Сложение шума двух и более источников

Уровень шума, возникающий от нескольких некогерентных источников, работающих одновременно, подсчитывается на основании принципа энергетического суммирования излучений отдельных источников:

, (1.8)

где – уровень интенсивности шума -го источника, дБ; – количество источников шума.

Справедливость формулы (1.8) можно обосновать следующим образом. Рассмотрим для простоты рассуждения два источника шума с интенсивностями излучения

и (1.9)

и уровнями интенсивности шума этих источников

, . (1.10)

Суммарная интенсивность шума от этих источников это обычная алгебраическая сумма

. (1.11)

В соответствии с формулой (6) уровень суммарной интенсивности будет

. (1.12)

Используя формулы (10) получим следующее

и

и тогда соотношение (12) примет вид

. (1.13)

Если рассмотреть источников, то получим точно формулу (1.8).

Шум как звуковой поток характеризуется следующими показателями:

• Уровни звукового давления (УЗД). На основании формулы (1.10) можно записать дБ, которая используется в шумомерах при измерении акустических характеристик без коррекции полученного результата.

• Уровень звука (УЗ). Используется для оценки величины шума, а единица измерения – дБ(А), которая определяется по формуле . – среднеквадратическое давление, измеряемое шумомером с коррекцией «А».

• Основной частотный спектр используемый при анализе шума. Однооктавный спектр состоит из октавных полос со следующими среднегеометрическими частотами в Гц: 31.5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000.

Расчет общего уровня шума в цехе

Задание 1.1. В цехе работает некоторое количество единиц оборудования. Конкретные виды оборудования представлены в табл. 1.1. Каждое оборудование является источником шума, уровень которого показан в табл. 1.1. Определить общий уровень шума в цехе.

Пример выполнения задания 1.1.

Рассмотрим вариант №32 табл. 1.2. В цехе имеется следующее оборудование: токарные станки, транспортеры, прессы, холодильные установки, местная вентиляция, участок сварочных работ и компрессоры. Их акустические характеристики показаны в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Исходные данные для задания

№пп	Наименование оборудования	Уровень шума данного типа оборудования, дБ(А)	Количество однотипного оборудования
1	Токарный станок	=75	=4
2	Транспортер	=65	=3
3	Пресс	=83	=3
4	Холодильная установка	=82	=2
5	Местная вентиляция	=86	=6
6	Участок сварочных работ	=74	=2
7	Компрессор	=101	=8

Используя формулу (8) запишем общий уровень шума

Вместо буквенных обозначений в формуле подставим их числовые значения

110.18 дБ(А).

Ответ: общий уровень шума в цехе составит 110.18 дБ(А).

Задание 1.2. В цехе работает некоторое количество единиц оборудования. Конкретные виды оборудования представлены в табл. 1.1. Каждое оборудование является источником шума, уровень которого показан в табл. 1.1. Самое шумное оборудование должно быть удалено из цеха. Определить насколько дБ(А) изменится общий уровень шума в цехе.

Пример выполнения задания 1.2.

Рассмотрим вариант №32 в табл. 1.2. В цехе имеется следующее оборудование, показанное в табл. 1.1. Самым шумным оборудованием является компрессор и этих компрессоров 8 штук. Компрессоры удаляются из цеха. В этом случае общий уровень шума может быть определен двумя способами.

а) Для оставшихся 6 типов оборудования определяют общий уровень шума

.

95,43 дБ(А).

Учитывая общий уровень шума из предыдущего примера, уменьшение шума составит

110.18 – 95.43 = 14.75 дБ(А).

б) Если известен только общий уровень шума в цеха, например, 110.18 дБ(А), и уровень шума, создаваемого удаляемым оборудованием, тогда новый общий уровень шума определится следующим образом

95,43 дБ(А),

уменьшение шума составит

110.18 – 95.4 = 14.75 дБ(А).

Таблица 1.2

Оборудование и уровень его шума. Варианты задания 1.1.

