Vysvětlení zvukoměrů: Třídy, váhy, kalibrace a použití v terénu

Postavte se v šest ráno na mostovku nebo vedle kompresoru, o kterém všichni v dílně přísahají, že je naprosto normální, a dříve nebo později dojdete ke stejnému závěru: dojem není měření. K provedení této konverze existuje zvukoměr. Akustický tlak v pascalech se stává číslem v decibelech a toto číslo lze porovnat s limitem, základní linií nebo čtením, které na stejném místě provedl někdo jiný před dvěma lety.

Každý den budujeme měřicí řetězec, který stojí za těmito čísly: kondenzátorové mikrofony, vícekanálové analyzátory dynamického signálu, budicí zařízení a kalibrační přístroje. Od testovacích techniků, údržbářských týmů a univerzitních laboratoří neustále přicházejí stejné otázky, takže tato příručka shromažďuje praktické odpovědi na jednom místě: co přístroj skutečně měří, jak jej klasifikují normy, kde se hodnoty obvykle kazí a kdy by měl ruční měřič ustoupit plnému akvizičnímu systému.

Co zvukoměr skutečně měří

Uvnitř nástroje se membrána mikrofonu pohybuje o několik nanometrů a vytváří napětí úměrné akustickému tlaku. Tento tlak je poté vyjádřen ve vztahu k referenční hodnotě 20 mikropascalů, což je zhruba práh slyšení při 1 kHz, pomocí logaritmického poměru: 20násobek základního-10 logaritmu naměřeného tlaku děleno referenčním tlakem. Decibelová stupnice existuje, protože samotné ucho je logaritmické. Zvýšení o šest decibelů zdvojnásobí akustický tlak, zvýšení o deset decibelů je obvykle slyšet zhruba dvakrát hlasitěji a stonásobné zvýšení tlaku se stane zvládnutelnými čtyřiceti decibely.

Všimněte si, co se měří. Zvukoměr hlásí hladinu akustického tlaku v místě jeho pouzdra. Neuvádí akustický výkon, který popisuje samotný zdroj a získává se zcela odlišnými metodami. Jasné zachování tohoto rozlišení zabrání velkému zmatku, když se zdá, že datový list dodavatele a průzkum místa nesouhlasí.

Moderní měřiče se zřídka zastaví na okamžité úrovni. Detektor zprůměruje vážený signál a přístroj uloží skupinu výsledků. V tabulce níže jsou uvedeny ty, které se ve zprávách a normách objevují nejčastěji.

Uvnitř nástroje: kapsle, předzesilovač, detektor

Většina profesionálních měřičů používá půlpalcovou kapsli kondenzátoru. Tenká metalizovaná membrána sedí blízko zadní desky a měnící se kapacita mezi nimi se stává napětím. Externě polarizované kapsle potřebují stabilní polarizační napájení; předpolarizované konstrukce nesou permanentní náboj v materiálu membrány a snáze snášejí polní podmínky. Důležitá je také orientace kapsle: mikrofony s volným polem jsou korigovány na rušení způsobené jejich vlastním tělem při namíření na zdroj, tlakové mikrofony jsou určeny pro zapuštěnou montáž nebo spojky a typy s náhodnou incidencí rozdělují rozdíl.

Za kapslí musí předzesilovač vykazovat extrémně vysokou vstupní impedanci, aby signál malé kapsle přežil kabel. Odtud signál prochází frekvenční váhovou sítí, efektivním detektorem s jeho volitelnými časovými konstantami a nakonec zobrazovací a logovací fází. Stojí za to si připomenout, kde se skutečně rozhoduje o přesnosti. Displej k chybám nepřispívá téměř vůbec; kapsle, její kalibrace a akustika kolem nástroje rozhodují téměř o všem.

Protože předním koncem každého akustického měření je senzor, věnujeme velký zájem o kvalitu kapsle a mechanickou stabilitu. Naše akustické kondenzátorové mikrofony jsou vyrobeny pro laboratorní a terénní použití spolu s analyzátory, které zaznamenávají jejich výstup.

Kategorie produktu akustické kondenzátorové mikrofony Na této stránce kategorie aktuálně nejsou uvedeny žádné modely mikrofonů, ale vedle analyzátorů a zařízení pro měření vibrací jsou umístěny akustické kapsle. Zobrazit produkt →

Frekvenční a časové vážení bez žargonu

Lidské ucho není stejně citlivé na všech frekvencích a žádné jednotlivé vážení nevyhovuje každé otázce. Standardy proto definují několik křivek a odečet nemá smysl, pokud není křivka uvedena spolu s časovou konstantou použitou k jejímu vyhlazení.

