Hluk jako diagnostická veličina
Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování
Obsah
Akustika Zvuk jako mechanické vlnění Měřené veličiny v akustice Sonda pro měření intenzity zvuku Měření v akustickém poli Akustické zkušebny Akustický měřící řetězec Nejčastější akustická měření Obrazová příloha
Hluk jako diagnostická veličina
2
Akustika Vlnění hmotného prostředí, pokud se o jeho existenci můžeme přesvědčit sluchem, se ve fyzice i v běžném řeči nazývá zvuk. Je předmětem studia části fyziky, přesněji nauky o mechanickém vlnění, která se nazývá akustika.
Fyzikální akustika - vznik, šíření, odraz a pohlcování zvuku Hudební akustika - zvuky a jejich kombinace pro potřeby hudby Fyziologická akustika - vznik a vnímání zvuku v bioorgánech Stavební akustika - podmínky poslouchatelnosti hudby a řeči Elektroakustika - záznam, reprodukce a šířením zvuku
V akustice se obyčejně pojednává i o vzniku, vlastnostech a účinku tzv. ultrazvuku a infrazvuku, mechanického vlnění s velmi vysokou (pro infrazvuk nízkou) frekvencí, na kterou už lidské ucho nereaguje.
Hluk jako diagnostická veličina
3
Zvuk jako mechanické vlnění Mechanické vlnění je děj, při němž se kmitání šíří látkovým prostředím. Přenosem kmitání mezi částicemi pružného prostředí se vytváří vlna. Jestliže zdroj vlnění kmitá harmonicky, vzniká mechanická vlna sinusového průběhu. c Platí zde vztah:
λ = c.T =
f
Postupné vlnění podélné - částice kmitají ve směru postupu vlně
Látka Vzduch (14°C) Voda (25°C) Rtuť Beton Led Ocel Sklo
c [m/s] 340 1500 1400 1700 3200 5000 5200
MIŠUN, V. Vibrace a hluk.
Hluk jako diagnostická veličina
4
Měřené veličiny v akustice
akustický tlak (sound pressure) p [Pa] efektivní hodnota pef (nezaměňovat za střední hodnotu) hladina akustického tlaku L [dB]: L = 20.log(pef / pprah) prahová podnota pprah = 20 µPa akustický výkon (sound power) W [W] pro uzavřenou plochu S lze odvodit: W = S. pef2 /Z Z – vlnový odpor prostředí (akustická impedance) intenzita zvuku (sound intensity) I [W/m2] r r W = I .dS pro akustický výkon na ploše S platí:
∫ S
absolutní hodnota intenzity: potom vektorově:
r r I = p.v
I=
dW dA dF ds = = . = p.v dS dt.dS dS dt
Hluk jako diagnostická veličina
5
Sonda pro měření intenzity zvuku
.
Pulse: Knowledge Library [CD-ROM]. June 2002. © 1996 – 2002 by Brüel & Kjær Sound & Vibration Measurement A/S
Hluk jako diagnostická veličina
6
Měření v akustickém poli
Pulse: Knowledge Library [CD-ROM]. June 2002. © 1996 – 2002 by Brüel & Kjær Sound & Vibration Measurement A/S
Hluk jako diagnostická veličina
.c 7
Akustické zkušebny
Dozvuková komora – difuzní pole (a) Bezdozvuková komora – volné pole (b)
.
Pulse: Knowledge Library [CD-ROM]. June 2002. © 1996 – 2002 by Brüel & Kjær Sound & Vibration Measurement A/S
Hluk jako diagnostická veličina
8
Akustický měřící řetězec S
PZ
F
MUX
Z
A/D
AN
snímač akustického tlaku kondenzátorový mikrofon (polarizace) – obr. 1 sonda pro měření intenzity zvuku – obr. 2 kalibrace mikrofonů – pistonfon - obr. 3, obr. 4 předzesilovač (často integrovaný) filtr fyziologické váhové filtry – obr. 5, obr. 6 pásmová propust vyhodnocovací jednotka přesný zvukoměr (bez kmitočtové analýzy) analyzátor s procentně konstantní šířkou pásma (okt., l/3 okt., l/12 okt.) analyzátor s konstantní šířkou pásma (FFT)
Hluk jako diagnostická veličina
9
Nejčastější akustická měření
rozdělení dle předmětu měření hodnocení akustických vlastností prostředí (zkušeben) hodnocení hlukové emise zdrojů hluku (strojů) širokopásmová měření měření akustického tlaku - normativní měření měření hlukové expozice - ekologie, hygiena pracovního prostředí měření akustického výkonu - objektivní posouzení hlučnosti stroje - obr. 7 úzkopásmová analýza (hluk jako diagnostický signál) řádová analýza – obr. 8 multispektrum - Campbellův diagram – obr. 9 souběhová filtrace – tracking – obr. 10 lokalizace zdrojů hluku - měřením intenzity zvuku – obr. 11, obr. 12
Hluk jako diagnostická veličina
10
Obrazová příloha
Hluk jako diagnostická veličina
11
Obr. 1
Pulse: Knowledge Library [CD-ROM]. June 2002. © 1996 – 2002 by Brüel & Kjær Sound & Vibration Measurement A/S.c
Hluk jako diagnostická veličina
12
Obr. 2
Hluk jako diagnostická veličina
13
Obr. 3
Pulse: Knowledge Library [CD-ROM]. June 2002. © 1996 – 2002 by Brüel & Kjær Sound & Vibration Measurement A/S.
Hluk jako diagnostická veličina
14
Obr. 4
Pulse: Knowledge Library [CD-ROM]. June 2002. © 1996 – 2002 by Brüel & Kjær Sound & Vibration Measurement A/S.
Hluk jako diagnostická veličina
15
Obr. 5
Pulse: Knowledge Library [CD-ROM]. June 2002. © 1996 – 2002 by Brüel & Kjær Sound & Vibration Measurement A/S.
Hluk jako diagnostická veličina
16
Obr. 6
Pulse: Knowledge Library [CD-ROM]. June 2002. © 1996 – 2002 by Brüel & Kjær Sound & Vibration Measurement A/S.
Hluk jako diagnostická veličina
17
Obr. 7
Brüel & Kjaer. Sound Intensity. Dánsko. English BR 0476-12
Hluk jako diagnostická veličina
18
Obr. 8
Hluk jako diagnostická veličina
19
Obr. 9
Hluk jako diagnostická veličina
20
Obr. 10
Hluk jako diagnostická veličina
21
Obr. 11
Hluk jako diagnostická veličina
22
Obr. 12
Hluk jako diagnostická veličina
23