Вариант задания	Токарный станок		Транспортер		Пресс		Холодильная установка		Местная вентиляция		Участок сварочных работ		Компрессор
	Количество	Уровень шума, дБ	Количество	Уровень шума, дБ	Количество	Уровень шума, дБ	Количество	Уровень шума, дБ	Количество	Уровень шума, дБ	Количество	Уровень шума, дБ	Количество	Уровень шума, дБ
	4	74	5	71	2	65	3	82	5	86	3	60	6	89
	3	84	3	76	2	71	4	72	7	85	3	61	4	81
	5	70	3	60	2	73	4	78	7	90	4	67	7	80
	4	75	2	59	2	79	6	80	6	77	4	55	5	87
	8	76	4	66	2	78	5	90	4	84	3	68	9	80
	3	79	4	59	2	78	1	78	6	92	3	68	8	85
	1	81	3	67	2	70	3	80	5	93	3	65	3	81
	3	67	5	67	2	95	1	79	5	86	4	64	0	74
	3	75	5	64	2	77	2	80	4	84	2	69	6	81
	6	77	3	65	2	78	3	82	4	81	4	65	3	99
	6	68	3	67	2	77	7	68	6	95	3	62	3	102
	3	71	1	56	2	72	2	88	5	83	3	68	4	90
	6	74	3	61	1	66	7	83	6	93	6	75	3	100
	7	65	3	67	2	74	6	88	4	80	3	68	5	88
	6	73	4	71	2	83	4	77	4	70	4	66	4	86
	4	77	3	67	1	79	5	79	5	94	5	65	6	73
	5	75	4	69	2	79	9	66	5	68	4	65	7	87
	4	74	5	63	3	69	3	75	9	85	2	76	4	92
	5	80	4	66	1	78	1	76	6	78	3	76	5	89
	2	69	4	65	2	70	5	90	6	84	4	55	7	81
	4	71	3	63	3	78	7	76	5	74	3	67	6	83
	4	80	2	66	2	70	3	75	6	90	5	62	3	84
	6	77	4	63	2	76	5	78	8	93	3	61	5	81
	3	74	1	62	2	76	4	73	3	81	2	61	5	89
	4	66	4	67	3	80	7	76	3	81	5	64	4	76
	5	83	4	70	2	81	2	83	2	86	1	69	6	87
	1	79	3	62	3	60	6	79	6	96	3	63	2	105
	5	69	2	68	2	72	7	80	4	87	1	57	7	84
	5	71	3	70	1	68	3	83	1	86	4	60	0	84
	4	75	4	66	2	78	6	93	6	88	3	61	3	87
	2	74	4	62	2	83	2	84	6	71	4	66	4	85
	4	75	3	65	3	83	2	82	6	86	2	74	8	101

ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

Отчет составляется по установленной форме и должен содержать следующие пункты:

• цель работы;

• краткую теоретическую часть с расчётными формулами;

• условие задания;

• решение с пояснениями и формулами, написанными в буквенном и численном виде;

• вывод.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Какими параметрами характеризуется звуковая волна?

2. Что такое шум?

3. Что такое уровень звукового давления?

4. Покажите соотношение, связывающее звуковое давление и интенсивность звука.

5. Что такое децибел?

6. Какая размерность децибела – единицы измерения уровня звука в системе СИ?

Практическая работа № 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЯ ЗВУКОВОЙ МОЩНОСТИ ИСТОЧНИКА ЗВУКА

Цель работы – изучить методику измерения уровней звуковой мощности в полосах частот и корректированного по характеристике (А) уровня звуковой мощности, выполнить акустические расчеты и сравнить с экспериментальными данными. Изучить работу прибора ОКТАВА-110А.

ОПИСАНИЕ ПРЕЦИЗИОННОГО ШУМОМЕРА И АНАЛИЗАТОРА СПЕКТРА ОКТАВА-110А

а) б)

Рис.1.1. Прецизионный шумомер и анализатор спектра ОКТАВА–101А.

а) Внешний вид шумомера с установленным микрофоном. б) Расположение основных элементов на панели управления шумомера.