Časové vážení funguje paralelně. Fast používá 125 milisekundovou exponenciální konstantu a chová se zhruba jako lidské vnímání hlasitosti; Slow používá jednu sekundu a dává stabilnější čtení; Impuls využívá rychlý vzestup a pomalý pokles pro přechodné události. Když zpráva říká „82 dB“ a nic jiného, ​​zeptejte se, která váha a jaká časová konstanta byly použity. Stejná událost může snadno vytvořit hodnoty čtyř nebo pěti decibelů při různých nastaveních.

Aby byla čísla ukotvena v každodenní praxi, níže uvedená tabulka porovnává typické úrovně vážené A. Je to spíše odkaz pro intuici než náhrada za měření.

Třídy IEC 61672: Třída 1 a třída 2 v praxi

Mezinárodní norma IEC 61672 rozděluje přístroje do dvou výkonnostních tříd. Rozdíl není kosmetický: určuje, jak velká tolerance je výrobcem povolena pro každou frekvenci, jak široký musí být lineární provozní rozsah a následně, která měření může přístroj věrohodně podporovat. Níže uvedené údaje jsou spíše typické než vyčerpávající, proto vždy ověřte podrobnosti podle aktuálního vydání normy a vašich národních ověřovacích pravidel.

Dva nástroje různých tříd mohou být oba "správné" a přesto se v frekvenčních extrémech neshodují o decibel nebo více. Pokud smlouva uvádí třídu, považujte tuto citaci za požadavek, nikoli za preferenci.

Pět otázek, které je třeba zodpovědět, než porovnáte modely

Ceníky málokdy odpovídají na otázky, které rozhodují o tom, zda nákup vyjde. Obvykle začínáme rozhovor s těmito:

1. Jaké rozhodnutí číslo podpoří? Jednorázový screening a test smluvního souladu odůvodňují různé nástroje.
2. Kterou metriku limit vlastně specifikuje? Před prvním měřením by se měly zapsat vážení, časová konstanta a průměrná perioda.
3. Jeden bod nebo mapa? Pokud potřebujete několik míst současně nebo hluk vedle vibrací, jeden ruční měřič se nakonec stane úzkým hrdlem.
4. Jak dlouho bez dozoru? Jakmile měření trvá několik týdnů, záleží na délce protokolování, paměti, výdrži baterie, ochraně před povětrnostními vlivy a vzdálenému přístupu.
5. Kdo to ověřuje a jak často? Kalibrace a pravidelné ověřování by měly být plánovány při nákupu, nikoli odhaleny při prvním auditu.

Kalibrace je zvyk, který odděluje data od čísel

Akustický kalibrátor se nasadí na kapsli a produkuje známou úroveň, obvykle 94 dB při 1 kHz, přičemž 114 dB je k dispozici pro kontrolu linearity na vyšších úrovních. Rutina je krátká a není volitelná: kontrola před měřením, kontrola po a obě hodnoty zaznamenejte do souboru. Posun o více než půl decibelu je výzvou k zastavení a prozkoumání, spíše než k aplikaci korekce a pokračování.

Životní prostředí si zaslouží stejnou pozornost. Vítr foukající přes kapsli vytváří svůj vlastní hluk, který pěnové čelní sklo snižuje, ale nikdy neeliminuje. Teplota, vlhkost, atmosférický tlak a přizpůsobení kalibrátoru všechny hodnoty posunu mírně. Při porovnávání dvou průzkumů s odstupem měsíců poznamenejte si tyto podmínky stejně pečlivě jako model přístroje.

Stejná disciplína platí na straně vibrací testovacího programu, kde akcelerometry a zesilovače náboje potřebují stejný druh ověření v terénu. Náš přenosný vibrační kalibrátor pokrývá tuto část řetězu, takže kombinovaný průzkum hluku a vibrací lze ověřit z jednoho sáčku sady.

