Západoceská univerzita v Plzni FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ
KET
Merení fyzikálních složek životního prostredí _______________________
• •
vypracoval:
Cejchování snímacu chvení Merení hluku zarízení
Václav Laxa
Merící skupina:
datum merení: 13.11.2006
Jan Kokeisl, Otakar Zavrel, Václav Laxa, Jakub Loquenz
rozvrh: Pondelí
8+9
1. Úkol: Cejchování snímacu chvení. • Úvod – teorie:
Snímace chvení rozdelujeme na absolutní a relativní. Absolutní merí vzhledem k vlastní setrvacné hmote, relativní potom vzhledem k libovolnému bodu v prostoru (napr. rám vuci základu). Snímace lze technologicky dále delit na Pasivní a Aktivní. PASIVNÍ – nízká hmotnost a jednoduchost. Dle menícího paramteru rozdelujeme na : a. odporové (tenzometrické, elektrolytické, elektronkové) – princip pusobení setrvacné hmoty umístené na konci pružného nosníku. Typické je malé tlumení, požadavky na tesnost a nepríznivá teplotní závislost. b. kapacitní - malé rozmery a nízká váha, užití u vysokých i nízkých teplot, velká životnost a znacná presnost. Využívá se zde zmen vzdálenosti elektrod a prekrývání ploch c. indukcnostní – akcelerometr má seismickou hmotu feromagnetickou a upevnenou na dvou plochých pružinách. Zmena vzduchové mezery mení indukcnost cívek d. transformátorové – snímac má na výstupu rozdíl napetí, jehož amplituda je úmerná zrychlení chvení AKTIVNÍ – snímace využívají prímé premeny mechanické energie na energii elektrickou a. elektrodynamické v mezere permanentního magnetu je membránou držena cívka do které je pohybem magnetu indukováno napetí úmerné rychlostí chvení v. b.
piezoelektrické jsou nejrozšírenejší. Využívá se vlastností piezoelektrických nebo keramických materiálu (levnejší, polarizace elektrostatickým polem). Nevýhodou snímacu je rozdelení napetí (náboje) na vlastní element a prívodní kabel.
Pro cejchování snímacu chvení se používají speciální vibracní stolice vibrátory. Na jejich pohyblivou cást s definovanou amplitudou chvení se pripevnuje cejchovaný snímac. Velikost amplitudy pohyblivé cásti stolice lze urcit nekolika zpusoby: - výpoctem z budicího proudu - normálním (cejchovním snímacem) - optickým odectením dvojamplitudy chvení pohyblivé cásti vibrátoru mikroskopem CEJCHOVÁNÍ
•
–
Nákres a postup:
Na generátoru sinusového napetí se nastaví požadovaná frekvence chvení. Pro naše merení odecítáme hodnoty vstupní frekvence 10, 20, 30, 40, 60, 70, 80 a 90 Hz. Sítovou frekvenci a její násobky (50 a 100Hz) vylucujeme s ohledem na možné zkreslení. Amplitudou a zesílením zesilovace se nastaví rozkmit stolice vibrátoru. Rozkmit lze kontrolovat mikroskopem, kterým se pozoruje hrana stolice. Její pohyb je zdánlive zpomalen stroboskopickou lampou. Skutecná velikost dvojamplitudy chvení 2A se získá z odecteného poctu dílku v mikroskopu 2A vynásobením konstantou mikroskopu.
Václav Laxa – MFŽP – merení hluku a chvení
•
Tabulka namerených a vypoctených hodnot, graf:
f [Hz] 10 20
62,83 125,66
3947,61 15790,44
Ua [mV] 0,48 1,50
188,49 251,32 376,98 439,81 502,64 565,47
35528,48 63161,74 142113,92 193432,84 252646,97 319756,32
3,00 4,00 5,30 6,00 6,50 7,00
-1
? [s ]
30 40 60 70 80 90
?
