LABORATORIUM DRGANIA I WIBROAKUSTYKA MASZYN Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania Zakład Wibroakustyki i Bio-Dynamiki Systemów Ćwiczenie nr 5 OCENA EMISJI HAŁASU MASZYN wyznaczenie poziomu ciśnienia akustycznego emisji maszyny w warunkach in situ według serii norm PN-EN ISO 11200 Cel ćwiczenia: Poznanie metody wyznaczania poziomu ciśnienia akustycznego emisji hałasu maszyn w warunkach In situ. Wyznaczenie poziomu ciśnienia akustycznego emisji hałasu pracującej maszyny na stanowisku pracy w wybranym miejscu laboratorium. Wyposażenie stanowiska: 1. Sonometr (miernik poziomu dźwięku) 2. Pistofon (kalibrator) 3. Miara (do określenia położenia punktu pomiarowego i geometrii pomieszczenia) Literatura: 1. Z. ENGEL: Ochrona środowiska przed drganiami i hałasem. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 1993. 2. C. CEMPEL: Wibroakustyka stosowana. PWN Warszawa 1989. 3. Z. ENGEL, D PLEBAN: HAŁAS MASZYN I URZĄDZEŃ źródła, ocena, CIOP, Warszawa 2001. 4. Zestaw norm: PN-EN ISO 11200 PN-EN ISO 11204 Akustyka Hałas emitowany przez maszyny i urządzenia Zagadnienia kontrolne: l. Podstawowe określenia i definicje w akustyce: drgania, dźwięk, hałas, ciśnienie akustyczne i poziom ciśnienia akustycznego emisji hałasu, krzywe korekcyjne dźwięku (korekta A, B, C, D), stałe czasowe miernika poziomu dźwięku, równoważny poziom dźwięku A. 2. Charakterystyka metod wyznaczania poziomu ciśnienia akustycznego emisji hałasu. 1
I. METODY WYZNACZANIA POZIOMU CIŚNIENIA AKUSTYCZNEGO EMISJI HAŁASU MASZYN 1. WPROWADZENIE Poziom ciśnienia akustycznego emisji hałasu na stanowiskach pracy lub w innych miejscach w pobliżu maszyn jest, oprócz poziomu mocy akustycznej, podstawową wielkością określającą emisję hałasu maszyn. Metody wyznaczania poziomów ciśnienia akustycznego emisji na stanowiskach procy i w innych określonych miejscach w pobliżu maszyn są określone w serii norm PN-EN ISO 11200 PN-EN ISO 11204. Szczególne znaczenie ma norma PN-EN ISO 11200, która zawiera krótkie podsumowanie norm PN-EN ISO 11201 PN-EN ISO 11204 dotyczących wyznaczania poziomów ciśnienia akustycznego emisji wszystkich typów maszyn i urządzeń oraz informacje na temat wyboru odpowiednich metod dla określonych maszyn i urządzeń. W pomieszczeniu eksploatacyjnym na stanowisko operatora maszyny docierają fale akustyczne emitowane nie tylko przez maszynę, ale również fale odbite i fale od innych źródeł hałasu znajdujących się w tym pomieszczeniu. W związku z tym w normie PN-EN ISO 11200 zdefiniowano pojęcie ciśnienia akustycznego emisji L p jako: ciśnienie akustyczne w określonym miejscu w pobliżu źródła hałasu, gdy źródło działa w określonych warunkach pracy i zamontowania maszyny na płaszczyźnie odbijającej dźwięk, z wyłączeniem wpływu hałasu tła i wpływu odbić od płaszczyzn innych niż płaszczyzna dozwolona do stosowania w badaniu. Z definicji tej wynika, że ciśnienie akustyczne emisji jest wielkością: właściwą punktowi przestrzeni określonemu w stosunku do maszyny (np. stanowisko pracy), niezależną od środowiska, w którym funkcjonuje maszyna, ponieważ jest ono skorygowane o wpływ środowiska, mającą znaczenie tylko w odniesieniu do określonych warunków pracy i zamontowania maszyny. Poziom ciśnienia akustycznego emisji jest więc wielkością charakteryzującą w sposób obiektywny hałas emitowany przez maszynę. W normie PN-EN ISO 11200 zdefiniowane są również pojęcia: określone miejsce, oraz miejsce operatora : określone miejsce to miejsce określone w stosunku do maszyny, obejmujące miejsce operatora, ale nie ograniczone do niego; miejscem