Přenosný vibrační kalibrátor pro ověření v terénu Kategorie uvádí pět přenosných vibračních kalibrátorů, které podporují terénní ověření řetězců akcelerometru a náboje-zesilovače v kombinovaných průzkumech hluku a vibrací. Zobrazit produkt →

Kde si zvukoměry vydělávají

Nástroj je univerzální; aplikace jsou specifické a každá z nich ukládá své vlastní zvyky:

• Environmentální a komunitní hluk. Dlouhodobá těžba dřeva na hranicích, percentilové statistiky a pečlivá dokumentace počasí a provozních podmínek.
• Stavební akustika. Vzduchová a nárazová izolace, doba dozvuku a údaje o oktávovém pásmu, které většina metod hodnocení vyžaduje.
• Hlučnost strojů a výrobků. Identifikace dominantních zdrojů, porovnání variant návrhu a podpora deklaračních nebo akceptačních testů.
• Expozice na pracovišti. Osobní dozimetrie a plošné průzkumy s důrazem na trvání, vrcholné události a skutečný vzor expozice.
• Doprava. Měření při projíždění, pohodlí v interiéru vozidla, hluk na železnici a na moři, kde se obvykle musí současně zaznamenávat vibrace.
• Výuka a výzkum. Laboratorní cvičení a studentské projekty, kde robustní přístroj s jasným nastavením učí lepší návyky než aplikace.

Pokud projekt zahrnuje několik těchto oblastí, je obvykle ekonomičtější plánovat celý řetězec najednou, než kupovat samostatné nástroje pro každou z nich. naše řešení vibrací a dynamického testování jsou organizovány kolem této myšlenky: senzory, akvizice, buzení, kalibrace a software navržený tak, aby fungoval jako jeden systém.

Polní návyky, které chrání čtení

Většina špatných akustických dat není způsobena špatnými nástroji. Je to způsobeno malými procedurálními volbami pod časovým tlakem. Toto jsou ty, které vidíme nejčastěji:

1. Držte měřič na délku paže nebo jej upevněte na stativ; vaše tělo odráží zvuk a vaše ruka může zamaskovat kapsli.
2. Namiřte kapsli s volným polem ke zdroji a udržujte úhel mezi body měření konzistentní.
3. Poznamenejte si vážení, časovou konstantu a období průměrování pro každý uložený výsledek, nejen pro číslo v titulku.
4. Nahrajte krátký zvukový soubor nebo snímek třetí oktávy vedle úrovně, takže zvláštní výsledek může být vysvětlen později.
5. Změřte pozadí samostatně; zdroj, který je jen několik decibelů nad pozadím, nelze jednoduše kvantifikovat.
6. Pokaždé zaznamenejte sériové číslo přístroje, kalibrační hodnoty a verzi firmwaru do zprávy.

Když ruční měřidlo již nestačí

Ruční měřič odpovídá na otázku „jak hlasitě“. Bojuje s tím, „která součást a proč“. Jakmile projekt potřebuje třetinooktávová nebo úzkopásmová spektra, analýzu pořadí na rotujících strojích, simultánní kanály hluku a vibrací nebo nepřetržité monitorování po dobu měsíců, přirozeným dalším krokem je vícekanálový dynamický analyzátor signálu s připojenými vhodnými převodníky.

Tento krok užitečným způsobem změní pracovní postup. Všechny kanály sdílejí jednu časovou základnu, takže fázové vztahy přežívají a analýza přenosových cest je možná. Data mohou být přenášena do sítě namísto přenášení zpět z místa na paměťové kartě. A stejný hardware, který zaznamenává hluk, také zaznamenává zrychlení, sílu a napětí, což je přesně to, co modální test nebo vyšetřování vyžaduje.

Síťové analyzátory, jako jsou naše přístroje řady ZTN8128, se obvykle nasazují tam, kde je třeba společně zachytit několik měřicích bodů, například kryt stroje, zkušební stojan převodovky nebo fasádu budovy s více pozicemi mikrofonu.

ZT-N8208I 8-kanálový analyzátor napětí/IEPE dynamického signálu Osmikanálový 24bitový analyzátor s 100Mbps Ethernet, IEPE buzením a 128kHz vzorkováním pro synchronizované měření vibrací a rázů. Zobrazit produkt →

Pokud zvažujete dva přístupy, naše poznámka na jak se dynamický analyzátor signálu liší od tradičního přístroje prochází kompromisy podrobněji.

Vzorec toho všeho je konzistentní. Zvukoměr odměňuje přípravu mnohem více než odměňuje funkce: uvedená metrika, ověřená kapsle, rozumná poloha měření a zaznamenaná kontrola kalibrace předčí dražší přístroj používaný nedbale. Ať už toto číslo skončí jako podpora zprávy o shodě, rozhodnutí o designu nebo prvního experimentu studenta, zaslouží si stejnou disciplínu. To je ta část práce, která nás baví nejvíce, a jsme vždy rádi, že si můžeme promluvit v řetězci měření před objednáním, nikoli po něm.