PWSZ -Leszno LABORATORIUM POMIARY I BADANIA WIBROAKUSTYCZNE WYZNACZANIE POZIOMU MOCY AKUSTYCZNEJ MASZYN I URZĄDZEŃ Instrukcja Wykonania ćwiczenia 5(m) 1. CEL I ZAKRES ĆWICZENIA Poziom mocy akustycznej jest jednym z parametrów charakteryzujących źródła dźwięku (hałasu). Zgodnie z dyrektywami UE parametr ten powinien być wyznaczany dla maszyn i urządzeń, a informacja umieszczana na maszynach i w dokumentacji techniczno ruchowej. Znajomość poziomu mocy akustycznej pozwala na określenie i oszacowanie oddziaływań akustycznych maszyny (urządzenia) w środowisku pracy i środowisku naturalnym. Parametr ten jest niezbędny na etapie prac projektowych dla tworzenia map akustycznych hal fabrycznych, terenów zurbanizowanych itp. Prace projektowe wspomagane są zazwyczaj przez komputerowe programy symulacyjne. Celem ćwiczenia jest zapoznanie ze jednym ze sposobów wyznaczania mocy akustycznej maszyny tzw. metodą orientacyjną, opisaną w PN-81/N-01306. Metoda ta moŝe być stosowana dla oszacowaniu mocy akustycznej w miejscu jej instalacji. Warunkiem koniecznym prowadzenia badań tą metodą jest spełnianie przez pomieszczenie, w którym wykonywane są pomiary, określonych wymogów a mianowicie: objętość pomieszczenia powinna być większa niŝ 70 m 3. udział dźwięków odbitych (nie większy niŝ 7 db); wpływ ten wyznacza się na podstawie pomiarów chłonności akustycznej pomieszczenia. Pomiary dźwięku A, będące podstawą wyznaczania poziomu mocy akustycznej wykonuje się wokół maszyny (urządzenia) w kilku punktach pomiarowych w określonej odległości (zazwyczaj 1m od obrysu maszyny bliskie pole akustyczne). Wyniki pomiarów po uśrednieniu i uwzględnieniu wpływu dźwięków odbitych jest podstawa do wyznaczenia poziomu mocy akustycznej, która charakteryzuje samo źródło (a nie poziom dźwięku w określonej odległości. Parametr ten moŝna wykorzystać do obliczenia poziomu hałasu w dowolnej odległości od maszyny. Mając dane moce akustyczne maszyn (urządzeń) planowanych do zainstalowania np. w projektowanej hali fabrycznej, moŝna określić sumaryczne oddziaływanie maszyn w dowolnym punkcie hali. Wykonując przeliczenia dla całej hali (siatki punktów pomiarowych moŝna wyznaczyć mapę akustyczną. Na jej podstawie moŝliwe jest optymalizowanie rozmieszczenia maszyn aby np. minimalizować oddziaływanie hałasu w środowisku pracy. Oprócz metody orientacyjnej PN-81/N-01306 (realizowanej w ramach tego ćwiczenia), Wyznaczanie mocy akustycznej prowadzi się równieŝ: metodami dokładnymi w warunkach laboratoryjnych i w komorze bezechowej lub przestrzeni otwartej PN-85/N-01333 metodą techniczna w polu swobodnym nad powierzchnią odbijającą dźwięk PN-84/N-01330 metodą techniczna w pomieszczeniu pogłosowym (komorze pogłosowej) PN-84/N-01331 metodami naęŝeniowymi