tym może być pojedynczy, ustalony punkt lub kombinacja punktów wzdłuż drogi lub na powierzchni, zlokalizowanych w określonej odległości od maszyny, opisanej w procedurze badania hałasu; miejsce operatora (stanowisko pracy) jest to miejsce w pobliżu badanej maszyny, przeznaczone dla operatora. W normie PN-EN ISO 11200 wprowadzono sześć metod wyznaczania poziomów ciśnienia akustycznego emisji ujmujących trzy główne grupy badań: metody wymagające przeprowadzenia pomiarów poziomów ciśnienia akustycznego w warunkach pola swobodnego nad powierzchnią odbijającą dźwięk, metody wykorzystujące wartości poziomów mocy akustycznej maszyn, metoda natężeniowa. 2
2. METODY WYZNACZANIA POZIOMÓW CIŚNIENIA AKUSTYCZNEGO EMISJI NA PODSTAWIE POMIARÓW CIŚNIENIA AKUSTYCZNEGO. 2.1 Charakterystyka ogólna Wynik pojedynczego pomiaru poziomu ciśnienia akustycznego na stanowisku pracy, jest jednocześnie wartością poziomu ciśnienia akustycznego emisji tylko wtedy, gdy środowisko badawcze spełnia warunki idealnego pola swobodnego nad płaszczyzną odbijającą dźwięk (tj. gdy nie ma hałasu tła oraz odbić fal akustycznych od ścian, sufitu oraz jakichkolwiek przeszkód). Przypadek taki, poza specjalistycznymi, akustycznymi pomieszczeniami laboratoryjnymi komory bezechowe jest w praktyce pomiarów w przemyśle rzadko spotykany. Dlatego w serii norm PN-EN ISO 11200 wymienione są trzy metody wyznaczania poziomów ciśnienia akustycznego emisji na stanowiskach pracy i w innych określonych miejscach na podstawie pomiarów ciśnienia akustycznego. metodę w warunkach zbliżonych do pola swobodnego nad płaszczyzną odbijającą dźwięk, bez korekcji środowiskowej PN-EN ISO 11201, metodę orientacyjną, w warunkach in situ z korekcją środowiskową, określaną w sposób uproszczony PN-EN ISO 11202, metodę wymagającą poprawek środowiskowych PN-EN ISO 11204, uwzględniających brak spełnienia przez środowisko badawcze warunków idealnego pola swobodnego nad płaszczyzną odbijającą dźwięk. Wymienione metody różnią się sposobem, w jaki jest uwzględniony wpływ środowiska badawczego na wartość wyznaczanego poziomu ciśnienia akustycznego emisji oraz klasą dokładności. Metody te posiadają również cechy wspólne: 1. miejsce (stanowiska pracy), w których mogą być wykonywane pomiary, 2. instalacja i praca badanej maszyny, 3. pozycja mikrofonu, 4. czas pomiaru. Ad.1. Miejsca pomiaru: stanowisko pracy zlokalizowane w pobliżu badanej maszyny (jest to przypadek dotyczący wielu maszyn przemysłowych i urządzeń domowych), stanowisko pracy w kabinie, będącej integralną częścią badanej maszyny (np. maszyny do robót ziemnych), stanowisko pracy w częściowej lub całkowitej obudowie (lub za ekranem), dostarczonej przez producenta jak integralna część maszyny lub urządzenia, stanowisko pracy częściowo lub całkowicie otoczone badaną maszyną, miejsce obserwatora, zajmowane przez osoby nie odpowiadające za pracę badanej maszyny, a które mogą przebywać w bezpośrednim jej pobliżu, inne określone miejsca, niekoniecznie stanowiska pracy lub miejsca obserwatora, droga w pobliżu maszyny, wzdłuż której porusza się operator. Ad. 2. instalacja i praca badanej maszyny: W każdej z metod ustalono, że badana maszyna powinna być zainstalowana względem płaszczyzny odbijającej dźwięk w jednym lub kilku położeniach charakterystycznych dla normalnego użytkowania z jednoczesnym oddaleniem jej od ścian, sufitu lub innego obiektu odbijającego. Podczas pomiarów powinien być wybrany jeden lub kilka z poniższych warunków pracy: maszyna z określonym obciążeniem i w określonych warunkach pracy, maszyna z pełnym obciążeniem, maszyna na biegu jałowym, 3
