Приборы для измерения шума и вибрации доклад

Обновлено: 04.07.2024

Акустические параметры отражают различные стороны колебательного движения в упругой среде, где их измерение затрудняет ряд специфических особенностей:
малая величина абсолютных значений измеряемых величин (акустические давления обычно составляют миллионные доли статического атмосферного давления, на которое они накладываются, а неизбежные звуковые помехи затрудняют точные измерения в слабых акустических полях);
большой диапазон частот;
резонансные особенности звуковых излучателей и приемников и самого помещения, в котором производятся измерения;
сложность акустических полей в помещениях и их изменений при изменении частоты;
искажение акустического поля и явления дифракции вблизи акустических приемников;
сложность и неустойчивость спектра звуков и шумов. Поэтому для акустических измерений высокой точности необходимы как измерительные аппараты и анализаторы, соответствующие предъявляемым требованиям, так и специально оборудованные помещения или специальные установки, обеспечивающие образование акустических полей самых простых конфигураций, например трубы-резонаторы с плоским стационарным волновым полем или бесконечные трубы с плоским беспрерывно распространяющимся волновым полем, камеры с малым объемом и т. д.

Рис. 1. Принципиальная схема устройства для измерения шума.
На рис. 1 представлены важнейшие элементы комплектного оборудования для изучения шума, которое в случае общих измерений уровней может служить просто шумомером. Поэтому в дальнейшем изложении шумомерами будут называться и аппараты для общих измерений и акустические анализаторы, используемые для исследований.
Шумомер — это переносный аппарат, предназначенный для измерения в газовой среде уровня акустического давления, выражаемого в децибелах. Структурная схема шумомера со всеми каскадами приведена на рис. 2, а на рис. 3 показан его общий вид.
Технические характеристики, порядок градуировки и поверки шумомеров регламентированы в публикации МЭК № 123/1961 (рекомендации относительно шумомера). В этой публикации предусмотрены классы точности для рабочих и контрольных приборов.

Рис. 3. Шумомер фирмы Bruel and Kjaer
Новейшие эксперименты относительно линий одинакового звукового ощущения, принятых и ИCO (Рекомендация 226), показали, что звуки даже очень сильные не вредны для человека до тех пор, пока они низкочастотные. Поэтому для оценки уровня шума принята корректированная кривая Л, которая больше всего учитывает степень физиологического беспокойства. По этим причинам кривая А принята в рекомендации ИСО/ТС43 (секретариат 149), относительно шума машин, так же как и в ряде национальных стандартов. В этом случае не требуется оснащение шумомера корректирующими цепями для других шкал и даже был поднят вопрос о пересмотре рекомендации МЭК № 123 в части характеристик шумомеров. Предлагается только сохранение возможности корректированного измерения по кривой А и возможность чисто физических измерений, т. е. без коррекции. Однако необходимы две кривые при измерении уровней шума, так как только сравнивая два результата, можно определить, имеет ли испытуемый объект низкочастотные компоненты, которые не имеют значения с точки зрения вредности, но могут указать на некоторые конструктивные дефекты.

Электрическая градуировка не представляет трудностей в противоположность акустической градуировке, являющейся очень тонкой работой, которую можно выполнить только в специализированных лабораториях.
Конструкторы предусматривают очень удобные для акустической градуировки устройства, названные пистофонами, которые позволяют проверить степень сохранности градуировки шумомером.
Важнейшим элементом как шумомера, так и анализатора, определяющим качество всего устройства, является микрофон.
Микрофон — это элемент, обеспечивающий преобразование акустической энергии в энергию электрическую.
Публикация МЭК № 123 о шумомерах включает и технические требования, предъявляемые к микрофонам.

