Instrukcja do laboratorium z fizyki budowli. Ćwiczenie: Pomiar i ocena hałasu w pomieszczeniu

Transkrypt

1 nstrukcja do laboratorium z fizyki budowli Ćwiczenie: Pomiar i ocena hałasu w omieszczeniu 1

2 1.Wrowadzenie Energia fali akustycznej. Podstawowym ojęciem jest moc akustyczna źródła, która jest miarą ilości energii wytwarzanej rzez źródło w jednostce czasu. E P (1) gdzie: E- energia akustyczna źródła [J] τ czas [s] lość energii akustycznej rzeływającej rzez jednostkową owierzchnię w ciągu jednej sekundy nosi nazwę natężenia dźwięku E S P S (2) S owierzchnia [m 2 ] nną zależnością oisującą natężenie dźwięku jest związek z ciśnieniem akustycznym 2 c (3) - ciśnienie akustyczne Mianownik ρc nosi nazwę imedancji akustycznej ośrodka. Jest to złożona funkcja zesolona, ale w rzyadku owietrza i w wystarczająco dużej odległości od źródła dźwięku można rzyjąć, że ρc=47kgm 2 /s. Natężenie dźwięku jest zatem roorcjonalne do kwadratu ciśnienia akustycznego Poziom natężenia dźwięku, decybele. Źródła dźwięku charakteryzują się bardzo szerokim zakresem mocy akustycznych. Ciśnienia akustyczne i natężenia dźwięku również zmieniają się w bardzo dużym zakresie wartości. W związku z tym w akustyce stosuję się zależności logarytmiczne, które ozwalają rzerowadzić komresję skali w stosunku do zależności liniowych. 2

3 Tabela Moce akustyczne i oziomy mocy rzykładowych źródeł dźwięku. Moc [W] Poziom mocy [db] Rodzaj źródła hałasu ,1,1,1,1,1, rakieta samolot odrzutowy młot neumatyczny głośna rozmowa zwykła rozmowa szet róg słyszenia Wyrażony w decybelach oziom dowolnej wielkości fizycznej w orównaniu z rzyjętą wartością odniesienia definiowany jest jako x L 1lg (4) x x wartość wielkości fizycznej x wartość odniesienia W akustyce oeruje się ojęciem oziomu mocy akustycznej L P, oziomu natężenia dźwięku L i oziomu ciśnienia akustycznego L. P L P 1lg moc odniesienia P =1-12 W (5) P L 1lg natężenie odniesienia =1-12 W/m 2 (6) L 1lg 2 2 2lg ciśnienie odniesienia =2μPa (7) Obowiązują nastęujące wzory rzeliczeniowe : 3

4 L L, 2 L (8) 1.3. Dodawanie oziomów Jeśli ominiemy takie zjawiska falowe jak interferencja, co jest słuszne rzy analizie większości sotykanych w raktyce sygnałów akustycznych to możemy sumować moce i natężenia dźwięku w sosób arytmetyczny. Nie można w ten sosób dodawać wyrażonych w decybelach oziomów. Przykład Poziom natężenia dźwięku w omieszczeniu w którym znajduje się hałaśliwa maszyna wynosi L 1 =9dB. O ile wzrośnie oziom jeśli wstawimy drugą taką samą maszynę rzy założeniu, że odległość unktu obserwacji od obu maszyn jest taka sama jak rzy ierwszym omiarze. Rozwiązanie: Natężenie dźwięku 1 związane z racą jednej maszyny wynosi 1 = 1,1L 1=1 9 Po wrowadzeniu drugiej maszyny wyadkowe natężenie dźwięku w jest równe w =2 1 =2*1 9 L w =1lg(2*1 9 )=93dB Poziom natężenia dźwięku wzrośnie o 3 db. W raktyce inżynierskiej można wykorzystywać nomogramy, które ozwalają obliczyć wyadkowy oziom natężenia dźwięku bez konieczności rzekształceń logarytmicznych. Należy obliczyć różnicę między sumowanymi oziomami dźwięku, na jej odstawie określić orawkę i dodać ją do wyższego oziomu. Wartości orawek rzedstawione zostały w tabeli. Tabela 4