maszyna w warunkach pracy odpowiadających maksymalnej emisji hałasu reprezentatywnego dla normalnego użytkowania, maszyna z symulowanym obciążeniem w ściśle określonych warunkach, maszyna w warunkach pracy z charakterystycznym cyklem pracy. Ad. 3. pozycja mikrofonu W normach PN-EN ISO 11201, PN-EN ISO 11202 i PN-EN ISO 11204 ustalono, że podczas badań przeprowadzanych w obecności operatora maszyny mikrofon umieszcza się w odległości 0.2 m ± 0.02 m od środka płaszczyzny głowy operatora, na jednej linii z oczami, z kierunkiem odniesienia mikrofonu równoległym do linii widzenia operatora i po tej stronie, po której jest obserwowana większa wartość poziomu ciśnienia akustycznego skorygowanego charakterystyką częstotliwościową A. W normach tych uwzględniono przypadek nieobecności operatora na stanowisku pracy podczas badań oraz przypadek operatora poruszającego się wzdłuż określonej drogi, precyzując sposoby lokalizacji mikrofonu. Ad. 4. czas pomiaru: Czas pomiaru powinien być wybrany w taki sposób, aby poziom ciśnienia akustycznego emisji mógł być wyznaczony dla określonych warunków pracy. Dla badanej maszyny czas pomiaru T może się składać z wielu przedziałów cząstkowych T i, z których każdy odpowiada określonemu okresowi pracy maszyny. W takim przypadku wymagana jest zwykle jedna wartość poziomu ciśnienia akustycznego emisji L p zależność (1) L p N 1 = 10 log Ti 10 T i= 1 0.1L p,t () i, db (1) N gdzie: T = T, w s, i= 1 i N całkowita liczba cząstkowych przedziałów czasu, L p,t(i) poziom ciśnienia akustycznego emisji w cząstkowym przedziale czasu T i w db. UWAGA: Przedstawione wyżej wymagania normowe mają zastosowanie tylko wtedy, gdy nie istnieje dla danej maszyny osobna procedura badania hałasu zawierająca inne wymagania, które mają wyższy priorytet i powinny zostać spełnione. 2.2. Metoda w warunkach zbliżonych do pola swobodnego nad płaszczyzną odbijającą dźwięk PN-EN ISO 11201 Jest to metoda techniczna wyznaczania poziomów ciśnienia akustycznego emisji na stanowiskach pracy i w innych określonych miejscach w pobliżu maszyny, w warunkach zbliżonych do pola swobodnego. Metoda ta nie wymaga stosowania korekcji środowiskowej, lecz w jej przypadku mają zastosowanie ostrzejsze kryteria, dotyczące środowiska badawczego pomiary są wykonywane w kontrolowanych warunkach środowiskowych. Środowiskami odpowiednimi do pomiarów są: przestrzeń otwarta nad płaską powierzchnią (np. płaska powierzchnia w przestrzeni otwartej pokryta asfaltem lub betonem) lub pomieszczenie zapewniające warunki zbliżone do pola swobodnego nad płaszczyzną odbijającą dźwięk (komora bezechowa z odbijającą podłogą). Ponadto środowisko powinno: być wolne od obiektów odbijających innych niż płaszczyzna odbijająca dźwięk, 4
charakteryzować się wskaźnikiem środowiskowym K 2A (uwzględniającym odstępstwo środowiska badawczego od warunków idealnych przez określenie wpływu dźwięku odbitego lub pochłoniętego na powierzchniowy poziom ciśnienia akustycznego i wyznaczanym wg normy PN-EN ISO 3744), który nie powinien przekraczać 2 db, spełniać następujące kryterium dotyczące poziomu hałasu tła: hałas tła zmierzony w pozycji mikrofonu jako poziom ciśnienia akustycznego skorygowany charakterystyką częstotliwościową A lub w każdym paśmie częstotliwości powinien być co najmniej o 6 db (a najlepiej o ponad 15 db) niższy od hałasu pochodzącego od badanej maszyny. Z wymagań tych wynika, że w celu uzyskania poziomu ciśnienia akustycznego emisji powinna być zastosowana jedynie poprawka uwzględniająca hałas tła