Для измерения шума и вибрации используют приборы, выпускаемые различными фирмами. На рисунке 1 представлены некоторые из них:

- Алгоритм-03: шумомер, виброметр, анализатор спектра (Россия);

- SVAN 959: шумомер, виброметр, анализатор спектра (Польша);

- Октава 101-ВМ: трехканальный виброметр общей и локальной вибрации (Россия);

- ВШВ-003: шумомер, виброметр, анализатор спектра (Россия).

Для подробного изучения студентам предлагается ШИ-01В (рис. 2).

Назначение.ШИ-01В предназначен для измерения:

1) уровней звука с частотными характеристиками A, C;

2) общего уровня звукового давления (УЗД) звукового и инфразвукового диапазонов с частотной характеристикой ЛИН;

3) уровней звукового давления в октавных и третьоктавных полосах;

4) уровней виброускорения с частотной характеристикой ЛИН;

5) уровней виброускорения в октавных и третьоктавных полосах;

6) корректированных уровней виброускорения.

Принцип работы: преобразование механических колебаний в электрический сигнал.

Устройство. Прибор состоит из измерительного блока, микрофонного предусилителя, микрофонного капсуля, соединительного кабеля, вибропреобразователя, кабеля адаптера вибропреобразователя, кабеля вибропреобразователя (рис. 2). На лицевой стороне измерительного блока расположены клавиатура с кнопками управления прибором и жидкокристаллический индикатор.

Порядок работы: измерение шума(работа в режиме шумомера):

1. ШАГ. Собрать прибор: подключить соединительным кабелем предусилитель с микрофонным капсюлем к измерительному блоку.

2. ШАГ. Включить питание прибора коротким нажатием клавиши ВКЛ на клавиатуре. Дождаться появления на жидкокристаллическом индикаторе в главном меню пунктов ИЗМЕРЕНИЕ, СЕРВИС.

3. ШАГ. Выбрать пункт меню ИЗМЕРЕНИЕ: при расположении значка ► напротив пункта ИЗМЕРЕНИЕ, нажать клавишу ВВОД.

4. ШАГ. Выбрать требуемый диапазон шкалы (табл. 1). По умолчанию прибор переходит в режим dBA – измерения А-корректированного уровня звука в диапазоне шкалы 70-140 дБ (см. левую верхнюю область жидкокристаллического индикатора).

5. ШАГ. Предусилитель с микрофонным капсюлем держать на вытянутой руке в направлении источника звука. Переключая диапазоны кнопками v, установить диапазон измерения шума, близкий к предельно допустимому уровню (согласно СН 2.2.4/2.1.8.562-96, табл. 3, п. 3). На жидкокристаллическом индикаторе в правой верхней области появляется значение уровня звука (эквивалентного уровня звука), которое необходимо занести в протокол.


А	Б	В
Г
Рис. 1. Приборы для измерения шума и вибрации: А – Алгоритм-03; Б – SVAN 959, В – Октава 101-ВМ: Г – ВШВ-003 (обозначения: 1 – показывающий прибор; 2 – светодиоды; 3 – чехол микрофона; 4, 11 – кабель; 5 – эквивалент капсюля П-16; 6 – переходник; 7 – заглушка; 8 – преобразователь виброизмерительный ДН-4; 9 – капсюль микрофонный конденсаторный М-101; 10 – предусилитель микрофонный).

6. ШАГ. Для измерения уровней звукового давления в октавных полосах частот нажать клавишу РЕЖИМ. Выбор режима осуществляется в соответствии с таблицей 1. Клавишами v, ◄► выбрать режим dB 1/1. Нажать клавишу ВВОД. На жидкокристаллическом индикаторе появится гистограмма или графическое изображение октавных полос шума со среднегеометрическими частотами от 31,5 до 8000 Гц.

7. ШАГ. Перемещаясь по гистограмме на жидкокристаллическом индикаторе кнопками ◄►, последовательно выбрать октавные полосы со среднегеометрическими частотами от 31,5 до 8000 Гц. Соответственно каждой октавной полосе на жидкокристаллическом индикаторе появляется значение уровня звукового давления, которое необходимо записать в протокол измерений.

