Методы оценки и измерения шумового загрязнения

Использование логарифмических величин при анализе акусти­ческих полей не позволяет складывать и вычитать уровни звуко­вой мощности и звукового давления, как обычные числа.

В случае необходимости для оценки суммарного воздействия двух и более источников звука на окружающую среду пользуются специальной методикой. Рассмотрим случай, когда необходимо сложить уровни двух источников звука по 100 дБ каждый (источ­ник А и источник Б).

Если за уровень отсчета принять W0 = 10~12 Вт, то согласно табл. 12.2 при уровнях звуковой мощности источников по 100 дБ звуковая мощность каждого источника будет равна 0,01 Вт.

Следовательно, суммарный уровень звуковой мощности опре­деляется следующим образом:

или, в дБ, Lw = 10 lg(2 + lg 10^10) = 10(0,3 + 10) = 103 дБ.

Таким образом, уровень 103 дБ соответствует звуковой мощно­сти 0,02 Вт. На практике при проведении сложения или вычита­ния децибел целесообразно пользоваться поправочными значе­ниями (табл. 12.3).

Например, имеются два источника: Lw1 = 62 дБ и Lw2 = 67дБ.

Все методы измерения шумов подразделяются на стандартные и нестандартные.

Стандартные методы измерения регламентируются соответству­ющими стандартами и обеспечиваются стандартизованными сред­ствами измерения. Величины, подлежащие измерению, также 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 измерений.

Стандартными характеристиками источника шума являются:

• уровень звукового давления Lр дБ, в октавной или третьоктавной полосе частот в контрольных точках;
• уровень звука Lw, дБА, измеряемый шумомером с частотной характеристикой типа А в контрольных точках;
• уровень звуковой мощности Lw, дБ, в октавных или третьоктавных полосах частот;
• корректированный уровень звуковой мощности Lwa, дБА;
• максимальный показатель направленности излучения шума Gmах, дБ, в октавных или третьоктавных полосах частот;
• максимальный показатель направленности излучения шума Gmах, дБА .

Для непостоянных шумов используются эквивалентные уров­ни Lрэк или Lаэк. Импульсные шумы оценивают в дБ1, где I —
характеристика шумомера в режиме «импульс».

Шумоизмерительные приборы — шумомеры — состоят из дат­чика (микрофона), усилителя, частотных фильтров (анализатора частоты), регистрирующего прибора (самописец, магнитофон).
Шумомеры снабжены блоком частотной коррекции (переключа­телями) А, В, С, D и временных характеристик: F (fast) — быст­ро, S (slow) — медленно, I ( pik ) — импульс. Шкалы F, S, I приме­няют при измерениях постоянного ( F), колеблющегося, преры­вистого (5) и импульсного (I) шумов. Частотную характеристику D целесообразно использовать при измерении шумов самолетов.

Шумомеры подразделяются на четыре класса: 0, 1, 2 и 3. Шу­момеры класса 0 используются как образцовые средства измере
ния; класса 1 — для лабораторных и натурных измерений; класса 2 — для технических измерений; класса 3 —для ориентировочных измерений. Каждому классу приборов соответствует диапазон из­мерений по частотам. Так, шумомеры классов 0 и 1 рассчитаны на диапазон частот от 20 Гц до 12,5 кГц, класса 2 — от 20 Гц до 8 кГц, класса 3 — от 31,5 Гцдо 8 кГц. В случае необходимости измерения эквивалентного уровня шума при усреднении за про­должительный период времени следует использовать интегриру­ющие шумомеры.

Характеристики, которым должны соответствовать шумомеры,
оговариваются в ГОСТ 17187 —81.

Приборы для измерения шума строятся на основе полосовых фильтров и приборов, показывающих уровень звукового давления в полосе частот. Частотная характеристика K( f ) = Uвых/ U вх фильт­ра представляет собой зависимость коэффициента передачи сиг­нала Uвах со входа фильтра на его выход Uвых от частоты сигнала f.

Относительная частотная характеристика k ( f ) = K ( f ) / K ( f c) –
это отношение частотной характеристики к значению этой же характеристики, взятому на фиксированной частоте/с. В качестве
значения K( fc) выбирается либо максимальное значение характе­ристики K{ f ) , тогда k ( f ) < 1; либо значение K( f ) в наиболее характерной плоской области полосы пропускания, тогда k( f ) = 1
для этой характерной области. Относительные характеристики по­
зволяют сравнивать фильтры с различными усилительными свой­
ствами по их частотным характеристикам. Полосовой фильтр ха­рактеризуется полосой пропускания В, т.е. областью частот меж­ду двумя частотами f и / 2, на которых частотная характеристика К
( f ) имеет значение (затухание) 3 дБ:

Запишем соотношение между частотами f x и / 2, которые назы­ваются частотами среза фильтра, в виде

где m — постоянная фильтра.

Для большинства фильтров, применяемых в шумоизмеритель­ной аппаратуре,m = 1 или m = 1/3. Если m = 1, то фильтр называ­ется октавным, а если m = 1/3, то — третьоктавным. Центральная частота f0 фильтра определяется из равенства

Многообразие приборов, используемых для анализа шума ве­лико, что не представляет возможности привести их полный пе­речень. Однако есть ряд шумомеров, которые достаточно распрост­ранены в отечественной практике (табл. 12.4).