K 1A. W związku z tym, poziom ciśnienia akustycznego emisji (skorygowany charakterystyką częstotliwościową A lub w pasmach częstotliwości) na stanowisku pracy (lub w innym określonym miejscu) L p oblicza się ze wzoru: gdzie: L p = L K, db (2) p 1A L p zmierzony poziom ciśnienia akustycznego (skorygowany charakterystyką częstotliwościową A lub w pasmach częstotliwości) na stanowisku pracy (lub w innym określonym miejscu), w db, K 1A = -10 log(1-10 -0.1 ΔL ), w db, przy czym ΔL jest różnicą, w db, między poziomami ciśnienia akustycznego (skorygowanymi charakterystyką częstotliwościową A lub w pasmach częstotliwości) na stanowisku pracy (lub w innym określonym miejscu), odpowiednio, przy pracującej i wyłączonej badanej maszynie. 2.3. Metoda orientacyjna, stosowana w warunkach in situ Podana w normie PN-EN ISO 11202 orientacyjna metoda wyznaczania poziomów ciśnienia akustycznego emisji na stanowisku pracy i w innych określonych miejscach w pobliżu maszyny jest zgodna z metodą zamieszczoną w normie PN-EN ISO 11201 (opisaną powyżej), z tą różnicą, że: dopuszczono pomiary w warunkach in situ, określono uproszczoną metodę wyznaczania lokalnej poprawki środowiskowej, która daje wyniki zbliżone do wyników otrzymanych w polu swobodnym nad płaszczyzną odbijającą dźwięk, zbiór wielkości mierzonych uszczuplono o poziomy ciśnienia akustycznego w pasmach częstotliwości. Metoda ta może być stosowana w pomieszczeniu lub otwartej przestrzeni, przy obecności jednej lub kilku płaszczyzn odbijających dźwięk. Wymagania dotyczące środowiska badawczego są oczywiście zdecydowanie łagodniejsze i łatwiejsze do spełnienia w porównaniu z wymaganiami z tego zakresu ustalonymi w normie PN-EN ISO 11201. W celu sprawdzenia przydatności środowiska badawczego należy wyznaczyć wielkość wspomnianego już wcześniej wskaźnika środowiskowego K 2A, uwzględniającego odstępstwa środowiska od idealnych warunków pola swobodnego. Wartość tego wskaźnika, wyznaczona zgodnie z procedurą podaną w normie PN-EN ISO 3746, nie powinna przekraczać 7 db. Ponadto, hałas tła w środowisku badawczym, zmierzony w pozycji mikrofonu jako poziom ciśnienia akustycznego skorygowany charakterystyką częstotliwościową A, powinien być co najmniej o 3 db (a najlepiej o ponad 10 db) niższy od poziomu hałasu pochodzącego od badanej maszyny. Z powyższych wymagań wynika, że w celu uzyskania poziomów ciśnienia akustycznego emisji w określonym miejscu, do zmierzonych poziomów ciśnienia akustycznego należy zastosować dwie poprawki: poprawkę uwzględniającą hałas tła K 1A oraz lokalną poprawkę środowiskową K 2A. War- 5
tość poprawki K 1A wyznacza się identycznie, jak w przypadku opisanej metody badania w warunkach zbliżonych do pola swobodnego nad płaszczyzną odbijającą dźwięk (PN-EN ISO 11201). Natomiast poprawkę K 2A człon korekcyjny, który odpowiada za wpływ dźwięku odbitego na poziom ciśnienia akustycznego emisji w określonym miejscu wyznacza się metodą uproszczoną (nie wymagającą przeprowadzenia badań akustycznych) z następującej zależności: S K 2A = 10 log 1 + 4, db A (3) gdzie: A = αs równoważna chłonność akustyczna pomieszczenia badawczego w m 2 : ν α średni współczynnik pochłaniania pomieszczenia badawczego (tabela 1), S v całkowita powierzchnia pomieszczenia badawczego (ścian, sufitu i podłogi), w m 2. S = 2πa 2, w m 2, a odległość określonego miejsca od najbliższego głównego źródła dźwięku badanej maszyny, w m. Zatem uwzględniając poprawkę na hałas tła K 1A oraz poprawkę środowiskową K 2A, poziom ciśnienia akustycznego emisji (skorygowany charakterystyką