Datum vydání zprávy: Číslo zprávy:
13.11.2013 V-13-035
Druh zprávy: Publikovatelnost:
závěrečná veřejná
NÁZEV ZPRÁVY
Měření hlučnosti obráběcích strojů – metodika, normativy
PROJEKT
VUT.12.01__ZpusStroj ZADAVATEL
Ústav výrobních strojů a zařízení (U12135)
VEDOUCÍ PROJEKTU
Zvolte položku.
Ing. Jiří Vyroubal, Ph.D.
Zvolte položku.
VEDOUCÍ ÚSTAVU
Zvolte položku.
Ing. Jan Smolík, Ph.D.
Zvolte položku.
AUTOR
Zvolte položku.
Ing. Petr Chvojka, Ph.D.
Zvolte položku.
Ing. Jiří Vyroubal, Ph.D.
Zvolte položku.
Zvolte položku.
Copyright ® Ústav výrobních strojů a zařízení, Fakulta strojní, ČVUT v Praze
Anotační list Název zprávy originální:
Měření hlučnosti obráběcích strojů – metodika, normativy
Název zprávy anglicky:
Noise Measurement of Machine Tools - methodology, normative
Anotace originální:
Obsah zprávy je věnován nejen samotnému postupu při měření hlučnosti obráběcích strojů s konkrétními přístroji, ale i přípravným činnostem a stavu stroje a jeho okolí během měření. Pozornost je rovněž věnována vyhodnocení naměřených hodnot a stanovení nejistoty měření.
Anotace anglicky:
The content of the report is devoted to the noise measurement procedure with particular instruments, their establishment and adjustment, as well as preparatory activities and the state of the machine and its surroundings during the measurement. Attention is also paid to the evaluation of the measured values and uncertainty of measurement.
Klíčová slova originální:
hluk; Obráběcí stroj; Měření
Klíčová slova anglicky:
Noise; Machine tool; Measurement
Rok vydání:
2013
Rozsah práce:
33 stran, 10 obrázků, 0 příloh, 6 tabulek
Číslo zprávy:
V-13-035
Jméno autora:
Chvojka, M., (95%], Vyroubal, J. (5%)
Odevzdáno za projekt:
VUT.12.01__ZpusStroj
Umístění zprávy:
Q:\VUT.12.01__ZpusStroj\ZPRAVY_PUBLIKACE\Manualy_mereni\manuál_ hluk_V1.docx (formát viz předchozí)
Jméno autora č. 3:
(f (formát viz předchozí) ormát viz předchozí)
Jméno autora č. 6:
(formát viz předchozí)
Jméno autora č. 7:
(formát viz předchozí)
Jméno autora č. 8:
(formát viz předchozí)
Jméno autora č. 9:
(formát viz předchozí)
Jméno autora č. 10:
(formát viz předchozí)
Jméno autora č. 11:
(formát (formát viz předchozí) viz předchozí)
Jméno autora č. 12:
(formát viz předchozí)
Jméno autora č. 13:
(formát viz předchozí)
Jméno autora č. 14:
(formát viz předchozí)
Jméno autora Jméno autora č. 4:č. 15:
(formát viz předchozí) VUT.12.01__ZpusStroj VZP č. V-13-035 1
Obsah 1
Úvod ..................................................................................................................................... 4
2
Přípravné činnosti ................................................................................................................... 5
3
4
5
6
2.1
Stav stroje před zkouškou ................................................................................................ 5
2.2
Okolní prostředí ............................................................................................................... 5
2.3
Korekce měření ................................................................................................................ 6
2.4
Přípravná měření ............................................................................................................. 7
Měřené veličiny a vyhodnocované parametry............................................................................. 9 3.1
Hladina akustického tlaku ................................................................................................ 9
3.2
Hladina akustické intenzity ............................................................................................... 9
3.3
Váhové filtry, frekvenční vážení ........................................................................................ 9
3.4
Časové vážení ................................................................................................................ 10
3.5
Celková hladina akustického tlaku vs. oktávová analýza ................................................... 10
Měřicí aparatura ................................................................................................................... 12 4.1
Stanovená měřidla - hlukoměry ...................................................................................... 12
4.2
Nestanovená měřidla – intenzitní sonda ......................................................................... 12
4.3
Kalibrace ....................................................................................................................... 13
Měření ................................................................................................................................ 14 5.1
Rozdělení norem podle metody měření .......................................................................... 14
5.2
Emisní deskriptory hluku ................................................................................................ 14
5.3
Diagnostická měření ...................................................................................................... 16
5.4
Nejistota měření ............................................................................................................ 18
Normativy, nařízení, hygienické limity ..................................................................................... 21 6.1 ČR, EU - Nařízení vlády č. 272/2011o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací .................................................................................................................................... 21 6.2
USA - Code of Federal Regulations, 29 C.F.R. 1910.95 „Occupational noise exposure“ ..... 22
6.3 Directive 2003/10/EC of the European Parliament and of the Council of 6 February 2003 on the minimum health and safety requirements regarding the exposure of workers to the risks arising from physical agents (noise) ............................................................................ 23 2 VZP č. V-13-035
6.4 СанПиН 3223-85 Санитарные нормы допустимых уровней шума на рабочих местах .................................................................................................................................. 23 7
Závěr ................................................................................................................................... 24
8
Dodatek – základy akustiky .................................................................................................... 25
9
8.1
Terminologie ................................................................................................................. 25
8.2
Výpočtové vztahy........................................................................................................... 26
Seznam literatury .................................................................................................................. 28
VZP č. V-13-035 3
1 Úvod Dokument si klade za cíl přinést úvodní pohled na širokou problematiku správného měření a hodnocení hlučnosti obráběcích strojů tak, jak jsou definovány ve vybraných platných mezinárodních standardech a vládních nařízeních, které v tomto oboru tvoří nedílnou součást předpisové dokumentace. Shrnuty a okomentovány jsou zde postupy, poznatky a doporučení uvedené v normativech a nařízeních vlády (viz seznam literatury - kap. 9.) Samotná náplň je strukturována do těchto částí:
Příprava měření Měřené veličiny a vyhodnocované parametry Měřící aparatura Měření Vyhodnocení výsledků včetně přehledu relevantních normativů
Měření hluku patří mezi speciální disciplíny. Výsledek měření je citelně závislý na akustických vlastnostech okolního prostředí, a proto jsou postupy měření výrazně svázány příslušnými normami. V protokolu musí být vždy uvedeny veškeré okolnosti provedení zkoušky tak, aby mohlo být měření opakováno za stejných podmínek. Při samotné realizaci měření je třeba postupovat v logických krocích, aby bylo dosaženo žádaného výsledku efektivním způsobem v co možná nejkratším čase a s minimalizací neošetřeného vlivu okolního prostředí.
4 VZP č. V-13-035
2 Přípravné činnosti Kapitola Přípravné činnosti je věnována obecným zásadám a doporučením, týkajících se stavu stroje a jeho okolí během měření. Dále je zde popsána problematika korekcí, pro měření hlučnosti velmi zásadní a v závěru jsou popsána některá z přípravných měření, která předcházejí měření hlučnosti a na jejichž základě se stanovují jednotlivé korekce.
2.1 Stav stroje před zkouškou Zkoušky se v zásadě provádějí na plně smontovaném a dokončeném stroji. Důraz by měl být kladen také na správném uložení stroje na patkách (tak jak bude uložen v provozním stavu). Zároveň by stroj měl být plně funkční a v ideálním případě zahřátý na provozní teplotu.
