмы придуманы природой. Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) уха очень индивидуальна, именно поэтому идеально сымитировать природный орган прибор не может, но все же выделяет некоторые характерные области за счет наличия четырех популярных фильтров.

Обозначаются они весьма условно – А, B, C и D. Первый характеризует слабый уровень, B-фильтр отвечает за очень высокий уровень шума, С анализирует пиковые уровни, а последний фильтр оценивает степень шума на уровне авиационных звуков.

Что нужно знать, покупая шумомер?

Выбирая прибор для измерения шума, кроме фильтров нужно обращать внимание вот еще на какие параметры. Точность измерителя делится на классы: 0, 1, 2, 3. Первые считаются самыми точными, но используются очень узко и являются крайне дорогими, поэтому ими оснащают только лаборатории. Технические регистраторы используют для своей работы первый класс, а вот для бытовых целей приобретайте 3 класс. Это совсем не значит, что он плохой, просто более точные цифры не дадут вашей оценке никаких дополнительных преимуществ.

Различные приборы могут иметь варианты режимов для измерения. Режим F (fast, быстро) включается при замерах постоянного монотонного шума, S (slow, медленно) подойдет для кратковременных рваных звуков, а I (impulse, импульсный) режим говорит сам за себя. Также не лишним будет просмотреть комплектацию и определиться, что бы вы хотели видеть в своем наборе, а за что не следует переплачивать. Полезным будет наличие штатива, чехла, дополнительного микрофона, защиты от атмосферных явлений, если вам предстоит работа на улице.

Если прибор работает на аккумуляторах, проверьте наличие зарядного устройства. Также в наш прогрессивный век наверняка понадобится подключение к ПК. Прибор может комплектоваться запасной энергонезависимой встроенной памятью, а «мозг» может не только считать и отображать текущий результат, но и сравнивать его с несколькими предыдущими, выявлять максимум и минимум, отмечать дату и время замера, некоторые инструменты даже запишут вам ваш шум в удобном формате.

Поверка шумомеров – сложность операций

Нельзя не упомянуть о стандартизации такого измерительного прибора. Поверка шумомеров включает в себя множество проверяемых параметров: частотная характеристика в зависимости от поля (свободное, диффузное), давления, опорной частоты, фильтров, режимов. Также проверяются погрешности, шкалы переключения, пределы и допустимые искажения. Это довольно сложные процессы и требуют много вспомогательного оборудования. Например, только для измерения частотной характеристики по полям требуется две разных камеры, заглушенная и реверберационная.

Отличается и тип сигналов, которые подаются на прибор при том или ином поверочном шаге, но суть остается везде одна – показания для звука имеют известные характеристики, а при снятии данных с нашего инструмента просто проводят их сравнение. Конечно, вся эта работа проводится на этапе подготовки прибора к продаже, пользователю она не доступна. В паспорте вашего приобретения стоит рекомендуемая частота поверки, в установленные сроки следует отдать прибор в специальное учреждение стандартизации, где вам осуществят все испытания на должном уровне.

remoskop.ru

ПРИБОРЫ И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ШУМА

Реверберационная камера.Для проведения различных акустичес­ких исследований и измерений служит реверберационная камера (РК), в которой звуковые колебания эффективно отражаются от всех ограждающих поверхностей. Звуковое давление по всему объ­ему камеры достигается примерно одинаковым при равновероят­ном приходе звукового сигнала со всех направлений. Внутреннюю поверхность камеры облицовывают хорошо отражающим звук ма­териалом, коэффициент поглощения которого выбирают мини­мальным. Для достижения диффузности звукового поля выбирают специальную форму внутренних поверхностей, создают на них неро­вности, развешивают на стенах РК отражающие элементы, прини­мают меры для изоляции РК от внешних шумов и вибраций.

Основными измерениями, проводимыми в РК, являются: изме­рение звукопоглощающих свойств материалов; градуировка и ис­следование свойств микрофонов, шумомеров и другой акустической аппаратуры; исследование и измерение различных источников шу­ма, звуковых полей устройств, приборов, машин и т. д.; измерение мощности излучения громкоговорителей; исследование субъектив­ных характеристик слуха; исследование и измерение звукоизолиру­ющих свойств различных материалов при наличии двух камер с общим сообщающимся окном и т. д.

Для измерения времени реверберации после выключения источ­ника шума (звука) записывают динамику уменьшения уровня звуко­вого давления. С этой целью применяют самописцы с логариф­мической шкалой. Время стандартной реверберации определяется по формуле (3.14).

Звукомерная камера.Данная камера предназначена для проведе­ния акустических измерений с имитацией неограниченного простра­нства. В отличие от реверберационной звукомерная камера (ЗК) имеет внутреннюю поверхность, покрытую совершенным звукопо­глощающим материалом с коэффициентом поглощения, близким к единице. При измерениях на высоких частотах вместо качествен­ного заглушения (отсутствие отражений от стенок) применяют им-' пульсный метод измерений. При этом основные измерения произ-. водятся в момент прохождения прямого сигнала (до прихода от­раженного сигнала). Такой метод позволяет избежать погрешно­стей, возникающих при отражении сигнала из-за несовершенства поглощающих стенок ЗК. Для достижения качества ЗК должна иметь кроме того хорошую звукоизоляцию и виброизоляцию.