5 Różnica między Porawka, którą należy dodać do oziomu oziomami wyższego 1dB 3dB 2 3dB 2dB 4 8dB 1dB owyżej 8dB db Korzystając z tabeli można rzerowadzić sumowanie dwóch i więcej oziomów natężenia dźwięku. Przykład Jaki jest wyadkowy oziom natężenia dźwięku jeśli wielkości składowe wynoszą: 76dB, 5dB, 85dB, 9dB, 87dB, 79dB. Rozwiązanie: Wyadkowy oziom natężenia dźwięku wynosi 93dB Równoważny oziom dźwięku. W dotychczasowych rozważaniach zakładaliśmy, że natężenie dźwięku jest stałe w funkcji czasu. Tego tyu sytuacja rzadko wystęuje w raktyce omiarowej. Najczęściej, w związku z włączaniem i wyłączaniem źródeł hałasu, oziom natężenia dźwięku się zmienia. W celu określenia ewnej zastęczej wartości stałej wrowadzono ojęcie równoważnego (ekwiwalentnego) oziomu dźwięku. Definicję tej wielkości odaje zależność: L eq 1 n,1l 1lg i i1 (9) T i1 L i - oziom dźwięku w rzedziale czasu τ i τ i czas działania hałasu o oziomie L i T czas obserwacji Przykład 5

6 Obliczyć L eq jeśli oziom hałasu zmienia się w funkcji czasu tak jak na rys.1 L [db(a)} 7dB(A) 4dB(A) Rozwiązanie L eq =1lg1/8(4*1 7 +4*1 4 )=67dB(A) 4h 8h τ[h] Rys Tło akustyczne Jednym z czynników mających wływ na dokładność omiarów, jest oziom dźwięków otoczenia ( tło akustyczne ) w stosunku do hałasu, który odlega omiarowi. W raktyce, sygnał mierzony owinien być o 3dB wyższy od oziomu tła, żeby nie utonął w szumie otoczenia. Poza tym w celu uzyskania rawidłowych wyników, należy dodatkowo wrowadzić korektę zmierzonych wartości względem tła tzn. odjąć od zmierzonego oziomu oziom tła stosując te same zasady jak rzy dodawaniu Poziom średniego natężenia dźwięku Równoważny oziom dźwięku zdefiniowany w.1.4. jest ewnym uśrednieniem energetycznym w funkcji czasu. Jeśli chcemy określić oziom średniego natężenia dźwięku w omieszczeniu na odstawie wyników uzyskanych w kilku unktach omiarowych to należy skorzystać z zależności L śr 1 m m,1li 1 lg 1 (1) i1 L śr - oziom średniego natężenia dźwięku 6

7 m- liczba omiarów L i oziom natężenia dźwięku w i-tym unkcie 2.Podstawowe zasady rzerowadzania omiarów 2.1.Srawdzić stan baterii zasilających urządzenie omiarowe 2.2.Przerowadzić kalibrację miernika 2.3.Srawdzić metody omiarowe w odowiednich normach 2.4.W celu określenia ola akustycznego rzerowadzić kilka omiarów wstęnych 2.5.W celu minimalizacji odbić, należy trzymać rzyrząd na odległość wyciągniętej ręki oraz zwrócić go w kierunku źródła hałasu. W rzyadku oceny hałasu w omieszczeniu, co jest treścią ćwiczenia, zgodnie z wymaganiami normowymi mikrofon owinien być skierowany do góry i znajdować się 1,2m nad odłogą. 2.6.Wybrać odowiednią stałą czasową miernika ( slow, fast, imuls ) 2.7.Podczas omiaru należy: a)zachować odowiednią odległość od owierzchni odbijających dźwięk (ok. 1m od ścian ) b)dokonać omiaru w odowiedniej odległości od źródła hałasu c)srawdzić oziom tła akustycznego d)unikać omiaru soza obiektu ekranującego źródło dźwięku e)stosować osłony rzeciwwietrzne rzy omiarach w otwartym terenie f)zwrócić uwagę na zakres omiarowy, unikać rzeciążenia miernika 3.Program ćwiczenia Cel omiaru: ocena hałasu w sali ćwiczeniowej Tok ostęowania: 1.Wykonać szkic omiarowy 2.Wybrać trzy unkty omiarowe 3. Wykonać omiary tła akustycznego 4.Wykonać omiary oziomu dźwięku A 5.Obliczyć oziom równoważny rzy założeniu, że źródło racuje 1h w ciągu dnia 6.Określić oziom równoważny 7.Porównać uzyskane wyniki z wartościami douszczalnymi 8.Obliczyć douszczalny czas racy źródła hałasu 9.Wykonać raort omiarowy 7

8 F

9 9