Российский шумомер – анализатор спектра ОKTABA–101А отвечает всем современным требованиям к приборам данного типа и ни в чем не уступает зарубежным аналогам. Прибор имеет два режима измерений: «Звук» и «Инфразвук». В режиме «Звук» ОКТАВА–101А одновременно выполняет функцию двух приборов: интегрирующего шумомера 1 Класса (МЭК 60651/60804) и анализатора спектров 1 Класса (МЭК 1260). Одновременно в реальном времени измеряются общие (Лин) и корректированные (А, С) уровни звука и уровни звукового давления в октавных и 1/3-октавных полосах частот 25 Гц – 16 кГц с временными характеристиками S, F, I. a также эквивалентные (по энергии) уровни.

В режиме «Инфразвук» прибор позволяет в реальном времени одновременно видеть на экране октавный и l/3-октавный спектр 1,6 Гц – 20 Гц.

Результаты измерений можно сохранить в энергонезависимой памяти, а впоследствии выдать опять на жидкокристаллический графический индикатор или передать в компьютер по интерфейсу RS-232.

Питание прибора осуществляется от встроенной аккумуляторной батареи или от сетевого блока питания. Для специальных приложений, требующих проведения измерении вибрации, прибор ОКТАВА–101A может быть доукомплектован вибродатчиком со специальным переходником.

Таблица 2.1

Технические характеристики прецизионного шумомера и анализатора спектра ОКТАВА–101А

Режимы измерений	Звук. Инфразвук.
Класс точности	1
Диапазон измерений (с микрофоном 50 мВ/Па)	22–145 дБА (СКЗ) (4 поддиапазона с шагом 15 дБ)
Линейный рабочий диапазон	80 дБ
Частотная коррекция	А,С, Лиин (1 Гц – 20 кГц)
Частотный диапазон	1.6 Гц – 20 Гц (режим Инфразвук), 10 Гц – 20 кГц (режим Звук)
Частотные фильтры	⅓–октавные фильтры 1.6 Гц – 16 кГц октавные фильтры 2 Гц – 16 кГц Измерения проводятся одновременно во всех полосах частот в реальном времени
Измеряемые параметры	«Режим Звук»: уровни звука L, Lmax, Lmin (S, F, I с коррекцией А, С, Лин), Lэкв, Lпик, уровни звукового давления в октавных и ⅓–октавных полосах частот в диапазоне 20 Гц – 16 кГц.

Таблица 2.2.

Корректирующие поправки для расчета уровней на характеристике (А).

Октава				Третьоктава
fН, Гц	fВ, Гц	fСр, Гц	, дБ	fН, Гц	fВ, Гц	fСр, Гц	, дБ
11	22	16	+56,7	14,1	17,8	16	+56,7
				17,8	22,4	20	+50,5
				22,4	28,2	25	+44,7
22	44	31,5	+39,4	28,2	35,5	31,5	+39,4
				35,5	44,7	40	+34,6
				44,7	56,2	50	+30,2
44	88	63	+26,2	56,2	70,7	63	+26,2
				70,7	89,1	80	+22,5
				89,1	112	100	+19,1
88	177	125	+ 16,1	112	141	125	+16,1
				141	178	160	+ 13,4
				178	224	200	+10,9
177	355	250	+8,6	224	282	250	+8,6
				282	355	315	+6,6
				355	447	400	+4,8
355	710	500	+3,2	447	562	500	+3,2
				562	708	630	+1,9
				708	891	800	+0,8
710	1420	1000	0	891	1122	1000	0
				1122	1413	1250	–0,6
				1413	1778	1600	–1,0
1420	2840	2000	–1,2	1788	2239	2000	–1,2
				2239	2818	2500	–1,3
				2818	3548	3150	–1,2
2840	5680	4000	–1,0	3548	4467	4000	–1,0
				4467	5623	5000	–0,5
				5623	7079	6300	+0,1
5680	11360	8000	+1,1	7079	8913	8000	+ 1,1
				8913	11220	10000	+2,5
				11220	14130	12500	+4,3
11360	22720	16000	+6,6	14130	17780	16000	+6,6
				17780	22390	20000	+9,3

В табл. 2.2 приведены верхние и нижние границы частот, а также среднегеометрические частоты наиболее употребляемых октавных и теретьоктавных фильтров, корректирующие поправки для расчета уровней на характеристике А по следующей формуле

, дБ(А), (2.1)

где – количество октавных полос, – уровень звукового давления в -ой октавной полосе, – корректирующая поправка для характеристики .