częstotliwościową A) na stanowisku pracy (lub w innym określonym miejscu) L pa, oblicza się następująco: L = L K K, db (4) pa pa 1A Tabela 1. Wartości przybliżone średniego współczynnika pochłaniania dźwięku α [PN-EN ISO 3746] Średni współczynnik pochłaniania dźwięku α 0.05 2A Opis pomieszczenia Pomieszczenie prawie puste z gładkimi ścianami odbijającymi dźwięk, wykonanymi z betonu, cegły, pustaków lub ze ścianami tynkowanymi 0.1 Pomieszczenie częściowo puste z gładkimi ścianami 0.15 Pomieszczenie umeblowane; prostopadłościenna maszynownia, prostopadłościenne pomieszczenie przemysłowe Pomieszczenie umeblowane o nieregularnym kształcie; maszynownia lub pomieszczenie przemysłowe o nieregularnym kształcie 0.2 Pomieszczenie umeblowane meblami tapicerowanymi; maszynownia lub pomieszczenie przemysłowe z niewielką ilością mate- 0.25 riałów pochłaniających dźwięk na ścianach lub suficie (na przykład częściowo pochłaniający sufit) 0.35 Pomieszczenie z materiałami pochłaniającymi dźwięk zarówno na suficie jak i na ścianach 0.5 Pomieszczenie z dużą ilością materiałów pochłaniających dźwięk na suficie i na ścianach 2.4. Metoda wymagająca poprawek środowiskowych Kolejną metodą wyznaczania poziomów ciśnienia akustycznego emisji maszyn, w której dopuszczono pomiary w warunkach in situ jest metoda określona w normie PN-EN ISO 11204 metoda wymagająca poprawek środowiskowych. Metoda ta jest zgodna z metodą orientacyjną podaną w normie PN-EN ISO 11202, z wyjątkiem wymagań dotyczących: 6
hałasu tła akustycznego hałas tła w środowisku badawczym zmierzony w pozycji mikrofonu jako poziom ciśnienia akustycznego skorygowany charakterystyką częstotliwościową A (lub w każdym paśmie częstotliwości) powinien być co najmniej o 6 db (a najlepiej o ponad 15 db) niższy od poziomu hałasu pochodzącego od badanej maszyny, zbioru wielkości mierzonych dopuszcza się także pomiary w pasmach częstotliwości, metod wyznaczania lokalnej poprawki środowiskowej i jej wpływu na klasę dokładności metody. O ile dwa pierwsze z wymienionych wymagań są identyczne z wymaganiami ustalonymi w normie PN-EN ISO 11201, to ostatnie z tych wymagań nie występuje w żadnej z pozostałych norm serii PN-EN ISO 11200 tylko norma PN-EN ISO 11202 zawiera wymaganie określenia poprawki środowiskowej, lecz zupełnie inną metodą. Zgodnie z zasadami ustalonymi w normie PN-EN ISO 11204 lokalną poprawkę środowiskową K 2A można wyznaczyć jedną z następujących metod: na podstawie średniej poprawki środowiskowej K 2A, na podstawie równoważnej chłonności akustycznej A pomieszczenia badawczego. Każda z powyższych metod wymaga przeprowadzenia dodatkowych pomiarów akustycznych, w celu wyznaczenia np. średniej wartości poziomu ciśnienia akustycznego na powierzchni pomiarowej czy też czasu pogłosu pomieszczenia badawczego. W zależności od uzyskanej wartości lokalnej poprawki środowiskowej K 2A stopień dokładności opisanej w normie PN-EN ISO 11204 metody wyznaczania poziomów ciśnienia akustycznego emisji odpowiada: stopniowi dokładności metody technicznej, jeśli K 2A 2 db, stopniowi dokładności metody orientacyjnej, jeśli K 2A spełnia warunek: 2 db < K 2A 7dB. Analogicznie jak w metodzie orientacyjnej poziom ciśnienia akustycznego emisji oblicza się wykorzystując ten sam wzór: L pa = L K K, db. (5) pa 1A 2A 3. METODY WYZNACZANIA POZIOMÓW CIŚNIENIA AKUSTYCZNEGO EMISJI NA PODSTAWIE POZIOMÓW MOCY AKUSTYCZNEJ W serii norm PN-EN ISO 11200 szczególnym dokumentem jest norma PN-EN ISO 11203, ponieważ jej zastosowanie nie wymaga bezpośrednio przeprowadzenia żadnych badań w celu wyznaczenia