Demontáž některých částí Pokud je to možné, stroj by měl být zakrytován a plně kompletně vybaven, včetně funkčních periferií, případných mobilních paravánů a dalších bezpečnostních opatření, jimiž je stroj standardně vybaven. Nekompletnost krytování a dalších zmíněných bezpečnostních prvků by mohla způsobit zvýšení hladiny akustického tlaku a snížit tak přesnost výsledku. Případné odchylky od standardního vybavení stroje musejí být zaznamenány v protokolu o měření.
Teplotní stav stroje a jeho částí Měření je vhodné provádět za podmínek pokud možno co nejbližších provozním podmínkám stroje. Každému měření by měla předcházet určitá zahřívací procedura, zaměřená na konkrétní testovanou funkci stroje. V případě nedodržení tohoto doporučení je zde riziko snížení přesnosti výsledku (odlišně vymezené vůle v pohybových mechanismech - jiné tření - jiné vibrace, což v důsledku přináší odlišný hlukový projev stroje). Další souvislosti viz následující odstavec.
Činnost a zatížení, provozní režimy Měření hlučnosti obráběcích strojů se zpravidla provádí v souladu s příslušnými normami, které stanovují provozní režimy v průběhu zkoušek (např. [28] - ISO 8525 pro soustruhy a frézky). Pokud tyto normy neexistují, lze stanovit provozní režim(y), podobný typické operaci prováděné na daném stroji. Tvorba těchto předpisů je také svázána normou [29]. Norma připouští provádět zkoušku bez obrábění, ovšem v průběhu měřícího cyklu by měly být v pohybu všechny pohybové osy, vřeteno a periferie. Zásadně však musí být všechny podmínky testů (tedy i provozní režim) zaznamenány do protokolu z měření tak, aby mohla být zkouška kdykoli za identických podmínek opakována. Zvláštní kategorií jsou zkoušky, jejichž provozní režim je stanoven ve smlouvě mezi dodavatelem a odběratelem stroje – zde může být např. specifikována konkrétní technologie obrábění, včetně řezných podmínek.
2.2 Okolní prostředí Okolní prostředí testovaného stroje hraje stěžejní roli pro průběh a realizaci zkoušky. Akustické vlastnosti místnosti (dílny) přímo ovlivňují výsledek měření. Akustické vlastnosti okolního prostředí stroje je nutné specifikovat v protokolu pro výpočet korekcí měření. Jsou určující pro výběr metody VZP č. V-13-035 5
měření (přesná, technická nebo provozní, viz dále). Akustické vlastnosti okolního prostředí lze také exaktně měřit – např. změřením doby dozvuku.
2.3 Korekce měření Korekce měření zohledňují vliv stávajících podmínek měření na hodnotu výsledku. Jsou vybrány nejzávažnější vlivy a ty jsou dle norem korigovány příslušnými korekcemi. Korekce se odečítají od reálně naměřených hodnot hladin akustického tlaku.
Korekce na prostředí (místa) Na Obr. 1 jsou názorně vidět jednotlivá akustická pole (blízké pole vs. vzdálené pole, volné a dozvukové pole). Pokud je měření realizováno např. ve volné krajině, bez terénních nerovností, definujeme jej jako měření ve volném poli a výsledek měření není třeba nijak korigovat. Pokud ovšem stroj umístíme do reálného provozu anebo alespoň do prázdné místnosti, nevyhneme se zpravidla odrazům od stěn místnosti a případně od dalších zařízení místnosti. Tento příspěvek hluku již nereprezentuje pouze měřený stroj, ale také prostředí, ve kterém je měření realizováno. Proto se vyjadřují korekce na prostředí (K2, resp K3). Podobně pokud je měření realizováno v přílišné blízkosti stroje, dochází ke zkreslení výsledků (viz Obr. 1).
Obr. 1: Definice akustických polí.
Korekce na hluk pozadí Význam korekce pozadí je dostatečně zřejmý již z jeho názvu. Zřídka kdy lze provádět měření ve velmi tichém prostředí. V praxi postačí, aby byl zajištěn určitý odstup hluku pozadí od měřené hladiny hluku provozu zkoušeného stroje. Velikost tohoto odstupu mj. definuje použitelnost jednotlivých metod měření pro danou zkoušku (přesná, technická a provozní metoda měření). Pokud je odstup hluku pozadí od měřené hladiny hluku víc než 15dB, jedná se o dostatečnou hodnotu a není třeba počítat korekci na hluk pozadí (K1).
6 VZP č. V-13-035
Další nepříznivé vlivy Jedná se především o vlivy, jež často nemůže člověk běžně zaznamenat, avšak mohou nepříznivě ovlivnit naměřené hodnoty. Tyto vlivy nejsou zpravidla ošetřeny žádnými korekcemi a je tedy třeba relevantně posoudit jejich případný vliv na výsledky měření. Jedná se především o tyto vlivy: Proudění vzduchu, nečistoty ve vzduchu, vlhkost – V případě, že v blízkosti mikrofonů je zvýšené proudění vzduchu a jsou zde nějaké nečistoty, případně vlhkost, měl by být použit speciální ochranný kryt mikrofonu. Jeho použití musí být zaznamenáno v protokolu a měl by být zohledněn jeho příspěvek ke zvýšení nejistoty měření Vibrace - Měřicí mikrofony by měly být konstruovány tak, aby případné vibrace neovlivnily jejich funkci. Přesto by stroj ani jeho okolí (tedy i místa, kde jsou umístěny měřicí mikrofony) neměl být zatěžován nadměrnými vibracemi způsobených buď vlastním provozem, nebo ze zdrojů nacházejících se v jeho okolí. Pokud se takovým vibracím nelze vyvarovat, je třeba v protokolu zaznamenat tyto hodnoty vibrací. Teplota - Během měření se doporučuje zabezpečit stabilní teplotu okolí. Za optimální se považuje teplota mezi 20°C až 30°C. Elektromagnetické záření - Kabely mikrofonů jsou stíněné, mikrofony jsou konstruovány, aby byly necitlivé na přítomnost nízkých hodnot elektromagnetického záření. Pokud však měření probíhá v blízkosti el. rozvaděčů nebo frekvenčních měničů, je zde nebezpečí ovlivnění výsledů měření Tomuto stavu je vhodné se vyvarovat, a pokud nelze, je třeba jej zohlednit při výpočtu nejistoty měření.
2.4 Přípravná měření Před samotným měřením hlučnosti je třeba zjistit akustické vlastnosti místnosti/dílny, kde je měření realizováno, k tomu slouží některá přípravná měření uvedená níže.
Rozměry místnosti Rozměry místnosti je třeba zaznamenat. Tyto hodnoty dále figurují ve výpočtech korekcí na prostředí místa (pohltivost stěn a objem vzduchu v místnosti). Taktéž umístění stroje v místnosti je třeba označit v nákresu, včetně vzdáleností od stěn místnosti. Pokud není místnost na zkoušku vhodná, odrazí s to ve velké hodnotě korekce K2 (resp. K3). Potom nelze měření provádět anebo je třeba použít méně přesnou metodu měření (viz kap. 5.1).