8. ШАГ. При измерениях уровней звука (звукового давления) вблизи нижней границы динамического диапазона шумомера (менее 40 дБ) следует фиксировать микрофонный капсуль с предусилителем на штативе.

9. ШАГ. Выключить прибор коротким нажатием клавиши ВКЛ.

Таблица 1 Режимы измерения прибора ШИ-01В
№ п/п	Назначение режима	Обозначение на ЖКИ
Измерение А-корректированного уровня звука	dBA
Измерение С-корректированного уровня звука	dBC
Измерение общего уровня звукового давления	dBLin
Измерение УЗД в октавных полосах f_m 31,5-8000 Гц	dB 1/1
Измерение УЗД в третьоктавных полосах f_m 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160 Гц.	dB 1/3-1
Измерение УЗД в третьоктавных полосах, f_m 200; 250; 315; 400,0; 500; 630; 800; 1000; 1250 Гц.	dB 1/3-2
Измерение УЗД в третьоктавных полосах, f_m 1600; 2000; 2500; 3150; 4000; 5000; 6300; 8000; 10000 Гц.	dB 1/3-3
Измерение УЗД в октавных полосах 2, 4, 8, 16 Гц и общего УЗД	dB INF
Измерение вибрации на характеристике LIN вдоль оси X	VlinX
Измерение вибрации на характеристике LIN вдоль оси Y	VlinY
Измерение вибрации на характеристике LIN вдоль оси Z	VlinZ
Измерение локальной вибрации с коррекцией Wh вдоль оси X	VhaX
Измерение локальной вибрации с коррекцией Wh вдоль оси Y	VhaY
Измерение локальной вибрации с коррекцией Wh вдоль оси Z	VhaZ
Измерение общей вибрации с коррекцией Wk, ось Z	VwbZ
Измерение общей вибрации с коррекцией Wd, ось X	VwbX
Измерение общей вибрации с коррекцией Wd, ось Y	VwbY
Выбор постоянной времени усреднения	SET T

Порядок работы: измерение локальной вибрации (работа в режиме виброметра):

Внимание! При соединении и отсоединении вибропреобразователя (датчика) с адаптером не потерять резьбовую шпильку!

1. ШАГ. Собрать прибор: присоединить кабель адаптера вибропреобразователя к измерительному блоку; присоединить кабель вибропреобразователя к разъему адаптера вибропреобразователя.

2. ШАГ. Присоединить датчик (свободный конец кабеля вибропреобразователя) к адаптеру для измерения локальной вибрации, например, адаптеру-рожку с помощью резьбовой шпильки в направлении оси X, Y или Z.

3. ШАГ. Изогнутый рычаг у основания (самой широкой опорной части) адаптера-рожка зажать между двумя пальцами руки и плотно прижать к контролируемому виброобъекту.

4. ШАГ. Включить питание прибора клавишей ВКЛ на клавиатуре измерителя, дождаться появления на жидкокристаллическом индикаторе в главном меню пунктов: ИЗМЕРЕНИЕ, СЕРВИС. Выбрать пункт меню ИЗМЕРЕНИЕ: при расположении значка ► напротив пункта ИЗМЕРЕНИЕ нажать клавишу ВВОД.

5. ШАГ. Нажать кнопку РЕЖИМ. Клавишами v, ◄► выбрать режим для измерения локальной вибрации – Vha (таблица 1). Нажать клавишу ВВОД. На экране возникает подменю выбора оси измерения: X, Y, или Z. Клавишами v выбрать ось измерения X. Нажать клавишу ВВОД.

6. ШАГ. Измерить уровни виброускорения в октавных полосах частот, последовательно передвигаясь по гистограмме клавишами ◄► слева направо. При прохождении каждого столбика гистограммы – октавной полосы – в верхней правой области жидкокристаллического индикатора появляются обозначение октавы (от 8 Гц до 1000 Гц) и ниже – величина уровня виброускорения (дБ). Последний столбик гистограммы соответствует корректированному или эквивалентно-корректированному уровню виброускорения (Wh). В процессе измерения результаты заносить в протокол.