poziomów ciśnienia akustycznego emisji na stanowisku pracy lub w innych określonych miejscach. Brak tego wymagania wynika z faktu, że norma ta opiera się na założeniu: znana jest wartość poziomu mocy akustycznej maszyny, wyznaczona jedną z metod określonych w normach podstawowych EN ISO 3741 EN ISO 3747, EN ISO 9614-1 lub EN ISO 9614-2 albo w procedurze badania hałasu, która jest zgodna z tymi normami. W związku z tym, podane w normie PN-EN ISO 11203 metody wyznaczania poziomów ciśnienia akustycznego emisji na podstawie poziomów mocy akustycznej pozwalają na uzyskanie: poziomów z taką samą charakterystyką częstotliwościową i czasową lub w tych samych pasmach częstotliwości jak te, dla których zostały wyznaczone poziomy mocy akustycznej, dokładności takiej samej, jak w przypadku metod stosowanych do wyznaczania poziomu mocy akustycznej. W normie PN-EN ISO 11203 sprecyzowano dwie alternatywne metody, które mają zastosowanie w przypadku maszyn spełniających, oprócz wymagania co do dostępności danych dotyczących mocy akustycznej, także poniższe wymagania: stanowiska pracy maszyn nie są określone, 7
doświadczalnie określono zależność między poziomem mocy akustycznej a poziomami ciśnienia akustycznego emisji w pewnych określonych miejscach lub stanowiska pracy są przedstawione jako punkty (lub drogi) na określonej powierzchni otaczającej maszynę (np. powierzchni pomiarowej stosowanej przy wyznaczaniu poziomu mocy akustycznej), maszyna emituje dźwięk wszechkierunkowo lub jest zazwyczaj zlokalizowana blisko ściany. Po uwzględnieniu wymienionych wymagań, poziom ciśnienia akustycznego emisji w określonym miejscu L p, oblicza się z wzoru: L = L Q, db (6) p w gdzie: L w poziom mocy akustycznej, w db, Q wielkość, w db, wyznaczana doświadczalnie (Q = Q 1 ) lub obliczana z powierzchni pomiarowej otaczającej badaną maszynę (Q = Q 2 ). W związku z tym określenie poziomu ciśnienia akustycznego emisji może być dokonane na podstawie znajomości Q 1 lub Q 2. Pierwsza metoda ma zastosowanie jedynie wówczas, gdy istnieje procedura badania hałasu dotycząca rodziny maszyn, do której należy badana maszyna. W takim przypadku w procedurze powinny być podane wartości Q 1. Wartości te są wyznaczane na podstawie przeprowadzonych, w ramach opracowywania procedury badania hałasu, badań doświadczalnych, polegających na określeniu korelacji między poziomem mocy akustycznej a poziomem ciśnienia akustycznego emisji w określonym miejscu dla danej rodziny maszyn. Wartość Q 1 jest związana z określonym miejscem, w którym ma być wyznaczony poziom ciśnienia akustycznego emisji i jest ważna tylko dla tego miejsca. Jednak obecnie jest niewiele maszyn, dla których wyznaczono Q 1. W drugiej metodzie wartość Q 2 oblicza się z zależności: S Q2 10 log, db S = (7) 0 gdzie: S pole powierzchni prostopadłościanu, w m 2, otaczającego maszynę w określonej odległości pomiarowej d od prostopadłościanu odniesienia (tj. hipotetycznej powierzchni, którą jest najmniejszy prostopadłościan otaczający maszynę i ograniczony płaszczyzną odbijającą dźwięk), na której znajduje się stanowisko pracy lub inne określone miejsce, S 0 = 1 m 2. Ta metoda jest szczególnie przydatna w odniesieniu do maszyn, w przypadku których operator porusza się w odległości d od prostopadłościanu odniesienia, oraz maszyn bez określonego stanowiska pracy, w przypadku których może być przyjęty jako reprezentatywny średni poziom ciśnienia akustycznego na powierzchni pomiarowej (w warunkach środowiska zbliżonych do pola swobodnego nad płaszczyzną odbijającą dźwięk) w ustalonej odległości