Doba dozvuku Doba dozvuku mj. charakterizuje akustické vlastnosti okolí stroje. Podle jednoduchého vzorce pak lze dopočítat akustickou pohltivost místnosti, která figuruje ve výpočtu korekce prostředí K2, resp. K3. Doba dozvuku se definuje jako čas, za který poklesne hladina akustického tlaku v místnosti o 60dB, ihned po vypnutí zdroje hluku. Jinými slovy dozvuk je určován rychlostí, jakou se vytratí akustická energie v místnosti. Doba dozvuku se určuje experimentálně – vyvodí se impulsní hluk (např. startovací pistolí) a sleduje se čas, za který poklesne hladina o 60dB. Měření se provádí ve více vybraných místech místnosti/dílny a výsledek se průměruje.
VZP č. V-13-035 7
Referenční rovnoběžnostěn a měřicí plocha pro akustický výkon Jak bude popsáno dále, pro určení hladiny akustického výkonu je stěžejní určit velikost tzv. referenčního rovnoběžnostěnu. Jde v podstatě o „kvádr“ jenž opisuje stroj tak, aby všechny hlučné části stroje byly uvnitř tohoto kvádru. Pokud tedy z onoho rovnoběžnostěnu vyčnívají části stroje (např. kabelový nosič), které nejsou zdroji hluku, není to považováno za chybu. Kolem referenčního rovnoběžnostěnu se vytvoří v tzv. měřicí vzdálenosti ekvidistantní „měřící plocha“. Na této ploše jsou již definována místa měřících mikrofonů. Více viz kap. 5.2. Norma ČSN EN ISO 230-5 (speciálně pro obráběcí stroje) definuje maximální velikost rovnoběžnostěnu (krychle o straně 10m), pokud je stroj větší, umožňuje zahrnout pouze části obráběcího stroje – příkladem je portálová frézka, kdy do referenčního rovnoběžnostěnu je zahrnut pouze portál s příčníkem a vřeteníkem.
8 VZP č. V-13-035
3 Měřené veličiny parametry
a
vyhodnocované
3.1 Hladina akustického tlaku Hlavní veličinou měřenou v akustice je hladina akustického tlaku. Tato hodnota udává Aktuální lokální změnu atmosférického tlaku způsobenou chvěním přenosového média (v naší technické praxi zpravidla vzduchu) neboli postupem tzv. akustických vln prostředím. Tato změna je samozřejmě měřitelná v Pascalech (resp. v µPa), ovšem v praxi se používá poměrová veličina – hladina akustického tlaku v decibelech [dB]. Označení „hladina“ u jakékoli akustické veličiny (a nejen akustické) tedy znamená, že výsledek je dán v dB. Pro hladinu akustického tlaku je dána referenční hodnota 20µPa (tlak odpovídající 0dB). Hladina akustického tlaku je tedy nejvšestrannější měřitelnou akustickou veličinou. Používá se pro určení emisní hladiny akustického tlaku v místě obsluhy, pro určení hladiny akustického výkonu a pro hygienická měření. Pojem hladina akustického výkonu je definován v kap. 5.2.
3.2 Hladina akustické intenzity Další veličinou popisující hluk vyzařovaný strojem je intenzita hluku. Tato veličina není měřena standardně, vyjadřuje však velmi názorně rozložení zdrojů hluku a jejich vzájemnou korelaci. Akustická intenzita je definovaná jako hustota toku akustické energie neboli množství akustické energie, které projde jednotkovou plochou za jednotku času. Akustickou intenzitu nelze přímo měřit, ale pro její určení se využívá tzv. sonda akustické intenzity. Tato sonda se skládá ze dvou precizně spárovaných mikrofonů, umístěných v jedné ose naproti sobě. Akustická intenzita je vektorovým součinem akustického tlaku a akustické rychlosti. Akustická rychlost se určí z fázového rozdílu mezi mikrofony intenzitní sondy a akustický tlak je průměrován z obou mikrofonů. Vzdálenost mezi mikrofony sondy určuje frekvenční rozsah měření (zvětšením vzdálenosti se snižuje rozsah). Pomocí akustické intenzity lze určovat hladinu akustického výkonu ve velmi hlučném prostředí (tok akustické energie náležející jiném zdroji hluku je na jedné straně měřící plochy odečten a na druhé přičten, celkově tedy neovlivní výsledek – akustickou energii vznikající uvnitř měřicí plochy). Další možností využití sondy je pro tzv. lokalizaci zdrojů hluku a tvorbu intenzitních map více viz kap. 5.3.
3.3 Váhové filtry, frekvenční vážení Citlivost lidského ucha je frekvenčně závislá, a aby měření realizované mikrofonem s konstantní citlivostí vypovídalo této proměnné citlivosti ucha, je nutné naměřené hodnoty amplitudově kompenzovat tzv. váhovými filtry. Křivky rovnoměrné hlasitosti subjektivně vnímané lidským uchem jsou znázorněny na Obr. 2 vlevo. Historicky byly stanoveny čtyři váhové filtry, z nichž se dnes používají hlavně filtr A a filtr C. Pro soubor hlasitostí se vždy používá jeden z filtrů (např. nízká až střední hlasitost – filtr typu A, vyšší hlasitosti zahrnuje filtr typu B atd., viz Obr. 2 vpravo).
VZP č. V-13-035 9
Obr. 2: Křivky rovnoměrné hlasitosti (vlevo) a frekvenční charakteristika váhových filtrů (vpravo)
3.4 Časové vážení Tzv. časové vážení definuje velikost časové integrační konstanty. Rozlišujeme tři typy: „fast“, „slow“ a „impulse“. Toto vážení umožňuje rychle sledovat proměnlivost signálu za dostatečné integrace (fast time weighting, t=125ms), či tuto integraci vylepšit (slow time weighting, t=1s). Jde tedy o volbu rychlé/pomalé reakce hlukoměru na aktuální změnu hladiny akustického tlaku, názorně viz Obr. 3.
Obr. 3: Průběh celkových hodnot vibrací pro různé integračni konstanty
3.5 Celková hladina akustického tlaku vs. oktávová analýza Ve zprávách, protokolech, ale i v různých směrnicích se často setkáváme s pojmem celková hladina akustického tlaku (slovíčko celková se často vypouští a je předpokládáno jaksi implicitně). Jde o jednočíselnou hodnotu charakterizující emisi hluku v celém měřeném frekvenčním rozsahu. Toto číslo ovšem nijak nehovoří o frekvenčním rozložení složek hluku (tedy jestli je většina energie rozprostřena v kmitočtově nižší oblasti, vyšší oblasti nebo rovnoměrně). Toto je často velmi důležité, neboť lidské tělo vnímá nízkofrekvenční složky hluku odlišně než vysokofrekvenční. Rozdíl je i v praktické rovině odhlučňování (nízkofrekvenční složky se odhlučňují obtížněji). V akustice se používá tzv. CPB spektrum. Jde v podstatě o obdobnou předchozího přístupu vyjádření vibrací 10 VZP č. V-13-035
jednočíselnou hodnotou, rozdíl je pouze v tom, že celkový rozsah měření je rozdělen na určitý počet nezávislých pásem, jejichž výstupem je opět jednočíselná hodnota charakterizující výkonový obsah pásma. Zkratka CPB znamená Constant Percentage Bandwidth, tj. jednotlivá pásma mají stejnou relativní šířku pásma, vzhledem k středové frekvenci, viz Obr. 4. Takovéto pásmo je pak charakterizováno svojí středovou frekvencí a hodnotou relativní šířky pásma (v %). Z akustiky se však pro relativní šířku pásma vžilo oktávové rozdělení. Hovoříme pak o tzv. oktávové, třetinooktávové, dvanáctioktávové analýze (podle počtu pásem, na které je celé frekvenční spektrum rozděleno). Když se zabýváme problematikou odhlučnění konkrétního stroje nebo pracoviště, je třeba nejprve zjistit charakter hluku. Zjišťuje se nejen frekvenční rozložení akustické energie ve spektru, ale také přítomnost tzv. tónových složek (tj. jestli není amplitudový odstup jednotlivých sousedních třetinooktávových pásem větší než 5dB).