Вместо звукомерных камер в гидроакустике часто применяют камеры в виде бассейнов, в которых трудно достигнуть значения коэффициента поглощения на всех поверхностях, равного единице. В гидрокамерах, в связи с этим, тоже с успехом применяется импульсный метод измерений.

Микрофон.Микрофоном называется приемник звука (шума), в котором происходит преобразование звукового колебания воз­душной среды в электрический сигнал. Микрофон характеризуется чувствительностью, частотной зависимостью, динамическим диапа­зоном, направленностью. Помимо электроакустического преобра­зователя в комплект микрофона входят предварительные усили­тели, согласующие трансформаторы.

Верхняя граница динамического диапазона определяется уров­нем звукового давления, при котором коэффициент гармонических искажений сигнала на выходе микрофона становится равным 0,5 — 1%.

Нижняя граница динамического диапазона определяется эквива­лентным уровнем звукового давления, при котором напряжение сигнала на выходе микрофона становится примерно равным напря­жению шума, обусловленного молекулярными шумами собственно преобразователя, предварительного усилителя, тепловыми шумами резистивных элементов и т. д.

Каждый микрофон имеет мембрану (диафрагму), которая колеб­лется под действием падающего звукового поля, в результате чего происходит акустико-механическое преобразование.

По направленности микрофоны делятся на три вида: приемники давления, приемники градиентного давления и комбинированные приемники.

В приемниках давления микрофон не обладает направленно­стью, так как падающее на подвижную механическую систему звуковое излучение действует с одной стороны. Учитывая, что размеры микрофона меньше длины волны звукового колебания и результирующая сила в рассматриваемом случае не зависит от направления прихода звука, устройство не обладает направленно­стью.

Подвижная система у градиентных приемников подвергается воздействию звукового поля с двух сторон. Результирующая сила F зависит от разности звуковых давлений р на обеих акустических входах и угла падения звуковой волны относительно акустической оси преобразователя:

(3.20)

где d — расстояние между входами приемника; в — угол падения звуковой волны относительно акустической оси электроакустичес­кого преобразователя.

Направленность градиентных приемников является функцией cosd. Максимальное значение выходного сигнала преобразователя будет в случае осевого падения (0=0,180°). Выходной сигнал преоб­разователя будет равен нулю при 0=90°.

При объединении приемников первых двух видов или определен­ной конструкции акусто-механической системы образуется комби­нированный приемник, с помощью которого можно получать диа­граммы направленности разных видов.

С точки зрения энергетических характеристик микрофоны делят­ся на две группы. К первой группе относятся микрофоны, имеющие источник питания, обеспечивающий энергию выходного сигнала. Ко второй группе относятся микрофоны, энергия выходного сиг­нала которых определяется процессом преобразования энергии па­дающей звуковой волны.

Примером микрофонов первой группы является угольный мик­рофон, у которого электрическое сопротивление угольного порошка зависит от давления мембраны, колеблющейся под действием пада­ющей звуковой волны. Достоинством угольных микрофонов явля­ется большая мощность выходного сигнала, остальные параметры невысокие: полоса частот от 100 Гц до нескольких десятков кГц; чувствительность 200 — 400 мВ/Па при токе питания 10 — 100 мА; динамический диапазон не более 30 дБ; коэффициент гармонических искажений до 20%.

Более высокими параметрами обладают микрофоны второй группы, которые в свою очередь делятся на электродинамические, электростатические и пьезоэлектрические.

Широкое применение в акустике нашли катушечные электроди­намические микрофоны, принципиальная конструкция которых представлена на рис. 3.13. Под действием падающей звуковой вол­ны происходит колебание мембраны 2, на которой закреплена сигнальная звуковая катушка 3 в кольцевом зазоре 1 постоянного магнита 5. При этом в катушке 3 возникает э.д.с. под действием изменения магнитного поля, пронизывающего эту катушку при колебании мембраны. Таким образом, энергия падающей звуковой волны преобразуется в электрический сигнал.

Микрофоны этого типа используются как приемники давления и комбинированные. Рабочий диапазон частот составляет от 20 Гц до 20 кГц при чувствительности 1 — 3 мВ/Па. Электродинамичес­кие катушечные микрофоны широко применяются в акустике из-за своей надежности, простоты конструкции и электроакустических параметров.

Ряс. 3.13. Принципиальная кон­струкция электродинамическо­го микрофона:

1 — кольцевой зазор; 2 — мемб­рана; 3 — звуковая сигнальная ка­тушка; 4 — гофрированный ворот­ник мембраны; 5 — постоянный магнит

Рис. 3.14. Принципиаль­ная схема конденсаторно­го микрофона электростатического типа

Высокими параметрами обладают конденсаторные микрофоны, принципиальная схема которых представлена на рис. 3.14.