d. 4. METODA WYZNACZANIA POZIOMÓW CISNIENIA AKUSTYCZNEGO EMISJI NA PODSTAWIE POMIARÓW NATĘŻENIA DŹWIĘKU Projekt normy ISO/DIS 11205 zawiera jeszcze jedną metodę wyznaczania poziomów ciśnienia akustycznego emisji na stanowisku pracy i w innych określonych miejscach, a mianowicie metodę natężeniową w warunkach in situ. Metoda ta jest szczególnie polecana do stosowania w środowisku badawczym z cechami pola pogłosowego. W celu wyznaczenia poziomów ciśnienia akustycznego emisji należy dokonać pomiarów poziomów natężenia dźwięku w pasmach oktawowych o częstotliwościach środkowych (63 4000) Hz (lub w pasmach tercjowych o częstotliwościach środkowych (50 5000) Hz) w trzech kierunkach 8
układu kartezjańskiego. Poziom ciśnienia akustycznego emisji na stanowisku pracy L p oblicza się z następującego wzoru: 5. PODSUMOWANIE UWAGA L p 0.1LI,x ( 10 ) 0.1L 2 2 I,y 0.1LI,z ( 10 ) + ( 10 ), db 2 = 10 log + (8) gdzie: L I,x poziom natężenia dźwięku zmierzony na stanowisku pracy w kierunku poziomym, prostopadłym do maszyny, w db, L I,y poziom natężenia dźwięku zmierzony na stanowisku pracy w kierunku pionowym prostopadłym do podłoża, w db, L I,z poziom natężenia dźwięku zmierzony na stanowisku pracy w kierunku poziomym równoległym do maszyny, w db. W tablicy 2 zamieszczono ogólne charakterystyki omówionych norm serii PN-EN ISO 11200, z wyłączeniem dokumentu ISO/DIN 11205, który obecnie istnieje w formie projektu. Przystępując do wyznaczania poziomu ciśnienia akustycznego emisji na stanowisku pracy należy uzyskać informację na temat ewentualnego istnienia procedury badania hałasu dla danej grupy maszyn. Taką procedurą może być norma europejska (lub załącznik normatywny do normy europejskiej z zakresu bezpieczeństwa) lub jeśli nie ma normy europejskiej norma międzynarodowa. W każdym z tych dokumentów powinno być wskazanie, które normy z serii PN-EN ISO 11200 mogą być używane do wyznaczenia poziomów ciśnienia akustycznego emisji danej grupy maszyn. Jeśli procedura badania hałasu dopuszcza możliwość stosowania kilku norm z serii PN-EN ISO 11200 lub brak jest procedury badania hałasu, to może powstać dodatkowy problem wyboru odpowiedniej normy metody wyznaczania poziomu ciśnienia akustycznego emisji. Zasady tego wyboru przedstawiono na rysunku 2, w formie schematu blokowego. Wybierając metodę należy poczynić wszelkie kroki w celu zastosowania metody klasy 2 (preferowanej dla celów deklaracji). Jednocześnie zaleca się by norma PN-EN ISO 11202 (zawierająca metodę klasy 3) była wykorzystywana tylko wtedy, gdy technicznie jest ona jedyną możliwą metodą do stosowania. 9
Czy maszyna jest obsługiwana przez operatora tak Czy stanowisko pracy może być określone tak Czy w praktyce jest możliwe przeprowadzenie badań w polu swobodnym tak Zastosuj normę EN ISO 11201 nie nie nie nie Czy jest możliwe praktyczne wykonanie badań w warunkach in situ tak Czy jest wymagana duża dokładność tak Zastosuj normę EN ISO 11204 Opisz miejsce operatora jako drogę lub jako średnie położenie na powierzchni Lub użyj zależności między mocą akustyczną a ciśnieniem akustycznym nie Zastosuj normę EN ISO 11202 Zastosuj normę EN ISO 11203 z Q 1 Rys.2. Algorytm wyboru odpowiedniej normy międzynarodowej (europejskiej) dotyczącej wyznaczania poziomów ciśnienia akustycznego emisji maszyn i urządzeń kolor czerwony wskazuje warunki pomiarowe w Laboratorium drgań i WA maszyn Zastosuj normę EN ISO 11203 z Q 2 10