Obr. 4: Třetinooktávová analýza – CPB spektrum.
VZP č. V-13-035 11
4 Měřicí aparatura Správný výběr měřící aparatury, nastavení analyzátorů, rozsahů měření a celá metodika obsluhy těchto zařízení je stěžejním předpokladem získání správného výsledku měření. Pro akustická měření jsou vlastnosti měřidel opět svázány normami, viz [30].
4.1 Stanovená měřidla - hlukoměry Měřidla pro měření hluku patří většinou mezi tzv. stanovená měřidla. Neboli měřidla, která odpovídají pravidelné přísné kontrole a pro která je přesně stanoven rozsah nejistoty výsledku, které lze měřidlem zjistit. Hovoříme poté o „hlukoměru 1. třídy, 2. třídy atp. Měřící aparatura pro měření hladiny akustického tlaku musí být v souladu s normami IEC 804, resp. IEC 651, pro měření hladiny akustické intenzity dle IEC 1043. Soulad musí být pravidelně ověřován orgány ČMI (Český metrologický institut) a to zpravidla jedenkrát za dva roky pro přístroje a jedenkrát za rok pro kalibrátory. Snímačem pro měřidla hluku jsou mikrofony. Akustický signál rozechvívá jejich membránu a tyto vibrace jsou převáděny na elektrický signál. Technika zpracování elektrického signálu je všeobecně známa. Signál je nejprve zesílen, frekvenčně vážen, poté se určuje efektivní hodnota signálu, event. se aplikují oktávové filtry. Jednoduché blokové schéma zapojení hlukoměru je znázorněno na Obr. 5, zde je také příklad integračního hlukoměru B&K typ2250. Existují i složitější vícekanálové aparatury (Např. B&K Pulse, Oros OR35, atp.)
Obr. 5: Blokové schéma zapojení hlukoměru, hlukoměr B&K 2250.
4.2 Nestanovená měřidla – intenzitní sonda Intenzitní sonda (viz také kap. 3.2 a 4.2) se skládá, ze sady dvou spárovaných mikrofonů (při kalibraci musí být minimální rozdíl fázového posunutí frekvenčních charakteristik obou mikrofonů). Jde tedy v podstatě o dvoukanálové měřidlo. Porovnáním signálů z obou mikrofonů se určí hladina akustické intenzity. Správná vzdálenost mezi mikrofony je zaručena vložením speciální distanční vložky. Intenzitní sonda nepatří mezi stanovená měřidla (nepoužívá se přímo pro hygienická 12 VZP č. V-13-035
měření), ale jak bude popsáno v dalších odstavcích, jedná se o velmi užitečné měřidlo, jež je schopno velmi účinně identifikovat zdroje hluku (využitelné především v hlukové diagnostice a technikách odhlučňování strojů). Pohled na intenzitní sondu B&K je vidět na Obr. 6. Distanční vložka
mikrofony
Obr. 6: Intenzitní sonda
4.3 Kalibrace Měřidla používaná pro velmi přesná měření by měla být kalibrována. Pokud mají být naměřená data použita pro určitý oficiální výstup, musí mít měřidlo platnou kalibraci provedenou v organizaci s oprávněním takové činnosti provádět. Pokud se navíc jedná o měřidlo stanovené (tedy měřidlo, jehož výstupy mohou nepřímo ovlivnit újmu na zdraví nebo majetku cizích osob) je nutné měřidlo tzv. ověřovat (tj. deklarovat správnost jím naměřené hodnoty v určitém stanoveném rozsahu hodnot – toleranci). Výstupem ověření takovéhoto měřidla je tzv. ověřovací list (nikoli kalibrační). Zde je deklarováno, že měřidlo splňuje podmínky na něj kladené v rámci mezinárodních standard. Součásti ověřovacího listu je i výsledek kalibrace měřidla včetně nejistot měření. Na základě této kalibrace se také stanoví nejistota v důsledku nepřesnosti měření. Více v odstavci 5.4. U hlukoměrů se navíc provádí tzv. provozní kalibrace (neboli zjištění citlivosti měřicího řetězce). Tato provozní kalibrace se provádí na začátku a na konci každé řady měření. Konečná kalibrace slouží pro kontrolu, zda se vlastnosti přístroje během měření nezměnily. Kalibrace celé měřící cesty se provádí porovnáním mezi referenčním zdrojem hladiny akustického tlaku (akustický kalibrátor) a výstupem z mikrofonu. Mikrofon se zasune do kalibrátoru, který generuje harmonický signál o frekvenci 1000Hz a amplitudě 93,85dB. Kalibrace intenzitní sondy se provádí pomocí speciálního kalibračního setu. Součástí setu je tzv. pistonfon (zdroj zvuku o frekvenci 250Hz), speciální adaptér pro současné měření obou mikrofonů a redukčních vložek pro různé průměry mikrofonů. Kalibrace se skládá se ze tří kroků. Nejprve je na adaptér připojen pistonfon a oba mikrofony intenzitní sondy se současně kalibrují pro měření hladiny akustického tlaku. Poté následuje kalibrace akustické intenzity a akustické rychlosti, změnou vzdálenosti jednoho z mikrofonů od zdroje. V závěru se určuje spektrum indexu zbytkové intenzity (práh citlivosti sondy). VZP č. V-13-035 13
5 Měření Tato kapitola přímo navazuje na stať pojednávající o měřených veličinách. Ne všechny akustické veličiny lze měřit přímo. Např. u hladiny akustického výkonu je třeba výsledek přepočítat (z hladin akustického tlaku na měřící ploše a velikosti této plochy). Metodika měření hluku je precizně normalizovaná. Pro obráběcí stroje platí norma ČSN ISO 230-5 (hladina akustického tlaku i výkonu) a dále pak obecně platí specializované normy zvlášť pro akustický tlak a pro akustický výkon. Tyto normy se pak dále Pro měření hladiny akustické intenzity obecně neexistují normy (s výjimkou, kdy je intenzitní sonda využívána pro měření hladiny akustického výkonu).