2. PRZEBIEG ĆWICZENIA 2.1 Obliczenie objętości pomieszczenia V a) Zmierzyć wymiary gabarytowe pomieszczenia eksploatacyjnego (długość X, szerokość Y, wysokość Z ) Do pomiaru wykorzystać :- taśmę mierniczą, - cyfrowy miernik odległości BOSCH (przed przystąpieniem do pomiaru sprawdzić stan baterii). b) Objętość obliczyć ze wzoru : V=X Y Z [m 3 ] Uwaga!. W przypadku pomieszczenia o skomplikowanych kształtach objętość V naleŝy wyznaczyć na podstawie samodzielnie opracowanych zaleŝności 2.2 Wyznaczanie powierzchni ograniczającej pomieszczenie S v Obliczenie pola powierzchni ograniczającego pomieszczenie wraz z podłogą S v. Pole powierzchni obliczamy ze wzoru: S v = 2 Z X + XY + Z Y [m 2 ] X,Y,Z- wymiary pomieszczenia Uwaga!. W przypadku pomieszczenia o skomplikowanych kształtach powierzchnię Sv naleŝy wyznaczyć na podstawie samodzielnie opracowanych zaleŝności. 2.3 Wyznaczenie chłonności akustycznej pomieszczenia Chłonność akustyczną moŝemy oszacować na podstawie przyjętego średniego współczynnika pochłaniania dźwięku α s dla danego pomieszczenia patrz tabela 1. lub teŝ wyznaczyć eksperymentalne na podstawie czasu zaniku dźwięku ( czasu pogłosu). Obliczeń dokonujemy na podstawie wzoru A = α s S v α s średnia wartość współczynnika pochłaniania w pomieszczeniu zgodnie z tabelą 1. S v pole powierzchni ograniczających pomieszczenie pomiarowe z podłogą włącznie [m 2 ] Tabela 1. Średnie wartości współczynnika pochłaniania α s Rodzaj pomieszczenia Puste pomieszczenie o gładkich ścianach z betonu i cegły 0.05 Częściowo puste pomieszczenie o gładkich ścianach z betonu, cegły 0.10 Pomieszczenie z twardymi meblami, hala przemysł.z wyposaŝeniem technicznym 0.15 Pomieszczenie o złoŝonym kształcie z wyposaŝeniem technicznym lub bez 0.20 Pomieszczenie z miękkimi meblami oddział fabryczny z częściową adaptacja 0.25 akustyczną i ustrojami dźwiękochłonnymi na ścianach i suficie pomieszczenie z pełna adaptacja akustyczna na ścianach i suficie 0.35 pomieszczenie wyposaŝone w specjalne konstrukcje dźwiękochłonne 0.50 α s
2.4 Określenie punktów i przestrzeni pomiarowej Pomiary dźwięków emitowanych przez maszynę urządzenia wykonuje się na powierzchni pomiarowej wokół maszyny w ściśle określonych punktach. Przyjęcie powierzchni pomiarowej powinno odbywać się na podstawie schematu rys.1 a). Wybór powierzchni i odległości pomiarowej. Powierzchnia pomiarowa powinna otaczać maszynę i tworzyć powierzchnię zamkniętą z powierzchnią odbijającą dźwięk. Powinna ona znajdować się w odległości pomiarowej d od powierzchni prostopadłościanu ograniczającego maszynę. Przy określaniu wymiarów prostopadłościanu dopuszcza się pominięcie części maszyn, które zasadniczo nie promieniują energii dźwiękowej (np. dźwignice). Przy określaniu wymiarów maszyny naleŝy wziąć pod uwagę jej części przemieszczające się w procesie pracy. NaleŜy przyjmować odległość pomiarową d=1m. Dopuszcza się stosowanie mniejszych odległości, lecz nie mniejszych niŝ 0.25m, jeśli jest to uzasadnione wpływem dźwięków odbitych lub zakłócających. Dopuszcza się równieŝ stosowanie d>1m, jeśli przemawiają za tym względy bezpieczeństwa. b) Wymiary charakterystyczne wyznaczamy wg. wzorów: a = 0,5 l 1 + d b = 0,5 l 2 + d c = l 3 +d l 1, l 2, l 3_ -wymiary prostopadłościanu ograniczającego maszynę l - największy z wymiarów l 1, l 2, l 3 d- odległość pomiarowa Rys.1 Rozmieszczenie punktów pomiarowych