7. ШАГ. Для измерения уровней виброускорения вдоль осей Y и Z повторить шаги со 2 по 6.

8. ШАГ. Выключить прибор коротким нажатием клавиши ВКЛ.

Примечания:

2. Для завершения измерения нажать кнопку ПАУЗА, на ЖКИ появляется значок ▐ ▌. Повторное нажатие кнопки ПАУЗА продолжает измерение.

3. Прибор позволяет не только измерить, но и сохранить результаты измерений. Для сохранения следует нажать кнопку ЗАПИСЬ при измерении или после него.

4. Начало измерения определяется моментом сброса буфера результатов. Сброс буфера уничтожает накопленные в измерении результаты.

5. Для перехода в главное меню из любого режима нажать кнопку ВВОД.

Приложение 17

Измерение вибрации: общие требования, адаптеры

Для общей вибрации: ось Х_о – от спины к груди, ось Y_о – от правого плеча к левому – горизонтальные оси, направленные параллельно опорным поверхностям; ось Z_о – вертикальная ось, перпендикулярная опорным

Рис.2. Направление условных координатных осей при общей вибрации: а – в положении стоя; б – в положении сидя

поверхностям тела в местах его контакта с сиденьем, полом и т.п. (рис. 2).

На рисунке 3 приведены изображения некоторых адаптеров. Два из них – адаптер-планка и адаптер-рожок – предназначены для измерения локальной вибрации, воздействующей на человека-оператора через руки в месте охвата источника вибрации (рукоятки, рулевого колеса, рычага управления, обрабатываемого изделия, удерживаемого в руках) (рис. 3 А, Б), еще два – промежуточный диск и промежуточная платформа – используются для измерения общей вибрации, соответственно, на сиденье и у ног стоящего оператора (рис. 3 В, Г).

Адаптер-планка АП в комплекте с вибропреобразователем предназначена для закрепления на ней вибропреобразователя в процессе измерения локальной вибрации. Конструкция приспособления адаптера-планки АП представлена на рис. 3 А и состоит из металлической планки 1 размером 64x14x12 мм с двумя пазами для установки в них пальцев руки, которые прижимают планку к контролируемому виброобъекту. С внешней стороны пальцы удерживаются специальной резиновой лентой 2, закрепленной в пазах планки 1. В торцевой части планки 1 расположены три опорные полированные площадки. Они предназначены для закрепления в них с помощью шпильки М5 вибропреобразователей типа ДН-4-М1, входящих в комплект прибора.

Адаптер-рожок АРв комплекте с вибропреобразователем по своему назначению похож на адаптер-планку. Различия двух адаптеров только в конструкции. Конструкция адаптера-рожка представлена на рис. 3 Б. Металлический адаптер-рожок 1 выполнен в виде изогнутого рычага размером 50x42x22 мм, который зажимается между двумя пальцами руки и плотно прижимается к контролируемому виброобъекту самой широкой опорной частью. В торцевой части адаптера-рожка 1 расположены четыре опорные полированные площадки. Они предназначены для закрепления в них с помощью шпильки М5 вибропреобразователя типа ДН-4-М1.

Промежуточный диск ПДпредназначен для закрепления на нем вибропреобразователя при измерении общей вибрации на сиденье оператора. Диск помещают на сиденье оператора таким образом, чтобы вибропреобразователь располагался между седалищными буграми, ось его была параллельна измерительной оси, перпендикулярна сиденью и проходила бы через ось позвоночного столба сидящего оператора. Для сохранения позиции диска на сиденье он фиксируется липкой лентой или другим аналогичным способом.