5.1 Rozdělení norem podle metody měření Jak bylo zmíněno v předchozím textu, pro měření hlučnosti existují různé druhy norem, podle předpokládané přesnosti měření a hlavně podle požadavků na „kvalitu“ zkušebního prostředí. Příklad rozdělení normativů pro měření hladin akustického tlaku a hladin akustického výkonu je uveden v Tab. 1. Normy rozdělujeme (od nepřesnější) na přesné, technické a provozní. Tab. 1 Příklad rozdělení norem pro měření hluku podle metody měření hluk pozadí menší
přibližně nejistota
metoda
norma
zkušební prostředí
hlukoměr třídy
přesná
ISO 3741
dozvuková místnost
o 10dB
0,5dB
1
technická
ISO 3744
volné pole nad odrazivou rovinou
o 6dB
1,5dB
1
provozní
ISO 3746
bez zvláštního prostředí
o 3dB
3 až 4dB
2
technická
ISO 11201
k2A ≤ 2dB
o 6dB
2,5dB
1
provozní
ISO 11202
k2A ≤ 7dB
o 3dB
5dB
2
Existují i normy, které mají současně statut metody provozní a technické a podle hodnot některých parametrů se jedná o příslušnou metodu – jde zejména o korekční koeficient prostředí k2A, je-li nízký, jedná se o technickou metodu a výsledek může být deklarován v druhé třídě přesnosti.
5.2 Emisní deskriptory hluku Pokud bychom se ocitli v pozici výrobce obráběcích strojů, bylo by naší povinností deklarovat jejich hlučnost. Ta je vyjádřena tzv. emisní deskriptory hluku. Mezi emisní deskriptory hluku neboli reprezentativní veličiny určující jeho velikost patří zmiňovaná emisní hladina akustického tlaku v místě obsluhy (např. dle norem třídy ČSN EN ISO 11 200) a hladina akustického výkonu (dle norem třídy ČSN EN ISO 3740).
Emisní hladina akustického tlaku v místě obsluhy Jednou z možností jak měřit expozici hluku přímo na pracovišti s uvažováním všech okolních vlivů (tedy např. včetně vlivu okolních strojů a periferií) je měření emisní hladiny akustického tlaku. Tato hodnota je samozřejmě citelně závislá na podmínkách instalace stroje a provádí se právě v případě kontrol dodržení zmíněných hygienických limitů. Výrobce zpravidla definuje u svých strojů tzv. „místo obsluhy“, často je toto místo předurčováno oborovými normami. Dále může být definováno i tzv. „stanovené místo“, tj. místo, kde se může během výrobního cyklu obsluha pohybovat. Pokud tato místa výrobce nedeklaruje, jsou normou určeny náhradní body pro měřící mikrofon. V těchto 14 VZP č. V-13-035
bodech se tedy měří ekvivalentní hladina akustického tlaku po dobu nejméně 30s. Je důležité zapsat všechny okolnosti zkoušky a předem stanovit proces, při kterém bude měření realizováno (běh na prázdno, posuvy os, obrábění apod.). Naměřená data se zprůměrují a odečtou se vypočtené korekce. Vypočte se nejistota měření a deklaruje se výsledná hodnota. Ukázka z realizace měření je vidět na Obr. 4. Toto měření je poplatné příslušné normě, podle které bylo realizováno (rozlišujeme z hlediska přesnosti mezi tzv. technickou a provozní metodu) a příslušným podmínkám měření. Pokud tedy výrobce deklaruje emisní deskriptory hluku, nemusí se tyto hodnoty shodovat s údaji naměřenými konečným uživatelem po instalaci stroje v jeho provozovně. Slouží tedy spíše pro porovnání mezi jednotlivými stroji stejné kategorie. Veličinou, která lépe vystihuje celkové chování stroje z hlediska emise hluku je Hladina akustického výkonu. Její určení je popsáno v následujícím odstavci. Postup měření lze shrnout do následujících bodů: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Volba režimu stroje pro měření - zvolí se poloha souřadných os stroje, pracovní režim Výpočet korekce K3 – výběr použité normy (technická, provozní) Stanovení měřicích míst (dle deklarace zákazníka nebo dle příslušných norem) Kalibrace aparatury Přípravná měření (doba dozvuku, rozměry místnosti, poloha umístění stroje) Měření hladin akustického tlaku pozadí ve stanovených místech Měření - měření hladin akustického tlaku ve stanovených místech Opětovná kalibrace aparatury Zpracování, deklarace výsledků
mikrofon
Obr. 7: Měření emisní hladiny akustického tlaku v místě obsluhy
Hladina akustického výkonu Hladina akustického výkonu je veličina, která charakterizuje již podle názvu strojem vyzařovaný akustický výkon. Pokud jsou správně určeny příslušné korekce, je vypočtená hodnota nezávislá na prostředí, ve kterém bylo měření realizováno. Proto je tento parametr lépe porovnatelný s ostatními stroji podobné konstrukce. Metody pro určení hladiny akustického výkonu jsou zpravidla založeny na měření hladin akustického tlaku na měřící ploše ve specifikovaných místech. Měřený stroj je obklopen myšlenou plochou tvaru kvádru nebo polokoule. Na této ploše jsou přesně stanovena místa mikrofonů tak, aby na každou polohu mikrofonu připadla stejná plocha. Počet bodů na VZP č. V-13-035 15
měřící ploše určuje přesnost metody (technická, provozní). Příklad z realizace měření je na Obr. 8. Měření ze všech bodů je zprůměrováno, vypočte se obsah měřící plochy. Na základě stanovených vztahů a při splnění určitých podmínek se přepočte průměrovaná hladina akustického tlaku na hladinu akustického výkonu. Postup měření je shrnut do následujících bodů (až na detaily týkající se měřící plochy se shoduje s postupem při měření emisní hladiny akustického tlaku v místě obsluhy). 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
Volba režimu stroje pro měření - zvolí se poloha souřadných os stroje, pracovní režim Stanovení tvaru, velikosti měřící plochy Výpočet korekce K2 – výběr použité normy (technická, provozní) Stanovení měřicích míst (dle příslušných norem) Kalibrace aparatury Přípravná měření (doba dozvuku, rozměry místnosti, poloha umístění stroje) Měření hladin akustického tlaku pozadí na měřící ploše Měření - měření hladin akustického tlaku na měřící ploše Opětovná kalibrace aparatury Zpracování, přepočet a deklarace výsledků
Další možnou metodou pro určení akustického výkonu je měření akustické intenzity a její integrace přes měřící plochu. Výhodou této metody je fakt, že ostatní zdroje, které se nacházejí vně měřící plochy neovlivňují výslednou hodnotu hladiny akustického výkonu.
Obr. 8: Hladina akustického výkonu – měřící plocha s umístěním mikrofonu a dispozice měření
5.3 Diagnostická měření Zatímco předešlá kapitola se soustředila především na měření emisních deskriptorů hluku, které slouží k posouzení, zda daný stroj splňuje stanovené limity hluku, následující kapitola pojednává o druhé možnosti využití hlukoměrů (případně intenzitní sondy) – pro hlukovou diagnostiku.
Frekvenční charakteristika zdroje hluku Když se zabýváme problematikou odhlučnění konkrétního stroje nebo pracoviště, je třeba nejprve zjistit charakter hluku, jak je uvedeno již v předešlých kapitolách o oktávové analýze. V hlukové diagnostice se občas využívá i klasické FFT spektrum, které ve vyšších frekvencích určí přesněji frekvenci špičky, která je předmětem sledování (viz např. Obr. 9). 16 VZP č. V-13-035
Obr. 9: FFT spektrum akustického tlaku – pro účely hlukové diagnostiky
Lokalizace zdrojů hluku Zvláštní disciplínou hlukové diagnostiky je tzv. lokalizace zdrojů hluku. Provádí se měřením akustické intenzity postupně ve více místech, zpravidla v rovině situované před zdrojem hluku. Lze použít i složitou plochu obklopující stroj. Osa sondy je orientována kolmo k měřící ploše. Měřící vzdálenost bývá v rozmezí 5 až 20 cm od stroje (v závislosti na frekvenčním rozsahu, který nás zajímá). Stroj je takto obklopen sítí měřících bodů. Z naměřených hodnot v těchto místech se potom sestaví intenzitní mapa, viz. Obr. 10. Jde o třírozměrný graf, kde horizontální a vertikální osy představují polohu měřicích bodů a hodnota akustické intenzity v těchto bodech je vyznačena barvou. Takto jsou barevně dobře rozeznatelná maxima amplitud akustické intenzity (tedy toku energie) a tím i zdroje hluku. Jde v jisté míře o obdobu topografické mapy (s vrstevnicemi).