Tablica 2. Przegląd norm międzynarodowych dotyczących wyznaczania poziomów ciśnienia akustycznego emisji na stanowisku pracy i w innych określonych miejscach [PN-EN ISO 11200] ISO 11201 ISO 11202 ISO 11203 ISO 11204 Na podstawie poziomu Parametr Metoda badawcza Metoda badawcza Metoda badawcza Mocy akustycznej Klasa dokładności 2 Klasa dokładności 3 Klasa dokładności 2 lub 3 Klasa dokładności 2 lub 3 1 2 3 4 5 W przestrzeni otwartej lub w W przestrzeni otwartej lub w Zgodnie z normą dotyczącą pomieszczeniu pomieszczeniu poziomu mocy akustycznej Środowisko badawcze Kryterium przydatności środowiska badawczego K 2A 2 db K 2A 7 db Poprawka środowiskowa Bez poprawki K 2A 2.5 db met. przybliżona Wymiar źródła dźwięku Charakter hałasu Hałas tła Punkty, w których poziomy ciśnienia akustycznego emisji są wyznaczane Aparatura pomiarowa: a) miernik poziomu dźwięku, b) całkujący miernik poziomu dźwięku, c) zestaw filtrów pasmowych, d) kalibrator Bez ograniczeń; ograniczony jedynie dostępnym środowiskiem badawczym Bez ograniczeń; ograniczony jedynie dostępnym środowiskiem badawczym Dowolny (o widmie szerokopasmowym, dyskretnym, ustalony, nieustalony, impulsowy) ΔL 6 db (jeśli to możliwe, ΔL 3 db przekraczający 15 db) K 1A 1.3 db dla każdego K określonego miejsca 1A 3 db Stanowiska pracy i inne określone miejsca Co najmniej zgodne z: a) klasą dokładności 1 wg normy IEC 651 b) klasą dokładności 1 wg normy IEC 804 c) klasą dokładności 1 wg normy IEC 1260 d) klasa dokładności 1 wg normy IEC 942 Co najmniej zgodne z: a) klasą dokładności 2 b) klasą dokładności 2 c) klasą dokładności 1 d) klasą dokładności 1 Zgodnie z normą dotyczącą poziomu mocy akustycznej Zgodnie z normą dotyczącą poziomu mocy akustycznej Szczególnie przydatna w przypadku małych, masowo produkowanych maszyn Zgodnie z normą dotyczącą poziomu mocy akustycznej Zgodnie z normą dotyczącą poziomu mocy akustycznej Stanowiska pracy i inne określone miejsca (ale nie w kabinach lub podobnych) Zgodnie z normą dotyczącą poziomu mocy akustycznej W przestrzeni otwartej lub w pomieszczeniu K 2A 7 db K 2A 2 db (klasa 2) K 2A 7 db (klasa 3) Bez ograniczeń; ograniczony jedynie przez dostępne środowisko badawcze dowolny ΔL 6 db (jeśli to możliwe, przekraczający 15 db) K 1A 1.3 db dla każdego określonego miejsca Stanowiska pracy i inne określone miejsca Co najmniej zgodne z: a) klasą dokładności 1 b) klasą dokładności 1 c) klasą dokładności 1 d) klasą dokładności 1 11
6. OPIS STANOW[SKA Stanowiskiem badawczym jest model stanowiska pracy z pracującym urządzeniem maszyną (dowolne stanowisko laboratoryjne wskazane przez prowadzącego), dla którego należy wyznaczyć poziom ciśnienia akustycznego emisji hałasu zgodnie z opisem podanym w normie ISO 11202 (patrz punkt 2.3 oraz tablica 1 i 2 kolor czerwony) 7. SPOSÓB PRZEPROWADZENIA ĆWICZENIA. Eksperyment najlepiej przeprowadzić zgodnie z podanymi poniżej wytycznymi: skalibrować kalibratorem miernik poziomu dźwięku, sprawdzić przydatność środowiska badawczego: wyznaczyć poprawki K 1A i K 2A określić punkty pomiarowe hałasu (w normach PN-EN ISO 11201, PN-EN ISO 11202 i PN-EN ISO 11204 ustalono, że podczas badań przeprowadzanych w obecności operatora maszyny mikrofon umieszcza się w odległości 0.2 m ± 0.02 m od środka płaszczyzny głowy operatora, na jednej linii z oczami, z kierunkiem odniesienia mikrofonu równoległym do linii widzenia operatora i po tej stronie, po której jest obserwowana większa wartość poziomu ciśnienia akustycznego skorygowanego charakterystyką częstotliwościową A) miejsca przebywania operatora, w wyznaczonych punktach pomiarowych zmierzyć poziomu ciśnienia dźwięku A, uwzględniając poprawki środowiskowe obliczyć poziom emisji hałasu maszyny. 12