Конструктивно промежуточный диск представляет собой металлический диск 1 диаметром 250 мм, высотой 4 мм. На краю диска на расстоянии 18 мм расположено крепежное отверстие для установки вибропреобразователя (см. рис. 3 В). При применении вибропреобразователя, входящего в состав прибора, крепление к диску осуществляется с помощью шпильки М5. Опорная поверхность диска, контактирующая с поверхностью вибропреобразователя, имеет полированную поверхность.

Г	Рис. 3. Адаптеры для измерения вибрации: А – адаптер-планка АП для измерения локальной вибрации, Б – адаптер-рожок АР для измерения локальной вибрации, В – промежуточный диск ПД для измерения общей вибрации, Г – промежуточная платформа ПП для измерения общей вибрации (пояснения в тексте).

Промежуточная платформа ПП предназначена для закрепления на ней вибропреобразователя при измерении общей вибрации у ног стоящего оператора. Конструктивно промежуточная платформа представляет собой металлический диск 1 диаметром 80 мм, высотой 30 мм с тремя точечными металлическими опорами 2 для установки на исследуемый рабочий виброобъект у ног стоящего оператора (см. рис. 3 Г). В центре диска 1 расположено крепежное отверстие М5 для установки вибропреобразователя для снятия вертикальной вибрации по оси Z. В боковой части диска перпендикулярно оси Z расположено другое крепежное отверстие для установки вибропреобразователя и снятия горизонтальной вибрации по оси X. Крепление вибропреобразователя осуществляется с помощью стальной шпильки М5.

Измерять шум необходимо. Ведь существуют опасные шумовые уровни для человеческого здоровья. Например, шум в 70-90 децибел (дБ) – это потенциальная причина нарушения функций нервной системы. Шум, превышающий 100 дБ, отрицательно влияет на слух. А если параметры зашкаливают за 200 дБ, то ситуация крайне опасна и может привести к летальному исходу.

Пребывание людей в помещении получатся комфортным, если шумовой уровень не превосходит 55 дБ днем, а ночью – 45 дБ.

В каждом помещении должен быть определенный уровень. Это регламентировано нормативными документами. И для проверки на это соответствие регулярно измеряют шумовые уровни.

Рабочие зоны

В рабочих зонах на предприятиях промышленного назначения измерение уровня шума происходит минимум в трех точках. Микрофон, анализирующий шум, ставится над полом на высоте 150 см. Он направляется к шумовому источнику и отдаляется от сотрудника, осуществляющего измерение, минимум на 50 см.

При измерении шума выявляются следующие данные:

Совокупные параметры звукового давления.
Спектральная структура шума в октавных волнах.
Эквивалентные звуковые уровни в нормированных децибелах.

При этих замерах определяется, каковы уровни шума, а спектральная экспертиза в его октавных волнах не проводится.

Специалисты анализируют опасность шума по параметрам давления звука в дБА (обозначение интенсивности). При этом учитывают частотные средние геометрические данные.

Санитарные нормативы

Ниже предложена таблица, отражающая наибольшие уровни шума, разрешенные для различных помещений. Это такие уровни, которые в течение всего рабочего времени не должны приводить к проблемам со здоровьем.

Таблица 1. Шум проникает в помещение снаружи.

Параметры звукового давления

1) Зоны интеллектуального труда, приемные покои.

2) Управленческие помещения

3) Будки для дистанционного контроля

4) Те же будки, но с телефонной связью

5) Зоны точной сборки

6)Помещения с очень громкими операционно-вычислительными агрегатами

7) Рабочие зоны в заводских цехах

Сокращения в таблице: СПОВ - средние параметры октавных волн (измерение в Гц), ЗП – звуковой предел, единица измерения – дБА.

Пункты 1-4 контролируются при условиях, что шум образуется снаружи и проникает в помещения

Пункты 5 и 6 необходимы к выполнению, когда шум образуется в помещениях

Методики

Измерение уровня шума обычно происходит по субъективному или объективному методу. Первый основан на использовании фонометров. Они измеряют шум, сопоставляя его с чистым тоном конкретной частоты. Ее генерирует специальный аппарат. Измерительные операции довольно сложны и дают результаты с ограниченным использованием.