2
-2
[s ]
2A [mm]
kmikr. [-]
A [mm]
7,3 4,6
0,01666 0,01666
0,060809 0,038318
K -2 [mV/ms ] 240,0501 0,002000 605,0579 0,002479
2,7 1,7 0,8 0,5 0,4 0,3
0,01666 0,01666 0,01666 0,01666 0,01666 0,01666
0,022491 0,014161 0,006664 0,004165 0,003332 0,002499
799,071 894,4334 947,0472 805,6478 841,8197 799,071
-2
a [mms ]
0,003754 0,004472 0,005596 0,007447 0,007721 0,008760
f ……..frekvence sinusového napetí nastavená na generátoru [Hz] Ua……amplituda zesilovace [mV] 2A…...dvojamplituda chvení odectená v dílcích z mikroskopu [mm] kmikr.…konstanta mikroskopu odectená z tabulek (dle okuláru a parametru mikroskopu) [-] A…….skutecná amplituda výchylky. polovina mikroskopické dvojamplitudy vynásobená konstantou mikroskopu a……..zrychlení; násobek kvadrátu úhlové rychlosti s amplitudou výchylky [mm / s] K…….Napetová citlivost [mV/ms -2 ] Ua
K=
A ⋅ω 2
Závislost napetové citlivosti na frekvenci 0,009 0,008 0,007
-2
K [mV/ms ]
0,006 0,005 0,004 0,003 0,002 0,001 0,000 10
100 f [Hz]
(log)
Václav Laxa – MFŽP – merení hluku a chvení
Prístroje: Tónový generátor, zesilovac, vibracní stolice, cejchovaný snímac, voltmetr,
mikroskop, stroboskop.
• Záver: Po výpoctech a promítnutí hodnot do grafu jsme zjistili, že napetová citlivost daného snímace chvení s frekvencí roste. Naše merení probíhalo v príjemné atmosfére a jediný problém a chybovost mohla nastat pri odecítání vibracní výchylky pod mikroskopem, jelikož presné odectení bylo casto s ohledem na rychlost chvení velmi složité.
2. Úkol: Merení hluku zarízení . • Úvod – teorie: Hluk je nepríjemný zvuk, který vyvolává rušivé pocity se škodlivými úcinky. Merení hluku šírené ho vzduchem je založeno na merení akustického tlaku, resp. jeho hladin, v poslední dobe i na merení akustické intenzity sondami s dvojicí protismerne orientovaných mikrofonu. Merení musí být provádena za zcela urcitých akustických podmínek a správným postupem. Podle úcelu se merí hluk • vyzarovaný zarízením, technologickými cástmi, které poskytují hodnoty o zdroji hluku. Používají se metody stanovené na základe mezinárodních doporucení a norem.
•
merení hluku prostredí, tj. míst, kde se predpokládá pobyt cloveka pri cestování, práci nebo odpocinku. I tato místa jsou postupne sjednocována a normalizována. Základním prístrojem pro merení hluku je zvukomer. Je tvoren kondenzátorovým mikrofonem, impedancním menicem, váhovými filtry, obvody s ruznou casovou konstantou a další výbavou, kterou casto bývá zarízení pro matematické zpracování výsledku (statistické zpracování, analýza, resp. záznam výsledku)..
Cejchování zvukomeru se provádí známými tlakovými zmenami s konstantní frekvencí. Tlakové zmeny se vytvorí akustickým menicem v kalibrátoru nebo pistonfonem.
• Nákres úlohy, postup a namerené hodnoty : 1. Mikrofon hlukomeru umístíme do vzdálenosti 1m od zdroje hluku. 2. Nastavíme rozsah merené hladiny na hlukomeru. 3. Odecteme hladinu hluku.
Václav Laxa – MFŽP – merení hluku a chvení
V odmerných místech provedeme odectení hladin hluku zarízení podle bodu 1-3 a prípadne provedeme korekci na hladinu hluku pozadí. Korekce hladiny hluku pozadí se urcí z hladiny hluku bez pusobení mereného zdroje. Pokud je mezi hladinou pozadí a hladinou hluku zdroje rozdíl vetší než 10dB, neovlivnuje hluk pozadí namerenou hodnotu. Pokud je rozdíl menší, CSN urcuje pri rozdílu 6 až 9dB odecíst 1dB od namerené hladiny, pri rozdílu 4 až 6 db se odecítá 2dB a pri rozdílech menších než 4dB se merení nedoporucují.
8
7 4
3
5
6
1
Pozice [-] Hluk [dB]
1 72
2
2 77
3 74
4 72,5
5 75
6 73
7 73,5
8 74,5
Použité prístroje: starší vysavac ETA, hlukomer
• Záver: Merení, behem kterého jsme si vyzkoušeli použití hlukomeru, probíhalo v relativne klidném a príjemném prostredí. Jelikož hluk tohoto archiválního vysavace znacne prevyšoval (tj. o více než 10 dB) ruch a hluk okolí (pozadí), nemuseli jsme naše výsledky dodatecne jakkoli upravovat. Hluk tvorený vysavacem se pohyboval od 72 do 77 dB. Úroven hluku bude jiste závislá na uvolnených cástech zarízení, množství zaneseného pytlíku na prach a dalších faktorech.
Václav Laxa – MFŽP – merení hluku a chvení