Obr. 10: Lokalizace zdrojů hluku u konvenční vrtačky a u experimentálního stroje LM2
Intenzitní mapy jsou výborným pomocníkem pro odhalení nejzávažnějších zdrojů hluku a mohou navést technika kde začít s efektivním odhlučňováním stroje.
VZP č. V-13-035 17
5.4 Nejistota měření Normy pro akustická měření definují maximální možnou nejistotu měření při dodržení všech předepsaných podmínek uvedených v normě. Výběr normy tedy zároveň rozhoduje o výsledné přesnosti měření. Podle výběru normy tedy zároveň rozhoduji o výsledné přesnosti měření. Jak již bylo zmíněno v předchozím textu, existují tři třídy přesnosti měření dle příslušných norem (přesná, technická a provozní). Každá z těchto norem specifikuje podmínky měření a při jejich dodržení garantuje určitou velikost nejistoty. Při pečlivém dodržení metrologické metodiky lze však dosáhnout výrazně menších nejistot než je uvedeno v normě. Rozšířená nejistota měření se může pohybovat např. kolem hodnoty 2dB Výsledkem výpočtu měření je rozšířená nejistota U. Ta je dána vztahem:
U k r .uc kde: U rozšířená nejistota uc kombinovaná standardní nejistota kr koeficient rozšíření
Pro výpočet kombinované standardní nejistoty platí vztah:
2
uc u A uB kde:
2
uA
standardní nejistota typu A
uB
standardní nejistota typu B
Metoda vyhodnocení standardní nejistoty typu A vychází ze statistické analýzy opakované série měření. Minimální počet měření je 10. Je-li y měřená veličina, platí pro standardní nejistotu typu A tento vztah:
u Ay
n 1 . ( y i y ) 2 n(n 1) i1
kde:
uAy
standardní nejistota typu A
yi
veličina y naměřená při i-tém měření
y
průměr veličiny y z n měření
i
index měření
n
počet měření
18 VZP č. V-13-035
Metoda vyhodnocení standardní nejistoty typu B je založena na jiných než statistických přístupech k analýze série pozorování. Standardní nejistota typu B se určí dle vztahu:
p
uBy
A
kde:
uBy
standardní nejistota typu B
uBzj
standardní nejistoty typu B jednotlivých zdrojů
Aj
součinitel citlivosti jednotlivých zdrojů
j
index zdrojů nejistot
p
počet zdrojů nejistot
j1
2 j
.uBzj
2
Standardní nejistoty typu B od jednotlivých zdrojů se vypočítají podle vztahu:
uBzj kde:
z j max k zjmax
maximální odchylka způsobená j-tým zdrojem nejistoty
k
součinitel vycházející ze zákona rozdělení
Součinitel citlivosti jednotlivých zdrojů se stanoví, za předpokladu, že veličina y je funkcí j-tého počtu vstupních veličin x, jako:
Aj
y x j
Ke zjištění standardní nejistoty typu B je tedy nutno určit v měřicím řetězci možné zdroje chyb zj. Kvantifikovat tyto chyby jako zj, stanovit funkční vztah mezi zdroji nejistot a spočítat jejich součinitele citlivosti Aj. Stanovit součinitele vycházející ze zákona rozdělení. Je vhodné z těchto dat sestavit bilanční tabulku a na jejím základě vypočítat standardní nejistotu typu B. Příklad takovéto bilanční tabulky je uveden v Tab. 2.
VZP č. V-13-035 19
Tab. 2 Příklad bilanční tabulky Hladina akustického tlaku j 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Zdroj chyby chyba hlukoměru chyba kalibrace - kalibrátoru chyba při kalibrování chyba FRF mikrofonu chyba metody měření chyba měření délkových rozměrů chyba způsobená vibracemi chyba způsobená kolísáním teploty chyba způsobená kolísáním tlaku chyba způsobená kolísáním vlhkosti
zjmax (dB)
Rozdělení
k
A (-)
uBzj (dB)
2
A .uBzj
Deklarace nejistot Nejistoty je možné deklarovat těmito dvěma způsoby, přičemž vždy musí být nejistota uvedena:: 1/
výsledek ± rozšířená nejistota (jednotka)
2/
výsledek (jednotka) kombinovaná standardní nejistota (jednotka)
20 VZP č. V-13-035
2
6 Normativy, nařízení, hygienické limity Správné vyhodnocení naměřených dat a interpretace výsledků jsou nedílnou součástí každého měření. Metodika akustických měření je striktně vázána příslušnými normami. Výběr norem stanovujících postup měření a požadavky na měřidla je uveden v seznamu literatury. Výběrem kapitol z těchto norem vznikly i některé výše uvedené odstavce zabývající se metodikou měření. Měřicí přístroje patří do kategorie „stanovené pracovní měřidlo“ a podléhají pravidelnému ověřování. Pokud se určují emisní deskriptory hluku, je výsledek porovnáván často s hygienickými limity stanovenými na národní úrovni. Na základě výsledků měření jsou často přijímána nákladná opatření na ochranu zdraví před nepříznivými účinky hluku. Následující odstavce shrnují zejména nařízení a doporučení národních vlád ke zmíněné ochraně před těmito škodlivými účinky hluku.
6.1 ČR, EU - Nařízení vlády č. 272/2011o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací Od listopadu 2011 platí nové Nařízení vlády č. 272 ze dne 24. srpna 2011. (novela předchozího nařízení č. 148/2006 Sb.). Důvodem novelizace bylo srovnání se směrnicemi Evropského parlamentu a Rady. Oproti předchozím u dokumentu došlo k těmto podstatným změnám:
Sjednotil se hygienický limit ustáleného a proměnného hluku pro pracoviště, na němž je vykonávána práce náročná na pozornost a soustředění (velíny), a dále pro pracoviště určené pro tvůrčí práci vyjádřený ekvivalentní hladinou akustického tlaku LAeq,8h ten se rovná 50 dB. Je nově formulována bezpečnostní přestávka. Ta se uplatní tehdy, pokud je práce vykonávána v expozici hluku překračujícímu přípustný expoziční limit. První přestávka v trvání nejméně 15 minut se zařazuje nejpozději po 2 hodinách od započetí výkonu práce. Následně přestávky v trvání nejméně 10 minut se zařazují nejpozději po dalších 2 hodinách od ukončení předchozí přestávky. Poslední přestávka v trvání nejméně 10 minut se zařazuje nejpozději 1 hodinu před ukončením směny. Po dobu bezpečnostních přestávek nesmí být zaměstnanec exponován hluku překračujícímu přípustný expoziční limit.