Второй метод подразумевает применение шумомеров. Они конвертируют звуковые волны в электрические. После чего сигнал следует на измеритель. К выходному участку усилителя можно присоединять разные фильтры для корректировки сигнала. Они позволяют получить более точные данные об интенсивности шумов конкретных частот.

На сегодняшний день второй метод измерения уровней шума все больше вытесняет первый. И это логично. Ведь работать с фонометрами довольно трудно, и полученные результаты сложно применять.

Принцип и устройство шумомера

Этот прибор производит замер шума в дБ. В его устройстве заложены принципы, создающие точную зависимость между его показателями и давлением звука. Эти факторы воспринимает слуховой аппарат. Между шумовым уровнем и электрическим сигналом существует пропорциональность.

Микрофон
Усилитель.
Фильтры коррекции.
Вольтметр.
Дисплей.
Блок питания.

У аппарата имеется шкала с делениями в дБ и опциональное дополнение в виде штатива.

Есть множество моделей шумомеров. У них разный внешний вид, габариты, стоимость и производитель. Но есть и единая классификация.

Общая классификация шумомеров

Она распределяет прибор по уровню точности. Существует 4 категории:

Нулевая – приборы с лучшей точностью.
Первая – приборы, которые задействуют в лабораториях.
Вторая – модели для производственных условий.
Третья – аппараты для бытового использования, которые дают приблизительные результаты.

Различают следующие классы фильтров шумомеров:

А – для маленькой громкости.
В – для громкости среднего значения.
С – для сильной громкости.

Модели для промышленных условий

Приборы для измерения уровня шума в промышленных условиях отличаются по типам. Наиболее популярными являются такие модели:

Ш-63. К нему монтирован октавный полосный фильтр ПФ-1.
Ш-3М. В его комплекте имеется октавный анализатор ЛИОТ. У прибора есть три переключаемые частотные характеристики.

Октавные анализаторы

Для исследования спектральной структуры шума используются октавные анализаторы. Для вычисления давления звука предназначены октавные полосы.

В них действует следующий принцип: их верхние предельные частоты вдвое уступают нижним предельным частотам. Например: 40–80, 70-140 и т. д.

Характеристика октавной полосы – среднегеометрическая частота f. Она получается из указанных предельных частот, которые обозначаются так:

Среднегеометрическая частота определяется по формуле: f сред =√ f1 f2

Квартирный вопрос

Проводить измерение уровня шума и вибрации в квартире и доме также необходимо. Для процедуры применяются модели третьей категории точности. Они отличаются демократичной ценой и легкостью использования.

Сначала нужно изучить режимы работы устройства. Как правило, их три:

F – для анализа постоянных шумов.
S – для кратких периодических шумов.
I – для импульсных шумов.

Варианты питания прибора: сеть, аккумулятор, батарейки.

Обычно комплект не обходится без чехла и штатива. В некоторых аппаратах есть карта памяти. В ней содержатся реестр предыдущих показателей аппарата.

Применение домашнего шумомера

Проводить измерение уровня шума с помощью этого прибора легко. Он просто подносится к шумовому источнику и включается. Микрофон должен быть открытым. Прибор работает несколько минут, улавливает самый высокий параметр и останавливается на нем.

На дисплее отображается результат экспертизы в децибелах.

Метод онлайн

Наше время – это время прогресса и высоких технологий. Сегодня практически у всех есть компьютер или смартфон. С помощью них тоже можно производить необходимые измерения уровня шума. Здесь главным условием является установка специального приложения. Второй вариант – отыскать шумомер онлайн (ввести такой запрос в поисковике). На ресурсе также будет выложен подробный инструктаж, как нужно действовать.