c). Liczba punktów pomiarowych Liczba punktów pomiarowych nie powinna być mniejsza niŝ 5. Punkty pomiarowe 1-4 naleŝy rozmieścić na wysokości h 1, która nie powinna być mniejsza niŝ 0,15 m. Wysokość h 1 wyznaczamy wg. wzoru: h1 = 0 25 b + c d, Uwaga! JeŜeli odległość pomiarowa d>1,5 l,dopuszcza się zastosowanie powierzchni pomiarowej w kształcie półkuli o promieniu R 2l. d) Obliczenie pola powierzchni pomiarowej S. Wariant A: dla punktów pomiarowych przyjętych zgodnie z rys. 1 Pole powierzchni pomiarowej obliczamy ze wzoru: S = 4 ab + ac + bc a + b + c a + b + c + 2 d [m 2 ] a,b,c - wymiary, d- odległość pomiarowa, d = 1 Wariant B: w przypadku powierzchni pomiarowej w kształcie półkuli o promieniu R Pole powierzchni pomiarowej obliczamy ze wzoru: 2 S = 2ΠR [m 2 ] R- promień półkuli powierzchni pomiarowej R 2l 2.5 Określenie współczynnika dźwięków odbitych 2l Przy obliczeniach korzystamy ze wzoru: S A K = 10lg 1 + 4 1 [db] A S v S- pole powierzchni pomiarowej [m 2 ] A- chłonność akustyczna S v -pole powierzchni ograniczającej pomieszczenie zgodnie z wariantem A lub B
2.6. Pomiar dźwięku A w ustalonych punktach pomiarowych Przed przystąpieniem do pomiaru sprawdzić naleŝy: - czy mikrofon umieszczony w punkcie pomiarowym jest skierowany w stronę badanej maszyny - czy w pobliŝu mikrofonu i badanej maszyny nie znajdują się ludzie ani przedmioty zakłócające pole akustyczne(odległość między mikrofonem i osobą wykonującą pomiar powinna wynosić co najmniej 0,5 m). - czy odległość mikrofonu od powierzchni ograniczającej pomieszczenie nie jest mniejsza niŝ 1m. Pomiary z charakterystyką korekcyjną A -włączyć filtr korekcyjny A, stałą czasową na SLOW -dokonać odczytu poziomu dźwięku A w kaŝdym z punktów -wyniki zapisać w tabeli pomiarowej 2.6 Obliczenie średniej wartości poziomu dźwięku A Obliczeń dokonujemy wg wzoru: n 1 0,1L i Lm = 10 log K n 10 [db] i=1 K- stała określająca wpływ dźwięków odbitych zgodnie z L i - poziom ciśnienia akustycznego lub poziom dźwięku A, w i-tym punkcie pomiarowym 2.7.Obliczenie poziomu mocy akustycznej. Obliczeń dokonujemy wg wzoru: S L p = Lm + 10log [db] S0 L m - średnia wartość poziomu ciśnienia akustycznego w paśmie okt. lub poziom dźwięku A S 0 =1m 2 S- pole powierzchni pomiarowej, (wariant A lub B) 3. LITERATURA o PN-84/N-01332 Hałas. Orientacyjna metoda określenia poziomu mocy akustycznej hałasu maszyn o PN-81/N-01306, Hałas. Metody pomiaru. Wymagania ogólne o PN-85/N-01333, Hałas. Dokładne metody określenia poziomu mocy akustycznej hałasu maszyn w komorze bezechowej i w otwartej przestrzeni.pn-84/n-01332, Hałas. Orientacyjna metoda określenia poziomu mocy akustycznej hałasu maszyn. o PN-84/N-01331, Hałas Techniczne metody określenia poziomu mocy akustycznej hałasu maszyn w pomieszczeniu pogłosowym. o PN-84/N-01330, Hałas. Techniczna metoda określenia poziomu mocy akustycznej hałasu maszyn w swobodnym polu akustycznym nad powierzchnią odbijającą dźwięk