Zkráceně jsou hygienické limity stanovené ve zmíněném zařízení zobrazeny v Tab. 3. Červeně jsou zvýrazněny limity nejčastěji používané v průmyslové praxi. Tab. 3 Souhrn hygienických limitů stanovených v Nařízení vlády č. 272 ze dne 24. srpna 2011
VZP č. V-13-035 21
během průměrování nesmí překročit:
hygienický limit LAeq,8h ustálený nebo proměnný hluk (standardní podmínky)
ustálený nebo proměnný hluk (práce náročná na soustředění, tvůrčí práci)
impulsní hluk
hladina akustického tlaku L pA 85 dB
107 dB
50 dB
107 dB
85 dB
107 dB
vysokofrekvenční hluk
(8kHz až 16kHz)
75 dB
ultrazvuk
(20kHz až 40kHz)
105 dB
infrazvuk
špičková hladina ak. tlaku L cpea k
140 dB
116 dB
infrazvuk
(1Hz až 16Hz)
110 dB
infrazvuk
(20Hz až 40Hz)
105 dB
6.2 USA - Code of Federal Regulations, 29 C.F.R. 1910.95 „Occupational noise exposure“ V USA je ochrana pře nepříznivými účinky hluku zakotvena v zákoně. Regulace ovšem nejsou tak striktní, jak je tomu v Evropě (např. slova „musí“ jsou zde nahrazena slovy „měla by“, atp.). Pokud jsou zaměstnanci vystaveni po dobu 8h prac. směny hluku LAeq,8h nad 90dB, musí být aplikována ochrana před účinky hluku – administrativně nebo technicky, pro jiné časy expozice jsou stanoveny následující mezní hodnoty LAeq , viz následující tabulka. Tab. 4 Mezní ekvivalentní hladina akustického tlaku v závislosti na době expozice - USA doba expozice 8 h. 6 h. 4 h. 3 h. 2 h. 2 h. 1,0 h. 0,5 h. 0,3 h.
ekvivalentní hladina akustického tlaku L Aeq 90 dB 92 dB 95 dB 97 dB 100 dB 102 dB 105 dB 110 dB 115 dB
řč
Dále lze znění nařízení shrnout do následujících bodů:
Pokud dochází k fluktuaci hladiny hluku v rámci 1s, považuje se hluk svým charakterem za ustálený Jakmile je překročena hladina LAeq 85dB pro 8h měření, měly by být zahájeny kroky k ochraně sluchu před účinky hluku. Jakmile je překročena hladina LAeq 85dB musí být realizován monitorovací program (pravidelná měření), zaměstnanec musí být seznámen s výsledky měření Hluk LpA od 80dB do 130dB (stálý, přerušovaný, impulsní) musí být měřen. Výsledky měření musí být uchovány min. po dobu dvou let.
22 VZP č. V-13-035
Zaměstnanci vystaveni expozici hluku nad 85dB v rámci 8h. pracovní směny mají právo na audiometrické vyšetření, hrazené zaměstnavatelem, s periodou opakování nejpozději po 12 měsících. Před vyšetřením musí být vyšetřovaná osoba min. 14 hod bez expozice hluku. Jako trvalá měna je vyhodnocen posun prahu slyšení o 10dB na 1kHz, 2kHz, 3kHz, 4kHz a 6kHz. Zaměstnavatel zajistí školení nošení chráničů a ujistí se, že jsou aplikovány.
6.3 Directive 2003/10/EC of the European Parliament and of the Council of 6 February 2003 on the minimum health and safety requirements regarding the exposure of workers to the risks arising from physical agents (noise) Dle této směrnice jsou stanoveny tři hladiny akustického tlaku dvě „akční“ a jedna expoziční, po překročení příslušných akčních limit je vždy předepsána příslušná akce, např. po překročení dolní akční hodnoty by měli mít pracovníci k dispozici příslušné ochranné pomůcky, po překročení horní akční hodnoty by měly být tyto ochranné pomůcky užívány, podobný postup je aplikován u zaškolení pracovníků v problematice škodlivého vlivu hluku na pracovních místech. Jednotlivé země EU mají právo si tyto doporučující regule národně přizpůsobit. Tab. 5 Mezní ekvivalentní hladiny akustického tlaku dle evropských směrnic
expoziční limity LEX,8h
hladina akustického tlaku L pA 87 dB
špičková hladina ak. tlaku L cpeak 140 dB
horní akční hodnota, ustálený hluk
85 dB
137 dB
dolní akční hodnota, ustálený hluk
80 dB
135 dB
expoziční limit, ustálený hluk
6.4 СанПиН 3223-85 Санитарные уровней шума на рабочих местах
нормы
допустимых
V ruské federaci jsou hygienické limity stanoveny jednak normami a dále také vyhláškou ministerstva regionálního rozvoje. Tab. 6 Mezní ekvivalentní hladiny akustického tlaku dle СанПиН 3223-85
hygienický limit LAeq,8h inženýrská práce, věda
50 dB
manažerská práce, měření
60 dB
dispečeři, komunikace
65 dB
práce náročná na soustředění
75 dB
ostatní práce
80 dB
VZP č. V-13-035 23
7 Závěr Předložený dokument je věnován nejen samotnému postupu při měření hlučnosti strojů s použitím konkrétních přístrojů a zvolených metodik, ale i následnému vyhodnocení těchto měření. Pozornost je věnována zejména jednotlivým hygienickým limitům a nařízením pro ochranu zdraví před nepříznivými účinky hluku, stanovenými příslušnými národními orgány. Zpráva je tak rešerší přístupů měření a jeho vyhodnocení prováděných ve státech EU, v USA a Ruské federaci. V případě hlubšího studia problémů, statistických metod vyhodnocení dat a fyzikálních omezení používaných přístrojů je třeba vyhledat příslušně zaměřenou odbornou nebo firemní literaturu.
24 VZP č. V-13-035
8 Dodatek – základy akustiky 8.1 Terminologie Oblast sluchu Empirickými metodami byla stanovena oblast citlivosti lidského ucha. Průměrný mladý jedinec je schopen subjektivně zaznamenat signály ve frekvenčním rozsahu 20 Hz až 20 kHz. Tato hranice je silně individuální a s rostoucím věkem a expozicí tento rozsah, zejména jeho horní hranice klesá. Dále je třeba si uvědomit, že lidské ucho není senzor s konstantní citlivostí. Některé frekvence jsou vnímány citlivěji a naopak. Viz Obr. 11.
Obr. 11: Frekvenční a amplitudová oblast citlivosti lidského ucha
Jednotka dB: Bezrozměrná jednotka dB se používá pro vyjádření úrovně (L = level). Je definována jako dekadický logaritmus poměru naměřené hodnoty ku hodnotě referenční. Ta je pro každou veličinu stanovena v soustavě SI. Hladiny se tedy zobrazují v logaritmické stupnici.
L[dB] 20 log
p pref
Emise: Zvuk vyzařovaný strojem
Emisní akustický tlak: Akustický tlak ve stanoveném místě v blízkosti zdroje hluku, udáván v jednotkách [Pa]
VZP č. V-13-035 25
8.2 Výpočtové vztahy Hladina emisního akustického tlaku L p SPL 10 log kde
p 2 (t ) p(t ) 20 log [dB], SPL=Sound Preasure Level 2 p0 p0
p0 je referenční akustický tlak p0=20µPa p(t) je měřený akustický tlak [Pa].
Veličina hodnotí akustické pole v jistém místě a směru vzhledem ke zdroji zvuku.