Это довольно экономичный метод. Он позволяет не приобретать шумомер. Но здесь есть свои тонкости? Показатели на ПК, ноутбуке или смартфоне могут существенно отличаться.

На точность измерительных операций влияют параметры и качество микрофона вашего устройства. Если вас смущает сей факт, то работайте с цифровым шумомером.

Можно приобрести серьезный микрофон, присоединить его к компьютеру. И тогда измерение шума в домашних условиях будет проходить еще легче.

Проверка звукоизоляции

Двери и окна – те элементы, через которые в квартиру могут проникать разные шумы. И поэтому уровень их звукоизоляции имеет большее значение для комфортного проживания.

Этот уровень можно узнать с помощью несложного тестирования. Здесь необходим какой-нибудь шумовой источник. Можно просто включить музыку на телефоне и закрыть дверь.

После чего включается шумомер, проводится измерение, открывается дверь и операция повторяется. У вас получится два показателя прибора. Из большего показателя отнимите меньший. Это и есть уровень изоляции.

Для лучшей точности удостоверьтесь, что в квартире отсутствуют лишние шумы. Еще нужно проверить, что звук не проходит сквозь стены.

Испытания на шум и вибрацию проводятся в процессе анализа акустических характеристик системы и/или ее компонентов. Затем, по результатам тестирования выполняется создание объекта с проверкой достигнутых результатов с целью изменения этих характеристик в требуемом направлении. Испытания на шум и вибрацию, которые включают в себя субъективные оценки гармонических тонов или интенсивности вибрации (т.е., тестирование шума, вибрации и резкости тона) позволяют установить, как обнаруженные звуки или вибрации будут негативно влиять на конечных потребителей.

Многие инженерные объекты и процессы генерируют вибрации или шумы, которые передаются различными путями, прежде чем обнаруживаются слуховой системой человека. Испытания на шум и вибрацию отделяют звуки и движения, которые сопутствуют нормальной работе, от проблемных, помогая инженерам определить их первопричину.

Источники шумов и вибраций встречаются в различных отраслях хозяйственной деятельности – промышленности, строительстве, медицине. Соответственно и тестирование шума и вибрации использует комбинацию аппаратного, программного и прикладного опыта для анализа продукции на наличие нежелательных компонентов (в большинстве случаев они сигнализируют о неисправностях и дефектах).

Типичные измерительные приборы, используемые для измерения шума и вибрации, включают в себя:

Микрофоны.
Акселерометры.
Датчики усилия или положения.
Анализаторы шума.

Если по каким-либо причинам, применение данных приборов невозможно (либо существенно искажает результаты измерений), то прибегают к аналоговому или цифровому моделированию.

Важность данных испытаний возрастает при усложнении схемы и дизайна испытываемой техники. В случае больших подсистем (например, автомобиля или самолёта), трудоёмкость и длительность тестирования увеличивается.

Технология проведения испытаний

Поскольку шум и вибрации всегда сопровождают друг друга, целесообразно производить совместную оценку данных факторов. Для измерения вибрационного шума (шума) обычно используются три инструмента: запоминающий осциллограф (область применения); датчик вибрации, который обычно представляет собой акселерометр сейсмического качества и двухканальный анализатор спектра с возможностью оценки выявляемых субчастот.

Остронаправленные датчики используются для наблюдения сигнала по какой-либо временной области, а анализатор выполняет анализ кривых Фурье, при помощи которых получают наглядное изображение тех же данных, но по заданным частотным областям.

Часто в результате экспериментов удаётся оценивать область действия только по пиковым значениям уровня шума. Значение среднеквадратичного значения или частотная характеристика шума остаётся неустановленной.

Успех испытаний зависит от точной формулировки задания. Как правило, неправильно задавать вопрос о частоте шума. Аналогично, и среднеквадратичное значение не имеет смысла, если не указан частотный диапазон, в котором оно рассчитывается.