Тонкая мембрана 1 является подвижной системой и одновремен­но обкладкой плоского конденсатора, вторая обкладка 2 которого выполнена в виде неподвижного массивного электрода с отверсти­ями. Эти отверстия обеспечивают необходимые диссипативные свойства воздушного зазора конденсатора. Под действием пада­ющей звуковой волны мембрана колеблется, изменяя при этом емкость С конденсатора. Разрядно — зарядный ток I, текущий по сопротивлению R, создает напряжение U, временная зависимость которого повторяет форму звукового сигнала. При наличии на обкладках конденсатора электретного материала необходимость в источнике питания Uo отпадает, так как электрет в зазоре создает требуемое электрическое поле. Конденсаторные микрофоны могут быть комбинированными, градиентными и приемниками давления.

Частотный диапазон конденсаторных микрофонов составляет от единиц Гц до 150 кГц и выше. Их чувствительность составляет примерно 10 мВ/Па при динамическом диапазоне 130 — 140 дБ.

Рис. 3.15. Блок-схемашумомера:

1 - микрофон; 2 - усилитель; 3 — корректирующие

фильтры; 4 — детектор; 5 — стрелочный индикатор

Шумомер. Для объективных измерений уровня громкости шума (звука) используется шумомер, блок-схема которого представлена на рис. 3.15. Частотная характеристика шумомера и некоторые его другие параметры подобраны в соответствии со спектральной чув­ствительностью человеческого уха. Учиты­вая особенности слухо­вого аппарата к вос­приятию звука разных частот и разной гром­кости (см. рис. 2.3), шумомеры снабжаются тремя комплектами фильтров, с помощью которых можно обеспечить требуемую форму частотной характери­стики на трех уровнях громкости.

Шкала «А» соответствует характеристике при малой громкости, примерно равной 40 фон (диапазон шкалы от 20 до 55 фон). Шкала «А» используется также при измерениях уровня громкости звука, выраженного в дБ с пометкой А (дБ«А», дБ(А) или дБА), при любых уровнях громкости.

Шкала «В» соответствует средней громкости 70 фон (диапазон от 55 до 85 фон).

Шкала «С» соответствует большой громкости (диапазон от 85 до 140 фон). Характеристика при большой громкости равномерна в диапазоне частот от 30 до 8000 Гц.

При нормировании громкости шума в производственных поме­щениях, на транспорте, в жилых домах шкала выходного прибора градуируется в дБ относительно стандартного звукового давления 2·10-5 Па по одной из трех шкал.

Среди отечественных шумомеров можно отметить «Шум-1», ВШВ-0,3; спектрометры и полосовые фильтры — ИШВ-1, ИШВ-М, СИ-1, ШВК-И. Среди зарубежных шумомеров можно указать на шумомеры Германии (RFT-00014, 000024), Дании — фирмы «Брюль и Кьер» (Б и К) 2203, 2208 и т. д.

Методы измерения шумов. В зависимости от задач исследования или контрольных испытаний и измерений могут быть выбраны те или иные методы измерений. На территории жилой и общественной застроек измерения шума проводят в соответствии с ГОСТ 13337 — 78* (СТ СЭВ 2600 — 80).

При измерении в октавных полосах частот уровней звукового давления постоянного во времени шума можно не только сравни­вать шум с допустимыми нормами, но и разработать мероприятия по снижению уровня шумов: Для измерения уровня звука непосто­янного шума проводят регистрацию в течение наиболее шумного получаса. Импульсные шумы измеряют в положении «импульс» через короткие интервалы времени (примерно 5 с) с отсчетом мак­симального показания шумомера.

Очень часто для измерения непостоянного во времени шума применяют магнитофоны.

Для измерения инфразвука используются шумомеры от 2 Гц, соответствующие требованиям ГОСТ 17187 — 81 (СТ СЭВ 1351 — 78) «Шумомеры. Общие технические требования и методы испыта­ний» с использованием октавных фильтров по ГОСТ 17168 — 81 (СТ СЭВ 1807 — 79) «Фильтры электронные октавные и третьок-тавные. Общие технические требования и методы испытаний».

При измерениях постоянного во времени инфразвука использу­ется микрофон с предусилителем, шумомер и низкочастотный спек­тральный анализатор.

В случае измерения непостоянного во времени инфразвука используются те же приборы, но вместо анализатора спектра выбира­ют магнитофон с последующей расшифровкой, используя при этом интегрирующий шумомер или дозиметр шума.

Выбор локальных мест измерений осуществляется в соответст­вии с ГОСТ 13337 — 78*. «Шум. Методы измерения шума на селитебной территории и в помещениях жилых и общественных зданий». Если территория непосредственно прилегает к жилым домам, измерение приводят на расстоянии 0,3 м от ограждения с обеих сторон.

Для проведения самых различных акустических исследований необходимо иметь весь комплекс оборудования, частично рассмот­ренного выше: реверберационную и звукомерную камеру, шумоме-ры, микрофоны, анализаторы спектра, магнитофонную технику, радиотехническую аппаратуру, акустические фильтры и т. д.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

studopedia.ru


Смотрите также