Časově průměrovaná hladina (emisního) akustického tlaku: 1 T p 2 (t ) L peqT 10 log dt [dB] 2 T 0 p0 Veličina hodnotí expozici obsluhy např. během (osmihodinové) pracovní směny. V hromadné výrobě může být doba T omezena na čas výroby jedné součásti (nebo určené série součástí).
Průměrovaná hladina akustického tlaku na měřící ploše: 1 N 0,1L' L'pA 10 log 10 LpAi [dB] hladina akustického tlaku na měřící ploše N 1 1 N 0,1L'' L''pA 10 log 10 LpAi [dB] hladina akustického tlaku pozadí N 1
Korekce na hluk pozadí: K1A 10 log(1 100,1LA ) [dB] kde
LA L'pA L''pA
Korekce na zkušební prostředí: S K 2 A 10 log 1 4 A [dB] kde
S je plošný obsah měřící plochy v m2 A celková pohltivost zvuku místnosti v m2
26 VZP č. V-13-035
A Sv [m2], kde
Sv je celková plocha ohraničující zkušební místnost (včetně stropu a podlahy) je střední činitel pohltivosti [1] (výběr z tabulky)
S 4(ab bc ca) a 0,5l1 d b 0,5l2 d c l3 d kde d
je měřící vzdálenost (výběr z hodnot 0,15;0,25;0,5;1;2;4;8m)
Hladina akustického tlaku LpfA na měřící ploše LpfA L'pA K1A K 2 A
[dB]
Hladina akustického výkonu LWA: S LWA LpfA 10 log S0 [dB] kde S0 je referenční plocha 1 m2
VZP č. V-13-035 27
9 Seznam literatury [1] ČSN ISO 7574-1: Akustika. Statistické metody pro určení a ověření stanovených hodnot. Emise hluku strojů a zařízení. Část 1: Všeobecné zásady a definice [2] ČSN ISO 7574-2: Akustika. Statistické metody pro určení a ověření stanovených hodnot. Emise hluku strojů a zařízení. Část 2: Metody pro jednotlivé stroje [3] ČSN ISO 7574-3: Akustika. Statistické metody pro určení a ověření stanovených hodnot. Emise hluku strojů a zařízení. Část 3: Jednoduchá metoda (přechodná úprava) pro série strojů [4] ČSN ISO 7574-4: Akustika. Statistické metody pro určení a ověření stanovených hodnot. Emise hluku strojů a zařízení. Část 4: Metody pro série strojů [5] ČSN EN ISO 9612: Akustika - Určení expozice hluku na pracovišti - Technická metoda [6] ČSN EN ISO 11689: Akustika - Postup porovnávání údajů o emisi hluku strojů a zařízení [7] ČSN ISO 230-5: Zkušební předpisy pro obráběcí stroje - Část 5: Určení emise hluku [8] ČSN ISO 1999: Akustika. Stanovení expozice hluku na pracovišti a posouzení zhoršení sluchu vlivem hluku [9] ČSN EN ISO 11200: Akustika — Hluk vyzařovaný stroji a zařízeními - Směrnice pro používání základních norem pro určování hladin emisního akustického tlaku na stanovišti obsluhy a dalších stanovených místech [10] ČSN EN ISO 11201: Akustika - Hluk vyzařovaný stroji a zařízeními - Určování hladin emisního akustického tlaku na stanovišti obsluhy a dalších stanovených místech v přibližně volném poli nad odrazivou rovinou se zanedbatelnými korekcemi na prostředí [11] ČSN EN ISO 11202: Akustika - Hluk vyzařovaný stroji a zařízeními - Určování hladin emisního akustického tlaku na stanovišti obsluhy a dalších stanovených místech s použitím přibližných korekcí na prostředí [12] ČSN EN ISO 11203: Akustika - Hluk vyzařovaný stroji a zařízeními - Určování hladin emisního akustického tlaku na stanovišti obsluhy a dalších stanovených místech z hladin akustického výkonu [13] ČSN EN ISO 11205: Akustika - Hluk vyzařovaný stroji a zařízeními - Technická metoda pro určování hladin emisního akustického tlaku in situ na stanovišti obsluhy a dalších stanovených místech pomocí akustické intenzity [14] ČSN EN ISO 3740: Akustika - Určení hladin akustického výkonu zdrojů hluku - Směrnice pro užití základních norem [15] ČSN EN ISO 3744: Akustika - Určování hladin akustického výkonu a hladin akustické energie zdrojů hluku pomocí akustického tlaku - Technická metoda pro přibližně volné pole nad odrazivou rovinou
28 VZP č. V-13-035
[16] ČSN EN ISO 3746: Akustika - Určování hladin akustického výkonu a hladin akustické energie zdrojů hluku pomocí akustického tlaku - Provozní metoda s měřicí obalovou plochou nad odrazivou rovinou [17] ČSN EN ISO 9614-1: Akustika - Určování hladin akustického výkonu zdrojů hluku pomocí akustické intenzity - Část 1: Měření v bodech [18] ČSN EN ISO 9614-2: Akustika - Určení hladin akustického výkonu zdrojů hluku pomocí akustické intenzity - Část 2: Měření skenováním [19] ČSN EN ISO 23125: Obráběcí stroje - Bezpečnost - Soustruhy [20] ČSN EN 12417 +A2: Bezpečnost obráběcích a tvářecích strojů - Obráběcí centra [21] ČSN EN 13128 +A2: Bezpečnost obráběcích a tvářecích strojů - Frézky (včetně vyvrtávaček) [22] ČSN EN 13218 +A1: Obráběcí a tvářecí stroje - Bezpečnost - Pevně umístěné brusky [23] ANSI/ASME PTC 36 - 2004: Measurement of Industrial Sound [24] DIN 45635 Beiblatt 1: Geräuschmessung an Maschinen; Luftschallmessung, HüllflächenVerfahren, Formblatt für Meßbericht (Meßprotokoll) für Hüllflächen-Verfahren [25] DIN 45635-16: Geräuschmessung an Maschinen; Luftschallmessung, Hüllflächen-Verfahren, Werkzeugmaschinen [26]
VDI 3742 Blatt 2: Emissionskennwerte Werkzeugmaschinen; Fräsmaschinen
technischer
Schallquellen;
Spanende
[27] JIS Z 8733:2000: Acoustics -- Determination of sound power levels of noise sources using sound pressure -- Engineering method in an essentially free field over a reflecting plane [28] ISO 8525:2008 – Airborne noise emitted by machine tools – Operating conditions for metallcutting machines [29] ČSN EN ISO 12001 - Akustika - Hluk vyzařovaný stroji a zařízeními - Pravidla pro tvorbu a prezentaci zkušebních předpisů pro hluk [30] ČSN EN 61672-1 (368813) - Elektroakustika - Zvukoměry - Část 1: Technické požadavky [31] Nařízení vlády 272/2011 o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací. [32] Code of Federal Regulations, 29 C.F.R. 1910.95 „Occupational noise exposure“ [33] Directive 2003/10/EC of the European Parliament and of the Council of 6 February 2003 on the minimum health and safety requirements regarding the exposure of workers to the risks arising from physical agents (noise) [34] СанПиН 3223-85 Санитарные нормы допустимых уровней шума на рабочих местах [35] SP 51.13330.2011 5.2011 ЗАЩИТА ОТ ШУМА
VZP č. V-13-035 29