Последовательность тестирования такова. Вначале анализатор рассчитывает амплитудный спектр или амплитудную спектральную плотность. Первый показатель выражается в вольтах, второй - в В/ Гц 0,5 . Какой следует использовать? Большинство анализаторов по умолчанию используют амплитудный спектр, что является неправильным способом характеристики большинства источников шума. Как следствие, трудоёмкость испытаний резко увеличивается из-за того, что затрачивается много времени на сбор малополезных данных.

Чтобы правильно использовать испытательную аппаратуру, важно правильно ценить характеристику шума, издаваемого объектом.

Классификация видов шума

Шум бывает случайным или когерентным. Отдельно различают стационарные или нестационарные шумы. Это разные источники шума, поэтому они анализируются с использованием различных методов. Испытатель, который проводит измерение или обследование, предварительно выясняет тип шума и измеряет его соответствующим образом.

Для облегчения идентификации принято следующее подразделение шумов:

Чисто периодический или когерентный.
Чисто случайный.
Периодический и случайный (одновременно).
Нестационарный периодический.
Случайный и стационарный одновременно.

Первые два вида шумов легче распознаются людьми, хотя и реже всего встречаются. Наиболее распространены шумы 3 вида, при этом источник периодического (когерентного) шума весьма часто доминирует над случайным. В подобных условиях анализатор настраивается таким образом, чтобы он чётко различал в сигнале именно когерентный шум. Сложность тестирования заключается в том, что шум почти никогда не имеет постоянной амплитуды, а изменяется со временем. Такой шум известен как нестационарный. Например, периодическое появление такого источника шума связывается со случайным выключением и включением производственного/бытового агрегата – холодильника, кондиционера, компрессора, нагревательного устройства и пр.

Последовательность измерения шума и вибраций

Анализаторы спектра позволяют быстро устанавливать тип доминирующего шума во время измерения и определять пиковый его уровень шума. Однако количественная оценка шума сопряжена с некоторыми трудностями, заключающимися в следующем. Простейшим источником шума для выделения и измерения является стационарный источник когерентного шума. Его сигнал состоит из чистой синусоидальной волны, в дополнение к некоторым высшим гармоникам, причём каждый компонент сигнала имеет определенную амплитуду и частоту.

Анализатор спектра оцифровывает этот сигнал, выполняет быстрое преобразование Фурье для оцифрованных данных и выдает амплитудный спектр, который показывает зависимость амплитуды компонентов (в микронах или вольтах) от частоты.

Этот метод подходит для измерения силы источников когерентного шума, даже когда существует случайный шум.

При преобладании случайного шума ситуация усложняется тем, что такой шум не имеет определенного уровня или амплитуды сигнала на определенной частоте. Поэтому эти шумы оцениваются по показателю плотности звукового излучения. Оценка плотности происходит в следующей последовательности:

Определяется спектральная плотность амплитуды звука на определенной частоте.
Указывается заданная ширина полосы частот (обычно она соответствует диапазону шумов/ вибраций, которые практически влияют на работоспособность человека или объекта).
Рассчитывается среднеквадратичная амплитуда, мкм (ряд приборов градуируется в единицах частоты звука).
Частотный спектр подразделяется на несколько областей, по 0.33 октавы в каждой; таким образом выделяются участки от 1 до 1,23 Гц, от 1,23 до 1,59 Гц, от 1,59 до 2,0 Гц и т. д.
Производится интегрирование по каждому частотному диапазону, после чего результирующие среднеквадратичные значения (в микронах) отображаются на гистограмме относительно частоты.

Чтобы вычислить среднеквадратичное движение в более широком диапазоне частот, берется квадратурная сумма всех элементов в диапазоне. В анализаторе спектра амплитудные единицы спектральной плотности должны выбираться для вертикальной шкалы, в противном случае случайный шум должным образом не будет измерен. В процессе настройки анализатора указывается цель измерений: плотность или амплитуда шума.

Читайте также: